NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỒ ĐIỀU HÒA CHO HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ

1

Lời cảm ơn
Để hoàn thành chương trình đào tạo cao học chuyên ngành Cấp Thoát
Nước – trường Đại học Thủy Lợi khóa học 20 (2012 - 2014), cần hoàn thiện
luận văn tốt nghiệp cuối khóa.
Trong quá trình học tập cũng như làm luận văn, tác giả đã nhận được sự
quan tâm, giúp đỡ của của Ban giám hiệu nhà trường, Phòng đào tạo đại học
và sau đại học, Khoa Kỹ Thuật Quản Lý Tài Nguyên Nước và toàn thể các
thầy, cô giáo.
Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn
Tuấn Anh – Người thầy trực tiếp hướng dẫn khoa học, đã hết lòng giúp đỡ,
tận tình giảng giải cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Cuối cùng, tác giả cũng xin được gửi lời cảm ơn tới các bạn trong lớp
20CTN, các anh, chị khóa trước đã động viên, đóng góp ý kiến và hỗ trợ
trong suốt quá trình học tập và làm luận văn.

Xin chân thành cảm ơn!
Ngày tháng năm
2014
Học viên



Đỗ Anh Đông




Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
2

Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan rằng, luận văn với đề tài
« NGHIÊN CỨU ĐÁNH
GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỒ ĐIỀU HÒA CHO
HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ. »
là công trình nghiên cứu khoa học
của riêng tôi. Các số liệu là trung thực, kết quả nghiên cứu của luận văn này
chưa từng được sử dụng trong bất cứ một luận văn nào khác mà đã bảo vệ
trước.
Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được
cảm ơn và các thông tin, tài liệu tham khảo đều được ghi rõ nguồn gốc trích
dẫn.


Xin chân thành cảm ơn!
Ngày tháng năm
2014
Học viên



Đỗ Anh Đông





Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
3

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU 7

I. Tính cấp thiết của đề tài 7
II. Mục đích của đề tài 8
III. Phạm vi nghiên cứu 8
IV. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 8
1. Cách tiếp cận 8
2. Phương pháp nghiên cứu 8
V. Kết quả dự kiến đạt được 8
CHƯƠNG 1: 9
TỔNG QUAN VỀ HỒ ĐIỀU HÒA VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP 9
TÍNH TOÁN DUNG TÍCH HỒ ĐIỀU HÒA 9
1.1. Khái niệm về hồ điều hòa 9
1.2. Tình hình sử dụng hồ tại các đô thị hiện nay tại một số đô thị tại Đồng
Bằng Bắc Bộ 9

1.3. Tổng quan các phương pháp xác định dung tích hồ điều hòa 14
1.3.1 Phương trình cơ bản 14
1.3.2 Phương pháp tính toán dung tích hồ điều hòa theo TCVN 7957 - 2008
(Phương pháp 1) 15

1.3.3 Phương pháp tính toán dung tích hồ điều hòa dựa trên đường quá trình
lưu lượng vào và lưu lượng đỉnh tháo khỏi hồ. (Theo sổ tay thiết kế mạng lưới
thoát nước của Mỹ - Phương pháp 2) 17

1.3.4 Phương pháp tính toán dung tích hồ điều hòa dựa trên đường quá trình lưu
lượng dạng hình tam giác. (Theo sổ tay thiết kế mạng lưới thoát nước của Mỹ -
Phương Pháp 3) 18

Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
4

1.3.5 Tính toán dung tích hòa điều hòa theo phương pháp hồi quy. (Theo sổ
tay thiết kế mạng lưới thoát nước của Mỹ - Phương pháp 4) 19

1.3.6 Phương pháp xác định dung tích hồ điều hòa dựa trên quá trình dòng đến
và dòng đi. (Phương pháp 5) 20

1.4. Giới thiệu mô hình toán SWMM 20
CHƯƠNG 2: 23
TÌNH HÌNH CHUNG CỦA THỊ TRẤN NHO QUAN, 23
HUYỆN NHO QUAN, TỈNH NINH BÌNH 23
2.1 Điều kiện tự nhiên 23
2.1.1 Vị trí địa lý và giới hạn nghiên cứu: 23
2.1.2 Địa hình 23
2.1.3 Khí hậu 23
2.1.4 Thuỷ văn 24
2.1.5 Tài nguyên khoáng sản 25
2.1.6 Tài nguyên du lịch 25
2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 25
2.3 Nền xây dựng và hệ thống thoát nước khu vực 27
2.3.1 Nền xây dựng 27
2.3.2 Thoát nước mưa 27
2.3.3 Các công trình thuỷ lợi 27
2.4 Quy hoạch thoát nước mưa thị trấn Nho Quan đến năm 2020 28
2.5 Lựa chọn lưu vực tính toán 29
CHƯƠNG 3: 30
ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 30

DUNG TÍCH THIẾT KẾ HỒ ĐIỀU HÒA 30
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
5

3.1 Tính toán xác định kích thước các tuyến cống và đường quá trình lưu lượng
đến hồ 30

3.1.1 Xác định kích thước các tuyến cống 30
3.1.2 Xác định lưu lượng đến hồ từ lưu vực thoát nước 34
3.1.2.1 Xác định mô hình mưa thiết kế 34
3.1.2.2 Ứng dụng mô hình SWMM để mô phỏng quá trình mưa – dòng
chảy của lưu vực nghiên cứu. 38

3.2 Xác định dung tích hồ điều hòa 42
3.3 Trường hợp 1: Lưu lượng Q
b
=1/3Q
đ
42
3.3.1 Phương pháp tính toán dung tích hồ điều hòa theo tiêu chuẩn TCVN
7957 – 2008 (Phương pháp 1) 42

3.3.2 Phương pháp tính toán dung tích hồ điều hòa dựa trên đường quá trình
lưu lượng vào và lưu lượng đỉnh tháo khỏi hồ (Phương pháp 2) 43

3.3.3 Phương pháp xác định dung tích hồ điều hòa dựa trên đường quá trình
lưu lượng dạng hình tam giác (Phương pháp 3) 43

3.3.4 Xác định dung tích hồ điều hòa theo phương pháp hồi quy (Phương pháp
4)…… 45

3.3.5 Phương pháp xác định dung tích hồ điều hòa dựa trên quá trình dòng đến
và đi (Phương pháp 5) 45

3.4 Trường hợp 2: Lưu lượng Q
b
=1/2Q
đ
49
3.4.1 Phương pháp tính toán dung tích hồ điều hòa theo tiêu chuẩn TCVN
7957 – 2008 (Phương pháp 1) 49

3.4.2 Phương pháp tính toán dung tích hồ điều hòa dựa trên đường quá trình
lưu lượng vào và lưu lượng đỉnh tháo khỏi hồ. (Phương pháp 2) 49

3.4.3 Phương pháp xác định dung tích hồ điều hòa dựa trên đường quá trình
lưu lượng dạng hình tam giác (Phương pháp 3) 50

3.4.4 Xác định dung tích hồ điều hòa theo phương pháp hồi quy (Phương pháp
4) 51

Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
6

3.4.5 Phương pháp xác định dung tích hồ điều hòa dựa trên quá trình dòng đến
và đi (Phương pháp 5) 52

3.5 So sánh kết quả và thảo luận 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56
I. Kết luận 56

II. Kiến nghị 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO 57
PHỤ LỤC 58
Phụ lục 1: Các bảng tính toán chạy SWMM khi không có hồ. 58
Phụ lục 2: Các bảng tính toán chạy SWMM khi có hồ điều hòa và bơm trong
trường hợp Q
b
=1/3Q
đ
. 67
Phụ lục 3: Các bảng tính toán chạy SWMM khi có hồ điều hòa và bơm trong
trường hợp Q
b
=1/2Q
đ
. 77


Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
7

PHẦN MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Mục tiêu đầu tiên của “Định hướng phát triển thoát nước đô thị Việt
Nam đến năm 2020” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định
số 35/1999/QĐ-TTG ngày 05-03-1999 là xóa bỏ tình trạng ngập úng thường
xuyên trong mùa mưa ở các đô thị loại I và loại II.
Hồ điều hòa có vai trò điều tiết nước mưa nhằm giảm bớt kích thước của
cống dẫn, công suất trạm bơm nước. Hồ điều hòa trong các đô thị thường tận
dụng hồ tự nhiên để giảm kinh phí xây dựng, nhưng trong một số trường hợp

đặc biệt thì có thể xây dựng hồ nhân tạo.
Hồ điều hòa có nhiệm vụ điều tiết, tăng và giảm lưu lượng dòng chảy
nước mưa một cách tự nhiên nhằm chống ngập lụt và giảm chi phí xây dựng,
quản lý hệ thống thoát nước. Ngoài ra, có thể điều chỉnh lưu lượng để phục vụ
cho mục đích tưới, tiêu trong sản xuất nông nghiệp, bảo vệ môi trường…
Hiện nay, trong hầu hết các hệ thống thoát nước đô thị ở Việt Nam đều
tồn tại hồ tự nhiên và hồ nhân tạo. Tỷ lệ diện tích hồ điều hòa trên tổng diện
tích đô thị khác nhau ở các đô thị ở Việt Nam. Tỷ lệ này phụ thuộc vào điều
kiện tự nhiên, vị trí địa lý của đô thị.
Trong thực tế, việc quy hoạch các khu dân cư, khu đô thị cần đi liền với
quy hoạch xây dựng các hồ, các hồ này có chức năng tạo cảnh quan và cải
thiện môi trường cho khu vực, mặt khác nó còn có chức năng điều hòa lượng
nước mưa cho khu vực. Hiện nay khi tính toán thiết kế các hồ điều hòa có
nhiều phương pháp tính toán của nước ngoài đưa ra, do đó các kỹ sư gặp khó
khăn trong việc lựa chọn các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa.
Vì vậy cần thiết có nghiên cứu đánh giá các phương pháp tính toán thiết
kế hồ điều hòa, lựa chọn phương pháp hợp lý nhất giúp các kỹ sư thiết kế
thuận lợi cho việc tính toán thiết kế hòa điều hòa. Đây chính là lý do tôi lựa
chọn đề tài
« NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
8

THIẾT KẾ HỒ ĐIỀU HÒA CHO HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ. »làm
để tài nghiên cứu luận văn cao học của mình
II. Mục đích của đề tài
- Đánh giá tính hợp lý của các phương pháp tính toán dung tích thiết kế
hồ điều hòa.
- Lựa chọn được phương pháp hợp lý nhất để tính toán dung tích thiết kế
hồ điều hòa giúp cho việc tính toán thiết kế dung tích hồ điều hòa của các kỹ

sư, người thiết kế thuận tiên hơn cho việc lựa chọn phương pháp tính toán cho
các khu vực.
III. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu các phương pháp tính toán hồ điều hòa, ứng dụng cho hệ
thống thoát nước Thị Trấn Nho Quan, Huyện Nho Quan, Tỉnh Ninh Bình.
IV. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
1. Cách tiếp cận
- Tiếp cận công trình thực tế;
- Tiếp cận lý thuyết phân tích hệ thống và tối ưu hóa;
- Tiếp cận các nghiên cứu trước đây về bài toán thiết kế tối ưu.
2. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp điều tra và khảo sát thực địa;
- Phương pháp kế thừa.
- Phương pháp mô hình toán.
- Phương pháp phân tích tổng hợp.
V. Kết quả dự kiến đạt được
Lựa chọn đề xuất được một phương pháp tính toán dung tích hồ điều hòa
hợp lý, thuận tiện nhất cho các kỹ sư thiết kế.
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
9

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ HỒ ĐIỀU HÒA VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
TÍNH TOÁN DUNG TÍCH HỒ ĐIỀU HÒA
1.1. Khái niệm về hồ điều hòa
Hồ điều hòa có nhiệm vụ điều tiết, tăng và giảm lưu lượng dòng chảy
nước mưa trong hệ thống thoát nước nhằm chống ngập lụt và giảm chi phí
xây dựng, quản lý hệ thống thoát nước.
Ngoài mục đích chống ngập, hồ điều hòa còn được xem là giải pháp cải
thiện môi trường, tạo mỹ quan đô thị. Quá trình đô thị hóa đã làm cho nhiệt

độ đô thị nóng hơn bình thường. Hơi nước, cây xanh quanh các hồ điều hòa sẽ
giúp giảm sự nóng bức, thoáng mát hơn cho khu vực. Nếu biết tận dụng,
nguồn nước từ các hồ điều hòa còn phục vụ công tác phòng cháy chữa cháy,
cấp nước, tưới nước cho cây xanh và bổ sung nguồn nước ngầm đang bị khai
thác quá mức như hiện nay.
1.2. Tình hình sử dụng hồ tại các đô thị hiện nay tại một số đô thị tại
Đồng Bằng Bắc Bộ
Hiện nay, trong hầu hết các hệ thống thoát nước đô thị ở Việt Nam đều
tồn tại hồ tự nhiên và hồ nhân tạo. Tỷ lệ diện tích hồ điều hòa trên tổng diện
tích đô thị khác nhau ở các đô thị ở Việt Nam. Tỷ lệ này phụ thuộc vào điều
kiện tự nhiên, vị trí địa lý của đô thị. Thực trạng sử dụng hồ điều hòa ở một số
đô thị vùng đồng bằng Bắc Bộ như sau:
1.2.1. Thành phố Hà Nội
Khu vực nội thành Hà Nội được chia thành 03 khu vực: thượng lưu,
trung lưu và hạ lưu.
* Nhóm điều tiết khu vực thượng lưu:
Nhóm này bao gồm hai hồ: Hồ Tây và hồ Trúc Bạch với tổng diện tích
mặt hồ là 589 ha (trong đó Hồ Tây 567 ha, hồ Trúc Bạch 22 ha) có nhiệm vụ
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
10

điều hòa trực tiếp cho diện tích lưu vực 930 ha (bao gồm cả diện tích mặt hồ
và diện tích thu nước quanh hồ).
* Nhóm điều tiết khu vực trung lưu của sông Tô Lịch:
Nhóm này bao gồm 20 hồ loại vừa và nhỏ nằm rải rác ở các lưu vực
sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu, tổng diện tích mặt nước là 131,7 ha.
* Nhóm điều tiết khu vực hạ lưu
Nhóm hồ này bao gồm 3 hồ lớn: Hồ Yên Sở (137ha), Hồ Linh Đàm
(76ha), Hồ Định Công (19,2ha).
Như vậy nếu tất cả 3 nhóm hồ trên cùng tham gia điều hoà thì một lượng

nước khá lớn được trữ lại không tham gia dòng chảy trên các sông, sẽ có ảnh
hưởng đến quá trình dòng chảy về đập Thanh Liệt (giai đoạn tự chảy). Hầu
hết các hồ điều hoà tại Hà Nội đều liên kết trực tiếp với hệ thống tiêu bằng
đường cống hoặc kênh dẫn mà không có cống điều tiết nên dòng chảy vào và
ra khỏi hồ tự nhiên và không được kiểm soát. Việc vận hành hệ thống hồ phải
thông qua vận hành hệ thống tiêu, không thể tiến hành vận hành đơn lẻ từng
hồ trong hệ thống.
Trên thực tế nhóm hồ thượng lưu có khả năng điều tiết với lượng nước
lớn nhưng phát huy tác dụng kém do nằm ở địa hình cao, diện tích phụ trách
nhỏ hơn nhiều so với khả năng của hồ. Nhóm hồ trung lưu có tác dụng tốt về
mặt lý thuyết xong trên thực tế do bị bồi lắng, công trình nối tiếp giữa hồ và
hệ thống kênh không tốt nên không phát huy hết khả năng. Nhóm hồ hạ lưu
chỉ tham gia điều tiết giảm tải cho công trình đầu mối. Tổng diện tích hồ điều
hoà 952,9 ha chiếm 5,559% diện tích 9 quận nội thành (17.142 ha trừ quận Hà
Đông).
1.2.2. Thành phố Hải Phòng
Các hồ nước trong thành phố đều được sử dụng để điều hoà nước mưa
và chứa nước thải. Hồ điều hòa chính của khu vực nội thành bao gồm: hồ An
Biên (22 ha), hồ Tiên Nga (2,5 ha), hồ Dư Hàng (7 ha); hồ Sen (2 ha), hồ
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
11

Thượng Lý (2 ha), hồ Tam Bạc (5 ha), hồ Lâm Tường (2 ha), hồ Phương Lưu
(24 ha). Tổng diện tích các hồ điều hoà là 66,50 ha, so với diện tích 7 quận
nội thành 24.376 ha (năm 2009) chiếm 0,27%. Phần lớn các hồ có độ sâu
trung bình từ 1,0 - 1,5 m, dung tích tham gia điều hòa nước mưa nhỏ thường
chỉ chiếm 1/3 dung tích hồ.
Thực tế, hiệu quả điều tiết của các hồ này chưa cao vì công trình nối tiếp
giữa hồ và hệ thống kênh thoát nước chưa đủ khẩu độ, mực nước hồ thường
xuyên duy trình ở mức cao cho mục đích vui chơi giải trí, tạo cảnh quan…làm

giảm dung tích điều tiết nước mưa. Hải phòng có hệ thống kênh rạch chằng
chịt, diện tích kênh rạch chiếm trên 10% diện tích tự nhiên của nội thành nếu
tính cả đoạn sông Cửa Cấm chảy qua thành phố.
Hiện trạng ngập úng theo báo cáo của Công ty thoát nước Hải Phòng,
các trận mưa với tần suất 2 năm (chu kì xuất hiện mưa bão trung bình), diện
tích ngập lụt tại các khu vực phố và ngõ hẻm là 20-40cm với thời gian ngập
lụt từ 4-6 giờ. Các trận mưa bão với tần suất 5 năm, diện tích ngập lụt tại các
khu vực phố và ngõ hẻm là 30-50cm với thời gian ngập lụt từ 1-3 giờ.
1.2.3. Thành phố Hải Dương
Thành phố Hải Dương được bao bọc bởi đê sông Thái Bình phía Đông
và phía Bắc, phía Nam và phía Tây là khu dân cư sản xuất nông nghiệp, diện
tích tự nhiên thành phố là 7.138,60 ha (năm 2009), thành phố có 11 hồ chứa
nước có thể tham gia điều hòa nước mưa với tổng diện tích 37,5ha chiếm
0,525%. Trong thực tế vận hành hệ thống tiêu nước mưa thì chỉ có các hồ lớn
thực sự tham gia điều tiết nước mưa như hồ Bạch Đằng, hồ Hòa Bình và hồ
Bình Minh… còn các hồ nhỏ được sử dụng cho mục đích tạo cảnh quan.
Thực trạng hầu hết các hồ bị bồi lắng nhiều, tình trạng lấn chiếm lòng
hồ và sử dụng hồ với mục đích khác làm giảm khả năng điều hòa của các hồ.
Diện tích hồ điều hòa rất nhỏ so với tổng diện tích thành phố nên ảnh hưởng
điều tiết nước mưa cho hệ thống là không đáng kể và tình trang ngập úng vẫn
xảy ra thường xuyên và có xu hướng ngày càng nghiêm trọng.
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
12

1.2.4. Thành phố Hưng Yên
Thành phố Hưng Yên có diện tích tự nhiên 4.685,51 ha, đây là thành phố
mới phát triển sau khi tách tỉnh Hải Dương và Hưng Yên năm 1997. Hầu hết
hạ tầng được xây dựng mới nhưng chỉ có 03 hồ điều hòa lớn nước mưa là hồ
Nam Hòa (12,7ha), hồ An Vũ (10,7ha) và hồ An Vũ 2 (13,9ha), và nhiều hồ
ao nhỏ tự nhiên nằm rải rác, tổng diện tích hồ điều hòa khoảng 50ha chiếm

1,07% diện tích tự nhiên của khu vực nội thành thành phố Hưng Yên.
Các hồ lớn đều có đường cống nối với hệ thống thoát nước thành phố
nên việc điều tiết nước mưa tương đối hiệu quả, xong các hồ tự nhiên nhỏ
nằm rải rác không có đường ống kết nối đồng bộ nên vai trò điều hòa nước
mưa giảm nhiều. Các hồ lớn kết hợp với công viên nên đồng thời thực hiện
hai nhiệm vụ là tạo cảnh quan và điều tiết nước, các hồ vừa và nhỏ chủ yếu
thực hiện một nhiệm vụ là tạo cảnh quan hoặc dùng cho các hộ nuôi trồng
thủy sản. Ngập úng xảy ra thường xuyên và trên nhiều điểm của thành phố
khi lượng mưa lớn hơn 100mm, vai trò của hồ điều hòa chỉ thể hiện rõ đối với
những trận mưa nhỏ, đối với những trận mưa lớn thì hiệu quả giảm úng ngập
không đáng kể do dung tích điều hòa nhỏ. Thực trạng quản lý và vận hành hệ
thống tiêu nước mưa ở Hưng Yên chưa coi trọng đúng mức vai trò hồ điều
hòa và vận hành chưa khoa học làm giảm khả năng điều tiết. Các hồ không
được nạo vét thường xuyên, không được khơi thông dòng chảy kết nối với hệ
thống tiêu, phải giữ mức nước cao trong hồ để phục vụ cho nhiệm vụ vui chơi
giải trí hay nhiệm vụ nuôi trồng thủy sản.
1.2.5. Thành phố Bắc Ninh
Thành phố Bắc Ninh được nâng cấp từ Thị xã Bắc Ninh lên thành phố
năm 2006 gồm 9 phường với tổng diện tích tự nhiên 2.334 ha, đến năm 2010
điều chỉnh địa giới thành phố Bắc Ninh gồm 13 phường và 06 xã với diện tích
tự nhiên 8.028ha. Với diện tích được điều chỉnh thì vùng đô thị lõi đã hoàn
thiện hạ tầng đô thị chiếm khoảng 50%, diện tích còn lại đang trong giai đoạn
đô thị hóa. Nếu chỉ tính trong vùng lõi gồm 9 phường và 01 xã thì gồm các hồ
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
13

lớn là hồ Đồng Trầm (20ha), hồ Thành Cổ (10ha), hồ Thị Cầu (18ha); hồ ga
(2ha); hồ Văn Miếu (11ha), khu vùng trũng dọc đường quốc lộ 1b thuộc
phường Đáp Cầu và phường Thị Cầu (40ha), ngoài ra các hồ loại nhỏ có diện
tích nhỏ hơn 2ha phân bố rải rác. Tỷ lệ diện tích hồ điều hòa khoảng 105ha

trên tổng diện tích đô thị vùng lõi 2.334 ha là 4,5%. Trong phần diện tích mở
rộng của thành phố Bắc Ninh đang xây dựng được thiết kế mặt nước hồ điều
hòa và kênh hở chiếm xấp xỉ 5% diện tích tự nhiên.
Địa hình khu vực thành phố Bắc Ninh có sự khác biệt lớn về cao độ do
trong vùng có đồi thấp và đồng bằng, nước mưa từ các đồi tập trung nhanh
chóng nên thường dưới chân các đồi có bố trí hồ điều hòa. Các hồ ven đồi
phát huy tốt hiệu quả điều tiết nước mưa, cắt đỉnh lũ và ngăn nước tràn vào
khu vực dân cư xung quanh. Diện tích vùng lõi của đô thị nằm trên các quả
đồi bị san, sườn đồi thoải nên có địa hình cao nên tình trạng ngập úng ít xảy
ra. Do vùng mở rộng lại có cao độ thấp nên tình trạng ngập úng thường xuyên
xảy ra đối với những trận mưa lớn.
Các hồ điều hòa đã phát huy tốt vai trò điều tiết nước mưa trong hệ
thống thoát nước thành phố Bắc Ninh, tỷ trọng diện tích hồ điều hòa so với
diện tích lưu vực tiêu ở tương đối lớn so với các đô thị ở đồng bằng Bắc Bộ.
Với diện tích hồ điều hòa hiện tại chưa thể đáp ứng với những trận mưa lớn
và cực lớn như năm 1969, 1979 và 2008.
1.2.6. Nhận xét chung
Hồ điều hòa nước mưa tại các đô thị còn nhỏ về quy mô, thiếu công trình
điều tiết nên vận hành không được đảm bảo theo khoa học, hồ mới được quan
tâm trong những năm gần đây, thường chậm trễ trong việc cải tạo và nâng
cấp.
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
14

Bảng 1.1: Bảng thống kê diện tích
STT Tên thành phố
Diện tích hồ
(ha)
Diện tích đô thị
(ha)

Tỷ lệ diện tích
hồ/diện tích đô thị
(%)
1 Hà Nội 952,9 17.142 5,56%
2 Hải Phòng 66,5 24.376 0,27%
3 Hải Dương 37,5 7.139 0,53%
4 Hưng Yên 50,0 4.686 1,07%
5 Bắc Ninh 105,0 2.334 4,50%
Nhìn chung, việc sử dụng hồ vào mục đích điều hòa nước mưa chưa hiệu
quả với các lý do như sau:
- Các hồ phân bố không hợp lý trong hệ thống đã giảm khả năng điều tiết.
- Tỷ lệ diện tích hồ trên diện tích đô thị còn thấp ở một số thành phố như Hải
Phòng, Hải Dương, Hưng Yên.
- Các hồ ở vị trí có địa hình cao sẽ khó cho việc điều tiết nước mưa vào và ra.
- Dung tích điều tiết thực tế của các hồ giảm do bị lấn chiếm, bồi lắng hoặc ô
nhiễm, sử dụng cho mục đích khác.
- Kết nối giữa hồ và hệ thống tiêu kém khiến khả năng điều tiết của hồ giảm.
- Vận hành hồ chưa khoa học, việc nước và ra khỏi hồ không có sự kiểm soát.
1.3. Tổng quan các phương pháp xác định dung tích hồ điều hòa
1.3.1 Phương trình cơ bản
Phương trình cơ bản để tính toán điều tiết nước mưa như sau:
Q. dt  q. dt = F. dt = dW (1.1)
Trong đó:
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
15

Q: là lưu lượng dòng chảy đến hồ, (m
3
/s)
q : là lưu lượng dòng chây đi khỏi hồ, (m

3
/s)
F: diện tích hồ, (m
2
)
W: dung tích hồ, (m
3
)
t: thời gian mưa, (s)
Phương trình (1.1) có thể viết:
Q. t  q. t = W = W

 W

(1.2)
Trong đó:


; 

: là dung tích nước trong hồ chứa lúc ban đầu và cuối thời gian
mưa
Q; q: là lưu lượng trung bình đến và đi trong thời gian mưa
t : thời gian mưa.
Phương trình 1.1 là phương trình vi phân tương đối phức tạp. Người ta
thường dùng phương trình 1.2 để giải bằng phương cách lập bảng, hay đồ
giải.
1.3.2 Phương pháp tính toán dung tích hồ điều hòa theo TCVN 7957 -
2008 (Phương pháp 1)
Đối với các trạm bơm có công suất lớn, thì dung tích hồ phải được tính

toán căn cứ vào biểu đồ lưu lượng nước mưa và chế độ làm việc của trạm
bơm. Đối với các trạm bơm có nhỏ hoặc đối với cống dẫn thì dung tích hồ có
thể xác định theo công thức của Makop:
W = K. Q

. t


Trong đó:
Q
t
: là lưu lượng mưa chảy vào hồ, (m
3
/s)
t
t
: là thời gian tính toán kể từ điểm xa nhất của lưu vực thoát nước tới hồ, (s)
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
16

K: hệ số biến đổi phụ thuộc vào thời gian dòng chảy từ hồ, có thể xác định
theo công thức
K = (1)
.

(ở đ
ây =





với Q
x
: là lưu lượng nước mưa điều tiết chảy vào tuyến cống
sau hồ, Q
t
là lưu lượng nước mưa tính toán chảy vào hồ)
q
lu lîng tÝnh to¸n vµo hå
q
0
(q
b)
lu lîng ra khái hå
dung tÝch hå

Bảng 1.2 xác định hệ số K và



K


K


K
n 0,6 n 0,6 n 0,6 n 0,6 n bất kỳ
0,1 1,5 - 0,4 0,42 0,47 0,7 0,13
0,15 1,1 1,5 0,45 0,36 0,38 0,75 0,1

0,2 0,85 1,15 0,5 0,3 0,32 0,8 0,07
0,25 0,69 0,87 0,55 0,25 0,27 0,85 0,04
0,3 0,85 0,69 0,6 0,21 0,22 0,9 0,02
0,35 0,5 0,57 0,65 0,16 0,17 - -

Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
17

Bảng 1. 3: xác định thông số khí hậu n.
Tên địa phương n Tên địa phương n
Cửa Tùng 0,5 Đà Nẵng 0,7
Bắc Kạn 0,5 Hòn Gai 0,65
Nam Định 0,65 Tuyên Quang 0,7
Hà Giang 0,6 Hòa Bình 0,6
Hà Nội 0,5 Vĩnh Yên 0,65
Hải Dương 0,6 Ninh Bình 0,65
Hải Phòng 0,5 Thái Nguyên 0,6
Hưng Yên 0,5 Huế 0,5
Bảo Lộc 0,54 Đà Lạt 0,7
Bắc Giang 0,6 Sài Gòn 0,7
Ba Xuyên 0,7 Nha Trang 0,7
1.3.3 Phương pháp tính toán dung tích hồ điều hòa dựa trên đường quá
trình lưu lượng vào và lưu lượng đỉnh tháo khỏi hồ. (Theo sổ tay thiết
kế mạng lưới thoát nước của Mỹ - Phương pháp 2)
Phương pháp này yêu cầu biết đường quá trình lưu lượng chảy vào hồ
(Inflow Hydrograph) và lưu lượng đỉnh tháo khỏi hồ (Release Rate) –xem
hình 1. Dung tích của hồ điều hòa chính là phần diện tích nằm giữa đường
quá trình lưu lượng vào và ra khỏi hồ (phần gạch chéo). Theo phương pháp
này ta giả thiết đường quá trình Q
tháo

trong khoảng thời gian t là từ 0 tới đỉnh
là một đường thẳng.
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
18


Hình 1.1. Ước tính dung tích hồ điều hòa theo PP đường quá trình lưu
lượng
1.3.4 Phương pháp tính toán dung tích hồ điều hòa dựa trên đường quá
trình lưu lượng dạng hình tam giác. (Theo sổ tay thiết kế mạng lưới thoát
nước của Mỹ - Phương Pháp 3)
Phương pháp này dựa trên giả thiết đường quá trình lưu lượng đến và đi
khỏi hồ có dạng gần như hình tam giác (xem hình 2). Dung tích của hồ được
ước tính từ diện tích phía trên đường quá trình dòng ra (outflow hydrograph)
và phía trong đường quá trình dòng vào (phần gạch chéo). Công thức xác định
dung tích hồ điều hòa như sau:
V
s
= 0.5 t
i
(Q
i
-Q
o
) (1.3)
Trong đó:
Vs = dung tích điều tiết của hồ (m
3
)
Q

i
= lưu lượng đỉnh vào hồ (m
3
/s)
Q
o
= lưu lượng đỉnh ra khỏi hồ (m
3
/s)
t
i
= thời lượng của dòng chảy vào hồ (s)
t
p
= thời gian trước đỉnh của dòng chảy vào hồ (s).
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
19

Phương pháp này không nên áp dụng đối với những trường hợp có
đường quá trình không thể xấp xỉ dạng hình tam giác.

Hình 1.2. Phương pháp đường quá trình lưu lượng hình tam giác
1.3.5 Tính toán dung tích hòa điều hòa theo phương pháp hồi quy. (Theo
sổ tay thiết kế mạng lưới thoát nước của Mỹ - Phương pháp 4)
Phương pháp này được đề xuất lần đầu tiên bởi Wycoff và Singh năm
1986.
Các bước tính toán dung tích hồ điều hòa theo phương pháp này như sau:
Bước 1. Xác định tổng lượng dòng chảy đến Vr, lưu lượng đỉnh dòng
chảy ra khỏi hồ (Qo), thời gian dòng chảy đến ti, thời gian trước đỉnh tp.
Bước 2: Tính tỷ số Vs/Vr sử dụng số liệu từ bước 1 và phương trình sau:

V

V

=
1.291 

1 
Q

Q


.
(
T

T

)
.

Bước 3: Nhân dung tích dòng chảy đến (Vr) với tỷ số Vs/Vr đã tính ở
trên sẽ được dung tích điều tiết của hồ.
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
20

1.3.6 Phương pháp xác định dung tích hồ điều hòa dựa trên quá trình
dòng đến và dòng đi. (Phương pháp 5)
Phương pháp này dựa trên phương trình cân bằng nước như sau:

S

 S

=
I

+ I

2
t 
Q

+ Q

2
t
Để giải phương trình này có thể sử dụng các phương pháp khác nhau
như : lập bảng, đồ thị hoặc thử dần dựa trên mô hình toán SWMM.
Ở trong luận văn này để giải phương trình trên tác giả sử dụng mô hình
toán SWMM. Tức là chọn lưu lượng bơm (Q
b
), chọn máy bơm sau đó mô
phỏng hệ thống, giả thiết dung tích hồ điều hòa. Nếu có ngập thì điều chỉnh
dung tích hồ điều hòa đến khi hết ngập thì ta có được dung tích thiết kế của
hồ điều hòa.

1.4. Giới thiệu mô hình toán SWMM
Mô hình toán SWMM (Storm Water Management Model) là mô hình
động lực học dòng chảy mặt do nước mưa tạo nên, mô phỏng mưa – dòng

Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
21

chảy cho các khu đô thị cả về chất lượng và số lượng, tính toán quá trình dòng
chảy trên các đường dẫn.
SWMM ra đời từ năm 1971, cho đến nay đã trải qua nhiều lần nâng
cấp. Mô hình SWMM được sử dụng rộng rãi trên thế giới cho các công tác
quy hoạch, phân tích và thiết kế liên quan đến dòng chảy do nước mưa.
1.4.1. Các khả năng của mô hình
SWMM tính toán được nhiều quá trình thủy lực khác nhau tạo thành
dòng chảy, bao gồm:
- Lượng mưa biến đổi theo thời gian
- Bốc hơi trên mặt nước tĩnh
- Sự tích tụ và tan tuyết
- Sự cản nước mưa tại các chỗ địa hình lõm có khả năng chứa nước
- Ngấm của nước mưa xuống các lớp đất chưa bão hòa
- Thấm của nước ngấm xuống các tầng chứa nước ngầm
- Sự trao đổi giữa nước ngầm và hệ thống tiêu
- Chuyển động tuyến của dòng chảy trên mặt đất và ở các hồ chứa phi
tuyến
Mô hình SWMM có khả năng mô phỏng linh hoạt về thủy lực dòng
chảy hệ thống bao gồm các đường ống, kênh, các công trình trữ nước và xử lý
nước, các công trình phân dòng…
Ngoài khả năng mô phỏng dòng chảy mặt, SWMM còn có khả năng
tính toán vận chuyển chất ô nhiễm, xem xét tới nguồn gây ô nhiễm và diễn
biến nồng độ chất ô nhiễm trên hệ thống.
1.4.2. Các ứng dụng của mô hình
Các ứng đụng điển hình của mô hình:
- Thiết kế và bố trí các thành phần của hệ thống tiêu để kiểm soát lũ.
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN

22

- Bố trí các công trình trữ nước (điều hòa nước) và các thiết bị để kiểm
soát lũ và bảo vệ chất lượng nước.
- Lập bản đồ ngập lụt của hệ thống kênh tự nhiên.
- Vạch ra các phương án làm giảm hiện tượng chảy tràn của mạng lưới
thoát nước hỗn hợp.
- Đánh giá tác động của dòng chảy vào và dòng thấm của hệ thống thoát
nước thải.
- Tạo ra các hiệu ứng BMP để làm giảm tải chất ô nhiễm khi trời mưa

Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
23

CHƯƠNG 2:
TÌNH HÌNH CHUNG CỦA THỊ TRẤN NHO QUAN,
HUYỆN NHO QUAN, TỈNH NINH BÌNH
2.1 Điều kiện tự nhiên
2.1.1 Vị trí địa lý và giới hạn nghiên cứu:
Phần nội thị được mở rộng bao gồm: Thị trấn Nho Quan, xã Đồng
Phong, và một phần các xã: Lạc Vân, Phú Sơn, Lạng Phong có diện tích
1402,55ha.
2.1.2 Địa hình
Thị trấn Nho Quan và các xã Phú Sơn, Đồng Phong, Lạng Phong thuộc
Vùng bán sơn địa, xã Lạc Vân thuộc đồng chiêm trũng. Địa hình tương đối
bằng phẳng, chủ yếu là đất ruộng canh tác và dân cư đang sinh sống. Quỹ đất
núi, sông ngòi, hồ ao chiếm tỷ lệ nhỏ.
Khu vực phía Nam đê sông Lạng, hướng nền dốc từ Bắc xuống Nam.
Trên những trục đường chính dân cư 2 bên đường đã tôn nền nên có cốt cao
độ lớn hơn khu vực xung quanh. Khu vực dân cư cao độ từ 2,5m đến 5.0 m,

khu vực ruộng có cao độ từ 1,0m đến 5,0 m.
Khu vực từ phía Bắc đê sông Lạng đến sông Lạng cao độ nền thấp dần
xuống phía sông Lạng, cao độ từ 0,3m đến 5,0 m.
Khu vực phía Bắc sông Lạng hướng nền dốc từ Bắc xuống Nam với cao
độ từ 0,5m đến 5,2m.
2.1.3 Khí hậu
Khí hậu Nho Quan mang đầy đủ những đặc điểm cơ bản của khí hậu
miền Bắc Việt Nam, đó là khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm mưa nhiều.
+ Nhiệt độ:
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
24

Nho Quan chịu ảnh hưởng khí hậu vùng đồng bằng Bắc Bộ. Nhiệt độ
trung bình năm khá cao và đồng đều, nhiệt độ trung bình 23,40C. Mùa lạnh
vào khoảng cuối tháng tháng 11 đến giữa tháng 3. Số ngày lạnh khoảng 50-60
ngày. Tháng lạnh nhất thường là tháng 1.
Nhiệt độ thấp nhất có thể xuống đến 5-7
0
C.
Nhiệt độ cao nhất 37
0
C.
+ Độ ẩm không khí
Độ ẩm của không khí trung bình là 84 - 86%. và tổng số giờ nắng trong
năm lớn hơn 1100 giờ.
+ Chế độ gió
Hướng gió chủ đạo: từ tháng 4 đến tháng 8: Gió hướng Đông Nam
Từ tháng 11 đến tháng 3: Gió hướng Bắc và Đông Bắc.
Khu đất thiết kế có chung khí hậu của huyện Nho Quan chịu ảnh hưởng
của chế độ nhiệt đới ẩm, gió mùa nội chí tuyến. Mùa nóng bắt đầu từ tháng 5

đến tháng 10, mùa lạnh bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 hàng năm.
+ Lượng mưa
Lượng mưa trung bình cả năm 1900mm. Mưa tập trung chủ yếu vào mùa
hạ từ tháng 5 đến tháng 11, trung bình trên 100mm/tháng. Trong mùa mưa
lượng mưa chiếm trên 80% tổng lượng mưa cả năm. Tháng 8 – 9 có lượng mưa
lớn nhất trong năm (trung bình 300 – 400mm). Vào mùa đông lượng mưa
chiếm khoảng 10 – 20% tổng lượng mưa, chủ yếu là dạng mưa nhỏ, mưa phùn.
Mưa phùn thường xảy ra vào nửa sau mùa đông và kéo dài nhiều ngày duy trì
một tình trạng ẩm ướt thường xuyên.
Bão: Thường xuất hiện vào tháng 7, 8, 9 gây mưa to gió lớn, lũ lụt.
2.1.4 Thuỷ văn
Thị trấn chịu ảnh hưởng chế độ thuỷ văn của sông Lạng, gây lũ lụt hàng
năm cho các xã phía Bắc sông Lạng đến cốt cao độ 4-4,5m. Mức lụt cao nhất
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN
25

là 5,5m (năm 1985) có tần suất 2%. Tuy nhiên thị trấn Nho Quan nằm trong
đê Năm Căn nên không bị lụt, chỉ bị úng tạm thời.
Sông Lạng: bắt nguồn từ Hoà Bình chảy vào Nho Quan (tại xã Thạch
Bình) và đổ ra sông Bôi tại xã Đức Long. Đây là con sông khá lớn, chảy cắt
ngang huyện và là nguồn cung cấp nước ngọt chủ yếu cho khu vực trung tâm
huyện và các xã lân cận.
2.1.5 Tài nguyên khoáng sản
Huyện Nho Quan có nguồn tài nguyên khoáng sản khá phong phú, trong đó
quan trọng nhất là đá vôi và đá đôlomit với trữ lượng lớn, bên cạnh đó còn có
các loại khoáng sản khác nhưng trữ lượng không lớn như than bùn, than đá…
2.1.6 Tài nguyên du lịch
Nho Quan có tiềm năng du lịch tương đối phong phú, có thể phát triển
đủ các loại hình du lịch như: du lịch sinh thái, cảnh quan, tâm linh, lễ hội …
trong số đó quan trọng nhất là Vườn quốc gia Cúc Phương, động Vân

Trình…v v
2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội
Theo Niên giám thống kê huyện Nho Quan năm 2006, khu vực quy
hoạch bao gồm thị trấn Nho Quan, xã Đồng Phong và một phần các xã lân
cận có 18.620 người, trong đó có 10.427 người trong độ tuổi lao động, chiếm
56% dân số của khu vực quy hoạch.
Bảng 2.1:Bảng thống kê hiện trạng dân số khu đất quy hoạch
STT
Tên xã,
thị trấn
DS toàn xã
thị trấn (ng)
DS chuyển vào
khu đất QH (ng)
Dân số
còn lại (ng)
1 Phú Sơn 4.462 950 3.512
2 Lạc Vân 4.794 2.980 1.814
Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN