Luận án tiến sĩ Lê Văn Trường: Giải pháp tiêu nước, quy mô công trình tiêu Hà Nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ VĂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIÊU NƯỚC VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH TIÊU TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2017 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ VĂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIÊU NƯỚC VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH TIÊU TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI Chuyên ngành : Quy hoạch quản lý tài nguyên nước Mã số : 62-62-30-01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. Dương Thanh Lượng 2. Nguyễn Quang Kim HÀ NỘI, 2017 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả tính toán và các kết luận trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Lê Văn Trường i LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian miệt mài nghiên cứu dưới sự giúp đỡ của các nhà khoa học, các nhà chuyên môn và các cơ quan, đơn vị với những ý kiến góp ý sâu sắc và cung cấp nhiều tài liệu quý báu, đến nay công việc nghiên cứu đã đạt được những kết quả nhất định để có thể viết lên luận án này. Từ đáy lòng mình, tác giả luận án xin chân thành cảm ơn GS. Dương Thanh Lượng và GS.

Nguyễn Quang Kim, những người hướng dẫn khoa học đã tận tình dìu dắt, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Chân thành cảm ơn Bộ môn Cấp thoát nước, Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Phòng Đào tạo đại học và sau đại học, Trường Đại học Thuỷ lợi với vai trò là cơ quan đào tạo đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả học tập và nghiên cứu khoa học trong những năm tháng là nghiên cứu sinh của Nhà trường. Chân thành cảm ơn Phòng Quản lý xây dựng công trình, lãnh đạo Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn Hà Nội đã tạo điều kiện và thời gian cho tác giả đi học tập và làm luận án. Xin cảm tạ tấm lòng những người thân yêu và gia đình đã động viên, giúp đỡ và gửi gắm nơi tôi.

Hà Nội, tháng 8 năm 2017 Tác giả luận án Lê Văn Trường ii MỤC LỤC Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt. v Danh mục các bảng. vi Danh mục các hình vẽ. viii MỞ ĐẦU.

Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu. Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu. Nội dung và phương pháp nghiên cứu.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu. 3 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU. Giới thiệu vùng nghiên cứu. Vị trí địa lý.

Điều kiện tự nhiên. Tình hình và nguyên nhân úng ngập ở vùng nghiên cứu. Hiện trạng các công trình tiêu chủ yếu. Hướng phát triển chung không gian của đô thị.

Hướng phát triển mạng lưới giao thông. Định hướng khống chế cao độ san nền. Sơ lược về quá trình hình thành và phát triển hệ thống tiêu thoát nước đô thị Hà Nội. Tổng quan các nghiên cứu về thoát nước cho khu vực.

Nghiên cứu thoát nước của JICA. Nghiên cứu trong QH937. Nghiên cứu trong QH1259. Nghiên cứu trong QH4673.

Nghiên cứu trong QH725. Nhận xét thông số công trình tiêu nước theo các quy hoạch. Tổng quan về phương pháp tính toán tiêu thoát nước và tối ưu hóa hệ thống tiêu thoát nước. Các phương pháp tính toán tiêu thoát nước ở trong nước.

Các nghiên cứu về tối ưu hóa hệ thống tiêu thoát nước ở trong nước. Các phương pháp và công cụ tính toán tiêu thoát nước ở nước ngoài. Các nghiên cứu về tối ưu hóa hệ thống tiêu thoát nước ở nước ngoài. Kết luận chương 1 .54 XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH GIẢI PHÁP TIÊU THOÁT NƯỚC VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI.

Xây dựng bài toán tối ưu hóa hệ thống tiêu thoát nước. Khái quát về bài toán tối ưu hóa. Bài toán tối ưu hóa thông số cơ bản của hệ thống tiêu thoát nước. Lựa chọn mô hình tính toán tiêu thoát nước.

Khái quát về chọn phương pháp và mô hình tính toán tiêu nước mặt. Chọn phương pháp và mô hình tính toán tiêu thoát nước. Mô tả mô hình SWMM. Mô hình hóa hệ thống tiêu thoát nước nghiên cứu.

Các loại đối tượng cần mô phỏng. Các số liệu đầu vào cơ bản của mô hình. Sơ đồ hoá hệ thống tiêu thoát nước. Thiết lập mô hình hệ thống tiêu thoát nước trên SWMM.

Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình. Kết luận chương 2 .97 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TIÊU NƯỚC VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH TIÊU TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI. Dự kiến giải pháp tiêu thoát nước ở lưu vực nghiên cứu. Dự kiến giải pháp chung.

Bố trí các trạm bơm tiêu đầu mối. Bố trí hệ thống hồ điều hòa. Phân tích thủy lực. Xác định quan hệ ràng buộc giữa quy mô trạm bơm và hồ điều hòa.

Xác định các giá trị lưu lượng và diện tích hồ tối ưu. Đề xuất giải pháp tiêu thoát nước và quy mô của các công trình tiêu chủ yếu ở lưu vực nghiên cứu. Các hồ điều hoà. Hệ thống kênh trục.

Các cống điều tiết chính. Hình thức tiêu nước của hệ thống kênh trục và trạm bơm đầu mối. Phối hợp vận hành các trạm bơm đầu mối nhằm tăng hiệu quả tiêu nước144 3. Kết luận chương 3 .146 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

Về kết quả nghiên cứu. Về những đóng góp mới của luận án.148 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN. 149 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 155 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CP Chi phí CS Công suất DA Dự án DT Diện tích ĐTXD Đầu tư xây dựng HL Hạ lưu HT Hệ thống LL Lưu lượng LV Lưu vực MN Mực nước QH Quy hoạch QH108 Quy hoạch chung Thủ đô Hà Nội đến năm 2020 (kèm theo Quyết định số 108/1998/QĐ-TTg ngày 20/6/2008 của Thủ tướng Chính phủ) QH1259 Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050 (kèm theo Quyết định số 1259/QĐ-TTg ngày 26/7/2011 của Thủ tướng Chính phủ) QH4673 Quy hoạch phát triển thủy lợi Hà Nội đến năm 2020, định hướng đến năm 2030 (kèm theo Quyết định số 4673/2012/QĐ-UBND ngày 03/7/2012 của UBND TP Hà Nội) QH725 Quy hoạch thoát nước thủ đô Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 (kèm theo Quyết định số 725/QĐ-TTg ngày 10/5/2013 của Thủ tướng Chính phủ) QH937 Quy hoạch tiêu nước hệ thống sông Nhuệ (kèm theo Quyết định 937/QĐ-TTg ngày 01/7/2009 của Thủ tướng Chính phủ) SWMM Storm Water Management Model - Mô hình quản lý ngập úng do mưa TB Trạm bơm TL Thượng lưu TLV Tiểu lưu vực TP Thành phố UBND Ủy ban nhân dân VĐ2 Vành Đai 2 VĐ3 Vành Đai 3 VĐ4 Vành Đai 4 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.

Nhiệt độ trung bình tháng tại Hà Nội và Hà Đông (0C). Độ ẩm tương đối trung bình tháng tại Hà Nội và Hà Đông (%). Lượng bốc hơi trung bình tháng tại Hà Nội và Hà Đông (mm). Lượng mưa 1, 3, 5, 7 ngày lớn nhất (đơn vị: mm) 6 Bảng 1.

Các mực nước lớn nhất sông Hồng tại trạm Hà Nội (m). Các mực nước lớn nhất Sông Hồng tại Liên Mạc (m). Các mực nước lớn nhất Sông Hồng tại Nam Thăng Long (m). Các mực nước lớn nhất Sông Hồng tại Yên Sở (m).

Các mực nước lớn nhất Sông Hồng tại Đông Mỹ (m). Mực nước lớn nhất thiết kế sông Đáy (m). Mực nước lớn nhất (m) trên sông Nhuệ qua một số năm điển hình. Mực nước báo động (m) tại một số vị trí trên sông Nhuệ và sông Hồng.

Một số thông số về đê sông Nhuệ qua các thời kỳ. Bảng so sánh nghiên cứu về công trình trạm bơm. Bảng so sánh nghiên cứu về công trình hồ điều hoà. Bảng so sánh nghiên cứu về các kênh trục lớn.

Thống kê tóm tắt các mô hình / công cụ tính toán tiêu thoát nước. Lượng mưa 72 giờ tại trạm Hà Đông, phân phối theo mưa điển hình (mm). Lượng mưa 72 giờ tại trạm Hà Nội, phân phối theo mưa điển hình (mm). Lượng mưa 72 giờ TS 10% phân phối theo mưa tam giác (mm).

Mực nước tính toán (m) tại cửa xả các trạm bơm. Mức độ mô phỏng của mô hình tương ứng với chỉ số Nash-Sutcliffe. Giá trị “nền” thông số lưu lượng thiết kế Q của các trạm bơm tiêu đầu mối. Bố trí hệ thống hồ điều hòa ứng với giá trị diện tích F ban đầu - trường hợp “nền”.

Các trường hợp diện tích hồ điều hòa (ha) theo các tỷ lệ diện tích. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(+1)=Qmax=637,8m3/s. Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(+1)=637,8m3/s. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(−0)=611,0m3/s.

Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(−0)=611,0m3/s. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(−1)=558,0m3/s. Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(−1)=558,0m3/s. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(−2)=503,0m3/s.

Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(−2)=503,0m3/s. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(−3)=448,1m3/s. Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(−3)=448,1m3/s. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(−4)=393,1m3/s.

Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(−4)=393,1m3/s. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(−5)=338,1m3/s. Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(−5)=Qmin=338,1m3/s. Quan hệ Zmax~Q theo các mức diện tích hồ khác nhau - Lưu vực Tây Hà Nội.

Quan hệ Zmax~Q theo các mức diện tích hồ khác nhau - LV Hiền Giang. Quan hệ Zmax~Q theo các mức diện tích hồ khác nhau - LV Đông Mỹ. Chi phi xây dựng các trạm bơm. Xác định mức chi phí xây dựng hồ điều hòa.

Chi phí đầu tư cho trạm bơm, hồ điều hòa và tổng cộng - LV Tây Hà Nội .