Luận văn thạc sĩ Cấp thoát nước: Nghiên cứu cải tạo và nâng cấp hệ thống thoát nước bền vững thành phố Đông Hà, tỉnh Quảng Trị

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.72 MB, 125 trang )

Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

1. Sự cần thiết của để tài

II. Mục tiêu nghiên cứuIIL, Nội dung nghiên cứu,

IV. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

V. Cách ticặn và phương pháp nghiên cứu

CHUONG 1. TONG QUAN VE NGHIÊN CỨU HE THONG THỐT NƯỚC:Đơ THỊ

1.1. Giới thiệu chung về hệ thống thoát nước đồ thị

1.1.1. Khái niệm vé hệ thống thoát nước đồ thị

1.1.2. Vai td của hệ thống thoát nước đối với sự phát tiễn của đ thị1.1.3. Yêu cầu đặt ra cho hệ thống thốt nước đơ thi,

1.2. Các nguyên tắc về mạng lưới thoát nước dé thị

1.2.1. Nguyên tắc vạch tuyển mang lưới.1.22. Nguyên tắc đặt đường ống thoát nước

1.23. Lara chọn vật liệu đường dng, mỗi ni1.2.4. Độ sâu chôn công và độ đốc đường ông.

1.3. Đô thị hóa và vấn để thốt nước đơ thị

1.3.1. Khái niệm thủy văn đơ thị

1.3.2.6 thị và qu tình đơ thị hóa

1.3.3. Lưu vực đồ thị với vin đề tiêu thoát nướcL34. Khái niệm về dong chiy đ thị

1.4. Các nghiên cứu về giải pháp cho hệ thống thoát nước đơ thị

1.4.1. Nghiên cứu về thốt nước đơ thị trên thể giới

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

1.5. KET LUẬN CHƯƠNG 1 "

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN HỆ THONG THỐTNƯỚC MƯA ĐƠ THỊ

3.1, Mưa và mưa thiết kế

2.41. Đặc trừng của mưa thiết kế

2.1.2. Các bước thực hiện khi thiết kế hệ thơng thốt nước mưa.2.1.3. Quan hệ giữa độ sâu mưa - thời gian mưa tần suất

2.14. Quan hệ cường độ mưa - thời gian mưa - tin suất

2.2.4. Dữ liệu đầu vào.

2.2.5. Phương pháp tinh toán

2.3, Phương pháp tinh toán thoát nước mưa theo cường độ giới hạn,2.31. Xác định lưu lượng mưa tính tốn

3132

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

3.1, Tang quan về khu ve nghị

3.1.1. Điều kiện tự nhiên

3.1.2. Điều kiện kinh tế xã hội

32. Thực trạng thốt nước của thành phổ Đơng Hà

3.2.1. Thốt nước mưa3.2.2. Nước thải sinh hoạt

3.2.3. Banh giá hiện trạng thoát nước của khu vực.

3.3. Đánh giá hiện trạng hệ thống kỹ thuật hating thành ph đông hà

3.3.1. Cơ sở hạ ting nói chung.

3.3.2. Thốt nước mặt và tình hình ngập dng3.3.2. Thốt nước thai và vệ sinh mơi trường,3.4, Định hướng quy hoạch kết

34.1. Kết cấu hạ ting nói chung

3.4.2. Thốt nước mặt3.4.3. Thốt nước thải

3.5, Tính tốn u cầu thốt nước của khu vực thời đhiện tại3.5.1. Khu vực tính toán thoát nước.

3.5.2. Xây dựng đường tin suất mưa3.53. Xây dựng mơ hình mưa thiết kế

3.5.4. Mơ phóng hệ thống thốt nước bằng mơ hình SWMM.3.6, Đánh giá khả năng làm việc của mạng lưới thoát nước hiện tại.

3. Các y tổ ảnh hưởng đến quả tình thốt nước của khu vực

wha tầng thành phố Đông Hà đến năm 2025

37“

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

3/72. Yéu tổ chủ quan 653.8. KET LUẬN CHƯƠNG 3 66CHUONG 4. TINH TOÁN VÀ DE XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO,NÂNG CAP HE THONG THOÁT NƯỚC THÀNH PHO ĐƠNG HA, TINH

QUANG TREensnnnnininnanninnnnninnnannsnnns)

4.1 Tinh tốn hệ hổng thoát nước bằng phương pháp cường độ giới hạn...674,11. Xác định các thơng số tính tốn 64.1.2. Tính tốn thủy lự theo phương pháp cường độ iới han, “6

4.1.3. Kết quả tinh toán theo phương pháp cường độ giới hạn 6

4.2. Tính tốn và mơ phỏng theo mơ hình SWMM. B

43, Lựa chọn phương án ci tạo, ning cấp hệ thing thoát nước +9

4.4, Giải pháp quy hoạch hệ thống thoát nước bén vững 83

4.5. Giải pháp tổ chức, quan lý vận hành và nâng cấp hệ thống thoát mde ....86

4.5.1. Giải pháp tổ chức, 864.5.2. Giải pháp quản lý vận hành hệ thống thoát nước. 87

4.6, KET LUẬN CHUONG 4 87KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.

PHY LỤC

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Hình 2.1: Mỗi quan hệ IDF 15

Hình 2.2: Mơ hình mưa thiết kế xây dựng theo phương pháp khối xen kế n

Hình 2.3: Mơ hình mưa thiết kế xây dựng theo phương pháp tam giác "Hình 2.4: Quan niệm về dịng chảy mặt. 2

Hình 2.5: Mơ hình nước ngằm hai vùng 2aHình 3.1: Vị trí thành phố Đông Hà trên bản đồ tinh Quảng Trị MuHình 32: Vi tr khu vục nghiên cứu trên bản đồ thành phổ Đơng Hà 43

Hình 3.3: Bản đỗ khu vực nghiên cứu thốt nước. 44

Hình 34: Dung tin suất lượng mưa 1 ngày max ~ trạm Đơng Hà 47Hình 3.5: Đường tin suất lượng mưa 3 ngày max ~ trạm Đơng Hà 48

Hình 3.6: Mơ hình mưa thiết kế với trận mưa 72h max 30

Hình 3:7: Giao diện khai báo các thông số mặc định và các tay chọn 54

Hình 3.8: Giao điện khai báo các thơng số co bản trong SWMM. 55

Hình 3.9: So đồ mơ phịng hệ thống thốt nước khu vực trong mơ hình SWMM ...56Hình 3.10: Dường quan hệ về lưu lượng của lưu vục ứng với rận mưa 72h max..57

Hình 3.11: Bản đồ vị trí các nút ngập ứng với uận mưa 72h max. sHình 3.12: Mơ phơng diễn biển dịng chủy tuyển I từ nút AT đến nút CXI...6IHình 3.13: Mơ phỏng diễn biến dòng chảy tuyển 2 te nút B2 đến núc B9 ol

Hình 3,14: Mơ phơng diễn biến dịng chiy tuyển 6 từ nút DS đến nút CX?... 2

Hình 3.15: Mơ phỏng diễn biển dòng chảy tuyển 11 từ nút E5 đến nút E7...đ2

Hình 3.16: Mơ phỏng.biến dong chảy tuyển 8-11 từ nút E4 đến nút PS. 6ã

Hình 3.17: Mơ phóng diễn biến dong chủy tuyển 9-11 từ nút E6 đến nút E8... đãHình 4.]: Đường quan hệ lưu lượng với trận mưa 72h max kiểm định hệ thồng...75

Hình 4.2: Mơ phỏng diễn biển dang chảy tuyển tử nút AI đến nút CXI 16

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Hình 44: Mơ phịng điễn biển dang chảy tuyển 6 từ nút D3 đến nút CX2Hình 4 5: Mơ phỏng diễn bin đồng chảy tuyến 1 từ nút F5 đến nút E7Hình 4.6: Mơ phỏng diễn biến dòng chảy tuyển 8-11 từ nút E4 đến nút FSHình 47: Mơ phỏng diễn biến dong chảy tuyển 9-11 tử nút B6 đến nút F8

287829

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Bảng 2.1Bảng 3.1Bảng 32Bảng 33Bảng 34Bảng 35Bing 3.6Bảng 32.Bing 38Bảng 4.1Bing 42Bing 43Bảng 44giới hạnBảng 45Bing 46Bảng 47

Bang 4.8: So sánh tổng chiều dài cống cần thay theo phương pháp cường độ giới

Giá trị tham số của đường DDF

‘Thing kẽ lượng mưa 1 ngày max và 3 ngày max — trem Đông Hà‘Tin suất lượng mưa | ngày max ~ trạm Đông Hà

‘Tn suất lượng mua 3 ngày max — trạm Đông Hà‘Quan hệ lượng mưa ~ thời gian theo tần suất mưa 10%Bang thống kê điện tích các tiểu khu.

Bảng thống ke tw cổng hiện trang.Bang kết qua các nút ngập

Bảng thống kê thồi gian ngập diy các đoạn cổng,

CCác thơng số khí hậu cho tinh Quảng Trị

Hệ số dong chảy

“Thống kê tuyển cống ngập theo phương pháp cường độ giới hạn

“Tổng hợp chiều dai các tuyển cổng làm lại theo phương pháp cường đội

Bảng thống kê tuyển cổng ngập vi đỀ xuất ải tạo nâng cắp“Tổng hợp chiễu dài các tuyển cổng làm lạ theo mơ hình SWMMSo ánh kết quả của phương php cường độ giới hạn và SWMM

hạn và SWMM.

82

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

1. SỰ CAN THIET CUA DE TÀI

Thoát nước và xử lý nước thải, vệ sinh môi trường là những nội dung quan

trọng trong quy hoạch, xây dựng va quản lý đô thị. Tại các khu vực dang đối mặt

với tinh trang hạ ting kém phát triển, môi trường bị 6 nhiễm do nước thải, tỉnh hìnhngập úng điễn thường xuyên, gây ảnh hưởng đến hoạt động của đồ thị tì ngườita bi cảng thấy thm quan trọng của lĩnh vực này

"Những hệ thống thốt nước trong đơ thị nước ta hiện nay dang thể hiện nhivấn đề bit cp gây lang phi về kinh tế, khó khăn về cơng tác quản lý vận hành, cũng

chung chưa hoàn thiện, mạng lưới thu din nước mưa và nước

như ảnh hưởng xấu tới môi trường sinh thái: một số biểu hiện cụ thể như: hệ tÌ

hạ ting kỹ thuật

thải sinh hoạt chưa phát huy hết tác dụng, nhiều khu vực đường ống khơng có nước

chảy qua, cũng có khả nhiều nơi bị ngập ứng khi xây ra mưa lớn, tỷ lệ rô rỉ nước và

thắm vào đắt cịn khá cao gây mùi hơi thi, ảnh hưởng my quan đơ thi, một số cơng

trình được xây dựng nhưng không thể đi vào hoạt động, nhiễu khu vực hệ thống thuom nước đã xuống cắp khơng cịn khả ning hoạt động, nh trang nước thải không

‘qua xử lý đổ trực tiếp ra sơng hồ cịn rất phổ biến... Ngồi ra, do tình hình diễn biển

phức tạp của thời tết hiện nay, lượng mưa bão dé bộ vào đất iễn nước ta ngày cảng

bu cũng gây ảnh hưởng rit lớn đến khả năng thu gom và tiêu thoát nước của đơ

thị đặc biệlà các đồ thi đang có hệ thơng thốt nước chưa hon thiện

Đối với các khu đô thi, các điểm dân cư mới, chất lượng hệ thống hạ ting kỹ

thuật, trong đó có thốt nước mưa, nước thải ing có đa phần quyết định tính vănmình đơ thị, góp phần tạo hip dẫn đổi với khách hàng, cũng như quyết định đến sự

phát triển bền ving vỀ mơi trường của đơ thị về lâu dài. Vì vậy cần phải đưa ra các

giải pháp cụ thể, phải cổ các giải pháp đồng bộ về các vẫn để hạ ting kỹ thuật và

mang tinh khả th cao để khắc phục được những nhược diém còn tn tại nêu trên, đồ

là các giải pháp về chuẩn bị kỹ thuật, quy hoạch hạ ting kỹ thuật, tính tốn cải tạo.

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

hiệu quả nhất. Các giải pháp phải được xây dựng trên cơ sở dự báo ngắn và đãi han

về phát triển đô thị, phù hop với điều kiện kinh tế xã hội của địa phương trong hiện

tại và tương lai.

Đông Hà là thành phố trực thuộc tỉnh Quảng Thị, với hệ thống cơ sở hạ ting

phát triển chưa hoàn toàn đồng bộ và bộ may quản lý cỏn non trẻ, hiện cũng đanggặp phải những vấn đề khó khăn như các đơ thị khác trong nước, đặc biệt là hệthống thoát nước của thành phố dang tổn tại nhiều tiêu cực gây ảnh hưởng không

nhỏ đến đời sống người dân cũng như mỹ quan. môi trường của đơ thị, Vậy nên cin

xem xét, nghiên cứu tính tốn thiết kế cải tạo hệ thống thoát nước của khu vục để

đảm bảo khả năng thốt nước, khơng gây 6 nhiễm môi trường, gp phin phát triểnđô thi một cách bền ving.

Chính vì vậy, để tài nghiên cứu “Nghiên cứu cải tạo và nâng cấp hệ thong

thoát nước bén ving think phổ Đông Hà, tinh Quảng Tri” là tắt cần thiết và mang

tính thực tiễn hiện nay

II. MỤC TIÊU NGHIÊN COU

~_ Nghiên cứu các bài toán và đưa ra giải pháp nâng cao hiệu quả cho hệ thẳng

thoát nước thành phổ, đảm bảo chức năng thốt nước của hệ thơng.

~ _ ĐỀ xuất giải pháp thoát nước mang tinh bin vững cho thẳnh phổ.

TH. NỘI DUNG NGHIÊN COU

+ Thu thập ta

thành phố.

vl đảnh giá khả năng làm việc của hệ hổng thốt nước của

~ Phin ích, nh tốn các bài toán về bệ thống thoát nước dya trên cơ sở khoa

học và thực tiễn, nâng cao khả năng phục vụ của hệ thống ha ting kỹ thuậtcủa thành phố,

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

IV. ĐÔI TƯỢNG VÀ PHAM VI NGHIÊN CỨU

~ Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống thoát nước của thành phố Đơng Hà.

~ Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống thốt nước chính, các cơng trình quan trọng.

trong hệ thống thốt nước thành phố Đông Hà

V. CÁCH TIẾP CAN VA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN COU

~ Theo quan điểm hệ thống.

- Theo quan điểm thực tiễn va tổng hợp đa mục tiêu.

~ Theo quan điểm bên vững,

+ Phương pháp nghiên cứu:

~ Phương pháp thu thập số liệu.

~ Phương pháp điều tra, khảo sắt thực địa

- Phương pháp kế thừa các đỀ ti và nghiên cứu về giái pháp thốt nước cho

các đơ thị Việt Nam.

~ Phương pháp tinh tốn tối ta hơa hệ thống thoát nước đồ thi

~ Phương pháp thống kẻ và xử lý dữ liệu,

~ Phương pháp mơ hình tốn (sử dụng phần mềm SWMM)

VI. KÉF QUA DỰ KIÉĐẠT ĐƯỢC

+ Đánh giá hiệu quả tiêu thoát nước hiện tại của hệ thơng thốt nước thành phố

Đơng Ha.

+ Kiến nghị về các giải pháp nâng cao khả năng phục vụ của hệ thống thốt

mở rộng hệ thống thốt nước về saunước thình phố Đông Hà. Tạo tên để cho

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

TONG QUAN VE NGHIÊN CỨU HE THONG THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ

LLG THIỆU CHUNG VE HE THONG THỐT NƯỚC ĐƠ THỊLLL. Khái nig về hệ thẳng thốt nước đơ thị

Hệ thống thốt nước đơ thị là tổ hợp những cơng trnh, thiết bị và các giải pháp,

kỹ thuật dé thực hiện nhiệm vụ thốt nước cho đơ thị

“Các hệ thống thốt nước đơ thị

+ Hệ thống thốt nước chung: Là hệ thống mà tắt cả các loại nước thải (sinhhoạt, sin xuất, nước mưa) được xa chung vào một mang lưới và dẫn đến cơng nh

+ Hệ thống thốt nước riêng: là hệ thống có hai hay nhiều mạng lưới đường.

ng riêng để dẫn từng loại nước thải khác nhau đến cơng tình làm sạch. Theo cầu

tạo hệ thơng thốt nước riêng có thể phân thành các loại sau: Hệ thơng riêng hồn

tồn; Hệ thống riêng khơng hồn tồn; Hệ thống tiếng một nữa

+ Hệ thống thoát nước hỗn hợp: La tổng hợp của các hệ thống rên. Hệ thống

này thưởng gặp ở các thành phổ lớn, đã cõ hệ thống thốt nước chung nay cần ea

tạo và mở rộng thì phải xây thêm các cơng trình phục vụ cho mang lưới thoát nước.

1.1.2, Vai tra của hệ thẳng thoát nước đổi với sự phát triển của đô thị

Một đô thị hiện đại là đơ thị phái có hệ thống cơ sở hạ ting đáp img được như

cầu phát triển của đơ thị đó, và hệ thống thốt nước đóng một vai trỏ rit quan trongtrong toin bộ hệ thông cơ sở hạ ting kỹ thuật đó, Đối với những đơ thị cổ địa hình

phức tạ, khả nding tiêu thốt nước tự chảy kém thi vai trỏ của nó lại cảng được diylên cao hơn.

Với tốc độ đơ thị hóa ngày cảng cao trên nền của hệ thống ha ting xây dựng.

Khơng đồng bộ, cịn nhi n đến khả năng đáp ứng nhủ cầu

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

đảm bảo yêu cầu thoát nước.

1.1.3. Yêu cầu đặt ra cho hệ thống thoát mước đơ thị

Hệ thống thốt nước của dơ thị phải đảm bảo được khả năng phục vụ iêu thoát

nước nhanh chống trong mọi điều kiện thời dế, không để cho bắt cử khu vục nàocủa đô thi bị ngập ứng, cũng như không làm ảnh hưởng xấu đến mỗi trường và cảnh

‘quan của đơ thị

Ngồi ra, hệ thẳng phải dim bảo u cầu về kinh tế, khơng gây lãng phí dầu tưcũng như yêu cẩu về công tác quản lý vận hành.

1.2. CAC NGUYÊN TAC VE MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ

12.1. Nguyên tắc vach tuyén mạng lưới

+ Nguyên tie tr chảy, Dựa theo đị hình, tường hợp cần thiết mới xây tram bơm:

+ Vạch tuyển theo đường ngắn nhất mà diện hphục vụ lớn nhất

+Giảm thí các cơng trình giao tiếp (với đường xá, sơng hỗ, cơng trình ngắm...)

+ Bố tri cống doe theo đường phổ, trong via hè hay dọc theo mép đường hoặc.

có thể bổ trí chung trong đường him kỹ thuật. Khoảng cách bổ trí với các cơng trình

phải dâm bảo an tồn theo quy định.

+ Đường ống góp chính phải dé về cơng trình lim sạch và cửa xả nước vào nguồn.1.2.2. Nguyên tắc đặt đường Ống thốt mước.

+ Các đoạn éng nằm ngồi phố bao bọc xung quanh tit cả các mặt, phần lưulượng do diện tích nghiêng về phía nào thì đoạn ống nằm ở phía đó.

+ Các ơng cổng đặt & phần thấp nhất của 6 phổ,

+ Các ông cổng đặt xuyên qua các 6 phổ, kéo dai và xuyên qua 6 phố khác.

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

bơm chuyển tiếp.

1.2.3. Lựa chọn vật liệu đường Ống, mỗi nối

+ Các loại vật liệu dũng xây dựng mạng lưới thốt nước: chắc, khơng 1

nước, bền để chống ăn mon và sự mii mòn, trom để giảm sức cản thủy lục và giá

thành rẻ,

+ Các loại vật liệu như: Ơng sảnh, ống bE tơng - b tổng cốt thép, Ống

phibrôximăng, ống gang, thép.

1.3.4. Độ sâu chôn công và độ đốc đường Ống

+ Độ sâu chôn cổng phụ thuộc vào phương pháp thi công, vio vật liệu

điều kiện địa chất, đại chất thủy văn và các điều kiện kinh tế kỹ thuật khác.

++ Độ đốc đường ông chọn trên cơ sở đảm bảo độ déc ti thiểu, ngồi ra cịn

phụ thuộc đường kính ống. Nên bổ tcổng dọc theo độ đốc đường để han ch chiều

sâu đào cống.

13. ĐƠ THỊ HĨA VÀ VAN DE THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ

1.3.1. Khái niện thủy vẫn đơ thị

“Thủy văn đơ thị là một bộ phận của thủy văn học chuyên nghiên cứu những«guy luật vận động của nước trên các lưu vực đô thị (cả về số lượng và chất lượng).

“Trong van dé thốt nước, thủy văn đơ thị chủ yếu nghiên cứu các quy luật hìnhkế và điều hành các

thành dong chảy tir mưa phục vụ cho tính tốn quy hoạch. thi

hệ thống tiêu thoát nước trên các lưu vục đơ thị, Đ có thể xây dựng được hệ thống

thốt nước đảm bảo u cầu tì thủy văn đơ thị đồng một va ồ rất quan trọng.

1.3.2. Đô thị và q trình dé thị hóa.

“Trong vài thể kỷ gin diy, sin xuất xã hội nói chung, sin xuất cơng nghiệp nói

tiêng được cuộc cánh mạng khoa học kỹ thuật tiếp sức đã làm cho quá tinh đồ thị

hoá phát tiễn với tốc độ chưa từng có.

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

càng thêm sâu sắc

Qua tình đơ thị hố sẽ làm tăng trưởng kính tế, văn hố xã hội, khoa học của

một vùng miễn, nhưng cũng để lại những tổn tại khơng tốt có thể ảnh hướng trực

tiếp tới mơi trường sống của vùng đó. Vì vậy, cần phải xem xét nghiên cứu tồn bộ

fe Khía cạnh và có hệ thẳng, đặc biệt là các yếu tổ về thủy văn, môi trường trước

khi thực hiện đơ thị hố

1.3.3. Lien vực đơ thị với vẫn đề iêu thốt nước

Lưu vục đơ thị là nơi chịu sự tác động rất mạnh mé của cơn người. Những hoạt

động có mục đích của con người đĩ ầm thay đổi stu sắc chế độ đồng chấy trên cáclưu vực đơ thị

nhanh, tiDo u cầu tiêu thốt nước đối với đồ thị khá cao: thời gian t

trong mọi điều kiện, ở mọi nơi trong thành phố; đảm bảo vệ sinh môi trường, quản.lý hệ thông hop lý. Vi vậy lượng nước cần tiê, lượng chất cần xử lý đời hỏi phải

xác định chuẫn ác đối với mọi vùng trên lưu vực. Vì ý do đó, phương pháp sử

cdụng trong các bai tốn tinước đơ thị phải dựa trên quan điểm hệ thống, toàn thể

1.3.4. Khái niệm về dịng cháy đơ thị

"Nước mưa rơi xuống lưu vục, một phần chây trên mặt đắt (dong chảy mat),một phần ngắm xuống dit rồi tập trung thành mach nước ngằm (đồng chảy ngằm)chảy vào sơng, sau đó chảy qua mặt cắt cửa ra của lưu gọi là dong chảy sông,

“Theo nguồn gốc của dòng chảy, người ta chia ra dong chảy mặt và dịng chảyngằm. Dong chảy mặt hình thành tré lưu vực sinh ra do mưa hoặc tuyết tan

và tập trùng về tuyển cửa ra. Dong chây ngằm do nước dưới đất cung cấp

Với thoát nước dé thi, chủ yêu chỉ nghiên cứu về đồng cháy mặt

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

LAL. Nghiên cứu về thốt mước đơ thị trên thể gi

Din số thé giới sống trong các thành phố lớn ngày cà g tăng nhanh. Đáp ứng.

nhu cầu do, diện tích dit đơ thị cũng ngày cảng gia tăng, trong khi đỏ cơ sở hạ tang.

cấp thoát nước cho đỗ thị không đáp ứng kip thời. Hiện nay trên thể giới nhiều

thành phố lớn vẫn dang bị ng ngập và lũ lụt đe dọa.

Cá chuyên gia vỀ quy hoạch và thốt nước đơ thị trên thể giới đã từ hơn 30năm nhận ra rằng cách tốt nhất đẻ đương đầu với ngập lụt trong đô thị không phải là.xây thêm trạm bơm, dip thêm dê hay lip đặt thêm cối mà chúng ta cần thêm

khơng gian cho nước. Đó là giải pháp bên vững hơn khỉ không làm biển đổi dangchảy đột ngột như xây đập, đắp đê hay tôn nên cơng trình. Gia tăng khơng gian cho

mặt nước và cây xanh tự nhiên không chỉ làm giảm nguy cơ ngập lụt mà cịn tạo.cảnh quan cho đơ thị.

Gin đây Ngân hàng thé giới đã nghiên cứu và đưa ra cuốn cắm nang "Hướng.

dẫn quản lý tổng hợp rủi ro ngập lụt đô thị trong thé ky 21”. Theo cẳm nang này,

iải pháp hiệu quả nhất để quản lý nguy cơ Ii lụt là áp dụng phương pháp tp cậntổng hợp, trong dé kết hợp cả bai biện pháp cấu trúc và phi cẩu trúc, bao gdm xâydmg hệ thống kênh thốt nước và dẫn lũ; kết hợp "đơ thị xanh” như đắt ngập nướcvà vũng đệm môi trường: xây dựng hệ thống cảnh bio lũ Tut; quy hoạch sử dụng đắt

để chống ngập lụt

Đại học Quốc gia Singapore (NUS) với ý tưởng nghiên cứu: áp dụng các bÈ

mặt thim thấu cho những con đường nhỏ va via hè nhằm ngăn chặn ừnh tang lũ ạt‘ye bộ tại đô thị bằng cách làm chậm lại dng nước đổ vào cổng rãnh sau mưa lớn

Những bề mặt thẩm thấu có một lớp bêtông rỗ và một lớp ôi. Khoảng 30-40%

khoảng tống giữa lớp bê tông ch nước, sau đỗ nước sẽsôi này được dùng để

chảy qua một lớp vái thẩm thấu trước khi được xả qua những đường nhỏ đổ vào

cổng. Tồn bộ q trình này có thể giúp trữ số nước mưa đồ xuống trong vài giờ.

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Nước ta nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa ẩm wot với lượng mưa trungbình 1000 - 2000 mm/nam. Lượng mưa tập trung hi hết vào các thắng mùa mưavới cường độ ma lớn và có sự biển động mạng theo không gian. nguyên nhân gâyra là do bao, áp thấp nhiệt đới, dong.

Cũng như các đô thị khác trên thé giới, các dé thị ở Việt Nam phát triển mạnh,dan số tăng nhanh; đặc biệt là sau ngày đất nước thống nhất. Nhu cầu về nhà ở của

các thành phố đã trở thành vin đề lớn của xã hội. Sự cơi nới, mở rộng tự phát, lẫnchiếm đất đi, các hệ thơng dẫn nước có nhiều đoạn bị thu hẹp, hồ ao bi san lắpBên cạnh đó, hệ thơng tiêu thốt nude đã được xây dụng từ lâu, nhiều đoạn khơngcịn giá trị, sử dụng, quản lý vận hành yếu, thiếu kinh phí tu bổ... làm cho hiện

tượng ting ngập thường xuyên xây ra khi mùa mưa đến.

Với nhiều thành tựu của công cuộc đổi mới, mạng lưới các đô thị của ViệtNam đang ngày cảng được phát triển mở rộng và thực sự trở thành động lực chínhthúc diy phát triển kinh tế. Diện mạo đơ thị có nhiều thay đổi theo hướng văn minh,đã tạo dựng được những không gian đô thị mới, từng bước đáp ứng nhu

mơi trường sống và làm việc có chất lượng. Cũng như các đô thị khác trên

sur phát triển đô thị tại Việt Nam cũng đang bộc lộ nhiều hạn chế và yếu

kém về hating kỹ thuật à ô nhiễm mơi tường

Nhiều cơng trình hạ tầng kỹ thuật nói chung đang ở tình trạng xuống cắp, việc

đầu tư xây dựng mới còn chậm và chưa đáp ứng nhu cầu. Hệ thống thốt nước của

các đơ thị tại Việt Nam thường chung cho tắt cả các loại nước thải, nước mưa, hệ

thống này hẳu hết được xây dựng qua nhiều thoi kỳ khác nhau, chất lượng quy

hoạch còn chưa cao, chưa hồn chỉnh, thiếu đồng bộ trong đồ có nhiều tuyến cổng

xuống of kha năng tiêu thoát nước thấp. Nước thải hi như chưa được xử lýxãthẳng vào nguồn tiếp nhận.

Trong những năm gin đây đặc biệt là các đô thị lớn như Hà Nội thành phổ Hồ

Chỉ Minh, Đã1g, Cần Thơ... người dân ln phải đối mặt với tình trạng ứng,

ngập khi gặp những trận mua lớn, hoặc nước thuỷ triều dng,

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Ngập Ging đô thị không chỉ do ngun nhân đơ thị hóa mà sự ảnh hưởng của

biến đổi khí hậu. Các thi

các thành phố lớn và khu công nghiệp lớn đều tập trung ở vũng đồng

tai như hạn hin, bão, lũ lụt xây ra thường xuyên. Da số

ing tring

thấp, khu vực ven biển. Đây là những khu vực rất dé bj tổn thương do biến đổi khí

âu (BDKH) gây ra. Sep nhiều thách thứcmang inh tồn cầu về kinh tế, mơi trường, năng lượng... và dic biệt là tác động của

BDKH gây ra

át triển đô thị cũng đang đối mặt vớ

Ở Việt nam, đến nay đã có một số nghiên cứu về tác động của BDKH hoặc

q trình 6 thị hóa đến tiêu thốt nước như:

- Nghiên cứu “BDKH châu A: Nghiên cứu cho Việt Nam" do Viện Quy hoạch

“Thủy lợi chủ tì thye hiện năm 1994 đã có đánh giá bước đầu tác động của BĐKII

tới nguồn nước, các vùng ven biển ở Việt Nam và để xuất các biện phíp thích ứng,giảm thể tác hại cho các ngành kinh tế khác nhan

= Tài liệu“Thoát nước dé thị bên vững” của PGS. TS. Nguyễn Việt Anh,

trường Đại học Xây dựng. Tác giả đưa ra các phương thức tiếp cận và mơ hình

ức thốt nước cho các đơi

thốt nước cho các đơ thị Việt Nam. Từ đó đề xuất tỏ cl

thị Việt Nam và đưa ra mộ số mơ hình quản lý nước đơ thị

* Giải pháp thoát nước bén vững đã được áp dụng tại Việt Nam,

Cích tấp cận của thốt nước mưa bén vũng là thốt châm, khơng phải thốtnhanh, trinh lượng mưa tập trung lớn tại một diém của hệ thơng thốt nước trong,

thời gian ngắn, 12 sẽ khó thé đáp ứng nếu lượng mưa lớn, tốn kém màtết điện cnước vẫn trần cổng, gây ngập đường, lụt nhà. Vì vậy, phải tổ chức thoát nước mưa,

Kết hợp các biện pháp khác nhau một cách đồng bộ, sao cho dòng chảy được tập

trung chậm khi vào hệ thống thốt nước mà khơng gây ngập. Sử dụng hồ đi

trên diện tích thu gom và truyền dẫn nước mưa để lưu giữ nước mưa là một cách

làm phổ bin. Bên cạnh đó, sử dụng bản thân diện ích bề mặt của thành phố, tăngcường cho việc nước thắm tự nhiên xuống đất qua các thảm cỏ xanh, đồng thỏi tạocảnh quan và điều hòa tiểu khí hậu,

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

cứu về giải pháp nâng cao chất lượng phục vụ của hệ thống thoát nước của các đô.

thị đang phát triển hiện nay. Với một số cơng trình nghiền cứu như:

+ Luận án tiến sĩ kỹ thuật “Xúc định phương pháp tính tốn thốt nước mưa

đồ tị trong di kiện Việt Nam” của Trin Hữu Uyễn, Trường Dai học Xây dụng

- Luận án tiến st kỹ thuật “Nghiên cứu mơ hình mưa tối an cho vùng bao gằm

cả đồ thị và nông nghiệp của Bắc bộ Việt Nam” của Nguyễn Tuân Anh, Trường Đại

học Thủy Lợi

~ Luận văn the si “Nghiên cứu cơ sở khoa học của việc tiêu nước cho nhữngvũng dang diễn ra quả trình đồ tị hố" của ThŠ, Đặng Minh Hải, người hướng

dẫn khoa học PGS.TS. Dương Thanh Lượng. Luận vin đã nghiễn cứu cơ sở khoa

học tin toán hệ ỗ tiêu cho các vùng đang diễn ra qu tình đồ thị hóa, sử dụng mơhình SWMM mơ phỏng ảnh hưởng của qu trình đơ thị hóa tới hệ số iều đô thị

15, KET LUẬN CHƯƠNG 1

Trước sự biển đổi ngày cing khó lường của khi hậu, sự phát triển mạnh me

của đồ thị hóa, cùng với bệ thống thốt nước được xây dựng không đồng bộ của đô

thị khiến cho vie tiga thốt nước trở nên khơ khăn hơn it nhiễu. Gii quyết vẫnđể thốt nước cho đơ thị li một trong những yêu cằu cắp bách hiện nay đổi với ttcả các thành phổ lớn, vừa và nhỏ, Cần phải áp dụng các phương pháp tính tốn phù.hợp để tim ra giải pháp nhằm nâng cao khả năng phục vụ của hệ thống thốt nước,đảm bảo cho đơ thị không bị các vin đề v8 ngập lụt ảnh hưởng đến q trình pháttiển cũng như khơng làm ảnh hưởng đễn đời sống xã hội của người din và bền

vũng cho mơi trường. Các phương pháp tính tốn sẽ được giới hiệu trong chương 2của luận văn này.

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

CƠ SỞ LÝ THUT TÍNH TỐN HE THONG

THOAT NƯỚC MƯA ĐƠ THỊ

Để có thé tính tốn được hệ thống thốt nước mưa cho đơ thị, tắc giả dựa vào các cơsởlýthuyẾt như sau

+ Số liệu thu thập, xây dựng mơ hình mưa thiết kế cho khu vực.

+ Tính tosin hệ thống thốt nước theo phương pháp mơ phỏng hệ thing bing mơ.hình SWMM.

+ Tính tốn hệ thống thốt nước bằng phương pháp cường độ giới hạn.

2.1. MƯA VÀ MƯA. [ KẾ

Một trận mưa rào tại một vị tri được đặc trưng bởi:+ Thời gian mưa (phút, ngày, gid)

+ Tổng lượng mưa (mm)

+ Phân bố mưa theo thời gian.

Dùng thiết bị đo mưa tự ghi để đo quá trình một trận mưa thực.-2L-I. Đặc trưng của mu thiết kế

+ Chu kỷ tp lại thiết kế (ẫn suất mưa)

+ Thời gian mưa (phút. ngày, giỏ)+ Độ sầu mưa (lượng mưa, mm)

++ Biểu đỗ qué trình mưa hay phân bổ theo thời gian của mưa

Mưa thiết kế có thé tính tốn dựa trên cơ sở các số liệu do đạc về mưa trong

nhiều năm tại một địa điểm.

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

+ Bước 1: Xác định lưu lượng thiết kế cống theo cơng thức cường độ giới han,từ đó sơ bộ chọn đường kính, độ dốc, cao trình đặt cơng,

+ Bước 2: Mơ phỏng q trình mưa và dịng chảy để kiểm tra hệ thông (sử

‘dung trận mưa thiết kế làm thơng số đầu vào và sử dụng một mơ hình tinh ton mưa

~ đồng chảy). Nếu hg thống không đạt yêu cầu hi đi chin li đường kính, độ

dốc, cao tinh đấy ống, ..àlặp li cho đến khi đạt yê cần2.1.3. Quan hệ giữa độ sâu mua - thời gian mưa - tần suất

Quan hệ giữa độ sâu mưa - thời gian mưa - tần suất (Depth - Duration ~

Frequency) đượ viết tất là DDF

+ Quan hệ PDF thông thường được biểu diễn dưới dang đồ thị, trong đó thời

gian mura được đặt trên trục hoành, độ sâu mưa đặt trê trục tung và các đường cong

tương ứng với tn suất (tồi kỳ xuất hiện lạ)

-+ Để xây dựng quan hệ DDF, ta thực hiện các bước sau

- Đối với mỗi thai gian mưa, ta tiến hành phân ích tin suất để tính các độ sâu

mưa thiết kế ứng với các chủ kỳ lập li khác nhan.

= Sử dụng phương pháp phân ich hdi quy sẽ xây dựng được quan hệ độ sâu

mưa và thời gian mưa ứng với từng tin suất (chu ky lập la).

Bằng phương pháp hồi quy, có thẻ xây dựng quan hệ DDF dưới dang cơng

thức sau

H=ffd, T) (Độ sâu mưa = hàm số của thời gian mưa và chu kỷ lặp lại)Dựa trên số liệu đo mưa, tác giá Nguyễn Tuần Anh (2009) đã nghiên cứu xâydựng quan hệ DDF cho 06 vùng ở đồng bằng Bắc Bộ như sau:

Hu()=(bjLaT + edt)déiveidsa TY

Hy(1)=(b,LaT +e;)d917<5)

đối với d> a TP

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

“Trong đó:

Hạ)ượng mưa (mm)D = thời gian mưa (giờ)ˆT = Chủ kì lặp lại (năm)

bl, cl, 62, €2, l, 1, €2, 2, a, là các tham số được cho trong bảng 2.1

Tham Trạm

số HaNG [Thai ink Soin Prats

5. | ae) Ta T585 T3301

=| S89 | 50881 51406 oisĩ | 0018 [ 00301 005

f | 03501 | 03185

by | aSg | 68

œ | aim | Môi | 34386ex) 00H18 1-0855 | 0.002

% | 588 | 030 SG

70m | acai | 2688

B | sis | ois | 02907

2.1.4. Quan hệ cường độ mua - thời gian mua - tin sudt

Bang 2.1: Giá trj tham số của đường DDF

Quan hệ cường độ mưa - thời gian mưa - tn suất (Intensity - Duration ~ Frequency)được viết tắt là IDE.

Các độ sâu mưa thiết kế được chuyển thành cường độ mưa theo cơng thức sau

Quan hệ IDF có dang như hình sau:

id= Ale"(mm/h)

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

inh 2.1: Mỗi quan hệ IDF

21.5. Xác định mo hình mica thié

Mơ hình mưa thiết kế (MHMTK) là qué trình mưa phân bố theo thời gian. Một số

phương pháp xác định MHMTK diễn hình như sau:

ca. Xác định mơ hình mua thiết kể dựa trên trận mưa điển hình

Phuong pháp này dựa trên quan điểm mưa các thời khoảng dai có chứa mưa

thời khoảng ngắn,

“Chọn mơ hình mưa dién hình theo các yêu cầu sau

+ Trận mưa lớn đã xây ra gây ngập Ging lớn trong thực tế, đại biểu cho một

nguyên nhân gây mưa úng nhất định trong khu vực.

+ Có thời gian mưa hiệu quả bằng hoặc xắp xi thời gian mưa tính tốn,

lượng mưa tồn trận bằng hoặc xấp xỉ lượng mưa trong thời Khoảngkhống chế ứng với tin suất thiết kế

Thu phóng mơ hình mưa điển hình thành mơ hình mưa tiêu thiết kế bằng cách

nhân các giá tr tung độ của mơ hình mưa điển hình với hệ số thu phóng K, xác định

theo cơng thức sau:

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Trong dd: Xp:Lượng mưa thếtkế vi tin suc P

‘Xdh: Lượng mưa của trận mưa diễn hình

b, Phương pháp khối xen kế

Phương pháp này được đề xuất bởi Chow (1988)

+Môquan hệ DDF.

h mưa thiết kế được xác định từ một đường cong quan hệ IDF hoặc

+ Mơ hình mưa này được đặc trưng bởi độ sâu mua xuất hiện trong n khoảng

thời gian kế tiếp nhau trên tông thời gian mưa: Tả = n*AtCác bước xây dựng mô hình mưa thiết kế

+ San khi lựa chọn chu kì xuất hiện lại tận mưa thiết k, ta đọc cường độ mưa

1 cho mỗi thời gian mua At, 2Át, 3ÁC...ừ một đường IDF tương ứng với chu kỳ xuất

hiện lại đã chọn và tính độ sâu mưa tích lũy (h) bing cách nhân cường độ mưa vớithời gian mưa (h = 50,

++ Lay hiệu số giữa hai giá tr iên tip của độ sâu mưa lũy ích, ta sẽ tin đượcđộ sâu mưa thiết kế ứng với mỗi At và được gọi là các khối: (h(n* At)-h((n-1) Ad).

+ Các khối được sắp xếp với cường độ mưa lớn nhất được xếp ở gia hoặc ở

thời gian xuất hiện đình, các khối cồn lại được sắp xếp theo thứ tự giảm dẫn vàcđược chia đều ở bên phái và bên trái của khitrung tâm.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

0. Z +z>+

Đế TẾ “Âu A6 a0 500 2h AN Z5. a TỦ

Thờ gia (bí)

Hình 22: Mơ hình mưa thiết kế xây dựng theo phương pháp khỏi xen kế

Phương pháp mơ hình mua tam giác

Phương pháp này được để xuất bởi Yen và Chow (1980)

Với mơ hình mưa tam giác có cạnh đấy là thời gian mưa Tủ, chiễn cao h là

cường độ mưa. Khi biết độ sâu mưa P và thời gian mưa Tử ta xác định được cường,

độ mưa là chiều cao h.

Cường độ mưa ¡

Hình 2.3: Mơ hình mưa thiết kế xây dựng theo phương pháp tam giác

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Hệ số rước đình r, là tỉcủa thời gian xuất hiện đỉnh mưa (ta) so với tổng.thời gian mưa (Td).

Gis tr thích hợp của r được xác định bằng cách tính tốn tỷ số của thời gian

xuất hiện định so với ổng thời gian mưa của nhiều trận mưa thục đo với thời gian

mưa khác nhau và lđó,

giá trị trung bình theo trọng số thời gian mưa của các tỷ số

2.2. MƠ HÌNH TÍNH TỐN, MƠ PHONG HE THONG THỐT NƯỚC

ely nay vige phát triển ngành công nghệ thông tin với sự trợ giúp cin máytính điện từ tì việc tính tốn tiêu thốt nước tở lên đơn giản hơn với những mơ

hình tốn hiện đại mơ phóng hệ thống thốt nước đơ thị. Mơ hình khơng những có.

thể ác định được lưu lượng đỉnh ma còn xác định được tổng lưu lượng dong chảy

Trong những năm gin diy, các dự án tiêu thoát nước của các thành phố lớn

như Hà Nội và thành phố Hồ C

áp đụng trong nghiên cứu tính tốn tiêu thốt nước.

inh, Hải Phịng mơ hình tốn hiện dai đã được

Mộ số mơ hình tính tốn tiêu thốt nước mưa đơ thị như: mơ hình MOUSE,mơ hình HYDROWORKS, m6 hình SWMM.

Các mơ hình đều có khả năng kiểm tra hoặc thiết kể hệ thống tiêu thoát nước

Tuy nhiên các mơ hình lại có những nhược diém (mơ hình MOUSE - Modelling ofUrban Sewers)

+ Phần mềm tương thích với GIS

+ Yêu cầu cơ sử dữ iệu cao, chính xác.

+ Khơng mơ phỏng được tuyển cổng ghép đơi, chạy song song.

-+ Có bản quyền, mua mắt rit nhiễu tin.Trong khi mơ hình SWMM lại u c

có khả ning mô phỏng tuyển cổng ghép đôi. Là phin mém miễn phí và được sử

liệu đầu vào đơn gián, dễ thu thập,

“dụng nhiều nước.

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

mơ phịng mưa ~ ding chảy cho các khu đô thị cả vé chất và lượng, và tính tốn q

trình đồng chảy trên các đường dẫn

Mo hình có thé mơ phơng với một trận mưa đơn lẻ hoặc nhiều trận mưa liêntiếp trong thời gian đài.

SWMM ra đời từ năm 1971, cho đến nay đã trải qua nhiều lần nâng cấp. Mơ

hình SWMM được sử dung rộng rãi trên thé giới cho các công tác quy hoạch, phân.

tích và thiếtkế các hệ thống thốt nước mưa, hệ thơng thốt nước chung, hệ thơng,

thốt nước thai và những,lệ thống tiêu khác trong vùng đô thị cũng như nhữngvùng không phải đô thị.

2.2.2. Các khả năng của mơ hình SWMM

SWMM tính tốn được nhiễu q tình thủy lục khác nhau tạo thành dòng

chy, bao gằm

~ Lượng mưa biến đổi theo thi gian

= Bốc hơi tén mặt nước th;

= Sự ch tụ và lan yết

Sự cản nước mưa ti các chỗ địa hình lõm có khả năng chia nước;

- Ngắm của nước mưa xuống các lớp đắt chưa bao hỏa:+ Nar thắm từ nước mặt chảy vào nước ngằm;

= Sự trao đổi giữa đồng chảy nước ngẫm và hệ thống tiêu:

- Chuyển động tuyến của dong chảy trên mặt dit và ở các hổ chứa phi tuyển;SWMM cũng có những tính năng mềm dẻo của một mơ hình thủy lực dùng để

diễn tốn ding chủy, nhật lu trong công, kênh, hd ram xử lý nước, ác công tình

phân nước của hệ thống tiêu thốt

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

~ Mô phông các mang lưới thot nước với những quy mô không giới hạn;

- Sử dụng nhiễu loi cổng có hình dang và kích thước khác nhau và các kênh

se nhiên;

~ Mô phỏng các dong chiy qua các công tình đặc biệt hư: cơng trình sử lýtram bom,

- Có thể xế đến việc nhập lưu hay dòng chảy tr bên ngồi vào cổng như dịng

chảy mặt, sát mặt, ngắm, nước thải sinh hoạt và nhiều dang khác của dòng,

Các img dụng điển hình của SWMM

~ Thiết kế và xác định quy mơ kích thước những cơng trình của hệ thống thốt

= Thiết kế và bố trí:ác thành phần của hệ thống tiêu để kiểm sốt lũ

- Bố trí các cơng tình trữ nước (điều hỏa nước) và các thiết bị để kiểm soát lũ

và bảo vệ chất lượng nước.

~ Xây dựng bản đồ ngập lụt của hệ thống sông hoặc kênh tự nhị

- Vach ra các phương án làm giảm hiện tượng chảy trần của mạng lưới thoát

nước hỗn hợp.

Dinh gi ie động của đồng chy vào và dng thắm của bệ thống thoát nước tái

+ Tạo ra các hiệu ứng BMPs để làm giảm ti chất 6 nhiễm khi trời mưa

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

2.2.4, Dữ liệu đầu vào

Các dữ liệu cin thiết cho mơ hình mưa dng chảy SWMM mơ phỏng hệ thống

thốt nước bao gồm:

- Các dữ liệu về hệ thống thoát nước hiện trang, các cơng trình hiện có tr

khu vue nghiên cứu, các hỗ điều hịa.

= Các dữ liệu về dia hình, dia chất, cao độ san nỀn, cao độ hiện trang của các

Mô tả ngắn gọn các phương pháp mi SWMM sử dụng để mơ hình số lượng và chất

lượng đồng chảy nước mưa thông qua các quá tinh vt ý sau:

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

được minh họa trên hình 24. Mỗi bŠ mặt Eieparolo Stowe

tiểu lưu vực được coi như là một "hỗ

chứphi tuyển, Dòng chảy vào đến từ

lượng nước rơi (mưa, tuyết và đồng chảy

từ các tiểu lưu vực nào đó ở phía thượnglưu được khai báo. Các dịng chây ra bao

adm: ngắm, bốc hơi, dịng chảy mặt. Dung Hình24: Quan nigm về đồng chảy

tích của "hỗ chứa" này là mức trữ nước mặt

chỗ lõm tối đa, đó là mức trữ bề mặt lớn

nhất được tạo ra như sự tạo thành hỗ, sự

làm ướt bề mặt và sự cản nước. Lưu lượng dong chảy mặt Q trên một đơn vị điện

tích xây ra chỉ khi độ sâu nước trong "hỗ chứa" vượt quá mức trữ nước chỗ lõm tối

a dj, mà Mong trường hợp đố dong chảy ra được tạo thành theo công thứcManning, Độ siu nước d trên tiễu lưu vực duge cập nhật lên tục theo thời gian t

«qua phép giải số cho phương trình cân bằng nước rên ti lưu vực.

b. Thâm

“Thắm (Infiltration) là quả trình nước mưa xuyên qua bé mặt vào trong đới đất

chưa bão hòa ở các diện tích thắm dược của tu lưu vực. SWMM đưa ra ba lựa

chọn để mơ hình sự thắm:

+ Phương pháp Horton

Đây là phương pháp dựa trên các quan trắc thực nghiệm, cho rằng mức độ

thắm giảm đi theo số mũ từ một tốc độ ban đầu lớn nhítớ độ nhỏ nhất nào.

đồ trong suốt quá tình diễn biến của trận mưa. Các thông số đầu vào chin thiét chophương pháp này bao gồm các hệ số thẳm lớn nhất và nhỏ nhất, hệ số uy giám biểuthị tốc độ thắm giảm di theo thời gian, và thời gian cần thiết để đất từ lúc bão hịa

hồn tồn đến lúc khơ hồn tồn.

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

+ Phương pháp Green-Ampt

Phương pháp này ding để mơ hình sự thắm với giả thiết rằng tổn tại một mặtlust rõ ring trong cột đất ngăn cách ting đắt có một độ am ban đầu nào đồ ở bềndưới khỏi dat bão hòa ở bên trên. Các thông số đầu vào cần thiết là độ thiếu ẩm ban.đầu của hg số ngắm của đất và độ cao hút nước tại mặt ướt

+ Phương pháp số đường cong (Curve Number Method)

Cách tiếp cận nảy được tiếp thu từ phương pháp số đường cong NRCS (SCS) đẻtính tốn dịng chảy. Phương pháp nay cho rằng, có thé tim được tổng dung lượngthấm của dat từ đường cong số cho dưới dạng bảng. Trong suốt trận mưa dung

lượng này bị suy yếu din theo một ham số của lượng mưa và dung lượng cịn lại

“Các thơng số đầu vào cho phương pháp này là đường cong số, hệ số thấm của đắt

(ding để tính thời gian chia ra nhỏ nhất cho trận mưa) và thời gian cần cho đất bãohịa hồn tồn đến khơ hồn tồn

Hình 2.5 là một minh hoạ khái niệm về một mô hinh nude ngầm hai vùng mà

SWMM sử dụng. Ving đất phía trên chưa bão hồ với độ âm là 0. Ving đắt phíadưới đã bão ho’ hồn tồn vì vậy độ âm của nó được cổ định tại độ rỗng 9. Cácđồng nước thể hiện trong hình vẽ được biểu điễn theo th tích trên một đơn vị diện

tích trong một đơn vị thời gian, bao gồm:

Hình 2.5: Mơ hình nước ngằm hai vùng

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

“Trong dé:

4 - Lượng nước từ bên trên mặt đất thắm xuống đất,

fay - Lượng thoát bốc hơi nước từ lớp đất phíatính theo tỷ lệ cố định của

fy - Lượng nước thắm từ lớp đất phía dưới vào nước ngầm ting sâu, phụ thuộc

vào chiều sâu dụ của lớp đất phía dưới;

fg Lượng nước ngầm ở bên chảy vào hệ thông êu, phụ thuộc vào chiều sâu

lớp đất thấp hơn dụ và chiễu sâu của kênh hoặc nút nhận nước.

Sau khi tính tốn các dịng chảy trong thời đoạn đang xét, dùng phương

sân bằng khối lượng viết ch sự thay đổ th tích nước trữ trong mai lớp đ

tính được chiều sâu mực nước ngằm mới và độ dm của lớp đất chưa bão hoà chothời đoạn tiếp theo.

4 Tuyết tan

Quá trình tuyết tan trong SWMM là một phần của q trình mơ hình đồng

chảy, Nó cập nhật động thi của các đám tuyết quan hệ với từng tiêu lưu vục bằngcách tinh tốn sự ích lũy tuyết, sự phân phối ại tuyết theo sự xã bé mặt và các hoạtđộng dạn tuyết, và sự tan yết thông khoảng thời gian làm ấm tuyết. Bắt cử lượngtuyết tan nào di khỏi dim tuyết nào đều được coi là nguồn nước bổ sung trên tiêu

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

3. Bắt cứ lượng vượt quá giới hạn độ s lu tuyết trên điện tích có thể xúc được

của đảm tuyết đều được phân phối lại theo các thông số dọn tuyết tạo cho

đám tuyết

4. Mức độ bao phủ bé mặt của tuyết trên điện tích khơng thắm và thắm của đảmtuyết bị giảm di theo các đường cong xả mặt (Areal Depletion Curves) gần

cho diện tích dang xét

5. Lượng tuyết rong đảm tuyết tan thành chit ling được tính theo

4 Cơng thức tính ngân quỹ để làm ấm tuyết trong giai đoạn có mưa, noi

tốc độ tan tuyết tăng theo sự tăng nhiệt độ, tốc độ gió, và cường độ

b. Cơng thức tính nhiệt độ theo ngày cho các giai đoạn khơng có mưa,

nơi tốc độ tan tuyết bằng tích số của hệ số tuyết tan vả độ chênh lệch.

giữa nhiệt độ khơng khí và nhiệt độ tan cơ sở của đám tuy

6. Nếu khơng có sự tan tuyết nào xây ra thì nhiệt độ của dim tuyết được hiệu

chỉnh dựa vào tích số của độ chênh lệch giữa nhiệt độ khơng khí hiện tại và

“quá khứ và một hệ số tuyết tan hichính, Nếu sự an yết ay ra tì nhiệ

độ của dim tuyết tăng lên theo lượng nhiệt tương đương của tuyết tan chođến nhiệt độ tan cơ sở. Bắt cứ một lượng chat lỏng tan ra còn lại sau này đều.

có thể tạo thành dong chảy từ đầm tuyết

7. Lượng tan tuyết sau đó bị giảm di theo dung lượng giữ nước tự do còn lại

trong dim tuyết. Lượng tuyết tan còn lại được coi như là nguồn vào cũa

lượng nước bổ sung nhập vào tiểu lưu vực.e. Đồng chảy tuyén

“Trong SWMM, dòng chảy tuyến bên trong đường dẫn bị chỉ phối bai các

phương trình bảo tồn khối lượng và động lượng cho dịng chảy biến đổi dần,khơng én định (tức là các phương trình Saint Venant). Người sử dụng SWMM có

thể chọn một trong các lựa chọn sau đây vỀ mức độ tỉnh vi phức tạp dùng để giải

các phương trình đó

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

= Dang chiy đều (Steady Flow Routing);

~ Dong chảy tuyển sóng động học (Kinematic Wave Routing);= Đồng chay tuyển sông động lực học (Dynamic Wave Routing).

+ Đồng chảy tuyến din đặnh (Steady Flow Routing)

Dong chảy én định biểu diddang chảy một cách đơn gián nhất tới mức có

(thậm chí khơng có tuyến) bằng cách giả định ring trong mỗi bước thời gian tính

tốn dòng chảy lả đều và ổn định. Như vậy một cách đơn giản là chuyển đổi biểu đồ.lưu lượng tại đầu thượng lưu tối đầu hạ lưu của đường din, mà khơng có sự chậm

tới hay sự đơi dang. Cơng thức tính dịng chảy thơng thường được sử dụng dé xác.

đình quan hệ lưu lượng theo diện tích (hoặc theo độ sâu).

Kiểu đồng chảy này khơng thé tính cho sự tích nước trong kênh. hiệu ứng

nước vật, tổn thất vào/ra, ự đảo chiễu đồng chảy, hoặc dịng chảy có áp. Kiễu này

chỉ có thé đùng với mạng lưới vận chuyển nước dang nhánh, noi mi mỗi nút chỉ có

một đường nỗi ra đơn lẻ (trừ khi nút là một công trình phân dong trong trường hợp.

này cin cổ hai đường nối đồng chiy ra). Kigu dong chảy tuyến này không nhạy đối

với bước thời gian được dùng và thực ra chỉ thích hợp với các phân tích sơ bộ sửén tục thời gian đài.

dụng các mô phỏng

+ Đồng chảy tuyén sóng động học (Kinematic Wave Routing)

Diễn tốn dịng chảy sóng động học giải phương trình liên tục cùng với dạngđơn giản nhất của phương tình động lượng trong mỗi đường ống hoặc kênh

Phương trình sau đi hỏi rằng độ dốc của mặt nước bằng độ dốc của đường dẫn

Lưu lượng lớn nhất có thé vận chuyển qua một đường dẫn là giá tr lưu lượng

bình thường của dịng chảy đầy. Bắt cứ một lu lượng nào đó vượt quá tị số này đi

vào nút vào thì sẽ bị mắt khỏi hệ thống vữa có th tạo thành "vũng ngập” rên đình

của nút vào và sẽ được đưa trở lại vào đường dẫn khi đường dẫn lại có khả năng

nhận lượng nước đỏ.

Dong chảy tuyển sing động học cho phép lưu lượng và diện tích biển đổi cả về

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

Khong gian và thời gian trong đường dẫn. Điều này có thể dẫn đến biểu đồ lưu

lượng đồng chảy ra bị châm di và giảm di khi ding chảy di theo tuyển dọc kênh.“Tuy nhiên dạng này của dong chảy tuyển cũng khơng thể tính được cho các hiệuứng nước vật, tổn thất vào / ra, sự đảo chiều dịng chảy, hoặc dịng chảy có áp, và

đạtđược sự ơn định số với các bước thời gian lớn vừa phải, trong Khoảng 5 đến 10phút. Nếu các hiệu ứng kể trên là khơng bị địi hỏi q mức thi đây có thé coi là một

phương pháp chính xác và có hiệu quả, đặc biệt cho việc mô phỏng thời gian đài.

nó cũng chỉ ding cho mang lưới bổ trí theo dang nhánh. Thơng thường, có t

+ Dang cháy tuyển sơng động lực học (Dynamic Wave Routing)

Dịng chảy tuyển sóng động lực học giải hệ phương trình dịng chảy Sain

'Yenant một chiều hồn chính, và vì vậy cho kết quả chính xác về mặt lý thuyết. Hệphương trình này bao gồm phương trình liên tục và phương trình động lượng cho

các đường dẫn và phương trình liên tu ti các nút

Véi hình thức diễn tốn này, nó có thể mơ tả đồng chảy có ấp khi một đườngdẫn kín trở nên đầy, như vậy lưu lượng có thể vượt quá gi tị lưu lượng chiy đầy

bình thường. Ứng ngập xảy ra khi chiều sâu nước ở một nút lớn hơn chigu sâu chophép lớn nhất, và khi đổ lưu lượng dng chảy vượt quá hoc là bị mắt khỏi hệ thông

hoặc có thể hình thành một ving ngập ở trên đỉnh của nút và quay trở lại hệ thơng.khi có thể

Diễn tốn sóng động lực học có thể tính tốn sự trữ nước của kênh, nước vật,

tổn thất ở cửa vào / cửa ra, dịng chảy có độ đốc ngược và dịng chảy có áp. Bởi vìnó kết đơi việc giải cả mực nước tại nút và cả lưu lượng trong đường dẫn với nhau,

nên nó có thé áp dụng cho bắt cứ mạng lưới nào, thậm chí cả mạng chứac cơng

trình phân đồng thành nhiều dịng phía hạ lưu và các vòng mạng. Đây là phương

pháp được lựa chọn để mơ phịng hệ thống chịu ảnh hưởng đảng kể của nước vật doviệc chặn dong chảy phía hạ lưu va có sự điều chỉnh dong chảy thơng qua các tràncác cổng. Một vin dé chung cin quan tâm là để sự tính tốn dạt được mức độ

chính xác cần thiết tì cần phải sử đụng các bước thời gian tính toán nhỏ hơn nhiu,

ở mức khoảng chững 1 phút hoặc nhỏ hơn (SWMM sẽ tự động giảm bước tồi gian

lớn nhất do người sử dụng khai báo khi cin đạt được sự ôn định số).

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

Mỗi trong các phương pháp này déu ding công thức Manning dé lập quan hệlưu lượng theo độ sâu và độ đốc (hoặc độ nhám) đáy. Trường hợp ngoại lệ là đốivới dạng Ống ton c

pti đó có thể thay th bằng việc sử dụng công thức

Hazen-Ff Sur tạo thành vũng ngập trên be mặt

“Thơng thường trong diễn tốn dịng chảy. khi đồng chảy vào một nút vượt quáKhả năng của hệ thống vận chuyển nước ở phía hạ lưu của nó, phần th tích vượt

q và bị mắt đi. Có một lựa chọn để làm cho dungtích vượt quả này được trữ lại bên trên nút đưới dang một "ving ngập”, và dung tích

đó sẽ lại được đưa trở vào hệ thống khi khả năng của hệ thống cho phép,

Khi diễn tốn dịng chảy đều và đồng chay sóng động học thì nước của vũng

ngập được trữ chỉ đơn giản là thể tích nước vượt quá. Đối với ding chảy sóng độnglực học chịu ảnh hưởng bởi các độ sâu nước duy tì tại các nút, thể tích nước vượt

ui được gi định tạo thành vũng ngập ch bê mặt không đốin trên nút với

Điện ch bề mặt này là một thông số đầu vào cung cấp cho một nút

Nhà một tủy chọn, người sử đụng có thé muỗn biểu diễn hệ thing chi trầntrên bề mặt một cách rõ ràng. Trong hệ thống kênh hở diéu này có thé bao gồm sự

chay tràn tên đường tại các cầu hoặc các điểm giao cắt với ông ngằm cũng như với

các diện tích trữ nước của vùng đồng rồng thêm vào, Trong các hệ thống đườngdẫn kín, dong chảy trần trên bề mặt có thể được chuyển xuống các đường phố bêndưới, các thung lũng, hoặc các tuyến khác trên mặt đất đến cửa nhận nước mưa.hoặc kênh hở có thể tiếp theo. Dòng chảy trăn cũng cổ thể được lưu git trong cấc

chỗ trăng trên bé như là các bãi đỗ xe, sân đua hoặc các diện tích khác.

&: Dong chảy chất lượng nước

Ngồi việc mơ phỏng thủy lực, SWMM cịn có khả năng biểu diễn chất lượng

nước trong phạm vì một đường ơng hoặc kênh với gid thiết rằng đường ống hoặc

kênh được xem như là bể phản ứng khuấy trộn liên tục.

Dong chảy tuyển chất lượng nước (Water Quality Routing) trong các

đường nỗi cho rằng, đường dẫn xử lý như một bễ phản ứng khuấy trộn liên ewe

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

(continuously stirred tank reactor - CSTR), mặc dù giả định bé phản ứng theo kiểu.

đồng “diy” có thể là thực tế hơn. Sai s

đường din cùng bậc với bướ

sẽ nhỏ đi nếu thời gian di chuyển quathời gian đồng chiy. Nẵng độ cin một chi

trong đường dẫn tại thời điểm cuối của bước thời gian được tìm ra qua

phương trình bảo tồn khỏi lượng, sử đụng các giá tr trung bình cho các con số có

thé thay đội theo bước thồi gian như lưu lượng và th tích của đường dẫn

Mé hình chất lượng nước trong các nút cơng tình tờ nước cũng tân theocùng một cách tiếp cận như đối với các đường dẫn. Dối với các loại khác của nút

khơng có thểchất lượng nước tổn tại trong nút chỉ đơn giản là sự pha trộn nồng,

449 của tắt cả dong chảy di vio nút

(Qua phân ích sơ bộ về phương pháp tinh tốn, mơ hình tinh toán tiêu thoái

nước, với thời gian nghiên cứu, viết luận văn có hạn nên tác giả lựa chọn mơ hìnhSWMM để tính tốn thốt nước cho khu vực, phù hợp với ti liệu thu thập được.

2.3, PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THỐT NƯỚC MƯA THEO CƯỜNG ĐỘGIỚI HẠN

Kỹ thuật tíh tốn tiêu thốt nước với các lưu vục đơ thị có khoảng giữa thé

kỹ XIX. Nhin chung các phương pháp tinh tốn tiêu thốt nước cho các đơ thị ởnước ta phần lớn mới ở mức sử dụng các công thức kinh nghiệm, công thức căn

nguyên dong chảy dé xác định lưu lượng lớn nhất cần tiêu và kích thước các đường.

sống tiêu

6 nước ta từ năm 1960 đến nay áp dụng rộng rãi phương pháp cường độ giới

hạn. Hiện nay tiêu chuẩn Việt Nam cũng đưa phương pháp cường độ giới hạn vào

tính tốn tiêu thốt nước mưa cho 46 thị

2.3.1. Xác định lưu lượng mưu tính tốn

Cơng thức tính tốn lưu lượng thốt nước mưa:

Q=q.CF us)

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

2.3.3. Xác định cường độ mica tinh toán

Theo TCVN 7957:2008, cường độ mưa tính tốn được xác định theo cơng thức

= AGeCeP) asa)

(t+by

Trong đó:

a= Cường độmma(WSha)

{= Thời gian đồng chảy mưa đến điểm tính tốn (phú)P= Chu ky lặp bi trận mưa tinh tốn (năm)

‘A.C, b,n Hing số khí hậu phụ thuộc vào điều kiện mưa của địa phương,

2.3.4. Xác định thời gian mura tính tốn

“Thời gian mưa tính toán được xác định theo Điều 4.2.7 TCVN 7957:2008

b+U+b (phú)

Trong đó:

t= Thời gian đồng chay mưa đến điểm tính tốn (phút)

{y= Thos gian nước mưa chảy trên bề mat đến rãnh đường (phi)

tThời gian nước chủy tong rãnh đường đến giếng thu (phút)

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

+ Th gion nước chảy trong cống đến tiết điện ính tốn (phú!)

V¿- Van tốc chy ong mỗi đoạn cống tương đương, mis

r- — Hệsốphụ thuộc vio dja binh

.Š. Xác định hệ số dong cháy

Hệ số dang chảy C xác định bằng mơ hình tính tốn q tình thẩm. Trong

trường hợp khơng có điều kiện xác định thì C phụ thuộc vào tính chất mặt phủ của

lưu vực và chu ky lặp lại trận mưa tinh toán.

Tuy akin, phương pháp cường độ iới hạ có những nhược điểm là

= Khối lượng tính tốn nhiễu;

~ Không xét đến sự thay đổi của của yếu tổ thay lực, thủy văn theo thời gian,chỉ xác định được lưu lượng đỉnh (lưu lượng tối đa);

- Không mô phỏng được quá trinh chất lượng nước;

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

mạng lưới thốt nước, có dt nhiều phương pháp tính tốn và các phin mềm hỗ tg,

tuy nhiên với mỗi đồ thị hay vùng min lại có những tính chất đặc trưng riêng. Vi

vây, để lựa chọn được phương pháp phủ hợp với từng địa phương, cần dựa vào các

yếu tố về địa hình, khí hậu, địa chốc thủy văn... Ngồi ra còn kể đến các yêu tổkhách quan và chủ quan như mục đích nghiên cứu, cách thức nghiên cứu, điều kiện

thu thập số liệu, độ chính xác của số liệu, khả năng ứng dụng các phương pháp tính

tốn hay các mô.fh. mô phỏng vào khu vực cần nghiên cứu... Như vậy, trước khi

nghiên cứu cin phải xem xét và đưa ra những lựa chọn về phương thức tính tốn

phi hợp nhất. Và dé im được như vậy, phải thục hiện công ác chun bị cức tà

Hiệu cần thế và quan trong nhất à đảnh giá được khả năng lim việc hiện tại của hệthống, đây chính là nội dung tác giả sẽ đề cập trong chương 3 của luận văn này,

</div>