5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.3.3. Kết quả tính toán:
Chạy chương trình cho từng trường hợp và xác định giá trị các yếu tố thủy lực của tất các phần tử của hệ thống thoát nước (chẳng hạn, lưu lượng tại các đường dẫn và các máy bơm, mực nước tại các nút, các hồ...). Các đại lượng này được SWMM biểu diễn dưới nhiều dạng khác nhau: bằng số, bảng biểu, đồ thị, hình vẽ,... theo không gian và theo thời gian. Kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở cho các phương án như sau:
3.3.3.1. Đánh giá khả năng làm việc của trạm bơm Yên Sở.
a) Phương án 1: Lưu lượng thiết kế của trạm bơm Yên Sở QTK = 90 m3/s. + Với trận mưa có X=338mm (P=10%) ta có kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở như ở hình 3.4.
Hình 3. 4: Quá trình mực nước hồ Yên Sở ứng với QTK=90 m3/s, X=338 mm.
Từ đồ thị hình 3.4 ta thấy mực nước hồ Yên Sở đạt ZYSmax=4,6m.
+ Với trận mưa có X=350mm (P=9%) ta có kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở như ở hình 3.5.
Hình 3.5: Quá trình mực nước hồ Yên Sở ứng với QTK=90 m3/s, X=350 mm
Từ đồ thị hình 3.5 ta thấy mực nước hồ Yên Sở đạt ZYSmax=4,75m.
+ Với trận mưa có X=388mm (P=5%) ta có kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở như ở hình 3.6
Từ đồ thị hình 3.6 ta thấy mực nước hồ Yên Sở đạt ZYSmax=5,22m.
+ Với trận mưa có X=400mm (P=3%) ta có kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở như ở hình 3.7
Hình 3.7: Quá trình mực nước hồ Yên Sở ứng với QTK=90 m3/s, X=400 mm
Từ đồ thị hình 3.7 ta thấy mực nước hồ Yên Sở đạt ZYSmax=5,32m.
+ Với trận mưa có X=450mm (P=2%) ta có kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở như ở hình 3.8
Hình 3. 8: Quá trình mực nước hồ Yên Sở ứng với QTK=90 m3/s, X=450 mm
Từ đồ thị hình 3.8 ta thấy mực nước hồ Yên Sở đạt ZYSmax=5,50m.
+ Với trận mưa có X=500mm (P=1%) ta có kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở như ở hình 3.9
Hình 3. 9: Quá trình mực nước hồ Yên Sở ứng với QTK=90 m3/s, X=500 mm
Từ đồ thị hình 3.9 ta thấy mực nước hồ Yên Sở đạt ZYSmax=5,50m.
+ Với trận mưa có X=575mm (P=0,3%) ta có kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở như ở hình 3.10
Hình 3. 10: Quá trình mực nước hồ Yên Sở ứng với QTK=90 m3/s, X=575 mm
Từ đồ thị hình 3.10 ta thấy mực nước hồ Yên Sở đạt ZYSmax=5,50m.
* Với cấp lưu lượng thiết kế QTK=90 m3/s, tương ứng với mỗi trận mưa khác nhau nhìn vào đồ thị ta xác định được mực nước lớn nhất trong hồ Yên Sở ZmaxYS khác nhau, các thông số được thể hiện ở bảng 3.3.
Bảng 3. 3: Mực nước lớn nhất trong hồ Yên Sở ứng với lưu lượng thiết kế trạm bơm QTK=90 m3/s, và các lượng mưa tính toán.
Lượng mưa (mm) 338 350 388 400 450 500 575 ZmaxYS(m) 4,60 4,75 5,22 5,32 5,50 5,50 5,50
b) Phương án 4: Lưu lượng thiết kế của trạm bơm Yên Sở QTK = 144 m3/s. + Với trận mưa có X=338mm (P=10%) ta có kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở như ở hình 3.11
Hình 3. 11: Quá trình mực nước hồ Yên Sở ứng với QTK=144 m3/s, X=338 mm
Từ đồ thị hình 3.11 ta thấy mực nước hồ Yên Sở đạt ZYSmax=4,12m.
+ Với trận mưa có X=350mm (P=9%) ta có kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở như ở hình 3.12
Hình 3. 12: Quá trình mực nước hồ Yên Sở ứng với QTK=144 m3/s, X=350mm
Từ đồ thị hình 3.12 ta thấy mực nước hồ Yên Sở đạt ZYSmax=4,17m.
+ Với trận mưa có X=388mm (P=5%) ta có kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở như ở hình 3.13
Hình 3. 13: Quá trình mực nước hồ Yên Sở ứng với QTK=144 m3/s, X=388mm
Từ đồ thị hình 3.13 ta thấy mực nước hồ Yên Sở đạt ZYSmax=4,5m.
+ Với trận mưa có X=400mm (P=3%) ta có kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở như ở hình 3.14.
Hình 3. 14: Quá trình mực nước hồ Yên Sở ứng với QTK=144 m3/s, X=400mm
Từ đồ thị hình 3.14 ta thấy mực nước hồ Yên Sở đạt ZYSmax=4,59m.
+ Với trận mưa có X=450mm (P=2%) ta có kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở như ở hình 3.15.
Từ đồ thị hình 3.15 ta thấy mực nước hồ Yên Sở đạt ZYSmax=4,93m.
+ Với trận mưa có X=500mm (P=1%) ta có kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở như ở hình 3.16.
Hình 3. 16: Quá trình mực nước hồ Yên Sở ứng với QTK=144 m3/s, X=500mm
Từ đồ thị hình 3.16 ta thấy mực nước hồ Yên Sở đạt ZYSmax=5,40m.
+ Với trận mưa có X=575mm (P=0,3%) ta có kết quả về quá trình mực nước tại hồ Yên Sở như ở hình 3.17.
Hình 3. 17: Quá trình mực nước hồ Yên Sở ứng với QTK=144 m3/s, X=575mm
Từ đồ thị hình 3.17 ta thấy mực nước hồ Yên Sở đạt ZYSmax=5,49m.
* Với cấp lưu lượng thiết kế QTK=144 m3/s, tương ứng với mỗi trận mưa khác nhau nhìn vào đồ thị ta xác định được mực nước lớn nhất trong hồ Yên Sở ZmaxYS khác nhau, các thông số được thể hiện ở bảng 3.4.
Bảng 3. 4: Mực nước lớn nhất trong hồ Yên Sở ứng với lưu lượng thiết kế trạm bơm QTK=144 m3/s, và các lượng mưa tính toán.
Lượng mưa
(mm) 338 350 388 400 450 500 600
Áp dụng các bước tính toán đã tiến hành với phương án 1 và phương án 4 đã trình bày ở trên cho các phương án 2, phương án 3, phương án 5, phương án 6 với các cấp lưu lượng lần lượt QTK là: 108, 126, 162, 180 m3/s. Kết quả được trình bày ở các hình vẽ PL3.1 đến hình vẽ PL3.36 phụ lục.
Kết quả
+ Từ tổ hợp các trường hợp trên ta có bảng tổng hợp các thông số như bảng 3.5
Bảng 3. 5 Mực nước lớn nhất trong hồ Yên Sở ứng với các trường hợp lưu lượng thiết kế trạm bơm và lượng mưa tính toán
Lượng mưa (mm) 338 350 388 400 450 500 575 QTK (m3/s) Mực nước lớn nhất trong hồ Yên Sở (m)
90 4,6 4,75 5,21 5,32 5,50 5,50 5,50 108 4,32 4,52 4,93 5,10 5,49 5,50 5,50 126 4,27 4,35 4,67 4,77 5,30 5,49 5,50 144 4,12 4,17 4,50 4,59 4,93 5,40 5,49 162 4,07 4,11 4,30 4,39 4,75 5,18 5,43 180 4,07 4,11 4,17 4,18 4,62 4,90 5,38 + Vẽ đồ thì cho các thông số trong bảng 3.5 ta có đồ thị như hình 3.18
4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 300 350 400 450 500 550 600 90 108 126 145 162 180 X (mm) Z m axYS (m )
Hình 3. 18. Quan hệ giữa mực nước lớn nhất hồ Yên Sở ZmaxYSvà lượng mưa tính toán X với các phương án lưu lượng thiết kế trạm bơm
+ Từ các quan hệ ở hình 3.18, với mỗi giá trị QTKtìm được giá trị X tương ứng sao cho ZmaxYS=+4,5 m và lập được bảng 3.6
Bảng 3. 6 Quan hệ giữa QTK và X ứng với ZmaxYS=+4,5 m
QTK (m3/s) 90 108 126 144 162 180
X (mm) 338 356 368 388 410 432
+ Vẽ biểu đồ mối quan hệ cho X và QTK ta có hình 3.19 như sau:
300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 X (m m ) . QTK (m3/s)
Hình 3. 19. Quan hệ giữa X và QTK khi khống chế ZmaxYS=+4,5 m
Từ kết quả tính toán về quan hệ QTK ~ X ở hình 3-19, thấy rằng để tiêu được trận mưa tính toán có tổng lượng càng lớn thì càng phải tăng lưu lượng thiết kế của trạm bơm. Cụ thể là:
- Để tiêu được trận mưa 3 ngày lớn nhất có tổng lượng là X=340 mm thì lưu lượng thiết kế của trạm bơm Yên Sở là QTK=91 m3/s.
- Để tiêu được trận mưa 3 ngày lớn nhất có tổng lượng là X=350 mm thì lưu lượng thiết kế của trạm bơm Yên Sở là QTK=101 m3/s.
- Để tiêu được trận mưa 3 ngày lớn nhất có tổng lượng là X=375 mm thì lưu lượng thiết kế của trạm bơm Yên Sở là QTK=133 m3/s.
- Để tiêu được trận mưa 3 ngày lớn nhất có tổng lượng là X=400 mm thì lưu lượng thiết kế của trạm bơm Yên Sở là QTK=153 m3/s.
- Để tiêu được trận mưa 3 ngày lớn nhất có tổng lượng là X=430 mm thì lưu lượng thiết kế của trạm bơm Yên Sở là QTK=180 m3/s.
3.3.3.2. Đánh giá khả năng làm việc của hệ thống kênh tiêu chính.
Đánh giá khả năng tải nước hệ thống đường dẫn cho 4 sông tiêu chính (Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu) ứng với cấp lưu lượng thiết kế trạm bơm Yên Sở thực tế hiện nay QTK=90m3/s và lưu lượng dự kiến của trạm bơm Yên Sở trong tương lai theo quyết định số 937/QĐ-TTg ngày 01/7/2009 của Chính phủ phê duyệt quy hoạch tiêu nước hệ thống Sông Nhuệ nâng tổng lưu lượng thiết kế trạm bơm Yên Sở lên 145 m3/s (phương án số 01 và phương án 04 của phần đánh giá trạm bơm đã trình bày ở phần trên) với mô hình mưa 72 giờ X=338mm (P=10%); X=350mm (P=9%); X=388 mm (P=5%); X=400mm (P=3%); X=450mm (P=2%); X=500 (P=1%); X=575mm (P=0,3%);
a) Tính toán cho phương án 1: Lưu lượng thiết kế của trạm bơm Yên Sở là 90 m3/s.
+ Với trận mưa có X=338mm (P=10%): Các thông số đầu vào của các nút, mặt cắt ...vv đã nêu ở mục 3.2.1 tiến hành chạy mô hình ta được kết quả mô phỏng mực nước trong sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu như ở hình 3.20; hình 3.21, hình 3.22, hình 3.23;
Hình 3. 21: Kết quả mô phỏng mức nước trong sông Lừ Q=90m3
/s, X=338mm
Hình 3. 22: Kết quả mô phỏng mức nước trong sông Sét Q=90m3/s, X=338mm
Kết quả độ sâu nút (Node Depths) trên các tuyến sông như bảng PL3.4 phụ lục. Từ kết quả ở bảng PL3.1 và bảng PL3.4 phụ lục ta có bảng PL3.5 phụ lục so sánh cao trình mực nước lớn nhất tính toán tại nút với mực nước lớn nhất cho phép trong nút.
Cột thứ tự số (1): Tên nút mô phỏng trong mô hình cho sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu.
Cột thứ tự số (2): Cao độ đáy nút thu nước trong mô hình (cao độ đáy sông) giá trị lấy ở bảng PL3.1 phụ lục.
Cột thứ tự số (3): Độ sâu tối đa của nút thu nước là khoảng cách từ đáy đến miệng thu nước.
Cột thứ tự số (4): Cao trình mực nước lớn nhất trong nút cho phép ứng với các thông số đầu vào ở cột (2) và cột (3).
Cột thứ tự số (5): Cao trình mặt nước tại các nút trong sông lớn nhất tính toán được ứng với lưu lượng của trạm bơm Yên Sở .
Cột thứ tự số (6) và (7): Thời gian mực nước trong sông có độ sâu lớn nhất với lưu lượng của trạm bơm Yên Sở.
Cột thứ tự số (7): So sánh cột (5) và cột (4), nếu (5) > (4) đường dẫn bị tràn; nếu (5) ≤ (4) thì đường dẫn không bị tràn.
Với trường hợp lưu lượng của Trạm bơm Yên Sở là 90 m3/s tính toán với trận mưa X=338mm (P=10%) thì nhìn vào hình 3.20; hình 3.21; hình 3.22; hình 3.23 và kết quả tại bảng PL3.5 phụ lục ta thấy không có nút nào bị ngập đường dẫn sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu đảm bảo tiêu thoát nước tốt trong suốt thời gian tính toán. Có được khả năng tiêu thoát tốt như vậy là do dự án thoát nước giai đoạn II đã hoàn thành và các mặt cắt ngang kênh đã được cải tạo, mở rộng và kiên cố hóa.
+ Với trận mưa có X=450mm (P=9%): Các thông số đầu vào như trên, chạy mô hình ta được kết quả mô phỏng mực nước trong sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu như ở hình 3.24, hình 3.25, hình 3.26, hình 3.27;
Hình 3.24: Kết quả mô phỏng mức nước trong sông Tô Lịch Q=90m3/s, X=350mm.
Hình 3. 25: Kết quả mô phỏng mức nước trong sông Lừ Q=90m3/s, X=350mm
Hình 3. 27: Kết quả mô phỏng mức nước trong sông Kim Ngưu Q=90m3/s, X=350mm
Kết quả độ sâu nút (Node Depths) trên các tuyến sông như bảng PL3.6 phụ lục. Từ kết quả bảng PL3.2; bảng PL3.6 phụ lục ta có bảng PL3.7 phụ lục so sánh cao trình mực nước lớn nhất tính toán tại nút với mực nước lớn nhất cho phép trong nút.
Như vậy với trường hợp lưu lượng của Trạm bơm Yên Sở là 90 m3
/s tính toán với trận mưa X=350mm (P=9%) thì nhìn vào hình 3.24, hình 3.25; hình 3.26; hình 3.27 và kết quả tại bảng PL3.7 phụ lục ta thấy không có nút nào bị ngập, các tuyến sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu đủ khả năng tải nước.
+ Với trận mưa có X=388mm (P=5%): Các thông số đầu vào như trên chạy mô hình ta được kết quả mô phỏng mực nước trong sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu như ở hình 3.28; hình 3.29; hình 3.30; hình 3.31;
Hình 3. 29: Kết quả mô phỏng mức nước trong sông Lừ Q=90m3/s, X=388mm.
Hình 3. 30: Kết quả mô phỏng mức nước trong sông Sét Q=90m3/s, X=388mm.
Kết quả độ sâu nút (Node Depths) trên các tuyến sông như bảng PL3.8 phụ lục. Từ kết quả ở bảng PL3.2 và bảng PL3.8 phụ lục ta có bảng PL3.9 phụ lục so sánh cao trình mực nước lớn nhất tính toán tại nút với mực nước lớn nhất cho phép trong nút.
Như vậy với trường hợp lưu lượng của Trạm bơm Yên Sở là 90 m3
/s tính toán với trận mưa X=388mm (P=5%) thì nhìn vào hình 3.28, hình 3.29; hình 3.30; hình 3.31 và kết quả tại bảng PL3.9 phụ lục ta thấy không có nút nào bị ngập, các tuyến sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu vẫn đủ khả năng tải nước.
+ Với trận mưa có X=400mm (P=3%): Các thông số đầu vào như trên, chạy mô hình ta được kết quả mô phỏng mực nước trong sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu như ở hình 3.32, hình 3.33, hình 3.34, hình 3.35;
Hình 3.32: Kết quả mô phỏng mức nước trong sông Tô Lịch Q=90m3/s, X=400mm
Hình 3.34: Kết quả mô phỏng mức nước trong sông Sét Q=90m3
/s, X=400mm
Hình 3.35: Kết quả mô phỏng mức nước trong sông Kim Ngưu Q=90m3
/s, X=400mm
Kết quả độ sâu nút (Node Depths) trên các tuyến sông như bảng PL3.10 phụ lục. Từ kết quả ở bảng PL3.2 và bảng PL3.10 phụ lục ta có bảng PL3.11 phụ lục so sánh cao trình mực nước lớn nhất tính toán tại nút với mực nước lớn nhất cho phép trong nút.
Như vậy với trường hợp lưu lượng của Trạm bơm Yên Sở là 90 m3/s tính toán với trận mưa X=400mm (P=3%) nhìn vào hình 3.32, hình 3.33; hình 3.34; hình 3.35 và kết quả tại bảng PL3.11 phụ lục ta thấy mặt cắt 4 tuyến sông vẫn đủ khả năng tải nước, cao trình mực nước cao nhất tại các nút tính toán vẫn thấp hơn cao độ bờ sông thiết kế. Nước tiêu không bị tràn bờ sông nhưng mực nước tại hồ Yên Sở trong tính
toán ở phần trên đạt ZYSmax=5,32m vượt quá mức cho phép [ZYSmax]=4,52m nên đoạn sông Tô Lịch từ nút ST25 đến ST32 tương ứng từ cửa xả Thanh Liệt đến kênh dẫn bể hút trạm bơm Yên Sở mực nước trong sông dâng lên cao.
+ Với trận mưa có X=450mm (P=2%): Các thông số đầu vào như trên chạy mô hình ta được kết quả mô phỏng mực nước trong sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu như ở hình 3.36, hình 3.37, hình 3.38, hình 3.39;
Hình 3.36: Kết quả mô phỏng mức nước trong sông Tô Lịch Q=90m3/s, X=450mm
Hình 3.38: Kết quả mô phỏng mức nước trong sông Sét Q=90m3/s, X=450mm
Hình 3.39: Kết quả mô phỏng mức nước trong sông Kim Ngưu Q=90m3/s, X=450mm