Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đánh giá khả năng tiêu nước của hệ thống thoát nước lưu vực sông tô lịch và đề xuất giải pháp cải tạo nâng cấp một số công trình chủ yếu

Luận văn thạc sĩ đánh giá khả năng tiêu nước hệ thống thoát nước lưu vực sông Tô Lịch, đề xuất giải pháp cải tạo nâng cấp công trình hiệu quả.

• Tác giả: Trần Huy Hoàng
• Người hướng dẫn: GS-TS. Dương Thanh Lượng
• Trường học: Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng
• Đề tài: Nghiên cứu đánh giá khả năng tiêu nước của hệ thống thoát nước lưu vực sông Tô Lịch và đề xuất giải pháp cải tạo nâng cấp một số công trình chủ yếu
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THOÁT NƯỚC VÀ NGHIÊN CỨU THOÁT NƯỚC CHO LƯU VỰC SÔNG TÔ LỊCH
• 1.1. Mô tả khu vực nghiên cứu
• 1.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 1.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 1.1.3. Định hướng phát triển chung không gian của đô thị
• 1.1.4. Định hướng quy hoạch san nền
• 1.2. Quá trình hình thành và phát triển hệ thống thoát nước đô thị Hà Nội
• 1.2.1. Tình trạng ngập úng ở Hà Nội
• 1.2.2. Các nguyên nhân gây ngập úng
• 1.2.3. Các nghiên cứu về giải pháp thoát nước cho khu vực nghiên cứu
• 1.2.3.1. Nghiên cứu thoát nước của JICA
• 1.2.3.2. Nghiên cứu thoát nước Hà Nội trong Quy hoạch “937”
• 1.2.3.3. Nghiên cứu trong Quy hoạch “1259”
• 1.2.3.4. Nghiên cứu trong quy hoạch “4673”
• 1.2.3.5. Nghiên cứu trong quy hoạch “725”
• 1.2.3.6. Các nghiên cứu khác
• 1.3. So sánh thông số các công trình tiêu nước theo các nghiên cứu
• 1.4. Mục tiêu của nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT LẬP MÔ HÌNH TÍNH TOÁN TIÊU THOÁT NƯỚC CHO LƯU VỰC SÔNG TÔ LỊCH
• 2.1. Giới thiệu một số mô hình tính toán hệ thống thoát nước và lựa chọn
• 2.2. Giới thiệu về mô hình SWMM
• 2.2.1. Tính toán lượng mưa hiệu quả
• 2.2.2. Tính toán thấm, lượng thấm
• 2.2.3. Mô hình hồ chứa phi tuyến (SWMM)
• 2.2.4. Xây dựng mô hình SWMM cho lưu vực sông Tô Lịch
• 2.2.4.1. Khai báo các thông số mặc định và các tùy chọn (Project/Defaults)
• 2.2.4.2. Lập bản đồ hệ thống tiêu lưu vực nghiên cứu
• 2.2.4.2.1. Bản đồ diện tích và địa hình
• 2.2.4.2.2. Tài liệu sử dụng đất
• 2.2.4.2.3. Tài liệu đặc trưng của hệ thống thoát nước sông Tô Lịch
• 2.2.4.2.4. Vẽ sơ đồ lưu vực và mạng lưới công trình thoát nước
• 2.2.4.3. Khai báo các thông số của hệ thống
• 2.2.4.3.1. Khai báo đối tượng tiểu lưu vực – Subcatchments
• 2.2.4.3.2. Khai báo thông số đo mưa - Rain Gages
• 2.2.4.3.3. Khai báo đối tượng Nút – Junction ( nút thu nước )
• 2.2.4.3.4. Khai báo đối tượng tuyến thoát nước – Conduit
• 2.2.4.3.5. Khai báo đối tượng hồ điều hòa - Storage Unit
• 2.2.4.3.6. Khai báo đối tượng cửa xả – Outfall
• 2.2.4.3.7. Trạm bơm Yên Sở - Pump
• 2.2.4.3.8. Các lệnh điều khiển - Controls
• 2.2.4.3.9. Các số liệu của điều kiện biên khác
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO NÂNG CẤP MỘT SỐ CÔNG TRÌNH CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC LƯU VỰC SÔNG TÔ LỊCH
• 3.1. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình với các trận mưa thực tế
• 3.1.1. Chạy mô hình sau khi xây dựng với trận mưa từ ngày 21 - 26/5/2012
• 3.1.2. Kiểm nghiệm mô hình với trận mưa từ ngày 17 - 23/8/2012
• 3.1.3. Kiểm nghiệm mô hình với trận mưa 24-30/5/2016
• 3.2. Chạy mô hình mô phỏng với trận mưa thiết kế
• 3.2.1. Số liệu mô hình sử dụng mô phỏng
• 3.2.2. Kết quả mô phỏng
• 3.2.3. Đánh giá hệ thống với trận mưa 72hmax P=10%
• 3.3. Phương án đề xuất cải tạo
• 3.3.1. Phương án 1: Tăng công suất trạm bơm Yên Sở thành Q=145m3/s
• 3.3.2. Phương án 2: Cải tạo hồ điều hòa Yên Sở và Linh Đàm
• 3.3.2.1. Hồ điều hòa Yên Sở
• 3.3.2.2. Hồ Linh Đàm
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống thoát nước lưu vực sông Tô Lịch

Hệ thống thoát nước lưu vực sông Tô Lịch là một phần quan trọng trong cơ sở hạ tầng thoát nước của thành phố Hà Nội. Cải tạo hệ thống thoát nước là một yêu cầu cấp thiết nhằm giải quyết tình trạng ngập úng thường xuyên tại khu vực này. Hệ thống này được xây dựng từ năm 1954 và đã trải qua nhiều lần nâng cấp, tuy nhiên vẫn còn nhiều vấn đề tồn tại. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng hệ thống thoát nước hiện tại chưa đáp ứng được yêu cầu tiêu thoát nước trong điều kiện mưa lớn. Việc quản lý nước và cải thiện môi trường là những yếu tố cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững cho đô thị. Đặc biệt, việc cải thiện môi trường xung quanh sông Tô Lịch không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn nâng cao chất lượng sống cho người dân.

1.1. Tình trạng ô nhiễm và ngập úng

Tình trạng ô nhiễm tại lưu vực sông Tô Lịch đã trở thành vấn đề nghiêm trọng. Nước thải sinh hoạt và sản xuất không được xử lý đúng cách đã dẫn đến ô nhiễm nguồn nước. Theo các số liệu thống kê, lượng nước thải đổ vào sông Tô Lịch hàng ngày rất lớn, gây ra tình trạng nước thải không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn đến sức khỏe cộng đồng. Hệ thống thoát nước hiện tại không đủ khả năng tiêu thoát nước trong những trận mưa lớn, dẫn đến tình trạng ngập úng kéo dài. Việc cải tạo hệ thống thoát nước là cần thiết để giải quyết triệt để vấn đề này.

II. Đánh giá khả năng tiêu nước của hệ thống thoát nước

Đánh giá khả năng tiêu nước của hệ thống thoát nước lưu vực sông Tô Lịch là một bước quan trọng trong việc xác định các giải pháp cải tạo. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ thống hiện tại không đáp ứng được yêu cầu tiêu thoát nước trong điều kiện mưa lớn. Việc sử dụng mô hình SWMM để mô phỏng tình hình tiêu nước cho thấy rằng khả năng tiêu nước của hệ thống còn hạn chế. Các số liệu từ các trận mưa thực tế đã được sử dụng để hiệu chỉnh mô hình, từ đó đưa ra các giải pháp cải tạo hợp lý. Việc quy hoạch thoát nước cần phải được thực hiện một cách đồng bộ và khoa học để đảm bảo hiệu quả trong việc tiêu thoát nước.

2.1. Mô hình tính toán tiêu thoát nước

Mô hình SWMM đã được áp dụng để tính toán khả năng tiêu thoát nước của hệ thống. Mô hình này cho phép phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tiêu nước, từ đó đưa ra các giải pháp cải tạo. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng cần phải nâng cấp các công trình đầu mối như trạm bơm Yên Sở để tăng cường khả năng tiêu thoát nước. Việc cải tạo hạ tầng là cần thiết để đảm bảo hệ thống có thể hoạt động hiệu quả trong điều kiện mưa lớn.

III. Đề xuất giải pháp cải tạo hệ thống thoát nước

Dựa trên kết quả đánh giá khả năng tiêu nước, một số giải pháp cải tạo đã được đề xuất. Đầu tiên, cần tăng cường công suất của trạm bơm Yên Sở từ 90 m3/s lên 145 m3/s để đáp ứng nhu cầu tiêu thoát nước trong các trận mưa lớn. Thứ hai, việc cải tạo hồ điều hòa Yên Sở và Linh Đàm cũng là một giải pháp quan trọng nhằm tăng cường khả năng chứa nước và giảm thiểu tình trạng ngập úng. Các giải pháp này không chỉ giúp cải thiện khả năng tiêu thoát nước mà còn góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng sống cho người dân trong khu vực.

3.1. Tăng cường công suất trạm bơm Yên Sở

Việc tăng cường công suất trạm bơm Yên Sở là một trong những giải pháp quan trọng nhất. Công suất hiện tại không đủ để tiêu thoát nước trong các trận mưa lớn, dẫn đến tình trạng ngập úng kéo dài. Nâng cấp công suất lên 145 m3/s sẽ giúp cải thiện đáng kể khả năng tiêu thoát nước, giảm thiểu tình trạng ngập úng và bảo vệ môi trường. Đây là một bước đi cần thiết để đảm bảo an toàn cho người dân và phát triển bền vững cho đô thị.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống thoát nước lưu vực sông Tô Lịch, thuộc địa phận thành phố Hà Nội, có diện tích khoảng 77,5 km², bao gồm các lưu vực sông Tô Lịch, Sét, Lừ, Kim Ngưu cùng các hồ điều hòa như hồ Tây, Yên Sở và Linh Đàm. Với đặc điểm địa hình thấp, trũng và độ dốc nhỏ, cùng khí hậu nhiệt đới gió mùa đặc trưng, khu vực này thường xuyên chịu ảnh hưởng của các trận mưa lớn, gây ra tình trạng ngập úng nghiêm trọng. Lượng mưa trung bình hàng năm dao động từ 1.554 đến 1.836 mm, với khoảng 130-140 ngày mưa mỗi năm, trong đó các trận mưa lớn có thể lên tới 564 mm trong 3 ngày.

Vấn đề nghiên cứu tập trung vào đánh giá khả năng tiêu thoát nước của hệ thống thoát nước hiện hữu, đặc biệt là các công trình chủ yếu như trạm bơm Yên Sở, hồ điều hòa Yên Sở, Linh Đàm và các tuyến sông chính. Mục tiêu cụ thể là xây dựng mô hình tính toán tiêu thoát nước lưu vực sông Tô Lịch, từ đó đề xuất các giải pháp cải tạo, nâng cấp nhằm giảm thiểu tình trạng ngập úng kéo dài, nâng cao hiệu quả thoát nước cho khu vực. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống thoát nước lưu vực sông Tô Lịch trong giai đoạn từ năm 2012 đến 2016, với dữ liệu mưa và vận hành hệ thống được thu thập và phân tích chi tiết.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ quy hoạch phát triển hạ tầng thoát nước đô thị Hà Nội, góp phần cải thiện môi trường sống, giảm thiểu thiệt hại do ngập úng gây ra, đồng thời nâng cao khả năng ứng phó với biến đổi khí hậu và các hiện tượng thời tiết cực đoan.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình thủy văn, thủy lực hiện đại nhằm mô phỏng và đánh giá hệ thống thoát nước đô thị. Hai mô hình chính được áp dụng là:

• Mô hình Storm Water Management Model (SWMM): Đây là mô hình động lực học dòng chảy mặt do nước mưa tạo nên, được sử dụng rộng rãi trên thế giới để mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước trong hệ thống thoát nước đô thị. SWMM cho phép tính toán lượng mưa hiệu quả, lượng thấm, dòng chảy trên bề mặt và trong hệ thống cống, kênh, hồ điều hòa, trạm bơm với độ chính xác cao.

• Lý thuyết thủy lực và thủy văn: Các khái niệm chính bao gồm lưu lượng thiết kế, hệ số tiêu thoát nước, mực nước vận hành, dung tích hồ điều hòa, và các thông số kỹ thuật của công trình thoát nước như trạm bơm, cống, đập tràn. Lý thuyết này giúp xác định khả năng tiêu thoát nước và đánh giá hiệu quả vận hành của hệ thống.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng gồm: lưu vực tiêu thoát nước, trạm bơm đầu mối, hồ điều hòa, hệ số tiêu thoát, mực nước đập tràn, và chu kỳ bảo vệ mưa (tần suất 10%, 5%).

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Số liệu khí tượng thủy văn (nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, bốc hơi), dữ liệu hiện trạng hệ thống thoát nước (bản đồ địa hình, mạng lưới cống, hồ điều hòa, trạm bơm), số liệu vận hành thực tế từ các trận mưa trong giai đoạn 2012-2016, và các quy hoạch thoát nước đã được phê duyệt.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng mô hình SWMM để xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống thoát nước lưu vực sông Tô Lịch. Quá trình hiệu chỉnh và kiểm định mô hình dựa trên dữ liệu mưa thực tế từ các trận mưa lớn như trận mưa 21-26/5/2012, 17-23/8/2012 và 24-30/5/2016. Phân tích kết quả mô phỏng để đánh giá khả năng tiêu thoát nước, xác định điểm nghẽn và đề xuất các giải pháp cải tạo.

• Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý số liệu từ năm 2012 đến 2016, xây dựng và hiệu chỉnh mô hình trong năm 2015-2016, đề xuất giải pháp và hoàn thiện luận văn năm 2016.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu mưa và vận hành được lấy từ các trạm khí tượng và trạm bơm chính trong lưu vực, đảm bảo đại diện cho toàn bộ hệ thống thoát nước lưu vực sông Tô Lịch.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Khả năng tiêu thoát nước hiện tại của hệ thống: Mô hình SWMM cho thấy trạm bơm Yên Sở với công suất 90 m³/s hiện tại có thể đáp ứng được lưu lượng thoát nước cho các trận mưa có tần suất 10% trong khoảng thời gian 72 giờ, tuy nhiên vẫn tồn tại các điểm ngập úng cục bộ do hạn chế về mặt cắt kênh và cống. Ví dụ, trong trận mưa 24-26/5/2012 với lượng mưa 280,73 mm trong ngày thứ hai, hệ thống đã bị quá tải cục bộ tại một số nút thu nước.

2. Hiệu quả của hồ điều hòa: Hồ điều hòa Yên Sở với dung tích điều hòa khoảng 3 triệu m³ và hồ Linh Đàm khoảng 1 triệu m³ đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết dòng chảy, giảm áp lực lên trạm bơm và hệ thống cống. Mô hình cho thấy việc duy trì mực nước hồ ở mức +3,5 m giúp giảm thiểu ngập úng trong khu vực hạ lưu.

3. Ảnh hưởng của các công trình đầu mối: So sánh các phương án nâng công suất trạm bơm Yên Sở từ 90 m³/s lên 145 m³/s cho thấy phương án nâng công suất giúp giảm thời gian ngập úng và diện tích ngập đáng kể, đặc biệt trong các trận mưa lớn vượt thiết kế. Tuy nhiên, việc nâng công suất cần đi kèm với cải tạo các tuyến kênh và cống để đảm bảo lưu lượng vận chuyển.

4. Tình trạng xuống cấp và hạn chế của hệ thống cống: Mật độ cống hiện tại khoảng 0,3 m/người thấp hơn nhiều so với các thành phố phát triển (khoảng 2 m/người), cùng với tuổi thọ cống từ 50-100 năm đã gây ra hiện tượng lắng đọng bùn, cát và rác thải, làm giảm khả năng tiêu thoát nước.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ngập úng kéo dài là do sự kết hợp của điều kiện địa hình thấp, mực nước sông Nhuệ cao làm đóng cửa đập Thanh Liệt, cùng với hệ thống thoát nước hiện hữu chưa đồng bộ và xuống cấp. Kết quả mô phỏng cho thấy việc duy trì công suất trạm bơm Yên Sở ở mức 90 m³/s là phù hợp với các trận mưa thiết kế, nhưng chưa đủ để xử lý các trận mưa lớn hơn hoặc các tình huống mực nước sông Nhuệ cao.

So với các nghiên cứu trước đây, kết quả này đồng nhất với nhận định về sự cần thiết nâng cấp công suất trạm bơm và cải tạo hệ thống kênh, cống. Việc sử dụng mô hình SWMM giúp mô phỏng chi tiết quá trình tiêu thoát nước, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp hơn.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ mực nước tại các nút thu nước, lưu lượng dòng chảy qua trạm bơm, và bản đồ phân bố điểm ngập ứng với các trận mưa thiết kế, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của các phương án cải tạo.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Nâng công suất trạm bơm Yên Sở lên 145 m³/s: Động tác này nhằm tăng khả năng tiêu thoát nước trong các trận mưa lớn, giảm diện tích và thời gian ngập úng. Thời gian thực hiện dự kiến trong vòng 3-5 năm, do Sở Xây dựng và Công ty Thoát nước Hà Nội chủ trì.

2. Cải tạo và mở rộng mặt cắt các tuyến kênh, cống chính: Tăng lưu lượng vận chuyển nước, giảm hiện tượng tắc nghẽn. Ưu tiên các tuyến kênh Yên Sở, sông Tô Lịch và các cống điều tiết. Thời gian thực hiện 2-4 năm, phối hợp giữa Sở Giao thông và Sở Tài nguyên Môi trường.

3. Nâng cao hiệu quả vận hành hồ điều hòa: Điều chỉnh mực nước hồ Yên Sở và Linh Đàm theo quy trình vận hành mới, đảm bảo dung tích điều hòa tối ưu, giảm áp lực lên hệ thống thoát nước. Thời gian thực hiện trong 1-2 năm, do Ban Quản lý hồ điều hòa phối hợp với Công ty Thoát nước.

4. Tăng cường công tác bảo trì, nạo vét hệ thống cống: Loại bỏ bùn, rác thải, đảm bảo dòng chảy thông suốt, kéo dài tuổi thọ công trình. Thực hiện thường xuyên hàng năm, do Công ty Thoát nước Hà Nội chịu trách nhiệm.

5. Xây dựng hệ thống thoát nước riêng biệt cho nước mưa và nước thải: Giảm tải cho hệ thống chung, nâng cao chất lượng môi trường nước. Đây là giải pháp dài hạn, cần phối hợp với các cơ quan quy hoạch đô thị và môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý đô thị và quy hoạch: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực tiễn để hoạch định chính sách, quy hoạch phát triển hệ thống thoát nước, phòng chống ngập úng cho Hà Nội và các đô thị tương tự.

2. Các kỹ sư, chuyên gia kỹ thuật hạ tầng thoát nước: Tài liệu chi tiết về mô hình SWMM, phương pháp hiệu chỉnh mô hình và các giải pháp kỹ thuật cải tạo hệ thống giúp nâng cao năng lực thiết kế và vận hành.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật tài nguyên nước, thủy lợi: Luận văn là nguồn tham khảo quý giá về ứng dụng mô hình thủy văn, thủy lực trong nghiên cứu hệ thống thoát nước đô thị, đồng thời cung cấp các số liệu thực tế và phân tích chuyên sâu.

4. Các cơ quan quản lý môi trường và phát triển bền vững: Nghiên cứu giúp đánh giá tác động của hệ thống thoát nước đến môi trường nước mặt, đề xuất các giải pháp giảm ô nhiễm và cải thiện cảnh quan đô thị.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần nâng công suất trạm bơm Yên Sở?
   Nâng công suất từ 90 m³/s lên 145 m³/s giúp đáp ứng các trận mưa lớn vượt thiết kế, giảm ngập úng kéo dài. Mô hình SWMM cho thấy công suất hiện tại chưa đủ khi mực nước sông Nhuệ cao hoặc mưa lớn kéo dài.

2. Hồ điều hòa có vai trò gì trong hệ thống thoát nước?
   Hồ điều hòa như Yên Sở và Linh Đàm giúp điều tiết dòng chảy, giảm áp lực lên hệ thống cống và trạm bơm, từ đó giảm thiểu ngập úng và cải thiện chất lượng nước.

3. Mô hình SWMM được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   SWMM mô phỏng quá trình dòng chảy mặt và trong hệ thống thoát nước, cho phép đánh giá lưu lượng, mực nước, và hiệu quả vận hành công trình trong các điều kiện mưa khác nhau.

4. Nguyên nhân chính gây ngập úng tại Hà Nội là gì?
   Nguyên nhân gồm địa hình thấp, mực nước sông Nhuệ cao làm đóng cửa đập Thanh Liệt, hệ thống thoát nước xuống cấp, mật độ cống thấp và các trận mưa lớn vượt thiết kế.

5. Giải pháp bảo trì hệ thống thoát nước hiện nay là gì?
   Cần tăng cường nạo vét, làm sạch cống, kiểm tra và sửa chữa các công trình hư hỏng, đảm bảo dòng chảy thông suốt và kéo dài tuổi thọ hệ thống.

Kết luận

• Đã xây dựng và hiệu chỉnh thành công mô hình SWMM cho hệ thống thoát nước lưu vực sông Tô Lịch, phản ánh chính xác quá trình tiêu thoát nước trong các trận mưa thực tế.
• Đánh giá khả năng tiêu thoát nước hiện tại cho thấy trạm bơm Yên Sở công suất 90 m³/s phù hợp với mưa thiết kế nhưng chưa đủ cho các trận mưa lớn hơn.
• Hồ điều hòa Yên Sở và Linh Đàm đóng vai trò quan trọng trong điều tiết dòng chảy, giảm ngập úng.
• Đề xuất nâng công suất trạm bơm, cải tạo hệ thống kênh, cống và nâng cao hiệu quả vận hành hồ điều hòa là các giải pháp thiết thực, cần triển khai trong 3-5 năm tới.
• Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực tiễn hỗ trợ quản lý, quy hoạch và phát triển hệ thống thoát nước đô thị Hà Nội, góp phần giảm thiểu ngập úng và cải thiện môi trường sống.

Các cơ quan quản lý và đơn vị thi công cần phối hợp triển khai các giải pháp cải tạo, đồng thời tiếp tục cập nhật, hiệu chỉnh mô hình theo dữ liệu mới để đảm bảo hiệu quả lâu dài.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THOÁT NƯỚC VÀ NGHIÊN CỨU THOÁT NƯỚC CHO LƯU VỰC SÔNG TÔ LỊCH 1.1 Mô tả khu vực nghiên cứu 1.1 Điều kiện tự nhiên:  Vị trí địa lý: Lưu vực hệ thống sông Tô Lịch nằm trong địa phận thành phố Hà Nội, kẹp giữa sông Nhuệ và sông Hồng, có diện tích 77,5km2, diện tích cụ thể của từng lưu vực như sau: sông Tô Lịch (20 Km2), sông Sét (7,1Km2), sông Lừ (10,2 Km2), sông Kim Ngưu (17,3 Km2), hồ Tây (9,3 Km2), lưu vực Hoàng Liệt (8,1 Km2), lưu vực Yên Sở (5,5 Km2). Hình 1: Bản đồ hệ thống thoát nước lưu vực Sông Tô Lịch 3  Địa hình, địa lý, địa mạo: Địa hình tự nhiên lưu vực hệ thống sông Tô Lịch khu vực nội thành được chia làm ba bậc địa hình chính: Bề mặt >8 m; bề mặt 5 - 8 m; bề mặt cao dưới 5 m. Trên cơ sở phân tích bản đồ địa hình, kết quả khảo sát thực tế và các tài liệu tham khảo khác của các diện tích bộ phận, xác định được quan hệ độ cao mặt đất - diện tích - dung tích trữ nước (HFW) của các diện tích bộ phận trên lưu vực sông Tô Lịch. Nhìn chung độ cao mặt đất trên toàn lưu vực sông Tô Lịch > 4,0 m.

Khu vực hạ lưu sông Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét và lưu vực Yên Sở có nhiều điểm độ cao mặt đất < 4,5 m. Các ô tiêu của lưu vực đều có điểm có cao độ <6,0 m.  Khí hậu: Hệ thống thoát nước nằm giữa vùng đồng bằng Bắc Bộ; nó mang đặc trưng của khí hậu vùng đồng bằng. Đó là loại khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa đông lạnh, ẩm ướt, một cơn mưa phùn, vào mùa hè, trời nóng và mưa.

Hình 2: Trạm khí tượng Láng & Vân Hồ trong khu vực thoát nước lưu vực sông Tô Lịch 4  Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình là khoảng 230C ÷ 240C năm. Tổng nhiệt độ cả năm khoảng 8. Mỗi năm, có 3 tháng (từ tháng đến tháng Hai) nhiệt độ trung bình giảm xuống dưới 200C. Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất, tháng Giêng, là trên 160C.

Vào mùa hè, nhiệt độ tương đối nhẹ hơn. Có 5 tháng (từ tháng Năm đến tháng Chín), nhiệt độ trung bình là trên 250C. Trong tháng Bảy, nó là các loài sâu bướm nóng nhất, với nhiệt độ trung bình khoảng 290C. Bảng 1: Nhiệt độ trung bình tháng ở Hà Nội (0C) tại trạm láng Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII t (0C) 16.1  Độ ẩm: Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm khoảng 81%.

Ba tháng mùa xuân là thời gian ẩm ướt nhất trong năm. độ ẩm trung bình hàng tháng đạt 88-90% hoặc cao hơn. Tháng vào cuối mùa thu và đầu mùa đông là thời gian khô hạn nhất trong năm. Độ ẩm trung bình hàng tháng có thể giảm xuống dưới 80%.

Độ ẩm có thể đạt tới một đỉnh cao ở 98% và dưới 64%. Bảng 2: Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm (%) tại trạm Láng Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Hr (%) 82 85 88 88 84 84 85 87 86 83 81 82  Mưa: Đây là khu vực lượng mưa khá lớn. Tổng khối lượng của những thay đổi lượng mưa 1,554-1,836 mm với số ngày mưa là 130 ÷ 140 ngày mỗi năm. 5 Bảng 3: Lượng mưa 1, 3, 5, 7 ngày max ứng với tần suất P = 5% và 10% (đơn vị: mm) Mưa Tần suất 5% Tần suất 10% Trạm 1 ngmax 3 ngmax 5 ngmax 7 ngmax 1 ngmax 3 ngmax 5 ngmax 7 ngmax Láng 251,83 387,67 434,31 478,65 218,09 338,14 377,28 415,79 Bảng 4: Phân phối trận mưa 3 ngày max ứng với tần suất P= 10% (đơn vị: mm) Ngày thứ 1 2 3 Trạm Láng (mm) 47,53 280,73 9,88 Bảng 5: Lượng mưa 3 ngày của trận mưa đặc biệt lớn năm 2008 (mm) Ngày Hà Nội 31/10 391,2 01/11 91,8 02/11 81,1 Cộng 564,1  Bốc hơi: Lượng bốc hơi bình quân năm ở toàn vùng đạt khoảng 1.

Các tháng đầu mùa mưa (V, VI, VII) lại là các tháng có lượng bốc hơi lớn nhất trong năm. Lượng bốc hơi bình quân tháng V đạt trên 100 mm. Các tháng mùa Xuân (tháng II÷ IV) có lượng bốc hơi nhỏ nhất là những tháng có nhiều mưa phùn và độ ẩm tương đối cao. Bảng 6: Lượng bốc hơi trung bình tháng tại Hà Nội (mm) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Cả năm h (mm) 78,7 62,4 57,4 66,8 101,9 99,4 99,9 84,8 81,5 96,6 89,4 83,2 1.002 6  Gió, bão: Hướng gió thịnh hành trong mùa hè là gió Nam và Đông Nam và mùa đông thường có gió Bắc và Đông Bắc.

Tốc độ gió trung bình khoảng 2÷3 m/s. Tháng VII, IX là những tháng có nhiều bão nhất. Các cơn bão đổ bộ vào vùng này thường gây ra mưa lớn, ảnh hưởng lớn cho sản xuất và đời sống của nhân dân. Tốc độ gió lớn nhất trong cơn bão có thể đạt 40 m/s.

 Mây: Lượng mây trung bình năm chiếm 75% bầu trời. Tháng III u ám nhất có lượng mây cực đại, chiếm trên 90% bầu trời còn tháng X trời quang đãng nhất, lượng mây trung bình chỉ chiếm khoảng trên 60% bầu trời.  Nắng: Số giờ nắng hàng năm khoảng 1. Các tháng mùa hè từ tháng V đến tháng X có nhiều nắng nhất, trên dưới 200 giờ mỗi tháng.

Tháng II, III trùng khớp với những tháng u ám là tháng rất ít nắng, chỉ đạt 30 ÷ 40 giờ mỗi tháng.  Các đặc điểm thủy văn của hệ thống thoát nước sông Tô Lịch: Hệ thống sông Tô Lịch bao gồm bốn con sông chính: Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu. Đây là hệ thống sông thoát nước chính của thành phố, diện tích lưu vực 77,5 km2, địa hình thấp, trũng, độ dốc nhỏ. Chế độ thủy văn ở đây khá phức tạp: Mưa là nguyên nhân trực tiếp mang tính quyết định đến chế độ thủy văn và mức độ ngập úng của Hà Nội, ngập úng chỉ có thể xảy ra vào mùa mưa lũ và khi có mưa.

Nhưng họat động sinh họat và sản xuất của con người cũng ảnh hưởng mạnh mẽ đến chế độ dòng chảy trên hệ thống. Nguồn cấp nước chủ yếu cho hệ thống sông Tô Lịch là nước mưa và nước thải do sinh hoạt và sản xuất. Mùa mưa, dòng chảy biến động mạnh mẽ theo thời gian và không gian. Khi mưa, nước chảy tràn trên các đường phố ngõ xóm.

Tập trung vào các hệ thống cống, kênh, mương và xả vào sông thoát nước chính, mực nước trong sông dâng lên nhanh chóng sau đó tập trung về hạ lưu. Khi mực nước tại đập Thanh Liệt < 3,5 m, nước theo các sông Tô Lịch, sông Sét, sông Lừ, sông Kim Ngưu thoát nước qua sông Nhuệ. Khi mực nước tại đập Thanh Liệt >= 3,5 m, đập Thanh Liệt đóng lại (theo qui định của Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn), nước không tiêu thoát được, ứ đọng gây ngập úng kéo dài. 7 Hiện nay hệ thống thoát nước sông Tô Lịch có 2 hướng thoát nước chính: chảy ra sông Hồng và chảy ra sông Nhuệ.

+ Thoát ra sông Hồng: Đến nay hướng thoát nước chính cho lưu vực sông Tô Lịch ra sông Hồng thông qua cụm công trình trạm bơm đầu mối Yên Sở với công suất giai đoạn I là 45 m3/s, giai đoạn II là 90m3/s. Đây là cụm công trình thoát nước Hà Nội giúp tiêu thoát nước của thành phố một cách chủ động trước mắt cũng như lâu dài. + Thoát nước ra sông Nhuệ: Đập Thanh Liệt với công suất thoát nước sau khi đã cải tạo là 45 m3/s. Trước đây là hướng thoát nước chính của nội thành.

Tuy nhiên do mực nước sông Nhuệ thường giữ ở mức cao phục vụ cho tưới tiêu của các tỉnh Hà Tây, Nam Hà, Nam Định. do vậy về lâu dài đây là hướng thoát nước phụ.2 Điều kiện kinh tế - xã hội:  Dân số: Khu vực dự án nằm tại Hà Nội. Diện tích tự nhiên là 7536,26 km2. Bảng 7: Tình hình dân cư khu vực nghiên cứu Quận Đơn vị trực thuộc Dân số Ba Đình 14 phường 228,352 Cầu Giấy 12 phường 147,334 Đống ĐA 21 phường 370,117 Hai Bà Trưng 20 phường 295,726 Tây Hồ 8 phường 130,639  Tình hình phát triển kinh tế: Tổng sản phẩm quốc nội (GDP) của Hà Nội là 130,100 tỷ đồng (năm 2014), mà chiếm 8,8% tổng GDP của cả nước.

Sau sự bùng nổ của cải cách kinh tế vào năm 1989, nền kinh tế của Hà Nội đã tăng trưởng với tốc độ nhanh chóng hơn bao giờ hết, GDP bình quân của Hà Nội đã tăng 11,8% mỗi năm. 8 Căn cứ quy hoạch tổng thể về phát triển kinh tế - kinh tế đến năm 2020 của thành phố Hà Nội, cơ cấu kinh tế theo hướng phát triển công nghiệp và dịch vụ là chủ yếu (với 34% và 52% GDP). Trong thời gian tới, thành phố Hà Nội sẽ tiếp tục dịch mạnh cơ cấu kinh tế theo hướng dịch vụ - công nghiệp - nông nghiệp, phát triển các ngành và sản phẩm công nghệ cao. Đồng thời, sự phát triển của công nghiệp, lĩnh vực ưu tiên phát triển có chọn lọc như sau: tự động hóa, công nghệ sinh học, công nghệ vật liệu mới, tập trung vào sự phát triển của các nhóm ngành công nghiệp và sản phẩm có lợi thế, thương hiệu.3 Định hướng phát triển chung không gian của đô thị : Theo “Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội đến 2030 và tầm nhìn đến 2050” ban hành theo quyết định 1259/QĐ-TTg ngày 26/7/2011, Hà Nội[13] có đô thị trung tâm từ Vành đai IV trở vào là trung tâm chính trị, văn hóa, dịch vụ, y tế, giáo dục chất lượng cao của cả nước; trung tâm hành chính - chính trị quốc gia đặt tại Ba Đình.

Đô thị trung tâm được phân cách với các đô thị vệ tinh, các thị trấn bằng hành lang xanh. Trong đô thị trung tâm có khu nội đô lịch sử (giới hạn từ phía Nam sông Hồng đến đường Vành đai II), khu nội đô mở rộng (giới hạn từ đường Vành đai II đến sông Nhuệ) bao gồm chuỗi các đô thị Đan Phượng, Hoài Đức, Hà Đông, Thanh Trì. khu vực mở rộng phía Nam sông Hồng (từ sông Nhuệ đến đường Vành đai IV), khu vực mở rộng phía bắc sông Hồng (đến nam sông Cà Lồ). Đô thị trung tâm được phát triển mở rộng từ khu vực nội đô về phía tây, nam đến đường Vành đai 4 và về phía bắc đến khu vực Mê Linh, Đông Anh; phía đông đến khu vực Gia Lâm và Long Biên.4 Định hướng quy hoạch san nền Quy hoạch san đắp nền phải kết hợp chặt chẽ với quy hoạch thoát nước mưa.