6. Địa điểm nghiên cứ u
2.2. xuất giải pháp tiêu nước áp dụng cho khu vực nghiên cứu
2.2.1. Cơ sở khoa học đề xuất giải pháp tiêu nước
a. Hiện trạng tiêu nước và yêu cầu tiêu nước trong khu vực nghiên cứu đòi hỏi phải có giải pháp tiêu nước phù hợp
Hiện tại trong tổng số 13.540 ha của khu vực nghiên cứu có 5.790 ha nằm ở phía tây sông Tô Lịch thuộc lưu vực hứng nước của các sông Cổ Nhuế(1.970 ha), Mỹ Đình (1.360 ha), Mễ Trì (1.470 ha) và Ba Xã (990 ha) là tiêu vào sông Nhuệ. Còn lại 7.750 ha thuộc lưu vực sông Tô Lịch được tiêu ra sông Hồng qua trạm bơm Yên Sở. Theo dự án thoát nước thành phố Hà Nội đã được thực hiện, hướng tiêu vào sông Nhuệ chỉ thực hiện khi thỏa mãn yêu cầu sau:
- Tiêu tự chảy khi tổng lượng mưa của trận mưa dưới 100 mm và mực nước sông Nhuệ tại Thanh Liệt dưới cao trình +3,5 m.
- Tiêu bằng các trạm bơm phân tán khi xuất hiện trận mưa có tổng lượng mưa từ 100 mm trở lên và mực nước tại sông Nhuệ lớn hơn cao trình +3,5 m. Tổng lượng nước tiêu vào sông Nhuệ không quá 35 m3/s.
Kết quả nghiên cứu và phân tích ở các phần trên cho thấy khu vực nghiên cứu không đơn thuần là khu công nghiệp, khu đô thị tập trung mà là trung tâm chính trị, hành chính, trung tâm kinh tế, văn hóa và khoa học kỹ thuật của cả nước. Yêu cầu tiêu ở khu vực này là rất cao, trong khi đó khả năng tiếp nhận, chuyển nước và tiêu nước của sông Nhuệ ra sông Đáy còn hạn chế và không thể đáp ứng được. Nếu cứ tiếp tục tiêu theo hướng này thì tình trạng ngập úng thường xuyên vào mùa mưa là không tránh khỏi.
Như vậy, nghiên cứu đề xuất biện pháp tiêu nước cho khu vực nghiên cứu là hướng vào tìm giải pháp tiêu nước trực tiếp ra các sông ngoài.
b. Hiện trạng bố trí các công trình điều tiết nước trên trục tiêu chính của hệ thống thủy lợi sông Nhuệ đã phân chia hệ thống này thành các vùng tương đối độc lập nên có thể áp dụng các giải pháp tiêu nước độc lập
Dọc theo trục tiêu chính sông Nhuệ từ Liên Mạc đến Lương Cổ đã xây dựng được các công trình điều tiết nước gồm cống Hà Đông (km 18+100), cống Đồng Quan
vực nhập lưu của sông Tô Lịch với sông Nhuệ đã có cống điều tiết Thanh Liệt. Các công trình này đã chia hệ thống thủy lợi sông Nhuệ thành những khu vực tiêu riêng biệt. Đối với phần lưu vực sông Nhuệ nằm ở phía thượng lưu cống Hà Đông và phía bắc quốc lộ 70A (có tổng diện tích cần tiêu là 27.188 ha trong đó có 7.750 ha thuộc lưu vực sông Tô Lịch và 19.438 ha thuộc lưu vực sông Nhuệ nằm ở phía thượng lưu cống Hà Đông), khi cống Hà Đông đóng lại sẽ thành một vùng tiêu độc lập. Đây là cơ sở rất quan trọng để đề xuất giải pháp tiêu cho lưu vực này theo hướng chủ động tiêu trực tiếp ra sông Hồng và sông Đáy bằng các trạm bơm tiêu lớn. Chỉ tiêu vào sông Nhuệ bằng tự chảy khi mực nước trên sông Nhuệ cho phép.
c. Hướng tập trung nước tiêu trên lưu vực là căn cứ quan trọng để lựa chọn hướng tiêu và vị trí xây dựng công trình đầu mối tiêu
Như đã nêu ở các phần trên, khu vực nghiên cứu thuộc lưu vực của các chi lưu nằm phía bờ tả sông Nhuệ gồm sông Tô Lịch, sông Cổ Nhuế, sông MỹĐình, sông Mễ Trì và sông Ba Xã:
- Biện pháp tiêu nước của lưu vực sông Tô Lịch đã được xác định là tiêu động lực ra sông Hồng qua trạm bơm Yên Sở.
- Vị trí nhập lưu của các sông Cổ Nhuế, Mỹ Đình, Mễ trì, Ba Xã đều nằm ở phía thượng lưu cống Hà Đông. Do đó, biện pháp tiêu nước cho các lưu vực này phụ thuộc vào biện pháp tiêu nước chung cho lưu vực sông Nhuệ nằm ở phía thượng lưu cống Hà Đông.
2.2.2. Đề xuất giải pháp tiêu nước áp dụng cho khu vực nghiên cứu 2.2.2.1. Lưu vực sông Tô Lịch 2.2.2.1. Lưu vực sông Tô Lịch
Biện pháp tiêu nước cho lưu vực sông Tô Lịch với diện tích 7.750 ha đã được xác định là tiêu trực tiếp ra sông Hồng qua trạm bơm Yên Sở lấy sông Tô Lịch làm trục tiêu chính. Quy mô trạm bơm Yên Sở phụ thuộc vào yêu cầu tiêu nước trên lưu vực và khả năng dẫn nước của sông Tô Lịch. Hiện nay, công trình đầu mối trạm bơm Yên Sởđã xây dựng và đưa vào khai thác hai đơn nguyên với tổng lưu lượng 90 m3/s.
2.2.2.2. Phần lưu vực nằm phía tây sông Tô Lịch và phía đông sông Nhuệ
Với tổng diện tích cần tiêu là 5.790 ha, biện pháp tiêu nước cho phần lưu vực này phụ thuộc vào biện pháp tiêu nước chung cho toàn bộ diện tích 19.438 ha lưu vực sông Nhuệ nằm ở phía thượng lưu cống Hà Đông. Trước đây toàn bộ lưu vực này đều tiêu trực tiếp vào sông Nhuệ qua hệ thống kênh tự chảy và các trạm bơm nhưng hiện nay trên lưu vực đã có hai trạm bơm tiêu trực tiếp ra sông ngoài là trạm bơm Đào Nguyên và trạm bơm Nam Thăng Long. Theo thiết kế, hai trạm bơm này phụ trách lưu vực 2.650 ha, trong đó:
- Trạm bơm Đào Nguyên được xây dựng năm 1990 với lưu lượng tiêu thiết kế 15,0 m3/s, phụ trách lưu vực có diện tích 2.200 ha tiêu ra sông Đáy. Hiện nay trục tiêu chính của trạm bơm Đào Nguyên đã bị Đại lộ Thăng Long cắt ngang, chia lưu vực thành hai vùng tương đối độc lập nên diện tích tiêu thực tế của trạm bơm Đào Nguyên đã bị thu hẹp lại.
- Trạm bơm Nam Thăng Long được xây dựng đồng bộ với khu đô thị mới Nam Thăng Long, lưu lượng tiêu thiết kế 9,0 m3/s, tiêu trực tiếp ra sông Hồng cho 450 ha của khu đô thị này.
Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học và các cơ quan chức năng, giải pháp tiêu nước cho toàn bộ lưu vực 19.438 ha nằm ở phía thượng lưu cống Hà Đông như sau:
a. Chỉ tiêu tự chảy vào sông Nhuệ khi mực nước trên sông Nhuệ cho phép
(thấp hơn mực nước tại của xả của các sông nội thị) và mực nước tại các sông này đáp ứng được yêu cầu tiêu của lưu vực.
b. Tiêu trực tiếp ra sông Hồng và sông Đáy bằng các trạm bơm tiêu lớn. Vị trí xây dựng và quy mô về lưu lượng tiêu của các trạm bơm này phụ thuộc vào sơ đồ tiêu nước được lựa chọn, yêu cầu tiêu nước của lưu vực, khả năng chuyển nước của các trục tiêu chính sau khi cải tạo nâng cấp cũng như các điều kiện cụ thể về tự nhiên và xã hội của khu vực dự kiến xây dựng.
Theo Quy hoạch tiêu nước hệ thống thủy lợi sông Nhuệ đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 937/QĐ-TTg ngày 01/7/2009, ngoài hai trạm
bơm Nam Thăng Long tiêu nước ra sông Hồng mới được xây dựng, trạm bơm Đào Nguyên tiêu nước ra sông Đáy cần được cải tạo nâng cấp, các vị trí sau đây có thể bố trí xây dựng trạm bơm tiêu nước ra sông ngoài:
- Xây dựng mới trạm bơm Yên Nghĩa tiêu nước ra sông Đáy; - Xây dựng mới trạm bơm Yên Thái tiêu nước ra sông Đáy; - Xây dựng mới trạm bơm Liên Mạc tiêu nước ra sông Hồng.
Theo kết quả nghiên cứu của Trường Đại học Thủy lợi và của nhiều chuyên gia, trong tổng số 19.438 ha của khu vực này thì trạm bơm Nam Thăng Long đảm nhận tiêu 450 ha của khu vực đô thị mới Nam Thăng Long, trạm bơm Đào Nguyên (đã có)
và trạm bơm Yên Thái sẽ xây dựng phụ trách lưu vực 4.564 ha nằm ven sông Đáy. Phần còn lại có diện tích 14.424 ha trong đó có 5.790 ha của khu vực nghiên cứu do hai trạm bơm Yên Nghĩa và Liên Mạc đảm nhận. Hai trạm bơm Yên Nghĩa và Liên Mạc cùng tiêu chung một lưu vực. Trạm bơm Liên Mạc lấy sông Nhuệ làm trục tiêu chính, hướng tiêu ra sông Hồng. Trạm bơm Yên Nghĩa lấy sông Nhuệ và sông La Khê làm trục tiêu chính, hướng tiêu ra sông Đáy. Do có hướng tiêu thuận và nằm ở vị trí thấp nhất của lưu vực nên trạm bơm Yên Nghĩa được ưu tiên xác định lưu lượng tiêu theo khả năng chuyển nước cao nhất mà sông La Khê có thể đảm nhận được là 120 m3/s, phần lưu lượng yêu cầu tiêu còn lại của tiểu vùng này sẽ do trạm bơm Liên Mạc phụ trách.
Như vậy, giải pháp tiêu nước cho phần diện tích 5.790 ha của khu vực nghiên cứu nằm ở phía tây sông Tô Lịch sẽđược tiêu trực tiếp vào sông Nhuệ sau đó tiếp tục tiêu ra sông Hồng và sông Đáy qua hai trạm bơm Yên Nghĩa và Liên Mạc.
2.3. Nhận xét và kết luận chương 2
Tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa, hiện đại hóa của khu vực nghiên cứu diễn ra vô cùng nhanh chóng và mạnh mẽ; khả năng tiêu nước của sông Nhuệ hạn chế; cùng với những diễn biến thời tiết phức tạp do tác động của hiện tượng biến đổi khí hậu và hiệu ứng nhà kính v.v.. đã làm hệ số tiêu thết kế trong khu vực nghiên cứu tăng đột biến, đặc biệt là trong thời gian gần đây.
Mặc dù trong thời gian gần đây hệ số tiêu thiết kế của các công trình tiêu nước trong khu vực nghiên cứu đã tăng lên rất nhiều, nhiều công trình mới được xây dựng, nhưng tình trạng ngập úng của khu vực nghiên cứu vẫn diễn ra vô cùng phức tạp, gần đây nhất là trận mưa diễn ra vào đầu tháng 8/2013 trong khu vực nghiên cứu đã xuất hiện nhiều điểm ngập sâu đến 0.7 m và kéo dài trong nhiều ngày làm ảnh hưởng lớn đến giao thông đi lại, cuộc sống sinh hoạt hàng ngày của người dân, gây thiệt hại rất lớn về của cải vật chất, tính mạng và tài sản của người dân.
Trước tình hình ngập lụt trong khu vực nghiên cứu diễn ra vô cùng phức tạp và khó lượng như trong giai đoạn hiện nay; căn cứ vào đặc điểm hệ thống sông trong vùng nghiên cứu, hệ thống sông nhận nước tiêu; hệ thống các hồ điều hòa; đặc điểm địa hình, vị trí địa lý của các lưu vực tiêu, nhu cầu tiêu thoát nước cho khu vực nghiên cứu, khả năng tiêu thoát nước của các công trình tiêu đã có Luận văn đã phân tích được nguyên nhân làm thay đổi hệ số tiêu, các yếu tốảnh hưởng đến hệ số tiêu là:
- Quá trình đô thị hóa và công nghiêp hóa nhanh chóng đã làm tăng nhanh yêu cầu tiêu và tăng nhanh hệ số tiêu thiết kế;
- Sự biến đổi các yếu tố khí hậu theo chiều hướng bất lợi đã làm tăng cao hệ số tiêu thiết kế;
- Khả năng tiêu nước ra sông Nhuệ bị hạn chế làm thay đổi biện pháp tiêu nước. Căn cứ vào hiện trạng tiêu nước, Luận văn đã đề xuất được giải pháp tiêu nước áp dụng cho khu vực nghiên cứu.
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN HỆ SỐ TIÊU THIẾT KẾ VÀ KIẾN NGHỊ HỆ SỐ TIÊU THIẾT KẾ CHO KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1. Nghiên cứu phương pháp tính toán hệ số tiêu của các dự án trước đây 3.1.1. Dự án thoát nước thành phố Hà Nội
Theo Quyết định số 430/TTg ngày 07/8/1995 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tổng thể thoát nước thành phố Hà Nội giai đoạn 1995-2010 và dự án tiền khả thi thoát nước thành phố Hà Nội giai đoạn 1995-2000, tính toán tiêu thoát nước cho vùng nghiên cứu với tổng diện tích 13.540 ha theo phương pháp sau:
a. Lưu vực sông Tô Lịch gồm 04 quận nội thành Hà Nội (cũ) là Đống Đa, Ba Đình, Hoàn Kiếm, Hai Bà Trưng (hiện nay bao gồm thêm một phần các quận Tây Hồ, Cầu Giấy, Thanh Xuân, Hoàng Mai) và một phần ngoại thành thuộc huyện Thanh Trì có diện tích 7.750 ha:
- Mức đảm bảo thiết kế trạm bơm và sông thoát nước với chu kỳ lặp lại là 10 năm (tương ứng với tần suất mưa P=10%), tổng lượng mưa 02 ngày là 310 mm;
- Mức đảm bảo thiết kế hệ thống cống tiêu thoát nước xây dựng mới trong nội thành với chu kỳ lặp lại là 5 năm (tương ứng với tần suất mưa P=20%), cường độ mưa 01 giờ là 70 mm.
Sử dụng công thức tính toán quy định trong TCXD 51:1984 Thoát nước - Mạng lưới bên ngoài và công trình - Tiêu chuẩn thiết kế (hiện nay đã được thay thế bằng TCVN 9757:2008 Mạng lưới và công trình bên ngoài - Tiêu chuẩn thiết kế) để tính toán. Theo đó, lưu lượng tiêu nước cho các tuyến cống xác định theo công thức tổng quát sau:
Q = q.C.F (3.1) Trong đó:
C: là hệ số dòng chảy, phụ thuộc vào loại mặt phủ và chu kỳ lặp lại trận mưa tính toán;
F: là diện tích lưu vực do tuyến cống phục vụ (ha);
q: là cường độ mưa tính toán (mm/h). Giá trị q được tính toán theo công thức cường độ giới hạn như sau: 0 ,1 3 0 ,8 2 5 .4 1 6 .(1 0, 2 5 lo g . ) 0, 3 6 . ( 1 9 ) P t q t (3.2) Trong đó: P: là chu kỳ lặp lại (năm); t: là thời gian tập trung dòng chảy (phút).
Theo phương pháp nêu trên đã xác định được lưu lượng tại vị trí cuối cùng của đường dẫn thoát nước (vị trí trạm bơm Yên Sở) là 90 m3/s, tương đương với hệ số tiêu 11,6 l/s/ha.
b.Lưu vực sông Nhuệ với 04 lưu vực sông nội thị là Cổ Nhuế, Mỹ Đình, Mễ Trì, Ba Xã thuộc huyện Từ Liêm cũ (nay bao gồm một phần các quận Tây Hồ, Cầu Giấy, Thanh Xuân, Bắc Từ Liêm và Nam Từ Liêm) có diện tích 5.790 ha tiêu trực tiếp ra sông Nhuệ bằng các trạm bơm phân tán với tổng lưu lượng tiêu 35 m3/s, tương đương hệ số tiêu 6,04 l/s/ha (chỉ tiêu tự chảy ra sông Nhuệ khi mực nước sông Nhuệ tại Thanh Liệt thấp hơn cao trình +3,5 m).
3.1.2. Dự án Bổ sung Quy hoạch thủy lợi hệ thống thủy nông sông Nhuệ năm 1997
Báo cáo Bổ sung Quy hoạch thủy lợi hệ thống thủy nông sông Nhuệ do Trường Đại học Thủy lợi lập tháng 5/1997 đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn chấp thuận theo Thông báo số 875/NN-QLN-TB ngày 05/12/1997 cho biết hệ số tiêu thiết kế lưu vực sông Tô Lịch lấy theo Quyết định số 430/TTg ngày 07/8/1995 của Thủ tướng Chính phủ còn lưu vực sông Nhuệ lấy theo kết quả tính toán bằng phần mềm viết theo ngôn ngữ lập trình FORTRAN 77 là 5,8 l/s/ha. Phần mềm nói trên được viết dựa theo các tài liệu kỹ thuật sau:
- Thời đoạn tính toán theo ngày, cường độ mưa tính trung bình của từng ngày; - Tiêu cho đối tượng tiêu nước là đất trồng lúa và hệ số tiêu nước cho lưu vực dựa theo tiêu chuẩn thiết kế hệ số tiêu cho ruộng lúa 14TCN 60-88.
- Tiêu cho đối tượng tiêu nước không phải là đất trồng lúa dựa theo phương pháp tính trong Giáo trình Thủy nông của Trường Đại học Thủy lợi. Theo đó hệ số tiêu của đối tượng tiêu nước thứ j tại ngày tiêu thứ i xác định theo công thức sau:
j ji C . 8,64 i P q (3.3) Trong đó:
Cj: là hệ số dòng chảy của đối tượng tiêu nước j trong thời gian tiêu; Pi : là lượng nước rơi xuống trong ngày tiêu thứ i (mm).
3.1.3. Dự án Rà soát bổ sung Quy hoạch thủy lợi hệ thống sông Nhuệ năm 2007
Báo cáo Rà soát bổ sung quy hoạch tiêu nước hệ thống thủy lợi sông Nhuệ do Trường Đại học Thủy lợi lập tháng 6/2007 đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn phê duyệt tại Quyết định số 2048/QĐ-BNN-TL ngày 18/7/2007 cho thấy:
- Toàn bộ lưu vực sông Nhuệ nằm ở phía thượng lưu cống Hà Đông với 27.188 ha, trong đó có khu vực nghiên cứu của Luận văn là 13.540 ha đã và đang trở thành khu đô thị và công nghiệp tập trung nên hệ số tiêu thiết kế lấy theo Quyết định số 430/TTg ngày 07/8/1995 của Thủ tướng Chính phủ là 11,6 l/s/ha còn hệ số tiêu kiểm