Luận văn thạc sĩ 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 thạc sĩ phân tích nghiên cứu cơ sở khoa học xác định hệ số tiêu thiết kế cho khu vực thành phố hà nội nằm trong lưu, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyễn Trọng Nhất
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Quang Vinh
• Trường học: Trường Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
• 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
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• Cơ sở đề xuất đề tài nghiên cứu
• Mục tiêu nghiên cứu
• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ứng dụng
• Nội dung và kết quả nghiên cứu
• Phương pháp nghiên cứu
• Địa điểm nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan điều kiện tự nhiên
• 1.1.1. Vị trí địa lý
• 1.1.2. Đặc điểm địa hình
• 1.1.3. Đặc điểm cấu tạo địa chất
• 1.1.4. Đặc điểm thổ nhưỡng
• 1.1.5. Đặc điểm khí tượng, khí hậu
• 1.1.6. Đặc điểm sông ngòi
• 1.2. Tổng quan về dân sinh, kinh tế, xã hội
• 1.2.1. Vấn đề dân số
• 1.2.2. Các vấn đề an sinh xã hội
• 1.2.3. Tình hình phát triển kinh tế
• 1.2.4. Các vấn đề xã hội cần quan tâm
• 1.3. Hiện trạng cơ cấu sử dụng đất và định hướng phát triển không gian
• 1.3.1. Hiện trạng cơ cấu sử dụng đất
• 1.3.2. Định hướng phát triển không gian của khu vực nghiên cứu
• 1.4. Hiện trạng tiêu nước
• 1.4.1. Hiện trạng tiêu nước của khu vực nghiên cứu
• 1.4.2. Hướng tiêu nước hiện trạng của khu vực nghiên cứu
• 1.4.3. Các vấn đề cần quan tâm khi nghiên cứu đề xuất giải pháp tiêu nước cho khu vực nghiên cứu
• 1.5. Nhận xét và kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HỆ SỐ TIÊU VÀ GIẢI PHÁP TIÊU CHO KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số tiêu
• 2.1.1. Quá trình biến động về hệ số tiêu và biện pháp tiêu nước áp dụng cho khu vực nghiên cứu
• 2.1.2. Các yếu tố gây biến đổi hệ số tiêu thiết kế và làm thay đổi biện pháp tiêu nước
• 2.2. Đề xuất giải pháp tiêu nước áp dụng cho khu vực nghiên cứu
• 2.2.1. Cơ sở khoa học đề xuất giải pháp tiêu nước
• 2.2.2. Đề xuất giải pháp tiêu nước áp dụng cho khu vực nghiên cứu
• 2.3. Nhận xét và kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN HỆ SỐ TIÊU THIẾT KẾ VÀ KIẾN NGHỊ HỆ SỐ TIÊU THIẾT KẾ CHO KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 3.1. Nghiên cứu phương pháp tính toán hệ số tiêu của các dự án trước đây
• 3.1.1. Dự án thoát nước thành phố Hà Nội
• 3.1.2. Dự án Bổ sung Quy hoạch thủy lợi hệ thống thủy nông sông Nhuệ năm 1997
• 3.1.3. Dự án Rà soát bổ sung Quy hoạch thủy lợi hệ thống sông Nhuệ năm 2007
• 3.2. Phương pháp tính toán hệ số tiêu cho khu vực nghiên cứu
• 3.2.1. Cơ sở đề xuất phương pháp tính toán hệ số tiêu
• 3.2.2. Các đối tượng tiêu nước và tỷ lệ diện tích của đối tượng tiêu nước có mặt trong khu vực nghiên cứu
• 3.2.3. Phương pháp tính toán
• 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
• 3.3.2. Kết quả tính toán hệ số tiêu thiết kế cho lưu vực sông Nhuệ
• 3.4. Kiến nghị hệ số tiêu thiết kế cho khu vực nghiên cứu
• 3.4.1. Lưu vực sông Tô Lịch
• 3.4.2. Lưu vực sông Nhuệ
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan khu vực nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu nằm trong phạm vi từ phía đông sông Nhuệ và phía bắc Quốc lộ 70A đến sông Hồng, thuộc địa phận Hà Nội. Đây là khu vực có ý nghĩa quan trọng về mặt địa lý, kinh tế và xã hội. Lưu vực phía đông sông Nhuệ và phía bắc QL70A được đặc trưng bởi địa hình đồng bằng thấp, chịu ảnh hưởng mạnh của quá trình đô thị hóa. Sông Hồng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống thoát nước của khu vực. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định hệ số tiêu thiết kế phù hợp với điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội của khu vực.

1.1. Điều kiện tự nhiên

Khu vực nghiên cứu có địa hình thấp, độ cao trung bình từ 5-8m so với mực nước biển. Lưu vực sông Nhuệ và sông Hồng chịu ảnh hưởng của khí hậu cận nhiệt đới ẩm, với lượng mưa trung bình năm khoảng 1.700mm. Đặc điểm địa chất chủ yếu là trầm tích phù sa, tạo nên nền đất yếu, cần được xử lý kỹ thuật trong xây dựng. Thiết kế khu vực cần tính đến các yếu tố này để đảm bảo hiệu quả thoát nước.

1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội

Khu vực nghiên cứu bao gồm các quận trung tâm của Hà Nội như Đống Đa, Thanh Xuân và Cầu Giấy. Mật độ dân số cao cùng với tốc độ đô thị hóa nhanh đã gây áp lực lớn lên hệ thống thoát nước. Quy hoạch khu vực cần đảm bảo cân bằng giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường. Các vấn đề an sinh xã hội và sử dụng đất cũng được đề cập trong nghiên cứu.

II. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số tiêu

Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số tiêu thiết kế trong khu vực. Các yếu tố bao gồm biến động về cơ cấu sử dụng đất, đặc điểm khí hậu và thủy văn. Thiết kế lưu vực cần tính đến sự thay đổi của các yếu tố này để đảm bảo hiệu quả thoát nước. Nghiên cứu cũng đề xuất các giải pháp tiêu nước phù hợp với điều kiện thực tế của khu vực.

2.1. Biến động hệ số tiêu

Hệ số tiêu thiết kế đã có sự biến động lớn trong thời gian ngắn, từ 11,6 l/s/ha lên 19,7 l/s/ha. Sự thay đổi này chủ yếu do quá trình đô thị hóa nhanh và thay đổi cơ cấu sử dụng đất. Nghiên cứu thiết kế cần xác định lại hệ số tiêu phù hợp để đảm bảo hiệu quả đầu tư và vận hành hệ thống thoát nước.

2.2. Giải pháp tiêu nước

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp tiêu nước dựa trên cơ sở khoa học và thực tiễn. Các giải pháp bao gồm cải tạo hệ thống sông ngòi, xây dựng hồ điều hòa và nâng cấp trạm bơm. Thiết kế đô thị cần kết hợp các giải pháp này để giảm thiểu ngập úng và bảo vệ môi trường.

III. Tính toán hệ số tiêu thiết kế

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tính toán hệ số tiêu thiết kế dựa trên các dự án trước đây như Dự án thoát nước Hà Nội và Dự án quy hoạch thủy lợi sông Nhuệ. Kết quả tính toán cho thấy hệ số tiêu phù hợp cho lưu vực sông Tô Lịch và lưu vực sông Nhuệ lần lượt là 17,9 l/s/ha và 19,7 l/s/ha. Nghiên cứu cũng kiến nghị áp dụng các hệ số này trong thiết kế các công trình thoát nước tại Hà Nội.

3.1. Phương pháp tính toán

Phương pháp tính toán hệ số tiêu dựa trên tỷ lệ diện tích các đối tượng tiêu nước và đặc điểm thủy văn của khu vực. Thiết kế khu vực cần kết hợp các yếu tố này để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của hệ số tiêu.

3.2. Kết quả tính toán

Kết quả tính toán cho thấy hệ số tiêu thiết kế cho lưu vực sông Tô Lịch là 17,9 l/s/ha và lưu vực sông Nhuệ là 19,7 l/s/ha. Các kết quả này phù hợp với điều kiện thực tế của khu vực và có thể áp dụng trong các dự án thoát nước tại Hà Nội.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực nội thành Hà Nội nằm trong phạm vi từ phía đông đê sông Nhuệ và phía bắc Quốc lộ 70A đến sông Hồng có tổng diện tích tự nhiên 13.540 ha, đóng vai trò là trung tâm chính trị, kinh tế và văn hóa đặc biệt quan trọng của cả nước với dân số vượt trên 2 triệu người. Vùng nghiên cứu có lượng mưa trung bình năm đạt xấp xỉ 1.700 mm, tập trung 75% đến 80% vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10. Tuy nhiên, tốc độ đô thị hóa nhanh chóng và các hiện tượng thời tiết cực đoan đã khiến tình trạng úng ngập trở nên nghiêm trọng, điển hình như trận mưa lịch sử năm 2008 với lượng mưa tại Hà Đông đạt 812,0 mm hay đợt mưa tháng 8/2013 đạt 290 mm tại Hồ Tây, làm nhiều tuyến phố ngập sâu từ 0,4 m đến 0,6 m trong nhiều ngày.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm xuất phát từ sự biến động lớn về giá trị hệ số tiêu thiết kế trong các quy hoạch thủy lợi và thoát nước: từ mức 1,5 l/s/ha thời kỳ trước năm 1954, tăng lên 11,6 l/s/ha theo Quyết định số 430/TTg năm 1995, và tiếp tục nâng lên 17,9 l/s/ha đối với lưu vực sông Tô Lịch và 19,7 l/s/ha đối với lưu vực sông Nhuệ theo Quyết định số 937/QĐ-TTg năm 2009. Mục tiêu của luận văn là xác định cơ sở khoa học, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng và đề xuất phương pháp tính toán hệ số tiêu thiết kế phù hợp cho toàn bộ 13.540 ha của khu vực nghiên cứu, bao gồm tiểu vùng Yên Sở (7.750 ha) và tiểu vùng sông Nhuệ (5.790 ha). Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa chiến lược nhằm chuẩn hóa cơ sở kỹ thuật, tối ưu hóa quy mô các công trình đầu mối như trạm bơm Yên Sở (90 m3/s), trạm bơm Yên Nghĩa (120 m3/s) và trạm bơm Liên Mạc, giảm thiểu thiệt hại kinh tế và bảo vệ an toàn dân sinh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết dòng chảy mặt đô thị dựa trên phương pháp cường độ giới hạn theo Tiêu chuẩn Thiết kế Thoát nước TCXD 51:1984 và TCVN 9757:2008. Khung lý thuyết này phân tích mối quan hệ giữa lưu lượng dòng chảy cực đại, cường độ mưa giới hạn và diện tích lưu vực hứng nước. Đồng thời, luận văn tích hợp lý thuyết cân bằng nước mặt ruộng và tiêu nước nông nghiệp theo Tiêu chuẩn 14TCN 60-88 kết hợp giáo trình Thủy nông chuyên ngành để tính toán khả năng trữ, thấm và điều tiết dòng chảy của các bề mặt đệm khác nhau.

Các khái niệm chính được làm rõ bao gồm:

• Hệ số tiêu thiết kế (q, đơn vị l/s/ha): Lưu lượng nước mặt cần tiêu thoát trên một đơn vị diện tích lưu vực trong một đơn vị thời gian ứng với tần suất mưa thiết kế xác định.
• Hệ số dòng chảy (C): Tỷ lệ giữa lượng nước chảy tràn trên bề mặt so với tổng lượng mưa rơi xuống, dao động tùy thuộc vào mức độ kiên cố hóa và loại lớp phủ mặt đất.
• Dung tích điều tiết hồ chứa (Wtrữ): Thể tích hữu ích của các hồ điều hòa nhằm trữ chậm đỉnh lũ và giảm lưu lượng xả về các trạm bơm đầu mối.
• Tần suất mưa thiết kế (P): Mức đảm bảo phòng chống úng ngập, được xác định ở mức P = 10% (chu kỳ lặp lại 10 năm) cho hệ thống sông chính và trạm bơm, và P = 20% (chu kỳ lặp lại 5 năm) cho mạng lưới cống nhánh nội thị.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập từ chuỗi số liệu quan trắc khí tượng thủy văn 10 năm (2003 - 2012) tại Trạm khí tượng Láng và Trạm Hà Đông, cùng dữ liệu mực nước lịch sử trên sông Hồng và sông Nhuệ. Phương pháp điều tra thực địa kết hợp đo vẽ viễn thám qua phần mềm chuyên dụng Google Earth Pro được áp dụng để xác định quy mô của 111 hồ ao nội đô, trong đó thực hiện đo đạc mẫu chi tiết trên 11 hồ bảo tồn (tổng diện tích thực tế 55,1 ha) và 18 hồ nạo vét (tổng diện tích thực tế 72,4 ha).

Mẫu nghiên cứu không gian bao gồm toàn bộ 13.540 ha được phân tầng thành 4 tiểu lưu vực sông nhánh bờ tả sông Nhuệ gồm sông Cổ Nhuế (1.970 ha), sông Mễ Trì (1.470 ha), sông Mỹ Đình (1.360 ha), sông Ba Xã (990 ha) và lưu vực trạm bơm Yên Sở (7.750 ha). Lý do lựa chọn phương pháp phân tầng và phân tích cân bằng nước nhiều đối tượng là vì cấu trúc sử dụng đất tại Hà Nội có sự đan xen phức tạp giữa đất đô thị bê tông hóa cao, 12 khu cụm công nghiệp (666 ha năm 2013, định hướng 978 ha năm 2020) và diện tích mặt nước điều hòa. Nghiên cứu sử dụng mô hình tính toán số trị thủy văn lập trình trên ngôn ngữ FORTRAN 77 để mô phỏng quá trình tiêu nước theo từng thời đoạn mưa ngày và giờ, đảm bảo độ chính xác cao khi xử lý tương tác giữa lượng mưa thiết kế và khả năng dẫn dòng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, quá trình đô thị hóa mạnh mẽ làm biến đổi sâu sắc lớp phủ bề mặt, dẫn đến hệ số dòng chảy C tăng đột biến. Tỷ lệ đất bê tông hóa và xây dựng kiên cố tại các quận nội thành chiếm đa số, kết hợp với sự gia tăng diện tích cụm công nghiệp từ 666 ha lên 978 ha vào năm 2020 (tăng 46,8%) đã triệt tiêu phần lớn khả năng thấm tự nhiên, khiến lượng dòng chảy mặt tập trung nhanh gấp nhiều lần so với thời kỳ đất nông nghiệp chiếm ưu thế.

Thứ hai, diện tích trữ nước tự nhiên bị suy giảm nghiêm trọng. Mặc dù hệ thống đã bổ sung 3 hồ điều hòa lớn với tổng diện tích 262 ha và dung tích điều hòa 2,62 triệu m3 (gồm Yên Sở 130 ha, Linh Đàm 107 ha, Định Công 25 ha), tỷ lệ mặt nước điều tiết chuyên dụng này chỉ chiếm khoảng 3,38% diện tích tiểu vùng Yên Sở. Hơn nữa, diện tích thực tế của 18 hồ cải tạo đo đạc qua ảnh vệ tinh chỉ đạt 72,4 ha so với con số quy hoạch 123,2 ha (giảm 41,2%), làm hạn chế dung tích cắt lũ nội tại của đô thị.

Thứ ba, khả năng chuyển nước của sông Nhuệ ra sông Đáy bị giới hạn nghiêm trọng. Khi xuất hiện trận mưa thiết kế tần suất 10%, để giữ mực nước sông Nhuệ tại Hà Đông không vượt quá cao trình +5,8 m và tại Phủ Lý không quá +4,8 m, tổng lưu lượng tiêu tối đa đổ vào sông Nhuệ chỉ được phép đạt 248 m3/s. Do các trạm bơm nông nghiệp và đô thị dọc hai bờ sông Nhuệ đồng loạt vận hành, mực nước sông Nhuệ thường xuyên dâng cao vượt mức báo động, khiến việc tiêu nước từ 5.790 ha phía tây sông Tô Lịch vào sông Nhuệ bằng trọng lực hoàn toàn bị tê liệt.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi khiến hệ số tiêu thiết kế phải điều chỉnh tăng từ 11,6 l/s/ha lên 17,9 l/s/ha tại lưu vực sông Tô Lịch và 19,7 l/s/ha tại lưu vực sông Nhuệ là do sự kết hợp của hiệu ứng bê tông hóa bề mặt, sự thu hẹp hệ thống hồ ao và tình trạng cống hóa các kênh hở làm giảm dung tích trữ trên mạng lưới. Khi các dòng chảy hở như sông Sét, sông Lừ bị thu hẹp hoặc ngầm hóa, trở lực thủy lực tăng cao khiến thời gian tập trung dòng chảy rút ngắn, đỉnh lũ xuất hiện sớm với biên độ lưu lượng lớn.

Kết quả tính toán của luận văn chứng minh tính khoa học và sự cần thiết của các chỉ số tiêu theo Quyết định số 937/QĐ-TTg. Toàn bộ các tương quan này có thể được trình bày rõ ràng thông qua bảng tổng hợp hệ số dòng chảy C theo từng loại mặt phủ và biểu đồ so sánh đường quá trình lưu lượng lũ đỉnh nhọn giữa kịch bản hiện trạng và kịch bản quy hoạch không gian 2020. Dữ liệu mô phỏng khẳng định việc tiếp tục xả nước tiêu từ nội đô vào sông Nhuệ là giải pháp không còn khả thi, bắt buộc phải tái cấu trúc toàn diện hướng tiêu trực tiếp ra sông Hồng và sông Đáy bằng hệ thống trạm bơm động lực quy mô lớn.

Đề xuất và khuyến nghị

• Chuyển đổi căn bản hướng tiêu thoát nước mặt: Dừng hoàn toàn phương án tiêu cưỡng bức tập trung vào lòng sông Nhuệ trong các đợt mưa lớn; chuyển hướng tiêu sang các trạm bơm đầu mối công suất lớn xả thẳng ra sông ngoài. Cụ thể, khẩn trương hoàn thành trạm bơm Yên Nghĩa công suất 120 m3/s tiêu nước ra sông Đáy qua trục sông La Khê và xây dựng mới trạm bơm Liên Mạc tiêu nước ra sông Hồng cho lưu vực 19.438 ha thượng lưu cống Hà Đông trong giai đoạn 2015 - 2020.
• Nâng cấp và bảo vệ không gian trữ nước mặt: Quản lý nghiêm ngặt cao trình đáy và mực nước đón lũ của 3 hồ điều hòa Yên Sở, Linh Đàm, Định Công với tổng dung tích điều hòa tối thiểu 2,62 triệu m3; thực hiện nạo vét đồng bộ 65 hồ nội thành còn lại để duy trì độ sâu trữ nước ổn định 2,0 m trước năm 2020 do Sở Xây dựng Hà Nội chủ trì.
• Nâng cao năng lực dẫn dòng của các trục tiêu chính: Nạo vét, mở rộng mặt cắt và kè bờ toàn tuyến 31 km kênh mương thoát nước chính gồm sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu, sông Lừ, sông Sét, bảo đảm duy trì lưu lượng thoát nước tự chảy về trạm bơm Yên Sở đạt mức 90 m3/s và trạm xử lý nước thải vận hành đúng công suất 13.300 m3/ngày đêm.
• Chuẩn hóa hệ số tiêu thiết kế trong thẩm định xây dựng: Ủy ban Nhân dân thành phố Hà Nội và Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cần ban hành quy định bắt buộc áp dụng hệ số tiêu thiết kế q = 17,9 l/s/ha cho vùng đông sông Tô Lịch và q = 19,7 l/s/ha cho vùng tây sông Tô Lịch đối với tất cả các dự án khu đô thị mới, khu công nghiệp khi đấu nối vào hệ thống thoát nước chung của thành phố.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Cơ quan quản lý nhà nước về quy hoạch và hạ tầng: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Hà Nội, Sở Xây dựng và Ban Quản lý Dự án Đầu tư Xây dựng Công trình Cấp thoát nước và Môi trường thành phố có thể sử dụng kết quả tính toán để rà soát, điều chỉnh quy hoạch tiêu thoát nước và thẩm định các dự án trạm bơm đầu mối.
• Các viện quy hoạch và doanh nghiệp tư vấn thiết kế: Đơn vị tư vấn xây dựng công trình thủy lợi, giao thông và hạ tầng kỹ thuật đô thị có thể khai thác bộ thông số hệ số dòng chảy, mô hình mưa thiết kế tần suất 10% để tính toán thủy lực mạng lưới cống thoát nước và hồ điều hòa.
• Các chủ đầu tư dự án khu đô thị và khu công nghiệp: Ban quản lý các khu đô thị mới tại khu vực Nam Thăng Long, Cầu Giấy, Nam Từ Liêm, Bắc Từ Liêm áp dụng các chỉ tiêu thiết kế để xây dựng trạm bơm cục bộ và hồ cảnh quan đúng quy chuẩn thoát nước mặt.
• Giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh: Các nhà nghiên cứu chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý Tài nguyên nước, Kỹ thuật Công trình Thủy lợi có thể kế thừa phương pháp luận kết hợp mô hình số trị FORTRAN 77 với công nghệ GIS để phát triển các đề tài quản lý ngập lụt đô thị thích ứng biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao hệ số tiêu thiết kế của khu vực nội thành Hà Nội lại tăng từ 11,6 lên 17,9 - 19,7 l/s/ha? Hệ số tiêu tăng mạnh do tốc độ đô thị hóa nhanh làm bề mặt bị bê tông hóa, diện tích khu công nghiệp tăng lên 978 ha làm tăng hệ số dòng chảy C, kết hợp với việc diện tích hồ ao tự nhiên bị suy giảm khiến lượng nước mưa không thể tự thấm mà tập trung tức thời thành dòng chảy mặt lớn.

Tại sao không thể tiếp tục xả nước tiêu từ khu vực phía tây sông Tô Lịch vào sông Nhuệ khi mưa lớn? Sông Nhuệ có năng lực chuyển nước hạn chế, tối đa chỉ đạt 248 m3/s để giữ mực nước tại Hà Đông không vượt quá +5,8 m. Khi mưa diện rộng, các trạm bơm đồng loạt hoạt động làm mực nước sông dâng cao đe dọa vỡ đê, buộc phải đóng cống và không thể tiếp nhận thêm nước từ nội thành.

Hệ thống hồ điều hòa Yên Sở, Linh Đàm và Định Công có vai trò gì trong việc giảm ngập úng? Ba hồ điều hòa có tổng diện tích mặt nước 262 ha mang lại dung tích điều hòa 2,62 triệu m3 nước với độ sâu điều tiết 1,0 m. Hệ thống này giúp trữ chậm nước mưa trong những thời đoạn mưa căng thẳng, hạ thấp hệ số tiêu tức thời của lưu vực và tối ưu hóa hiệu suất trạm bơm Yên Sở 90 m3/s.

Phương pháp tính toán hệ số tiêu trong luận văn có điểm gì khác so với phương pháp nông nghiệp truyền thống? Phương pháp truyền thống chỉ áp dụng tiêu chuẩn 14TCN 60-88 cho phép ngập ruộng lúa trong vài ngày. Luận văn kết hợp phương pháp cường độ giới hạn TCXD 51:1984 và mô hình số trị nhiều đối tượng, yêu cầu tiêu triệt để trong ngày đối với đất đô thị và khu công nghiệp có hệ số dòng chảy cao.

Giải pháp công trình nào đóng vai trò quyết định trong việc chống ngập cho 5.790 ha phía tây sông Tô Lịch? Giải pháp then chốt là xây dựng mới trạm bơm Yên Nghĩa với công suất 120 m3/s tiêu nước ra sông Đáy qua sông La Khê và xây dựng trạm bơm Liên Mạc tiêu nước ra sông Hồng, chấm dứt tình trạng phụ thuộc vào khả năng tự chảy hạn chế của sông Nhuệ.

Kết luận

• Đã phân tích toàn diện 13.540 ha lưu vực nội đô Hà Nội, chỉ rõ sự gia tăng hệ số dòng chảy do đô thị hóa và sự suy giảm diện tích mặt nước điều hòa.
• Làm rõ cơ sở khoa học của việc nâng hệ số tiêu thiết kế lên 17,9 l/s/ha cho lưu vực sông Tô Lịch và 19,7 l/s/ha cho lưu vực sông Nhuệ theo Quyết định 937/QĐ-TTg.
• Xác định ngưỡng giới hạn tiếp nhận của sông Nhuệ là 248 m3/s, khẳng định yêu cầu bắt buộc phải chuyển hướng tiêu ra sông Hồng và sông Đáy.
• Đánh giá định lượng vai trò điều tiết của 262 ha hồ điều hòa lớn và hệ thống 111 ao hồ nội đô trong việc cắt giảm đỉnh lũ.
• Đề xuất đồng bộ 4 nhóm giải pháp công trình và phi công trình với trọng tâm là các cụm trạm bơm đầu mối Yên Sở (90 m3/s), Yên Nghĩa (120 m3/s) và Liên Mạc.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là cung cấp phương pháp tính toán thủy văn - thủy lực thực nghiệm chuẩn xác, kết nối chặt chẽ giữa quy hoạch không gian đô thị đến năm 2020 - 2030 với an toàn thoát nước vùng lõi Thủ đô. Các cơ quan quản lý và đơn vị tư vấn hạ tầng cần nhanh chóng ứng dụng bộ thông số hệ số tiêu thiết kế này vào quá trình thẩm định và triển khai các dự án thoát nước đô thị trọng điểm ngay trong giai đoạn hiện nay.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan điều kiện tự nhiên 1. Vị trí địa lý Khu vực nghiên cứu nằm trong phạm vi từ phía đông của đê sông Nhuệ và phía bắc Quốc lộ 70A đến sông Hồng, thuộc địa phận Thành phố Hà Nội, là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa, xã hội của cả nước: - Phía bắc và phía đông giáp đê sông Hồng; - Phía tây giáp đê sông Nhuệ; - Phía nam giáp Quốc lộ 70A. Khu vực nghiên cứu thuộc đơn vị hành chính của các quận, huyện sau: - Toàn bộ phần diện tích của các quận: Đống Đa, Thanh Xuân và Cầu Giấy; - Toàn bộ phần diện tích nằm trong đê sông Hồng của các quận: Hoàn Kiếm, Ba Đình, Tây Hồ, Hoàng Mai và Hai Bà Trưng; - Một phần của các quận, huyện: Hà Đông, Thanh Trì, Từ Liêm (nay là quận Bắc Từ Liêm và quận Nam Từ Liêm).

Đặc điểm địa hình Nhờ phù sa châu thổ sông Hồng bồi đắp, nên diện tích tự nhiên của khu vực nghiên cứu là đồng bằng với độ cao trung bình khoảng từ 5m đến 8m so với mực nước biển. Địa hình khu vực nghiên cứu thấp dần theo hướng từ Bắc xuống Nam. Tuy nhiên, khu vực nghiên cứu là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa, xã hội của cả nước, nơi có mật độ công trình xây dựng lớn, có tấc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa, hiện đại hóa rất nhanh, vì vậy địa hình khu vực nghiên cứu bị chia cắt mạnh. Đặc điểm cấu tạo địa chất Nằm trong vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng được thành tạo do quá trình bồi tụ và lắng đọng trầm tích trong điều kiện biển nông cùng với các dòng chảy của sông ra biển.

Do quá trình chuyển động kiến tạo đã trải qua với các kỷ Permier, Trias, Đệ 8 Tam, Đệ Tứ cùng với tác động mạnh của các điều kiện tự nhiên (nhiệt độ, nóng, ẩm, mưa v.) làm cho đất đá bị phong hoá mạnh tạo nên nền địa chất nham thạch, đất đai không đồng nhất. Với các lớp bồi tích, trầm tích, phù sa khá dầy thể hiện một bồn địa mới được hình thành. Trải qua thời kỳ biển lấn lần 1, lần 2 và thời kỳ phát triển kế thừa, biển lùi, miền trũng võng chuyển sang một thời kỳ bình ổn và lấp đầy tạo ra một vùng đồng bằng rộng lớn và ngập nước. Nhìn chung cấu trúc địa chất vùng nghiên cứu có dạng sau: Trầm tích Pleixtoxen: nằm dưới đáy địa tầng là cát thạch anh hạt nhỏ đến hạt trung thuộc bồi tích cổ alQIII, có bề dầy từ 20 đến 30 m hoặc lớn hơn, nằm khá sâu dưới mặt đất từ 20 đến trên 30 m.

Trầm tích tholoxen: nằm trên tầng trầm tích Pleixtoxen, dạng phổ biến là bùn sét kiểu đầm lầy ven biển (bmQIV). Trên tầng bùn sét là trầm tích sét biển (mQIV), trên nữa là tầng á sét có chứa vỏ sò, chất hữu cơ thực vật. Trên cùng là tầng bồi tích sông (alQIV). Đánh giá một cách tổng quát thì nền địa chất của hầu hết các khu vực trong vùng nghiên cứu đều rất yếu, khi khảo sát thiết kế và thi công các công trình xây dựng cần có biện pháp xử lý chống lún, chống cát đùn và cát chảy.

Đặc điểm thổ nhưỡng Lớp phủ thổ những vốn liên quan đến đặc tính phù sa, đến quá trình phong hóa, đến chế độ bồi tích và hoạt động sản xuất nông nghiệp. Dưới tác động của các yếu tố trên khu vực nghiên cứu có hai loại đất chính đó là đất phù sa trong đê (đất phù sa cổ) và đất bạc màu. Phần lớn đất đai của khu vực nghiên cứu được hình thành do phù sa sông Hồng bồi đắp. Đây là loại đất tốt cho trồng trọt, có độ pH từ 6 đến 7, có hàm lượng mùn và chất dinh dưỡng phong phú, thành phần cơ giới thích hợp với nhiều loại cây trồng.

Ngoài ra, ở một số khu vực, do tập quán sản xuất, canh tác không khoa học (lạm dụng phân bón hóa học, sử dụng nước thài ô nhiễm từ các con sông để tưới, đất bị phong hóa, rửa trôi do bỏ hoang của các khu đô thi quy hoạch treo) dẫn đến một bộ phận đất phù sa cổ đã thoái hóa, bạc màu, nghèo dinh dưỡng, không kết cấu, thành phần cơ giới nhẹ, cho năng suất cây trồng thấp. Đặc điểm khí tượng, khí hậu Theo Trung tâm Dự báo khí tượng thuỷ văn Trung ương, khí hậu khu vực nghiên cứu tiêu biểu cho khí hậu vùng Bắc Bộ với đặc điểm của khí hậu cận nhiệt đới ẩm, mùa hè nóng, mưa nhiều và mùa đông lạnh, ít mưa về đầu mùa và có mưa phùn về nửa cuối mùa. Nhiệt độ Nhiệt độ trong khu vực nghiên cứu tương đối cao. Nhiệt độ trung bình năm trên 24 oC.

Tổng nhiệt độ toàn năm trên 8. Hàng năm có 3 tháng (từ tháng 12 đến tháng 2 năm sau) nhiệt độ trung bình tháng dưới 20oC. Tháng 1 là tháng lạnh nhất có nhiệt độ trung bình trên 16oC. Nhiệt độ tối thấp nhất tại Hà Nội đo được trong tháng 01/1995 là 2.

Trong khoảng thời gian từ tháng 5 đến tháng 9 nhiệt độ trung bình khoảng 27 oC đến 30oC. Nhiệt độ cao nhất lên tới 42.8oC xuất hiện vào tháng 5/1926. Nhiệt độ không khí trung bình (Trạm Láng) Đơn vị tính: Độ C Năm Trung 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 bình Tháng (10 năm) 1 16.4 Nguồn: NGTK Hà Nội 2006, 2009, 2012 10 b. Độ ẩm không khí Độ ẩm không khí tương đối trung bình năm trên toàn vùng nghiên cứu dao động trong khoảng từ 74 đến 82%.

Sự biến đổi về độ ẩm giữa các tháng không nhiều. Mùa xuân là thời kỳ ẩm ướt nhất, độ ẩm trung bình tháng đạt khoảng 82% hoặc cao hơn. Các tháng cuối mùa thu và đầu mùa đông là thời kỳ khô hanh nhất, độ ẩm trung bình tháng có thể xuống dưới 70%. Độ ẩm ngày cao nhất có thể đạt trên 90% và thậm chí đạt gần 100%.

Độ ẩm trung bình các tháng trong năm (Trạm Láng) Đơn vị tính: % Năm Trung 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 bình Tháng (10 năm) 1 76 79 79 74 69 80 72 81 71 83 76 2 82 84 85 86 81 72 84 80 83 83 82 3 77 81 83 84 88 82 82 78 81 83 82 4 81 85 83 80 79 84 82 85 80 80 82 5 78 82 78 78 75 79 81 81 76 79 79 6 75 75 77 75 77 79 81 74 80 75 77 7 80 79 79 78 78 79 79 74 78 79 78 8 82 83 83 83 81 83 78 82 81 79 82 9 81 81 78 72 81 80 76 79 81 77 79 10 72 67 76 76 77 80 75 70 79 76 75 11 71 75 79 76 67 76 66 71 77 79 74 12 71 73 69 75 77 75 74 77 68 79 74 Độ ẩm trung 77 79 79 78 77 79 77 78 78 79 78 bình năm Nguồn: NGTK Hà Nội 2006, 2009, 2012 c. Mưa Khu vực nghiên cứu có lượng mưa tương đối lớn, tổng lượng mưa trung bình năm khoảng 1.700 mm với số ngày mưa khoảng 130 ÷ 140 ngày mỗi năm. Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, tổng lượng mưa trong các tháng mùa mưa chiếm khoảng 75 đến 80% tổng lượng mưa năm. Lượng mưa các tháng trong năm (Trạm Láng) Đơn vị tính: mm Trung Năm 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 bình Tháng (10 năm) 1 41.3 mưa năm Nguồn: NGTK Hà Nội 2006, 2009, 2012 Lượng mưa năm lớn nhất tại Hà Nội đo được 2.

Lượng mưa lớn nhất năm ứng với các thời đoạn thường rơi vào các tháng 7, 8. Lượng mưa trung bình 1 ngày lớn nhất toàn khu vực nghiên cứu đạt từ 120 mm đến 160 mm, 3 ngày lớn nhất đạt từ 180 mm đến 230 mm, 5 ngày lớn nhất đạt từ 210 mm đến 260 mm và 7 ngày lớn nhất đạt từ 230 mm đến 280 mm. Các trận mưa thời đoạn ngắn thường nằm trong các trận mưa thời đoạn dài hơn. Bốc hơi Theo số liệu thống kê lượng bốc hơi bình quân năm ở toàn vùng đạt khoảng gần 1.

Các tháng 5, 6, 7 có lượng bốc hơi lớn nhất trong năm. Lượng bốc hơi bình quân tháng 7 đạt trên 100 mm. Các tháng mùa xuân (từ tháng 2 đến tháng 4) có lượng bốc hơi nhỏ nhất là những tháng có nhiều mưa phùn và độ ẩm tương đối cao. Lượng bốc hơi trung bình tháng Đơn vị tính: mm Tháng Trạm Năm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hà Nội 71,4 59,7 56,9 65,2 98,6 97,8 100,6 84,1 84,4 95,6 89,8 85,0 989,1 Nguồn: Trung tâm Khoa học và triển khai kỹ thuật thủy lợi e.

Gió, dông, bão Hướng gió thịnh hành trong mùa hè là gió nam và đông nam còn mùa đông thường có gió bắc và đông bắc. Tốc độ gió trung bình khoảng 2-3 m/s. Hàng năm có trên 80 ngày dông. Tháng 7 và tháng 9 là những tháng có nhiều bão nhất.

Các cơn bão đổ bộ vào vùng này thường gây ra mưa lớn trong vài ba ngày, 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. Nắng Số giờ nắng hàng năm vào khoảng trên 1. Các tháng mùa hè từ tháng 5 đến tháng 8 có nhiều nắng nhất, có tháng số giờ nắng đạt trên 200 giờ.

Tháng 1, 2, 3 là những tháng u ám, rất ít nắng, số giờ nắng trung bình chỉ đạt trên dưới 50 giờ, có tháng chỉ đạt 3 đến 4 giờ nắng. Số giờ nắng các tháng trong năm (Trạm Láng) Đơn vị tính: Giờ Năm Trung 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 bình Tháng (10 năm) 1 112.2 Tổng số giờ 1632.4 nắng cả năm Nguồn: NGTK Hà Nội 2006, 2009, 2012 g. Sương mù Trung bình mỗi năm có khoảng từ 10 ngày đến 20 ngày có sương mù. Hiện tượng này xảy ra chủ yếu vào các tháng đầu mùa đông, nhiều nhất là vào tháng 11 và tháng 12.

Các hiện tượng thời tiết bất thường Trong một vài năm gần đây khí hậu vùng nghiên cứu cũng ghi nhận những biến đổi bất thường. Cụ thể: - Trận mưa gây ngập úng lịch sử xảy ra gần như trên toàn vùng đồng bằng Bắc bộ với tâm mưa là khu vực Hà Nội vào cuối tháng 10 đầu tháng 11/2008. Tổng lượng mưa đo được trong 3 ngày từ 31/10 đến 02/11 tại Trạm Láng là 563,3 mm, Hà Đông là 812,0 mm, Thanh Trì là 500,0 mm đã làm cho giao thông nội thành Hà Nội và nhiều địa phương khác bị tê liệt vì ngập chìm trong nước nhiều ngày liền.