BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
------------------------------------------
NGUYỄN HỮU BỔNG
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG, ĐÁNH
GIÁ HỆ THỐNG TIÊU TB PHÙ ĐỔNG, HUYỆN GIA LÂM,
TP. HÀ NỘI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI- 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
------------------------------------------
NGUYỄN HỮU BỔNG
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG, ĐÁNH
GIÁ HỆ THỐNG TIÊU TB PHÙ ĐỔNG, HUYỆN GIA LÂM,
TP. HÀ NỘI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG
CẤP
Chuyên ngành: Cấp thoát nước
Mã số
: 60-58-02-10
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh
1
LỜI CẢM ƠN
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mơ hình mơ
phỏng, đánh giá hệ thống tiêu Trạm bơm Phù Đổng, huyện Gia Lâm, TP. Hà
Nội và đề xuất các giải pháp cải tạo, nâng cấp.” được hoàn thành tại Trường Đại
học Thủy lợi Hà Nội với sự giúp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn nhiệt tình của các thầy
giáo, cơ giáo, của các đồng nghiệp và bạn bè.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh,
người hướng dẫn khoa học đã rất chân tình hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn
này. Xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu, các thầy cô giáo trong Khoa Kỹ thuật
tài nguyên nước, các thầy giáo cô giáo các bộ môn – Trường Đại học Thủy lợi Hà
Nội. Xin chân thành cảm ơn đến các cơ quan đoàn thể, đồng nghiệp, bạn bè đã giúp
đỡ và góp những ý kiến quý báu trong luận văn này.
Cuối cùng xin cảm tạ tấm lịng của những người thân trong gia đình, đã tin
tưởng động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hồn thành luận văn
này. Do đề tài giải quyết vấn đề mới mẻ, cũng như thời gian và tài liệu thu thập
chưa thực sự đầy đủ, luận văn chắc chắn không thể tránh khỏi các thiếu sót, tác giả
rất mong nhận được sự thơng cảm, góp ý chân tình của các thầy cơ và đồng nghiệp
quan tâm tới vấn đề này.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 11 năm 2013
Tác giả:
Nguyễn Hữu Bổng
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
2
BẢN CAM KẾT
Tên tác giả: Nguyễn Hữu Bổng
Học viên cao học 19CTN
Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh
Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu ứng dụng mơ hình mơ phỏng, đánh giá
hệ thống tiêu Trạm bơm Phù Đổng, huyện Gia Lâm, TP. Hà Nội và đề xuất các
giải pháp cải tạo, nâng cấp”
Tác giả xin cam đoan đề tài luận văn được làm dựa trên các số liệu, tư liệu
được thu thập từ nguồn thực tế, được công bố trên báo cáo của cơ quan nhà
nước...để tính tốn ra kết quả, từ đó đánh giá và đưa ra 1 số nhận xét. Tác giả không
sao chép bất kỳ một luận văn hoặc một đề tài nghiên cứu nào đó.
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
3
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ........................ Error! Bookmark not defined.
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ................................ Error! Bookmark not defined.
III. PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................. Error! Bookmark not defined.
IV. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUError!
Bookmark
not defined.
CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU...... ERROR!
BOOKMARK NOT DEFINED.
1.1. Điều kiện tự nhiên .............................................. Error! Bookmark not defined.
1.1.1. Vị trí địa lý ............................................. Error! Bookmark not defined.
1.1.2. Đặc điểm địa hình................................... Error! Bookmark not defined.
1.1.3. Địa chất cơng trình ................................. Error! Bookmark not defined.
1.1.4. Đặc điểm khí tượng thủy văn ................. Error! Bookmark not defined.
1.2. Tình hình dân sinh - kinh tế – xã hội ................. Error! Bookmark not defined.
1.3. Phương hướng phát triển kinh tế xã hội trong vùngError!
Bookmark
not
defined.
CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG TIÊU NƯỚC VÀ CÁC NGUYÊN
NHÂN GÂY ÚNG NGẬP ........................................ Error! Bookmark not defined.
2.1. Hiện trạng các cơng tình tiêu nước .................... Error! Bookmark not defined.
2.1.1. Khu đầu mối ........................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.2. Hệ thống kênh và cơng trình trên kênh . Error! Bookmark not defined.
2.2. Tình hình ngập úng trong vùng và các nguyên nhân gây ngập úng .......... Error!
Bookmark not defined.
CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG TIÊU TRẠM BƠM PHÙ
ĐỔNG ................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
3.1. Tính tốn mưa tiêu thiết kế ................................ Error! Bookmark not defined.
3.1.1. Chọn trạm, tần suất thiết kế và thời đoạn tính tốnError!
Bookmark
not defined.
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
4
3.1.2. Phương pháp tính tốn lượng mưa tiêu thiết kếError! Bookmark not
defined.
3.1.3. Kết quả tính tốn .................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.4. Chọn mơ hình mưa tiêu điển hình .......... Error! Bookmark not defined.
3.1.5. Thu phóng xác định mơ hình tính tốn .. Error! Bookmark not defined.
3.2. Tính tốn chế độ tiêu cho hệ thống .................... Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Mục đích, ý nghĩa và nội dung tính tốn Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Phương pháp xác định hệ số tiêu ............ Error! Bookmark not defined.
3.2.3. Xác định hệ số tiêu sơ bộ ....................... Error! Bookmark not defined.
3.2.4. Hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu ................. Error! Bookmark not defined.
3.3. Mô phỏng dòng chảy cho hệ thống hiện trạng ... Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Chọn mơ hình mơ phỏng dịng chảy ...... Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Nhập số liệu ............................................ Error! Bookmark not defined.
3.3.3. Chạy mơ hình mơ phỏng hệ thống kênh hiện trạngError!
Bookmark
not defined.
3.3.4. Chạy mơ hình mơ phỏng hệ thống kênh hiện trạng với quy hoạch vùng
đến năm 2030. ........................................................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP HỆ THỐNG
TIÊU ...................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
4.1. Đánh giá khả năng làm việc của hệ thống hiện trạng.Error!
Bookmark
not
defined.
4.2. Đề xuất phương án cải tạo.................................. Error! Bookmark not defined.
4.2.1 Tính tốn phương án đề xuất. .................. Error! Bookmark not defined.
4.2.2. Mô phỏng và kiểm tra phương án đề xuấtError!
Bookmark
not
Bookmark
not
defined.
4.2.3. Đánh giá khả năng làm việc của hệ thốngError!
defined.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
I. KẾT LUẬN............................................................ Error! Bookmark not defined.
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
5
II. KIẾN NGHỊ.......................................................... Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
PHỤ LỤC TÍNH TỐN ....................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
6
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 : Số liệu mực nước sông Đuống, trạm Thượng CátError! Bookmark not
defined.
Bảng 3-1: Các đặc trưng thuỷ văn thiết kế của đường tần suất lý luận ............ Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3-3: Phân phối trận mưa 5 ngày max thiết kế tần suất P = 10%.............. Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3-6: Kết quả tính hệ số tiêu cho các đối tượng tiêu nướcError!
Bookmark
not defined.
Bảng 3-7: Bảng thống kê diện tích của từng loại đất trong các tiểu vùng ........ Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3-8: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V1Error!
Bookmark
not
defined.
Bảng 3-10: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V3Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3-11: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V4Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3-12: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V5Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3-13: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V6Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3-14: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V7Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3-15: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V8Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3-16: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V9Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3-17: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V10Error! Bookmark not
defined.
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
7
Bảng 3-18: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V11Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3-19: Hệ số tiêu sơ bộ sau khi đã chuyển diện tích đất ao hồ thơng thường
sang làm hồ điều hồ ................................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3-20: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V1Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-21: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V2Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-22: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V3Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-23: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V4Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-24: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V5Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-25: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V6Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-26: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V7Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-27: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V8Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-28: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V9Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-29: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V10 ................. Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3-30: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V11 ................. Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3-31: Hệ số tiêu đã hiệu chỉnh ......................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3-32 :Lưu lượng tiêu của các tiểu vùng chảy vào kênh chính ................. Error!
Bookmark not defined.
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
8
Bảng 3-33: Thơng số đường đặc tính của máy bơm 12LTX40Error!
Bookmark
not defined.
Bảng 3-34: Mực nước Sơng Đuống tại vị trí cửa ra khu tiêu Phù Đổng .......... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3-35: Thống kê nút bị ngập.............................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3-36: Thống kê các đoạn kênh bị ngập ............ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3-37: Bảng tính tốn hệ số tiêu theo trận mưa thiết kếError! Bookmark not
defined.
Bảng 3-38: Bảng lưu lượng tiêu tính tốn đến năm 2030Error!
Bookmark
not
defined.
Bảng 3-39: Bảng lưu lượng tiêu tính tốn có kết hợp lưu lượng tiêu quy hoạch thủy
...................................................................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3-40: Mực nước Sông Đuống tại vị trí cửa ra khu tiêu TB Phù Đổng .... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3-41: Thống kê nút bị ngập.............................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3-42: Thống kê các đoạn kênh bị ngập ............ Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-1: Thông số máy bơm trục đứng 1000VZ .... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-2: Đường đặc tính của máy bơm 1000VZ .... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-3: Bảng thống kê các thông số tính tốn kích thước kênh chính Phù Đổng
...................................................................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-4: Tính tốn thủy lực kênh bằng phần mềm TLKWError! Bookmark not
defined.
Bảng 4-5: Bảng kết quả tính tốn thủy lực cho các đoạn kênh tiêu chính ........ Error!
Bookmark not defined.
Bảng 4-6: Kết quả tính cao trình mực nước yêu cầu tiêu tự chảy và mực nước mô
phỏng lớn nhất trong kênh chính tại vị trí đầu mỗi kênh nhánhError!
Bookmark
not defined.
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
9
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2-1: Bản đồ hệ thống tiêu trạm bơm Phù ĐổngError!
Bookmark
not
defined.
Hình 2-2. Hiện trạng trạm bơm Phù Đổng ................ Error! Bookmark not defined.
Hình 3-1: Sơ đồ tính toán tiêu nước mặt ruộng bằng đập tràn, chế độ chảy tự do
...................................................................................Error! Bookmark not defined.
Hình 3-2: Sơ đồ tính toán tiêu nước mặt ruộng bằng đập tràn, chế độ chảy ngập
...................................................................................Error! Bookmark not defined.
Hình 3-3: Sơ đồ mơ phỏng hệ thống kênh chính Phù Đổng trên phần mềm SWMM
...................................................................................Error! Bookmark not defined.
Hình 3-4: Hình ảnh mực nước trong kênh chính tại thời điểm đỉnh lũ............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 3-5: Hình ảnh nút 20 và nút 24 bị ngập............ Error! Bookmark not defined.
Hình 3-6: Hình ảnh nút 41 bị ngập ........................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3-6: Hình ảnh đoạn kênh K26 bị ngập ............. Error! Bookmark not defined.
Hình 3-43: Hình ảnh mực nước trong kênh chính tại thời điểm đỉnh lũ........... Error!
Bookmark not defined.
Hình 4-1: Hình ảnh mực nước trong kênh chính tại thời điểm đỉnh lũ............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 4-2: Biểu đồ so sánh mực nước mô phỏng lớn nhất trong kênh chính và mực
nước yêu cầu tiêu tự chảy đầu kênh nhánh dọc theo chiều dài dòng chảy ....... Error!
Bookmark not defined.
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
10
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống tiêu trạm bơm Phù Đổng có nhiệm vụ tiêu úng cho 690ha trong đó
có 520 ha đất nơng nghiệp và 170 ha đất thổ cư của huyện Gia Lâm, TP.Hà Nội.
Trong những năm gần đây, do quá trình phát triển kinh tế - xã hội, đơ thị hóa và
cơng nghiệp hóa của khu vực, nhu cầu tiêu đã tăng lên cho diện tích trong khu vực
dân cư và nước thải cơng nghiệp. Nhiều khu cơng nghiệp và dân cư hình thành
nhanh chóng kéo theo sự thay đổi về nhu cầu tiêu thốt nước trong khu vực. Sự
hình thành các khu cơng nghiệp và dân cư mới này làm thu hẹp đất sản xuất nông
nghiệp, san lấp nhiều ao hồ, đồng ruộng, làm giảm khả năng trữ nước, chôn nước
dẫn đến làm tăng hệ số tiêu nước.
Mặt khác, do sau một thời gian dài hoạt động, đến nay nhiều cơng trình tiêu
trong hệ thống đã xuống cấp, kênh bị bồi lắng, mặt cắt ngang bị thu hẹp, cơng trình
trên kênh xuống cấp, các cơng trình trạm bơm đầu mối thì máy móc bị hư hỏng,...
do đó khơng thể đáp ứng được u cầu tiêu nước hiện tại cũng như tương lai. Hàng
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
11
năm tình hình ngập úng xảy ra liên tiếp và ngày càng trầm trọng gây thiệt hại lớn
cho năng suất cây trồng, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của nhân dân trong khu
vực.
Vì vậy việc nghiên cứu mơ phỏng, đánh giá hệ thống nhằm tạo các cơ sở khoa
học để đề xuất các giải pháp cải tạo, nâng cấp hệ thống tiêu trạm bơm Phù Đổng là
hết sức cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu đánh giá thực trạng khả năng tiêu nước của hệ thống tiêu trạm
bơm Phù Đổng, từ đó đề xuất các giải pháp cải tạo, nâng cấp hệ thống nhằm đáp
ứng yêu cầu tiêu trong tương lai.
3. Phạm vi nghiên cứu
Hệ thống tiêu trạm bơm Phù Đổng, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.
4.1. Cách tiếp cận:
- Tiếp cận thực tế: đi khảo sát, nghiên cứu, thu thập các số liệu quy hoạch,
thiết kế của hệ thống tiêu
- Tiếp cận hệ thống: tiếp cận, tìm hiểu, phân tích hệ thống từ tổng thể đến chi
tiết, đầy đủ và hệ thống
- Tiếp cận các phương pháp nghiên cứu mới về tiêu nước trên thế giới.
4.2. Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa
- Phương pháp kế thừa
- Phương pháp phân tích, thống kê
- Phương pháp mơ hình tốn (ứng dụng phần mềm SWMM)
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
12
CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC
NGHIÊN CỨU
1.1. Điều kiện tự nhiên
1.1.1. Vị trí địa lý
Hệ thống trạm bơm tiêu Phù Đổng nằm phía đơng bắc huyện Gia Lâm phụ
trách tiêu úng cho lưu vực bao gồm ba xã: Phù Đổng, Trung Mầu, Ninh Hiệp, và
một phần diện tích của huyện tiên du tỉnh Bắc Ninh, đây là vùng trọng điểm về úng
của huyện. Lưu vực được giới hạn như sau:
- Phía Nam và phía Đơng giáp sơng Đuống.
- Phía Tây giáp xã Ninh Hiệp và xã Dương Hà.
- Phía Bắc giáp xã Phù Chẩn, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh.
Tổng diện tích lưu vực tiêu là: 690 ha, tồn bộ diện tích tiêu đã được quy
hoạch thành đất đơ thị đến năm 2030.
1.1.2. Đặc điểm địa hình
Cao độ trong lưu vực dao động từ +4,50 đến +6,50; cao độ phổ biến trong lưu
vực từ +5,0 đến +5,50. Khu dân cư có cao độ lớn hơn +6,0; Diện tích canh tác nơng
nghiệp hiện tại có cao độ thấp thường nhỏ hơn +6,0.
Hướng dốc địa hình từ Tây sang Đơng, từ Bắc xuống Nam.
1.1.3. Địa chất cơng trình
Dựa vào kết quả khoan khảo sát ngoài hiện trường và kết quả phân tích các
mẫu đất trong phịng thì khu vực khảo sát có thể chia ra các lớp đất sau:
- Lớp 1: Bùn hữu cơ màu đen.
- Lơp 2: Sét pha xám ghi, xám vàng. Trạng thái chảy.
- Lớp 3: Cát hạt nhỏ xám, xám đen, xám vàng. Kết cấu chặt vừa.
- Lớp 4: Sét xám vàng, xám xanh loang lổ. Trạng thái dẻo cứng.
- Lớp 5: Cát hạt nhỏ - vừa xám xanh, xám vàng. Kết cấu chặt vừa.
1.1.4. Đặc điểm khí tượng thủy văn
1.1.4.1. Khí tượng
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
13
Vùng dự án hệ thống tiêu Phù Đổng là một vùng nhỏ trong hệ thống khí tượng
thủy văn của tồn vùng đồng bằng Bắc bộ nói chung và Hà Nội nói riêng. Mang
tính chất nhiệt đới gió mùa phân thành hai mùa rõ rệt.
- Nhiệt độ: Bình quân 230C. Mùa hè cao nhất là 39.80C. Mùa đông thấp nhất là
60C. Trung bình là 180C.
- Mưa: Tổng lượng mưa bình quân năm 1.680mm, tập trung vào các tháng 6 –
9 chiếm 80 – 90% lượng mưa cả năm.
Lượng mưa năm cao nhất: 2.625 mm.
Số ngày mưa trung bình năm là 126 ngày.
- Độ ẩm khơng khí trung bình nhiều năm là 84%, cao nhất vào tháng 8 khoảng
88 – 90%, thấp nhất vào tháng 1 là 80%.
- Gió bão:
Về mùa đơng: Hướng gió chính là hướng Đơng Bắc – Tây Nam.
Tốc độ gió 8- 10m/s.
Về mùa hè: Hướng gió chính là Đơng Nam – Tây Bắc
Tốc độ gió 2,5 – 3m/s
Mùa hè cũng là mùa lũ, bão xuất hiện nhiều, thường tập trung vào các tháng 7
và 8. Trung bình mỗi năm từ 3 đến 5 cơn bão ảnh hưởng tới đồng bằng và trung du
Bắc Bộ.
- Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm:
+ Tháng cao nhất:
109mm
+ Tháng thấp nhất:
5mm
1.019mm
1.1.4.2. Thủy văn sơng ngịi
Sơng Đuống là một con sơng dài 68 km, nối sơng Hồng với sơng Thái Bình.
Điểm đầu từ ngã ba Dâu (xã Xuân Canh, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội tại
địa giới giữa 2 đơn vị hành chính là huyện Đơng Anh và quận Long Biên của thành
phố Hà Nội). Điểm cuối là ngã ba Mỹ Lộc (xã Trung Kênh, huyện Lương Tài, tỉnh
Bắc Ninh).Về tổng thể sơng Đuống chảy theo hướng tây-đơng. Nó là một phân lưu
của sơng Hồng, trước đây chỉ là một dịng sơng nhỏ, do cửa nối với sông Hồng bị
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
14
cát bồi cao nên chỉ khi sơng Hồng có lũ lớn mới tràn qua được. Từ năm 1958, cửa
sông được mở rộng để trở thành một phân lưu quan trọng giảm sức uy hiếp của lũ
sông Hồng đối với Hà Nội. So với lượng lũ của sông Hồng tại Sơn Tây thì sơng
Đuống tiêu được 20-30 %. Lưu lượng nước trung bình đạt khoảng 1.000 m³/s. Lưu
lượng đỉnh lũ lớn nhất 9.000 m³/s (ngày 22 tháng 8 năm 1971). Mực nước cao nhất
tại bến Hồ vào tháng 8 năm 1945 là 9,64 m, cao hơn so với mặt ruộng là 3–4 m.
Sơng Đuống có hàm lượng phù sa cao, vào mùa mưa trung bình cứ 1 m³ nước có
2,8 kg phù sa.Theo số liệu quản lý vận hành hệ thống tiêu Phù Đổng, mực nước lũ
của sông Đuống tại vị trí trạm bơm vào khoảng 8 ~ 11,5m. Mực nước này sẽ ảnh
hưởng lớn đến quy trình tiêu úng của Huyện Gia Lâm.
Bảng 1.1 : Số liệu mực nước sông Đuống, trạm Thượng Cát
STT
Năm
Z-1 ngày max
Z-5 ngày max
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
958
1127
1076
1076
925
1017
1110
1173
1060
1051
1050
1076
1073
1138
891
1048
896
942
930
974
818
567
913
1097,8
1042,4
1039,6
890
998,2
1099,8
1139
1035,8
1045,2
1027,2
1026,6
1028
1113,4
832,6
979,8
848,4
905,6
890,4
937,6
798,8
536,6
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
15
1.2. Tình hình dân sinh - kinh tế – xã hội
Vùng dự án nâng cấp cải tạo hệ thống trạm bơm tiêu Phù Đổng, huyện Gia
Lâm gồm có xã Phù Đổng, xã Ninh Hiệp và xã Trung Mầu. Các xã này nằm ở phía
Đơng Nam của huyện, xa trung tâm huyện.
Cơ cấu cây trồng ở đây được bố trí chủ yếu là lúa và màu, hệ số quay vịng
thấp. Ngồi hai vụ chính, số diện tích cây trồng vụ đơng không đáng kể, thường chỉ
là khoai lang và ngô. Vụ mùa theo tập quán canh tác, nông dân trong vùng vẫn gieo
trông các loại giống lúa dài ngày như Mộc Tuyền, Bao Thai Hồng nên thời gian vụ
mùa thường kéo rất dài so với các khu vực khác. Năng suất sản lượng nông nghiệp
thấp do thường xuyên bị úng ngập. Đời sống nhân dân cịn nhiều khó khăn.
1.3. Phương hướng phát triển kinh tế xã hội trong vùng
Phương hướng chung về phát triển nông nghiệp và xây dựng nông thôn của
huyện Gia Lâm là:
- Phát huy nội lực khai thác triệt để tiềm năng đất đai, cơ sở vật chất kỹ thuật,
từng bước chuyển dịch cơ cấu sản xuất nông nghiệp theo hướng sản xuất hàng hoá,
mở mang ngành nghề thủ công trong nông nghiệp. Từng bước giải quyết lao động
và việc làm tăng thu nhập cho người lao động thực hiện chương trình hiện đại hố
nơng nghiệp và nơng thôn.
- Từng bước đưa công nghiệp vào phục vụ nông nghiệp nhằm tăng năng suất
lao động và chất lượng hàng hoá.
- Tiếp tục củng cố quan hệ sản xuất, tăng cường cơ sở vật chất kỹ thuật cho
nông nghiệp và nông thôn như điện, đường, trường, trạm và các cơ sở hạ tầng kỹ
thuật khác. Thực hiện tốt các chính sách xã hội, từng bước cải thiện đời sống vật
chất, tinh thần cho nhân dân.
- Từng bước cải tạo, nâng cấp các cơng trình trọng điểm chống úng, trong đó
có hệ thống tiêu Phù Đổng.
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
16
CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG TIÊU NƯỚC VÀ CÁC
NGUYÊN NHÂN GÂY ÚNG NGẬP
2.1. Hiện trạng các cơng tình tiêu nước
Hình 2-1: Bản đồ lưu vực tiêu trạm bơm Phù Đổng
2.1.1. Khu đầu mối
Trạm bơm xây dựng năm 1974, gồm 25 máy bơm loại 12LTX40. Đến nay,
trải qua 37 năm khai thác sử dụng, cơng trình đã xuống cấp tồn bộ, từ máy móc
đến nhà trạm, cơng trình nối tiếp...
Hình 2-2. Hiện trạng trạm bơm Phù Đổng
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
17
Máy bơm và động cơ cũ, hiệu suất thấp, hay hỏng hóc; đường ống cũ nát,
hoen gỉ, thủng rỗ nhiều chỗ, gây rò rỉ nước; hệ thống điện cũ nát, các thiết bị đóng
mở điện khơng an tồn và đồng bộ; mái nhà máy bị dột thấm gây nên hiện tượng
bong tróc lớp vữa trát, cốt thép bỉ hở, han gỉ; nền nhà máy bị bong tróc, ln ẩm
ướt; tường nhà máy bị bong tróc lớp trát, ẩm ướt; tồn bộ hệ thống cửa đều cũ nát,
hư hỏng; kích thước nhà máy rất chật hẹp do các tổ máy bơm bố trí so le gây khó
khăn cho việc quản lý, vận hành. Ngoài ra, hệ thống kênh tiêu, bể hút, bể tháo, nhà
quản lý, cống qua đê cũng xuống cấp nghiêm trọng, không đảm bảo việc tiêu nước
trong mùa mưa.
Từ thực trạng trên khẳng định rằng hệ thống tiêu trạm bơm Phù Đổng hiện nay
không đáp ứng được nhu cầu hiện tại, riêng trạm bơm đầu mối là một trong số các
trạm bơm cũ nát và xuống cấp nhất của Xí nghiệp ĐTPT thủy lợi Gia Lâm, Hà nội
gây rất nhiều khó khăn cho cơng tác tiêu úng và phịng chống lụt bão của Xí nghiệp
trên địa bàn. Lưu lượng tiêu bơm thực tế hiện nay chỉ đạt khoảng 60% so với lưu
lượng thiết kế do vậy thường phải kéo dài thời gian bơm.
Do thời gian sử dụng đã lâu mái nhà máy đã bị dột, thấm nhiều, lớp vữa trát
bong tróc hầu hết, hở cốt thép trong và hoen gỉ. Nền nhà máy thấp và nằm ngay trên
mái dốc của đê nên thường xuyên bị nước mái đê tràn vào khi mưa lớn gây ẩm thấp.
Tường nhà xây gạch chỉ đã bong tróc nhiều lớp trát, ẩm mốc, nhiều vết nứt dài xuất
hiện. Song sắt cửa sổ hoen gỉ, các cánh cửa chỉ đóng tạm bợ. Bố trí máy bơm trong
nhà quá gần nhau khiến đi lại vận hành gặp nhiều khó khăn, đặc biệt khi một máy rị
điện thì có thể ảnh hưởng tới nhiều máy bên cạnh.
2.1.2. Hệ thống kênh và cơng trình trên kênh
Hệ thống kênh tiêu đất đã sử dụng từ rất lâu lòng kênh bị bồi lắng không được
nạo vét khai thông nên mặt cắt bị thu hẹp nhiều, khả năng tiêu thoát nước kém gây
ứ đọng cục bộ, mặt khác hệ thống các cơng trình trên kênh đã được xây dựng từ rất
lâu, với kích thước nhỏ hẹp kết cấu cũ nên đã vỡ lở nhiều và xuống cấp nghiêm
trọng, vơ hình chung tạo nên những tường chắn nước trên kênh.
2.1.2.1. Hệ thống kênh tiêu chính
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
18
Kênh tiêu chính: dài 1735,91m.
Hiện trạng là tuyến kênh đất, chiều rộng đáy kênh thay đổi từ 3m~12m; đáy
kênh bị bồi lắng nhiều làm giảm khả năng chuyển tải nước mặc dù thống nhìn mặt
nước khá rộng. Hai bờ kênh bị sạt lở nhiều, những vị trí đi qua khu dân cư thường
bị dân lấn chiếm, một số vị trí dân trồng cây lấy gỗ như bạch đàn.., Đoạn từ bể hút
trạm bơm đến kênh Đổng Viên có bờ trái kết hợp đường giao thông đã được dải
nhựa (đường tỉnh lộ 179).
2.1.2.2. Các tuyến kênh nhánh của hệ thống
* Tuyến kênh đường giao thông (1.791,64m) và Đổng viên (968,45m)
Hai tuyến kênh này hiện trạng là kênh đất, một bờ kênh kết hợp đường giao
thông liên xã Trung Màu đã được dải nhựa, bờ kênh đã được nhân dân trồng cây,
hầu hết các cây có đường kính từ 5cm đến 25cm. Lòng kênh bị bồi lắng, bờ kênh bị
sạt lở.
* Tuyến kênh 7 xã : dài 2.152,23 m
Tuyến kênh này hiện trạng là kênh đất, một số vị trí hai bờ kênh đã được nhân
dân trồng cây bạch đàn và một vài cây thân gỗ khác, đường kính gốc cây này từ
10~25cm. Lòng kênh bị bồi lắng, bờ kênh bị sạt lở. Mặc dù được xí nghiệp khai
thác cơng trình thủy lợi Gia Lâm thường xuyên vớt bèo, cắt cỏ nhưng tuyến kênh
này nước tù đọng nên chỉ một thời gian ngắn là cỏ dại, bèo lại lấp đầy lòng kênh.
Những vị trí khơng trồng cây thì bờ kênh rất nhỏ do sạt lở, những vị trí trồng cây
trên bờ thì hiện tượng sạt ít hơn nên bờ cịn rộng hơn. Nhìn chung tuyến kênh đã
xuống cấp trầm trọng cản trở lớn đến dịng chảy và gây ơ nhiễm mơi trường do
nước tù đọng.
* Tuyến kênh Tào Khê : dài 852,22 m
Tuyến kênh này hiện trạng là kênh đất, bờ kênh đã được nhân dân trồng cây, hầu hết
các cây có đường kính từ 5cm đến 25cm. Lịng kênh bị bồi lắng, bờ kênh bị sạt lở.
* Tuyến kênh xả: dài 270,81 m
Dòng chảy sau khi qua cống xả chảy vào một hồ nhỏ có chức năng như điều hịa và
chảy vào kênh xả ra sông Đuống. Hiện trạng kênh bằng đất, mặt cắt thay đổi lớn từ 4,0 đến
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
19
21m, lịng kênh bồi lắng nhiều, dịng chính uốn lượn, bờ kênh sạt lở, chiều rộng bờ rất nhỏ
chỉ đủ đi bộ cho công tác canh tác nông nghiệp.
2.1.2.3. Các cơng trình trên kênh
Hầu hết các cơng trình trên kênh đều có khẩu diện nhỏ do thiết kế với hệ số
tiêu nhỏ, cơng trình thủy cơng và cửa van đã xuống cấp trầm trọng gây cản trở dịng
chảy, khơng thể điều tiết. Một vài cơng trình kết hợp giao thơng cần cải tạo lại đảm
bảo khẩu độ và tải trọng…
2.1.2.4. Hệ thống bờ vùng, bờ thửa
Hệ thống bờ vùng, bờ thửa tương đối hồn chỉnh, bởi chính quyền địa phương
thơn và xã thường xuyên trích quỹ để tiến hành tu bổ. Nhưng phần kinh phí này rất
nhỏ chỉ đủ sửa chữa những hư hỏng nhỏ trong nội đồng.
2.2. Tình hình ngập úng trong vùng và các nguyên nhân gây ngập úng
Trạm bơm tiêu Phù Đổng có nhiệm vụ tiêu úng cho 690 ha. Hiện tại cơng trình
bị xuống cấp nghiêm trọng không đảm bảo cho việc tiêu nước. Hàng năm tình hình
ngập úng xảy ra liên tiếp và ngày càng trầm trọng gây thiệt hại lớn cho năng suất
cây trồng, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của nhân dân trong khu vực. Nâng cấp,
cải tạo trạm bơm Tiêu Phù Đổng là rất cần thiết, dự án hoàn thành sẽ giảm thiệt hại
cho sản xuất nông nghiệp, nâng cao giá trị sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công
nghiệp của các làng nghề thủ công, giảm thiểu đáng kể mức độ ô nhiễm môi trường
do úng ngập nâng cao đời sống dân sinh góp phần ổn định kinh tế, xã hội của nhân
dân trong khu vực.
Do hệ thống kênh tiêu TB Phù Đổng nối thông với hệ thông kênh tiêu trạm
bơm Mạnh Tân nên việc nâng cấp trạm bơm tiêu Phù Đổng có thuận lợi rất lớn khi
cần hỗ trợ tiêu cho lưu vực của trạm bơm Mạnh Tân và ngược lại.
* Kết luận về hiện trạng tiêu: Hiện tại chưa giải quyết được về tiêu, nạn úng
ngập xảy ra thường xuyên và nghiêm trọng khi mưa lớn, ảnh hưởng thiệt hại đến
sản xuất nơng nghiệp và mơi trường sống. Vì vậy cần nghiên cứu giải pháp để giải
quyết ngay vấn đề tiêu cho khu vực.
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
20
Để tiêu chủ động và triệt để, giải quyết nạn ngập úng, giải pháp duy nhất cho
khu vực là tiến hành xây dựng cải tạo các trạm bơm tiêu có công suất đủ lớn, đảm
nhận tiêu nước của khu vực ra nguồn tiêu. Ngoài ra cần cải tạo, sửa chữa, nâng cấp
hệ thống kênh mương nội đồng nhằm đảm bảo dẫn nước, tiêu thoát nước được tốt
phù hợp với lưu lượng của cơng trình đầu mối.
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
21
CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HỆ
THỐNG TIÊU TRẠM BƠM PHÙ ĐỔNG
3.1. Tính tốn mưa tiêu thiết kế
3.1.1. Chọn trạm, tần suất thiết kế và thời đoạn tính tốn
3.1.1.1. Chọn trạm
Việc chọn trạm khí tượng có ảnh hưởng lớn đến kết quả tính tốn, tính chính
xác của việc tính tốn và chọn ra mơ hình khí tượng thiết kế. Vì vậy trạm đo khí
tượng phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Trạm phải nằm gần khu vực quy hoạch, tốt nhất là nằm trong khu vực
- Trạm có tài liệu đo phải đủ dài (từ 15 đến 20 năm trở lên)
- Tài liệu của trạm đã được chỉnh biên xử lý và đảm bảo tính chính xác
Qua quá trình thu thập tài liệu thì ta chọn trạm khí tượng quốc gia (Trạm
Láng) đặt tại Hà Nội thỏa mãn các điều kiện trên.
3.1.1.2. Chọn tần suất thiết kế
Theo TCXD VN 285-2002 cơng trình thủy lợi – các quy định chủ yếu về thiết
kế, bảng 4.1 đối với các dự án về nguồn nước phục vụ tiêu cho nông nghiệp thì tần
suất dùng để tính tốn tiêu là P = 10%.
3.1.1.3. Chọn thời đoạn tính tốn
Khu vực có mùa mưa bắt đầu vào tháng VI và kết thúc vào tháng X. Căn cứ
vào đặc điểm mưa vùng, theo thống kê dạng mưa 5 ngày max thể hiện được cả đỉnh
và chân của trận mưa, lưu lượng mưa lớn gây ngập úng lớn nhất. Do vậy trong đề
tài này chọn thời gian tính tốn mơ hình mưa tiêu là 5 ngày max.
3.1.2. Phương pháp tính tốn lượng mưa tiêu thiết kế
Hiện nay các phương pháp nghiên cứu và tính tốn xác định mơ hình mưa tiêu
thiết kế có thể chia ra làm 3 phương pháp
+ Phương pháp vật lý (phương pháp phân tích ngun nhân hình thành)
+ Phương pháp tương tự thuỷ văn
+ Phương pháp thống kê xác suất
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
22
Trong cả 3 phương pháp trên thì phương pháp thống kê xác suất được ứng
dụng và phát triển rộng rãi trong thuỷ văn trên cơ sở coi hiện tượng thuỷ văn là hiện
tượng ngẫu nhiên. Do mưa là đại lượng ngẫu nhiên nên khi xác định mơ hình mưa
tiêu thiết kế, sử dụng phương pháp thống kê xác suất là phù hợp nhất.
Trên cơ sở lượng mưa đã thu thập, dùng phương pháp thống kê xác suất để:
- Xác định lượng mưa thiết kế
+ Vẽ đường tần suất kinh nghiệm
+ Vẽ đường tần suất lý luận
+ Tra XP ứng với P=10%.
- Chọn mơ hình mưa điển hình.
- Thu phóng xác định mơ hình mưa tiêu thiết kế.
3.1.2.1. Đường tần suất kinh nghiệm
Đường tần suất theo số liệu thực đo gọi là đường tần suất kinh nghiệm. Hiện
nay tần suất kinh nghiệm thường được tính theo các cơng thức sau :
- Cơng thức trung bình
P=
m − 0,5
.100%
n
(3.1)
m
.100%
n +1
(3.2)
m − 0,3
.100%
n + 0,4
(3.3)
- Cơng thức vọng số
P=
- Cơng thức số giữa
P=
Trong đó: m : Số thứ tự của liệt quan trắc đã được sắp xếp từ lớn đến nhỏ
n : Số năm quan trắc
Trong ba công thức trên công thức vọng số được chọn để tính tốn do có kết
quả thiên về an tồn. Sau khi có kết quả tính tốn, chấm điểm lên giấy tần suất ta
được các điểm tần suất kinh nghiệm.
3.1.2.2. Đường tần suất lý luận
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
23
Đường tần suất lý luận được xác định qua một số mơ hình phân phối xác suất
có đặc điểm phù hợp với tính chất vật lý của hiện tượng thuỷ văn. Để vẽ đường tần
suất lý luận, ta có thể chọn một trong ba cách sau đây.
a. Phương pháp mômen
Cơ sở của phương pháp là tiến hành tính tốn các đặc trưng thống kê của mẫu:
X , Cv, Cs bằng cách lập bảng. Sau đó coi bộ thống kê của mẫu đo là bộ thơng số
của tổng thể, từ đó có thể mượn 1 trong 2 đường lý luận PIII hoặc K- M để biểu thị
đường tần suất lý luận.
Phương pháp này tính tốn nhanh đường tần suất lý luận, tuy nhiên kết quả
chính xác khơng cao vì bộ thơng số thống kê từ mẫu thực đo có sự sai khác với bộ
thơng số tổng thể. Gặp trường hợp có điểm đột xuất không xử lý được và thường
cho kết quả thiên nhỏ khi tính các số đặc trưng thống kê. Do đó phương pháp này
khơng phán ánh được đầy đủ sự khác nhau giữa đường tần suất lý luận và luật phân
bố kinh nghiệm của mẫu.
b. Phương pháp 3 điểm
Cơ sở của phương pháp: là giả định đường tần suất kinh nghiệm vẽ từ mẫu
thực đo đã phù hợp với đường tần suất lý luận PIII. Trên đường tần suất kinh nghiệm
lấy 3 điểm đặc trưng, từ đó giải phương trình tìm ra bộ thơng số X , Cv, Cs của
đường tần suất lý luận, sau đó kiểm nghiệm lại sự phù hợp của giả thiết ban đầu.
Phương pháp 3 điểm có ưu điểm là tính tốn nhanh, đơn giản nhưng phụ thuộc
vào chủ quan người vẽ.
c. Phương pháp thích hợp
Cơ sở của phương pháp là bộ thơng số thống kê của đường tần suất lý luận cần
tìm sẽ được tiến hành bằng cách thử dần. Tức là điều chỉnh các thông số của mẫu
thống kê sao cho được 1 đường tần suất lý luận phù hợp nhất với xu thế của đường
tần suất kinh nghiệm của mẫu thực đo.
Phương pháp thích hợp dần cho ta khái niệm trực quan, dễ dàng nhận xét và
xử lý điểm đột xuất. Xong việc đánh giá tình phù hợp giữa đường tần suất lý luận
và kinh nghiệm còn phụ thuộc vào chủ quan người vẽ.
Luận văn Thạc sĩ
Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN
