6. Địa điểm nghiên cứ u
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 tra lấy bằng 15,0 l/s/ha.
- Các khu vực còn lại của hệ thống thủy lợi sông Nhuệ(nằm ở phía hạ lưu cống Hà Đông trừ tiểu vùng Thanh Trì), hệ số tiêu thiết kếđược xác định theo phương pháp truyền thống (theo 14TCN 60-88 và Giáo trình Thủy nông của Trường Đại học Thủy lợi đã nêu ở trên). Kết quả tính toán đã xác định được hệ số tiêu thiết kế là 6.20 l/s/ha.
3.2. Phương pháp tính toán hệ số tiêu cho khu vực nghiên cứu 3.2.1. Cơ sởđề xuất phương pháp tính toán hệ số tiêu 3.2.1. Cơ sởđề xuất phương pháp tính toán hệ số tiêu
3.2.1.1. Căn cứ vào các loại đối tượng tiêu nước và tỷ lệ diện tích của các đối tượng tiêu nước có mặt trong vùng nghiên cứu
Hệ số tiêu phụ thuộc rất nhiều vào cơ cấu sử dụng đất cũng như các loại đối tượng tiêu nước có mặt trong vùng tiêu. Mỗi loại đối tượng tiêu nước có yêu cầu tiêu nước khác nhau nên chếđộ tiêu và hệ số tiêu cũng khác nhau. Loại hộ tiêu nước có thể là diện tích canh tác hoặc không canh tác. Diện tích canh tác có thể trồng các loại cây
trồng cạn hoặc cây trồng chịu nước. Diện tích không trồng trọt có thể là đất thổ cư, đường xá, đất khu đô thị, khu công nghiệp v.v.. Dưới đây là đặc điểm tiêu nước của các đối tượng tiêu nước điển hình:
a.Đối tượng tiêu nước là đất nông nghiệp
Do yêu cầu về nước và khả năng chịu ngập của các loại cây trồng rất khác nhau nên chế độ tiêu nước của từng loại diện tích gieo trồng các loại cây khác nhau cũng không giống nhau:
- Lúa nước và các loại cây trồng có khả năng chịu ngập úng trong một thời gian nhất định nên có thể áp dụng phương pháp tính toán điều tiết thông qua công trình tiêu nước mặt ruộng để xác định hệ số tiêu cho đối tượng tiêu nước này. Thời gian tiêu nước của đất trồng lúa và cây chịu ngập thường dài hơn thời gian mưa úng.
- Các loại cây trồng không có khả năng chịu ngập nên phương pháp tiêu nước cho đối tượng này phải đảm bảo mưa ngày nào tiêu hết ngày đó.
b.Đối tượng tiêu nước là đất ởđô thị
Đối tượng tiêu nước này có yêu cầu tiêu nước rất cao, đòi hỏi phải tiêu triệt để và kịp thời. Phương pháp tính toán chế độ tiêu nước và hệ số tiêu cho khu vực thành thị thường khác với phương pháp tính toán tiêu cho nông nghiệp, phải đảm bảo tiêu hết lượng nước mưa trong một số giờ mưa nhất định. Do phần lớn bề mặt của các khu đô thị nói chung đều được bê tông hóa và kiên cố hóa nên hệ số dòng chảy do mưa là rất lớn, lượng nước ngấm xuống đất là không đáng kể. Do tác động của đô thị hóa nên diện tích ao hồ của Hà Nội càng ngày càng bị thu hẹp, sông ngòi trong nội đô bị bê tông hóa để thành đường giao thông làm giảm khả năng trữ và điều tiết nước mưa trong quá trình tiêu. Do vậy, cùng một mô hình trận mưa tiêu thiết kế hệ số tiêu nước cho đối tượng tiêu nước này thường lớn hơn rất nhiều so với các đối tượng tiêu nước khác.
c. Đối tượng tiêu nước là đất ở nông thôn
Cùng với tốc độ phát triển kinh tế - xã hội của cả nước, hiện nay các vùng nông thôn ở nước ta nói chung và khu vực thành phố Hà Nội nói riêng có tốc độđô thị hóa rất cao: hầu hết các gia đình đều có nhà, sân và các công trình sinh hoạt được làm khá
kiên cố, các tuyến đường làng, ngõ xóm đều được gạch hóa và bê tông hóa lên hệ số dòng chảy đã tăng lên rất nhiều so với trước đây. Cũng như các đối tượng tiêu nước không phải là lúa, phương pháp tính toán hệ số tiêu cho đất ở nông thôn cũng phải đảm bảo không xảy ra ngập úng, yêu cầu mưa ngày nào cũng phải tiêu hết ngày đó. Mặc dù yêu cầu về tiêu cho khu vực nông thôn vẫn lớn hơn nhiều so với tiêu cho nông nghiệp nhưng do có mật độ dân cư không đông nhưở thành thị, có nhiều cây cối, vườn tược cùng với nhiều diện tích ao hồ và khu trũng có khả năng trữ nước và điều tiết nước mưa nên hệ số tiêu cho khu vực nông thôn thường thấp hơn nhiều so với hệ số tiêu cho thành thị.
d.Đối tượng tiêu nước là khu công nghiệp và làng nghề
Yêu cầu tiêu cho các khu công nghiệp và làng nghề cũng tương tự như yêu cầu tiêu cho thành thị và phương pháp tính toán tiêu nước cho đối tượng tiêu nước này cũng tương tự như tính toán tiêu nước cho các khu đô thị. Tuy nhiên, với cùng một đơn vị diện tích mặt bằng thì lượng nước thải và chất thải được thải ra từ các khu công nghiệp thường lớn hơn rất nhiều so với nước thải và chất thải có nguồn gốc từ các khu đô thị. Đặc biệt là lượng các chất thải độc hại có trong nước thải công nghiệp thường cao hơn rất nhiều so với nước thải sinh hoạt. Do vậy, không chỉ có tổng lượng nước cần tiêu và hệ số tiêu nước cho các khu công nghiệp cao hơn mà yêu cầu về kỹ thuật xử lý nước thải cho các khu công nghiệp cũng cao hơn so với các loại đối tượng tiêu nước khác.
e. Đối tượng tiêu nước là hồđiều hòa
Hồ điều hòa cũng là một loại đối tượng tiêu nước có nhiệm vụ điều tiết nước tiêu của lưu vực để điều hòa và giảm nhẹ hệ số tiêu. Toàn bộ lượng mưa rơi xuống hồ trong thời gian tiêu và lượng nước cần tiêu của lưu vực được trữ lại trong những ngày tiêu nước căng thẳng sẽ được tiêu hết vào những ngày có yêu cầu tiêu nước không căng thẳng hoặc những ngày cuối cùng của đợt tiêu. Do vậy trong những ngày trên lưu vực có yêu cầu tiêu nước căng thẳng hệ số tiêu nước của hồđiều hòa thường lấy bằng không (0).
f. Đối tượng tiêu nước là các loại đất khác
Các đối tượng tiêu nước khác như khu chăn nuôi gia súc, gia cầm tập trung, nuôi trồng thủy sản, điểm du lịch, khu nghỉ ngơi giải trí v.v.. đều có yêu cầu riêng tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể. Phương pháp tính toán hệ số tiêu cho các đối tượng tiêu nước này cũng tương tự như tính toán cho các đối tượng tiêu nước không phải là lúa. Tuy nhiên, do hệ số dòng chảy mặt từ các đối tượng tiêu nước khác nhau là không giống nhau nên hệ số tiêu của từng đối tượng tiêu nước thuộc loại này cũng rất khác nhau.
3.2.1.2. Căn cứ vào hiện trạng hướng tiêu và phân vùng tiêu của khu vực nghiên cứu
Theo quy hoạch tổng thể thoát nước thành phố Hà Nội giai đoạn 1995 – 2010 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 430/TTg ngày 07/8/1995, khu vực nghiên cứu có tổng diện tích cần tiêu 13.540 ha được chia thành 02 tiểu vùng: - Tiểu vùng 1 (tiểu vùng sông Tô Lịch) có tổng diện tích tiêu 7.750 ha được tiêu trực tiếp ra sông Hồng bằng trạm bơm Yên Sở.
- Tiểu vùng 2 (tiểu vùng sông Nhuệ) nằm phía tây sông Tô Lịch có diện tích 5.790 ha thuộc lưu vực thoát nước của các sông Cổ Nhuế, MỹĐình, Mễ Trì, và Ba Xã, tiêu trực tiếp ra sông Nhuệ.
Hiện nay hướng tiêu nước và các công trình tiêu nước đã xây dựng cho khu vực nghiên cứu đều tuân thủ quy hoạch trên. Phạm vi của từng tiểu vùng đã được nêu ở phần trước.
3.2.2. Các đối tượng tiêu nước và tỷ lệ diện tích của đối tượng tiêu nước có mặt trong khu vực nghiên cứu khu vực nghiên cứu
3.2.2.1. Tiểu vùng sông Tô Lịch
Tiểu vùng sông Tô Lịch hay tiểu vùng của trạm bơm Yên Sở có diện tích lưu vực tiêu 7.750 ha, được hình thành theo dự án thoát nước thành phố Hà Nội giai đoạn 1995-2010. Hiện nay các hạng mục công trình của dự án đã được thi công xây dựng và đưa vào khai thác theo quy hoạch được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt. Các đối tượng tiêu nước và tỷ lệ diện tích của từng đối tượng tiêu nước trên tiểu vùng trạm bơm Yên Sở như sau:
a.Hồđiều hòa
Trên tiểu vùng trạm bơm Yên Sở đã xây dựng 03 hồ điều hòa lớn là Yên Sở, Định Công và Linh Đàm. Theo dự án thoát nước thành phố Hà Nội tổng diện tích mặt nước của 03 hồ nói trên là 262 ha, dung tích điều hòa là 2,62 triệu m3 nước (độ sâu điều tiết Htrữ = 1 m), chiếm khoảng 3,38 % diện tích tiểu vùng (một số chỉ tiêu thiết kế