6. Địa điểm nghiên cứ u
3.2.3. Phương pháp tính toán
Khu vực nghiên cứu chỉ có 06 loại đối tượng tiêu nước đã nêu ở phần trên, đối tượng tiêu nước là đất nông nghiệp đã không còn. Do đó, để tính toán hệ số tiêu cho lưu vực nghiên cứu, Luận văn tính toán theo phương pháp nêu trong dự thảo TCVN về tính toán hệ số tiêu thiết kế do Trường Đại học Thủy lợi biên soạn (sắp được ban hành) như sau:
a. Tính toán hệ số tiêu cho từng loại đối tượng tiêu nước riêng lẻ, công thức chung để tính toán như sau:
. 0,36. i ji j P q C h (3.4) Trong đó:
qji: là hệ số tiêu của đối tượng tiêu thứ j trong thời đoạn tính toán thứ i, (l/s/ha); Pi: là tổng lượng mưa rơi xuống trong thời đoạn tính toán thứ i, (mm);
h: là số giờ tiêu trong thời đoạn tính toán thứ i;
Cj: là hệ số dòng chảy của đối tượng tiêu nước thứ j, phụ thuộc vào tính chất mặt đệm của đối tượng tiêu nước cụ thể. Hệ số Cj lấy theo kết quả nghiên cứu đề tài khoa học cấp Bộ “Nghiên cứu ảnh hưởng của công nghiệp hóa và đô thị hóa đến hệ số tiêu vùng đồng bằng bắc bộ” doTrường Đại học Thủy lợi thực hiện và dự thảo TCVN về tính toán hệ số tiêu thiết kế do Trường Đại học Thủy lợi biên soạn. Cụ thể như sau:
Bảng 3.10. Hệ số dòng chảy C của một số loại
đối tượng tiêu nước chính có mặt trong khu vực nghiên cứu
TT Đối tượng tiêu nước Hệ số dòng chảy C
1 Hồđiều hòa 0,00
2 Đất sông suối nội thị và các loại hồ không điều tiết 0,20
3 Khu công nghiệp và làng nghề 0,95
4 Đất cây xanh và công viên 0,50
5 Đấhóa pht ởđầô thn lớịn b, đấềt chuyên dùng trong khu mặt đô thịđã được cứng 0,95
b. Hệ số tiêu của khu vực nghiên cứu là tổng hợp hệ số tiêu của từng loại đối tượng tiêu nước riêng lẻ tại cùng thời đoạn tính toán tiêu nước, được tính toán theo công thức sau: . 0,36. i i lv P q C h (3.5) Trong đó:
qi: là hệ số tiêu của vùng tại thời đoạn tính toán thứ i, (l/s/ha); h: là số giờ của thời đoạn tính toán;
Pi: là tổng lượng mưa rơi xuống trong thời đoạn tính toán thứ i, mm;
Clv: là hệ số dòng chảy bình quân của tất cả các loại đối tượng tiêu có mặt trong khu vực nghiên cứu. 1 . n lv j j j C C
(3.6) j : là tỷ lệ diện tích của đối tượng tiêu nước thứ j so với diện tích của vùng tiêu (%);
Cj: là hệ số dòng chảy của đối tượng tiêu nước thứ j.
c. Mức độ giảm nhỏ hệ số tiêu của vùng tiêu sau khi đã trữ bớt một phần lượng nước cần tiêu trên vùng tiêu trong các hồđiều hoà được xác định theo công thức sau:
qtru=
n i1 h . 8,64 tru đ H (3.7) Trong đó:qtru: là tổng hệ số tiêu của vùng tiêu có thể giảm nhỏ, (l/s/ha); Htru: là chiều sâu trữ nước thiết kế của các hồđiều hòa, (mm);
đh: là tỷ lệ tổng diện tích mặt nước của các hồ điều hòa so với tổng diện tích vùng tiêu, (%): h h đ đ (3.8)
đh: là tổng diện tích các hồđiều hòa trong vùng tiêu, (ha);
: là tổng diện tích vùng tiêu, (ha).
d. Mô hình mưa tiêu áp dụng cho khu vực nghiên cứu là mô hình mưa 48 giờ lớn nhất thiết kế (tương ứng với tần suất thiết kế P=10 %).
Theo kết quả nghiên cứu đề tài khoa học cấp Bộ “Nghiên cứu ảnh hưởng của công nghiệp hóa và đô thị hóa đến hệ số tiêu vùng đồng bằng bắc bộ” do Trường Đại học Thủy lợi thực hiện mô hình mưa giờ thiết kế áp dụng cho khu vực nghiên cứu lấy theo bảng 3.11, như sau:
- Lưu vực sông Tô Lịch (trạm bơm Yên Sở) lấy theo mô hình mưa 24 giờ lớn nhất trạm Láng;
- Lưu vực sông Nhuệ lấy theo mô hình mưa 24 giờ lớn nhất trạm Hà Đông.
Bảng 3.11. Mô hình mưa 24 giờ lớn nhất trạm Láng và trạm Hà Đông
nằm trong trận mưa 3 ngày lớn nhất tương ứng với tần suất 10 %
Trạm Láng (mm) Trạm Hà Đông (mm) Ngày Giờ 1 2 1 2 0-1 12,62 0,18 15,64 0,59 1-2 19,39 0,18 18,88 1,13 2-3 22,25 0,71 17,75 1,66 3-4 22,77 1,15 20,57 0,95 4-5 28,37 0,27 12,82 5,88 5-6 0,26 2,84 3,80 22,52 6-7 1,17 0,44 2,54 42,71 7-8 1,04 55,83 1,27 12,89 8-9 1,95 11,63 2,82 3,80 9-10 9,63 9,68 2,82 1,66 10-11 23,68 3,73 37,75 2,79 11-12 16,79 4,79 40,57 3,56 12-13 18,61 3,55 19,16 2,79 13-14 3,90 2,04 4,93 0,95 14-15 10,02 4,53 5,35 2,26 15-16 1,56 2,75 0,14 1,60 16-17 0,26 0,89 0,14 0,36 17-18 6,90 0,00 1,27 0,00 18-19 0,78 0,00 1,41 0,00 19-20 2,34 0,00 2,11 0,00 20-21 5,73 0,00 2,39 0,00 21-22 6,90 0,80 3,80 0,12 22-23 0,39 0,00 1,55 0,00 23-24 0,78 0,89 0,99 0,00 Tổng ngày 218,1 106,9 220,5 108,2 3.3. Kết quả tính toán hệ số tiêu thiết kế cho khu vực nghiên cứu
3.3.1. Kết quả tính toán hệ số tiêu thiết kế cho lưu vực sông Tô Lịch
Phân tích mô hình trận mưa thiết kế Trạm Láng trong bảng 3.11 cho thấy cường độ mưa lớn nhất trong một giờ và trong một số giờ trên lưu vực tiêu như sau:
01 h mưa lớn nhất: 55,83 mm (giờ thứ 7 - 8 của ngày mưa thứ 2); 02 h mưa lớn nhất: 67,46 mm (giờ thứ 7 - 9 của ngày mưa thứ 2); 03 h mưa lớn nhất: 77,14 mm (giờ thứ 7 - 10 của ngày mưa thứ 2); 04 h mưa lớn nhất: 92,78 mm (giờ thứ 1 - 5 của ngày mưa thứ 1); 05 h mưa lớn nhất: 105,40 mm (giờ thứ 0 - 5 của ngày mưa thứ 1); 06 h mưa lớn nhất: 105,66 mm (giờ thứ 0 - 6 của ngày mưa thứ 1); 24 h mưa lớn nhất: 218,10 mm (ngày mưa thứ 1).
Dựa vào số liệu về hệ số dòng chảy C của các đối tượng tiêu nước trong bảng 3.10 và công thức tính hệ số dòng chảy bình quân (công thức 3.6), hệ số dòng chảy trung bình của các đối tượng tiêu nước trên lưu vực sông Tô Lịch là Clv = 0,835.
Áp dụng công thức tính toán hệ số tiêu của khu vực nghiên cứu (công thức 3.5)
để tính toán hệ số tiêu cho các thời đoạn tiêu nước căng thẳng nhất (thời đoạn tiêu nước có cường độ mưa lớn nhất). Kết quả tính toán được thống kê trong bảng 3.12.
Bảng 3.12. Kết quả tính toán hệ số tiêu của toàn lưu vực sông Tô Lịch tương ứng với các thời đoạn tiêu nước căng thẳng nhất
Hệ số tiêu thiết kế tương ứng với thời gian mưa (l/s/ha) Cường độ mưa lớn nhất tương ứng với thời gian mưa (mm) Thời gian mưa tính toán (giờ) Chưa xét đến hồ điều hoà Đã xét đến hồ điều hoà 218,10 24 21,08 17,17 105,66 6 40,85 - 105,40 5 48,91 - 92,78 4 53,80 - 77,14 3 59,64 - 67,46 2 78,23 - 55,83 1 129,49 -
Theo số liệu trong bảng 3.12, hệ số tiêu lớn nhất trung bình ngày trên toàn bộ lưu vực sông Tô Lịch là 17,17 l/s/ha. Hệ số tiêu này chỉ dùng để tính toán lưu lượng thiết kế công trình đầu mối trạm bơm tiêu và tính toán thiết kế các kênh tiêu chuyển
nước về hồ điều hoà và đưa nước về trạm bơm, không dùng để thiết kế các công trình tiêu cục bộ nằm trong khu vực nội thành.
So với hệ số tiêu được phê duyệt theo Quyết định số 937/QĐ-TTg ngày 01/7/2009 của Thủ tướng Chính phủ, hệ số tiêu trung bình ngày lớn nhất do Luận văn nghiên cứu và tính toán cho lưu vực sông Tô Lịch nhỏ hơn 0,73 l/s/ha (nhỏ hơn 4,07% so với quy hoạch được duyệt). Như vậy kết quả nghiên cứu tính toán trong luận văn này là phù hợp.
3.3.2. Kết quả tính toán hệ số tiêu thiết kế cho lưu vực sông Nhuệ
Phân tích mô hình trận mưa thiết kế Trạm Hà Đông trong bảng 3.11 cho thấy cường độ mưa lớn nhất trong một giờ và trong một số giờ trên lưu vực tiêu như sau: 01 h mưa lớn nhất: 42,71 mm (giờ thứ 6 - 7 của ngày mưa thứ 2); 02 h mưa lớn nhất: 78,32 mm (giờ thứ 10 - 12 của ngày mưa thứ 1); 03 h mưa lớn nhất: 97,48 mm (giờ thứ 10 - 13 của ngày mưa thứ 1); 04 h mưa lớn nhất: 102,41 mm (giờ thứ 10 - 14 của ngày mưa thứ 1); 05 h mưa lớn nhất: 107,76 mm (giờ thứ 10 - 15 của ngày mưa thứ 1); 06 h mưa lớn nhất: 110,58 mm (giờ thứ 9 - 15 của ngày mưa thứ 1); 24 h mưa lớn nhất: 220,50 mm (ngày mưa thứ 1).
Dựa vào số liệu về hệ số dòng chảy C của các đối tượng tiêu nước trong bảng 3.10 và công thức tính hệ số dòng chảy bình quân (công thức 3.6), hệ số dòng chảy trung bình của các đối tượng tiêu nước trên lưu vực sông Nhuệ là Clv = 0,900.
Áp dụng công thức tính toán hệ số tiêu của khu vực nghiên cứu (công thức 3.5)
để tính toán hệ số tiêu cho các thời đoạn tiêu nước căng thẳng nhất (thời đoạn tiêu nước có cường độ mưa lớn nhất). Kết quả tính toán được thống kê trong bảng 3.13.
Bảng 3.13. Kết quả tính toán hệ số tiêu của toàn lưu vực sông Nhuệ tương ứng với các thời đoạn tiêu nước căng thẳng nhất
Hệ số tiêu thiết kế tương ứng với thời gian mưa (l/s/ha) Cường độ mưa lớn nhất tương ứng với thời gian mưa (mm) Thời gian mưa tính toán (giờ) Chưa xét đến hồ điều hoà Đã xét điều hoà đến hồ 220,50 24 22,97 19,31 110,58 6 46,08 - 107,76 5 53,88 - 102,41 4 64,01 - 97,48 3 81,23 - 78,32 2 97,90 - 42,71 1 106,78 -
Theo số liệu trong bảng 3.13, hệ số tiêu lớn nhất trung bình ngày trên toàn bộ lưu vực sông Nhuệ là 19,31 l/s/ha. Hệ số tiêu này chỉ dùng để tính toán lưu lượng thiết kế công trình đầu mối trạm bơm tiêu và tính toán thiết kế các kênh tiêu chuyển nước về hồ điều hoà và đưa nước về trạm bơm, không dùng để thiết kế các công trình tiêu cục bộ nằm trong khu vực nội thành.
So với hệ số tiêu được phê duyệt theo Quyết định số 937/QĐ-TTg ngày 01/7/2009 của Thủ tướng Chính phủ, hệ số tiêu trung bình ngày lớn nhất do Luận văn nghiên cứu và tính toán cho lưu vực sông Nhuệ nhỏ hơn 0,39 l/s/ha (nhỏ hơn 1,98 % so với quy hoạch được duyệt). Như vậy kết quả nghiên cứu tính toán trong Luận văn này là phù hợp.
3.4. Kiến nghị hệ số tiêu thiết kế cho khu vực nghiên cứu 3.4.1. Lưu vực sông Tô Lịch 3.4.1. Lưu vực sông Tô Lịch
Để đảm bảo lưu vực sông Tô Lịch không bị ngập trong khoảng thời gian cho phép từ 01 h đến trên 05 h thậm chí 24 h khi xuất hiện trận mưa thiết kế có cường độ mưa thiết kế được nêu trong bảng 3.11, khi tính toán thiết kế xây dựng công trình tiêu cục bộ đưa nước từ các tiểu lưu vực đổ vào sông Tô Lịch để tiêu ra sông Hồng qua trạm bơm Yên Sở phải dẫn được hệ số tiêu lớn nhất của lưu vực do hạng mục công
trình đó phụ trách (còn gọi là hệ số tiêu cục bộ) không thấp hơn các trị số quy định cho từng trường hợp tính toán trong bảng 3.12.
3.4.2. Lưu vực sông Nhuệ
Đểđảm bảo lưu vực sông Nhuệ không bị ngập trong khoảng thời gian cho phép từ 01 h đến trên 05 h thậm chí 24 h khi xuất hiện trận mưa thiết kế có cường độ mưa thiết kế được nêu trong bảng 3.11, khi tính toán thiết kế xây dựng công trình tiêu cục bộ đưa nước từ các tiểu lưu vực đổ vào sông Nhuệ hoặc tiêu trực tiếp ra sông Hồng, sông Đáy phải dẫn được hệ số tiêu lớn nhất của lưu vực do hạng mục công trình đó phụ trách (còn gọi là hệ số tiêu cục bộ) không thấp hơn các trị số quy định cho từng trường hợp tính toán trong bảng 3.13.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
a.Những kết quảđã đạt được
Qua quá trình nghiên cứu với đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định hệ số tiêu thiết kế cho khu vực thành phố Hà Nội nằm trong lưu vực từ phía đông sông Nhuệ và phía bắc Quốc lộ 70A đến sông Hồng” Luận văn đã đạt được một số kết sau đây:
- Đánh giá hiện trạng cơ cấu sử dụng đất và mức độ biến động về cơ cấu sử
dụng đất trên lưu vực nghiên cứu đến 2020;
- Luận văn đã phân tích được các yếu tố gây biến đổi hệ số tiêu thiết kế và làm thay đổi biện pháp tiêu nước;
- Luận văn đã đề xuất được giải pháp tiêu nước áp dụng cho từng lưu vực của khu vực nghiên cứu;
- Luận văn đã tính toán được hệ số tiêu thiết kế của khu vực nghiên cứu, kết quả tính toán hệ số tiêu của Luận văn phù hợp với hệ số tiêu đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt theo Quyết định số 937/QĐ-TTg ngày 01/7/2009. Vì vậy, có thể kết luận rằng hệ số tiêu được duyệt theo Quyết định số 937/QĐ-TTg ngày 01/7/2009 của Thủ tướng Chính phủ phản ánh đúng yêu cầu tiêu nước của khu vực nghiên cứu. Hệ số tiêu được phê duyệt theo Quyết định 937/QĐ-TTg ngày 01/7/2009 của Thủ tướng Chính phủ được sử dụng để tính toán thiết kế các công trình tiêu đầu mối và tính toán thiết kế các trục dẫn nước tiêu chính đến công trình đầu mối. Hệ số tiêu được phê duyệt theo Quyết định 937/QĐ-TTg ngày 01/7/2009 của Thủ tướng Chính phủ không dùng để tính toán các công trình tiêu nước cục bộ trong nội thành. Đối với các công trình tiêu nước cục bộ trong nội thành, tùy thuộc vào vị trí và tầm quan trọng của các tiểu khu vực mà lựa chọn hệ số tiêu thiết kế(đối với lưu vực sông Tô Lịch lựa chọn hệ số tiêu theo bảng 3.12, lưu vực sông Nhuệ lựa chọn hệ số tiêu theo bảng 3.13) cho các công trình tiêu cục bộ sao cho đảm bảo được yêu cầu tiêu.
b.Những tồn tại trong quá trình thực hiện luận văn
Đối với lưu vực sông Tô Lịch, hệ số tiêu tính toán có độ chính xác tương đối cao vì diện tích của các đối tượng tiêu nước trong lưu vực đã ổn định trong một thời gian dài.
Tuy nhiên, đối với lưu vực sông Nhuệ kết quả tính toán chưa thực sự chính xác do lưu vực chưa có hồđiều hòa mà mới chỉ tính toán theo số liệu quy hoạch, diện tích mặt thoáng của các sông nội thị cũng chưa xác định được mà mới chỉ tạm tính.
c.Những kiến nghị về hướng nghiên cứu tiếp theo
Tác giảđề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo của Luận văn bao gồm hai nội dung chính sau đây:
- Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp cụ thể tiêu úng cục bộ cho các khu vực trong nội thành Hà Nội;
- Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp quản lý vận hành nhằm nâng cao hiệu quả, phát huy tối đa công suất của các công trình tiêu nước đầu mối.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Cục Thống kê Thành phố Hà Nội (2007), Niên gián Thống kê Hà Nội năm 2006,
Hà Nội.
2. Cục Thống kê Thành phố Hà Nội (2010), Niên gián Thống kê Hà Nội năm 2009,
Hà Nội.
3. Cục Thống kê Thành phố Hà Nội (2013), Niên gián Thống kê Hà Nội năm 2012,
Hà Nội.
4. Nguyễn Tuấn Anh, Tống Đức Khang (2004), Các phương pháp tính toán quy hoạch hệ thống thủy lợi, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
5. PGS. TS Lê Quang Vinh (2007), Báo cáo rà soát bổ sung quy hoạch tiêu Hệ thống thủy lợi sông nhuệ, Lập quy hoạch tiêu cho Hệ thống thủy lợi sông Nhuệ, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội.
6. Lê Quang Vinh, Lê Văn Trường, Lê Thị Thanh Thủy (2012), Cơ sở khoa học xác định hệ số tiêu thiết kế cho lưu vực trạm bơm Yên Sở - TP Hà Nội, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn số 19/2012.
7. GS. TS Dương Thanh Lượng (2010), Nghiên cứu ứng dụng kết quả nghiên cứu của Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của công nghiệp hóa và đô thị hóa đến hệ số tiêu vùng đồng bằng bắc bộ” cho Hệ thống thủy lợi sông Nhuệ, Đề tài Khoa học công nghệ cấp Bộ, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội.
8. Sở Giao thông vận tải Thành phố Hà Nội (Sở Giao thông Công chính Thành phố Hà Nội cũ) (1995), Dự án nghiên cứu khả thi thoát nước thành phố Hà Nội, Hà Nội.
