Nghiên cứu xác định quy mô và hình thức bố trí hợp lý hồ điều hòa cho vùng hỗn hợp nông nghiệp đô thị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LƯU VĂN QUÂN

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH QUY MÔ VÀ HÌNH THỨC BỐ
TRÍ HỢP LÝ HỒ ĐIỀU HOÀ CHO VÙNG HỖN HỢP
NÔNG NGHIỆP - ĐÔ THỊ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LƯU VĂN QUÂN

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH QUY MÔ VÀ HÌNH THỨC BỐ
TRÍ HỢP LÝ HỒ ĐIỀU HOÀ CHO VÙNG HỖN HỢP
NÔNG NGHIỆP - ĐÔ THỊ

Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
Mã số

: 62-62-30-01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS TS TRẦN VIẾT ỔN

HÀ NỘI, NĂM 2015


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian miệt mài nghiên cứu dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy
giáo PGS TS Trần Viết Ổn, sự giúp đỡ của gia đình, nhiều cá nhân và đơn vị đã
cung cấp số liệu, góp ý kiến để tôi đã hoàn thành luận án này. Từ đáy lòng mình,
tác giả chân thành cám ơn PGS TS Trần Viết Ổn người hướng dẫn khoa học đã
giúp tôi.
Xin cảm tạ tấm lòng những người thân yêu và gia đình đã động viên, giúp đỡ
và gửi gắm ở tôi.
Cảm ơn Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Phòng Đào tạo đại học và sau đại
học, Trường Đại học Thuỷ lợi, Công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên khai
thác công trình thuỷ lợi Sông Nhuệ, Ban quản lý trung ương các dự án thủy lợi
(CPO), Viện kỹ thuật tài nguyên nước, cùng bè bạn, đồng nghiệp đã chia sẻ những
khó khăn, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và hoàn thành luận án này.
Hà Nội, tháng 11 năm 2015

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả tính toán trong luận án là trung thực và chưa từng được
ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả của luận án

Lưu Văn Quân

ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án ....................................................................... 1
2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu ...................................................................... 2
3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu ..................................................................... 3
4. Phương pháp nghiên cứu và cách tiếp cận ....................................................... 3
4.1. Cách tiếp cận ................................................................................................... 3
4.2. Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng ................................................... 4
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu ................................................. 4
6. Những đóng góp mới của luận án ..................................................................... 5
7. Bố cục của luận án ............................................................................................. 5

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỒ ĐIỀU HÒA, ẢNH HƯỞNG CỦA
HỒ ĐIỀU HÒA ĐẾN HỆ THỐNG TIÊU CHO VÙNG HỖN HỢP
NÔNG NGHIỆP - ĐÔ THỊ .......................................................................... 7
1.1 Chức năng của hồ điều hòa ............................................................................. 7
1.1.1 Các khái niệm ................................................................................................ 7
1.1.2 Chức năng của hồ điều hòa ........................................................................... 7
1.2 Tổng quan về sử dụng hồ điều hòa ................................................................. 9
1.2.1 Trên thế giới .................................................................................................. 9
1.2.2 Trong nước .................................................................................................. 11
1.2.3 Nhận xét....................................................................................................... 22
1.3 Tổng quan các nghiên cứu về hồ điều hòa .................................................... 23

1.3.1 Trên thế giới ................................................................................................ 23
1.3.2. Trong nước ................................................................................................. 28
1.4. Nhận xét chương ........................................................................................... 31

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ CÔNG CỤ NGHIÊN CỨU 33
2.1 Hồ điều hòa trong hệ thống tiêu .................................................................... 33
2.1.1 Hồ điều hòa trong hệ thống thoát nước mưa đô thị .................................... 33
2.1.2 Hồ điều hòa trong hệ thống tiêu nông nghiệp ............................................. 34
2.1.3 Hồ điều hòa trong hệ thống tiêu cho vùng hỗn hợp nông nghiệp – đô thị .. 35
2.1.4 Các hình thức kết nối hồ điều hòa với hệ thống kênh ................................. 36
2.2 Xây dựng bài toán xác định quy mô và hình thức bố trí hợp lý của hồ điều
hòa ........................................................................................................................ 38
2.3 Phương pháp giải ........................................................................................... 38
2.3.1 Đề xuất trình tự giải bài toán ...................................................................... 38
2.3.2 Cơ cở xác định quy mô và hình thức bố trí hồ điều hòa.............................. 41
2.3.3 Xác định quy mô công trình của các phương án ......................................... 42
2.3.4 Xây dựng hàm mục tiêu, điều kiện ràng buộc ............................................. 53
2.3.5 Xác định hàm mục tiêu cụ thể cho các vùng nghiên cứu ............................ 56

iii


2.3.6 Ứng dụng hàm mục tiêu cho việc chọn kịch bản hợp lý.............................. 61
2.4 Nhận xét chương ............................................................................................ 63

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH QUY MÔ VÀ HÌNH THỨC
BỐ TRÍ HỢP LÝ HỒ ĐIỀU HÒA CHO LƯU VỰC THOÁT NƯỚC
PHÍA TÂY THÀNH PHỐ HÀ NỘI .......................................................... 65
3.1 Chọn và mô tả vùng nghiên cứu.................................................................... 65
3.1.1 Chọn vùng nghiên cứu ................................................................................ 65

3.1.2 Tóm lược một số nét chính về vùng nghiên cứu .......................................... 65
3.1.3 Tóm lược quy hoạch thoát nước mưa vùng nghiên cứu ............................. 67
3.1.4 Các nhận xét về vùng nghiên cứu ............................................................... 68
3.2 Ứng dụng mô hình swmm 5.0 để xác định lưu lượng thiết kế hệ thống tiêu
.............................................................................................................................. 69
3.2.1 Sơ lược về mô hình SWMM 5.0 ................................................................... 69
3.2.2 Kết quả kiểm định mô hình SWMM 5.0 ...................................................... 69
3.2.3 Ứng dụng mô hình SWMM 5 để xác định lưu lượng thiết kế hệ thống tiêu
của lưu vực phía tây Hà Nội ................................................................................ 73
3.2.3.1 Xây dựng các kịch bản bố trí vị trí kết nối hồ điều hòa với hệ thống kênh
và quy mô hồ điều hòa .......................................................................................... 73
3.2.3.2 Kết quả tính toán....................................................................................... 75
3.3 Xây dựng hàm mục tiêu cụ thể áp dụng cho khu vực tây Hà Nội ............... 86
3.3.1 Hàm mục tiêu tổng quát .............................................................................. 86
3.3.2 Xác định các thành phần trong hàm mục tiêu ............................................ 87
3.3.3 Hàm mục tiêu cụ thể của khu vực phía Tây thành phố Hà Nội .................. 95
3.3.4 Ứng dụng hàm mục tiêu để xác định phương án hợp lý hồ điều hòa cho khu
vực phía Tây Hà Nội ............................................................................................ 97
3.4 Nhận xét chương .......................................................................................... 108

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 110
I. Kết quả đạt được của luận án........................................................................ 110
II. Kiến nghị ....................................................................................................... 111
III. Những hạn chế của luận án ........................................................................ 111

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ................................ 113
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 114
CÁC PHỤ LỤC ........................................................................................ 121
PHỤ LỤC 1: CÁC HÌNH THỨC KẾT CẤU THÔNG THƯỜNG CỦA
KÊNH CẤP 3............................................................................................ 121

PHỤ LỤC 02. KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH SWMM ................................... 122
PHỤ LỤC 03. CÁC BẢNG BIỂU ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN ÁP DỤNG
CHO PHÍA TÂY HÀ NỘI. ...................................................................... 139

iv


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

STT

Viết tắt

Ý nghĩa

1

HĐH

2

TT

Hồ bố trí tập trung tại công trình đầu mối

3

PT1

Hồ bố trí dọc kênh chính

4

PT2

Hồ bố trí dọc kênh chính và nhánh

5

BĐKH

6

TLV

7

KĐTM

Khu đô thị mới

8

ĐTXD

Đầu tư xây dựng

9

PL

Hồ điều hòa

Biến đổi khí hậu
Tiểu lưu vực

Phụ lục

v


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Bảng thống kê diện tích hồ, tỷ lệ hồ trên diện tích đô thị tại một số đô thị
lớn ......................................................................................................................... 12
Bảng 3.1: Bảng đánh giá sai số quá trình tính toán và thực đo .............................. 69
Bảng 3.2: Bảng đánh giá sai số quá trình tính toán và thực đo, 02 trận mưa kiểm
định ....................................................................................................................... 71
Bảng 3.3. Kết quả tính toán lưu lượng với trường hợp hồ tập trung tại đầu mối. .... 77
Bảng 3.4. Tổ hợp kết quả tính toán lưu lượng nhóm kịch bản hồ bố trí tập trung. .. 80
Bảng 3.5. Bảng kết quả tính toán cho nhóm kịch bản hồ bố trí dọc kênh chính (PT1)
.............................................................................................................................. 81
Bảng 3.6. Kết quả tính toán nhóm kịch bản hồ phân tán dọc kênh chính và kênh
nhánh (PT2)........................................................................................................... 82
Bảng 3.7 Kết quả tính kích thước kênh tại 02 đoạn kênh đại diện .......................... 86
Bảng 3.8. Bảng thống kê kết quả kiểm định bằng phần mềm Eview 6.0 cho đầu mối
.............................................................................................................................. 89
Bảng 3.9. Bảng thống kê kết quả kiểm định bằng phần mềm Eview 6.0 cho kênh
cấp 3 ...................................................................................................................... 91
Bảng 3.10. Bảng thống kê kết quả kiểm định bằng phần mềm Eview 6.0 kênh cấp 3
.............................................................................................................................. 91

Bảng 3.11. Bảng thống kê kết quả kiểm định bằng phần mềm Eview 6.0 cho kênh
cấp 1, 2 .................................................................................................................. 93
Bảng 3.12. Bảng thống kê kết quả kiểm định bằng phần mềm Eview 6.0 cho hồ điều
hòa ........................................................................................................................ 95
Bảng 1.PL2. Số liệu trận mưa 24/8/2010-28/8/2010 trạm Hà Đông ..................... 126
Bảng 2.PL2. Số liệu trận mưa 24/8/2010-28/8/2010 trạm Phủ Lý ........................ 127
Bảng 3.PL2: Bảng đánh giá sai số quá trình tính toán và thực đo ........................ 131
Bảng 4.PL2: Bảng so sánh số liệu thực đo và tính toán trận mưa ngày 24-28/8/2010
............................................................................................................................ 132
Bảng 5.PL2: Bảng đánh giá sai số quá trình tính toán và thực đo, 02 trận mưa kiểm
định ..................................................................................................................... 134
Bảng 6.PL2: Bảng so sánh số liệu thực đo và tính toán trận mưa ngày 22-26/5/2012
............................................................................................................................ 135
Bảng 7.PL2 Bảng so sánh số liệu thực đo và tính toán trận mưa ngày 17-19/8/2012
............................................................................................................................ 136
Bảng 01.PL3. Bảng thống kê chi phí đầu tư của một số trạm bơm ....................... 139
Bảng 2.PL3. Bảng tính thủy lực kênh cấp 3 – trường hợp sử dụng cống tròn ....... 140
Bảng 3.PL3. Bảng tính thủy lực, giá thành kênh cấp 3 – trường hợp sử dụng cống
hộp ...................................................................................................................... 140
Bảng 4.PL3. Bảng tính thủy lực, giá thành của kênh cấp 1 và 2 ........................... 141
Bảng 5.PL3- Bảng tính kích thước HĐH, chi phí đầu tư xây dựng....................... 142
vi


Bảng 6.PL3. Các kịch bản bố trí hồ điều hòa tập trung tại đầu mối (TT). ............. 142
Bảng 7.PL3. Bố trí HĐH phân tán dọc kênh chính (PT1).................................... 144
Bảng 8a.PL3 Bố trí HĐH phân tán dọc kênh chính và kênh nhánh (PT2). .......... 147
Bảng 8b.PL3 Bố trí HĐH phân tán dọc kênh chính và kênh nhánh (PT2). .......... 149
Bảng 9.PL3. Tổng hợp chi phí đầu tư xây dựng cho nhóm kịch bản hồ tập trung tại
đầu mối (TH1). .................................................................................................... 150

Bảng 10.PL3. Tổng hợp chi phí đầu tư xây dựng cho các kịch bản bố trí hồ tại đầu
mối khác tỷ lệ diện tích với các hình thức kết cấu. (TH1) .................................... 152
Bảng 11.PL3. Tổng hợp chi phí đầu tư xây dựng cho các kịch bản tập trung tại đầu
mối (TH2) ........................................................................................................... 154
Bảng 12.PL3. Tổng hợp chi phí đầu tư xây dựng cho các kịch bản tập trung tại đầu
mối (TH3) ........................................................................................................... 156
Bảng 13.PL3. Tổng hợp chi phí đầu tư xây dựng cho các kịch bản bố trí hồ tại đầu
mối khác tỷ lệ diện tích với các hình thức kết cấu. (TH2 và TH3) ....................... 157
Bảng 14.PL3. Tổng hợp giá trị đầu tư xây dựng cho các kịch bản PT1 (TH1) ..... 160
Bảng 15.PL3. Tổng hợp giá trị đầu tư xây dựng cho các kịch bản PT2 (TH1) ..... 161
Bảng 16.PL3. Tổng hợp chi phí đầu tư xây dựng cho các kịch bản PT1 với (TH2 và
TH3).................................................................................................................... 162
Bảng 17.PL3. Tổng hợp chi phí đầu tư xây dựng cho các kịch bản PT2 với (TH2 và
TH3) ................................................................................................................................. 163

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống thoát nước mưa đô thị ..................................................... 33
Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống tiêu nông nghiệp ............................................................. 34
Hình 2.3 Hệ thống tiêu nông nghiệp ...................................................................... 35
Hình 2.4 Hệ thống tiêu cho vùng hỗn hợp nông nghiệp – đô thị............................. 36
Hình 2.5. Sơ đồ kết nối hồ và kênh dẫn ................................................................. 37
Hình 2.6. Hình ảnh hồ trên kênh và hồ bên kênh ................................................... 37
Hình 2.7. Sơ họa hệ thống tiêu cho vùng hỗn hợp nông nghiệp – đô thị ................. 38
Hình 2.8 Sơ đồ các bước xác định phương án chọn theo phương pháp truyền thống
.............................................................................................................................. 39
Hình 2.9. Sơ đồ các bước xác định phương án chọn theo phương pháp mới .......... 40
Hình 2.10. Sơ họa các hình thức bố trí hồ điều hòa ................................................ 41

Hình 2.11. Phương pháp xác định các kịch bản (KB) hình thức bố trí HĐH .......... 42
Hình 2.12 Sơ đồ kết nối liên hồ ............................................................................. 43
Hình 2.13. Sơ đồ khối tính toán thủy văn, thủy lực vùng hỗn hợp nông nghiệp – đô
thị .......................................................................................................................... 45
Hình 2.14 Các thành phần của hệ thống mô phỏng bởi SWMM 5.......................... 46
Hình 2.15a: Mô hình cắt ngang tiểu lưu vực (subcatchment) ................................. 47
Hình 2.15b. Mô hình mưa – dòng chảy để tính Q~t từ các tiểu lưu vực
(subcatchment) ...................................................................................................... 48
Hình 2.16. Sơ họa dòng chảy vào và ra khỏi hồ ..................................................... 49
Hình 2.17. Đồ thị dòng chảy đến và đi khỏi hồ ...................................................... 49
Hình 2.18. Công trình tràn điều tiết nước mặt ruộng .............................................. 52
Hình 2.19. Dạng đường hồi quy quan hệ Cđm~Qđm của các loại máy khác nhau ..... 57
Hình 2.20. Mặt cắt ngang kênh cấp 1, cấp 2 kênh đất ............................................ 58
Hình 2.21. Mặt cắt ngang kênh cấp 1, cấp 2 có gia cố mái đá xây.......................... 59
Hình 2.22. Dạng đường hồi quy chi phí đầu tư xây dựng và lưu lượng kênh cấp 1, 2
.............................................................................................................................. 59
Hình 2.23. Dạng đường hồi quy chi phí đầu tư xây dựng và lưu lượng của kênh cấp
3 ............................................................................................................................ 60
Hình 2.24. Dạng đường hồi quy chi phí đầu tư xây dựng và diện tích hồ ............... 61
Hình 2.25. Dạng đường quan hệ giữa lưu lượng và diện tích hồ ............................ 62
Hình 2.26. Dạng đường quan hệ của chi phí đầu tư xây dựng và diện tích HĐH .... 62
Hình 3.1. Bình đồ vùng nghiên cứu – phía Tây Hà Nội. ........................................ 66
Hình 3.2 Quy hoạch không gian vùng nghiên cứu tầm nhìn 2030 đến 2050 ........... 68
Hình 3.3: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo ..................................... 70
Kết quả hiệu chỉnh - ngày 24-28/08/2010 - trạm Hà Đông - Sông Nhuệ ................ 70
Hình 3.4: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo ..................................... 70
Kết quả hiệu chỉnh - ngày 24-28/08/2010 – Cống điều tiết Đồng Quan - Sông Nhuệ
.............................................................................................................................. 70
viii

Hình 3.5: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo ..................................... 71
Kết quả hiệu chỉnh - ngày 22-26/05/2012 - trạm Hà Đông - Sông Nhuệ ................ 71
Hình 3.6: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo ..................................... 71
Kết quả hiệu chỉnh - ngày 22-26/05/2012 - trạm Đồng Quan - Sông Nhuệ ............ 71
Hình 3.7: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo ..................................... 72
Kết quả hiệu chỉnh - ngày 17-19/08/2012 - trạm Hà Đông - Sông Nhuệ ................ 72
Hình 3.8: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo ..................................... 72
Kết quả hiệu chỉnh - ngày 17-19/08/2012 - trạm Đồng Quan - Sông Nhuệ ............ 72
Hình 3.9 Sơ đồ thủy lực vùng nghiên cứu .............................................................. 74
Hình 3.10. Đồ thị quan hệ giữa lưu lượng đầu mối và tỷ lệ HĐH........................... 77
Hình 3.11. Đồ thị quá trình lưu lượng đầu mối Liên Mạc khi tỷ lệ HĐH thay đổi .. 78
Hình 3.12. Đồ thị quá trình lưu lượng đầu mối Yên Thái khi tỷ lệ HĐH thay đổi .. 78
Hình 3.13. Đồ thị quá trình lưu lượng đầu mối Yên Nghĩa khi tỷ lệ HĐH thay đổi 79
Hình 3.14. Đồ thị đường mực nước dọc sông Nhuệ từ nút N16 đến N5 ................. 79
Hình 3.15. Đồ thị quan hệ lưu lượng đỉnh đầu mối và tỷ lệ diện tích HĐH ............ 83
Hình 3.16. Đồ thị quan hệ tổng lưu lượng đỉnh hệ thống kênh và tỷ lệ diện tích
HĐH...................................................................................................................... 83
Hình 3.17. Sơ đồ vị trí tiểu lưu vực xem xét .......................................................... 85
Hình 3.18. Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa lưu lượng và chi phí đầu tư xâydựng
khu đầu mối ........................................................................................................... 89
Hình 3.19. Đồ thị quan hệ giữa lưu lượng và chi phí đầu tư xây dựng của kênh cấp 3
– sử dụng ống cống tròn đúc sẵn. ........................................................................... 90
Hình 3.20. Đồ thị quan hệ giữa lưu lượng và chi phí đầu tư xây dựng của kênh cấp 3
– sử dụng hộp hình chữ nhật. ................................................................................. 91
Hình 3.21. Đồ thị quan hệ giữa lưu lượng và chi phí cải tạo kênh cấp 1 và 2 ......... 92
(Ghi chú: nạo vét và gia cố mái bằng xây đá hộc trong khung BTCT – tính cho
100m) .................................................................................................................... 92
Hình 3.22 Đồ thị quan hệ giữa lưu lượng và chi phí cải tạo kênh cấp 1 và 2 .......... 93
(chỉ nạo vét – tính cho 100m) ................................................................................ 93

Hình 3.23. Đồ thị quan hệ giữa diện tích hồ và chi phí đầu tư xây dựng của HĐH –
gia cố mái bằng lát đá. ........................................................................................... 94
Hình 3.24. Đồ thị quan hệ giữa tỷ lệ diện tích hồ và chi phí đầu tư xây dựng các
hạng mục trong hệ thống ứng với phương án kết cấu (GTT1) ................................ 99
Hình 3.25. Đồ thị quan hệ giữa tỷ lệ diện tích hồ và chi phí đầu tư xây dựng của các
hình thức kết cấu ................................................................................................. 100
Hình 3.26. Đồ thị quan hệ giữa tỷ lệ diện tích hồ và chi phí đầu tư xây dựng của các
hình thức kết cấu – hồ phân tán PT1 .................................................................... 102
Hình 3.27. Đồ thị quan hệ giữa tỷ lệ diện tích hồ và chi phí đầu tư xây dựng PT2103
Hình 3.28. Đồ thị quan hệ giữa tỷ lệ diện tích hồ và chi phí đầu tư xây dựng khu đầu
mối ...................................................................................................................... 106

ix


Hình 3.29. Đồ thị quan hệ giữa tỷ lệ diện tích hồ và chi phí xây dựng hệ thống kênh
............................................................................................................................ 107
Hình 3.30. Đồ thị quan hệ giữa tỷ lệ diện tích hồ và chi phí đầu tư xây dựng toàn hệ
thống ................................................................................................................... 108
Hình 01.PL1. Kết cấu đường kênh, cống cấp 3 sử dụng cống tròn đơn ................ 121
Hình 02.PL1. Kết cấu đường kênh, cống cấp 3 sử dụng cống tròn đôi và ba ........ 121
Hình 03.PL1. Kết cấu đường kênh, cống cấp 3 sử dụng cống hộp ....................... 121
Hình 01.PL2. Sơ đồ thuỷ lực - Bố trí các điểm quan trắc H,Q kiểm định mô hình 128
Kết quả hiệu chỉnh - ngày 24-28/08/2010 - trạm Hà Đông - Sông Nhuệ .............. 132
Hình 3.PL2: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo .............................. 133
Kết quả hiệu chỉnh - ngày 24-28/08/2010 – Cống điều tiết Đồng Quan - Sông Nhuệ
............................................................................................................................ 133
Hình 4.PL2: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo .............................. 134
Kết quả hiệu chỉnh - ngày 22-26/05/2012 - trạm Hà Đông - Sông Nhuệ .............. 134
Hình 5.PL2: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo .............................. 135

Kết quả hiệu chỉnh - ngày 22-26/05/2012 - trạm Đồng Quan - Sông Nhuệ .......... 135
Hình 6.PL2: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo .............................. 136
Kết quả hiệu chỉnh - ngày 17-19/08/2012 - trạm Hà Đông - Sông Nhuệ .............. 136
Hình 7.PL2: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo .............................. 137
Kết quả hiệu chỉnh - ngày 17-19/08/2012 - trạm Đồng Quan - Sông Nhuệ .......... 137

x


xi


MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
Sự bùng nổ dân số tại các đô thị và khu công nghiệp do nhu cầu của phát triển kinh tế
đòi hỏi mở rộng diện tích đô thị và xây dựng khu đô thị mới. Khi diện tích mở rộng
của đô thị làm mất diện tích chứa nước tạm thời, kết nối hạ tầng thoát nước cho diện
tích đô thị mở rộng và hạ tầng thoát nước đô thị sẵn có mang tính chắp vá nên gia tăng
ngập úng. Nhiều khu đô thị mới được xây dựng trên diện tích đất sản xuất nông nghiệp
hoặc đất chuyên dùng đã tạo áp lực cho hệ thống tiêu do tăng nhiều về lưu lượng đỉnh
và tổng lượng nước cần tiêu (đô thị hóa làm giảm lượng nước thấm). Giải pháp toàn
diện là nâng cấp hệ thống tiêu từ đầu mối đến hệ thống kênh dẫn, chuyển đổi các vùng
trũng sang nuôi trồng thủy sản hoặc hồ điều hòa để điều tiết lượng nước gia tăng.
Trong đó, hồ điều hòa làm nhiệm vụ trữ nước mưa nhằm giảm ngập úng cho diện tích
đô thị và vùng sản xuất nông nghiệp trong lưu vực phụ trách.
Vai trò chủ yếu của hồ điều hòa trong hệ thống thoát nước mưa là trữ nước mưa làm
giảm ngập úng, giảm quy mô, kích thước các công trình phía sau hồ như: đường dẫn,
trạm bơm, cống tiêu… Ngoài ra, hồ có nhiệm vụ trữ nước để phục vụ cho các mục
đích khác nhau như tạo cảnh quan đô thị, cấp nước tưới, kết hợp nuôi trồng thủy sản,

bổ sung lượng nước ngầm, xử lý ô nhiễm môi trường nước và cải thiện vi khí hậu.
Hiện tượng biến đổi khí hậu làm tăng các trận mưa lớn cả về cường độ và tổng lượng
khiến ngập úng xảy ra ngày càng nghiêm trọng và số lần xuất hiện nhiều hơn. Trong
khi đó, công tác quản lý các hồ chưa được quan tâm thích đáng nên hiện tượng lấn
chiếm diện tích mặt hồ, đổ phế thải, rác thải sinh hoạt… đang diễn ra ở nhiều hồ dẫn
tới giảm dung tích điều hòa nước mưa gây ra úng ngập cục bộ ở nhiều nơi làm gia tăng
ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng xấu tới sinh hoạt và sức khoẻ của người dân.
Việc xây dựng các khu đô thị mới trên đất lúa và đất chuyên dùng khác diễn ra nhanh
chóng trên phạm vi toàn quốc. Điều này khiến hàng trăm hệ thống tiêu trên toàn quốc
ban đầu chỉ được thiết kế tiêu cho diện tích đất nông nghiệp và dân cư nông thôn thì
1


nay phải đảm nhiệm tiêu cho các khu đô thị mới xây dựng trong lưu vực hệ thống phụ
trách. Bên cạnh đó, một vài hệ thống tiêu được thiết kế ban đầu có nhiệm vụ thoát
nước mưa cho diện tích đô thị sẵn có và vùng sản xuất nông nghiệp lân cận. Những hệ
thống tiêu như trên được gọi là hệ thống tiêu cho vùng hỗn hợp nông nghiệp – đô thị.
Do nhu cầu thoát nước mưa tính trên mỗi đơn vị diện tích đô thị lớn hơn nhiều so với
nhu cầu tiêu cho đất nông nghiệp, vì vậy diện tích chuyển đổi từ đất nông nghiệp sang
đất đô thị càng lớn thì lượng nước cần tiêu tăng thêm càng lớn, tăng nguy cơ gây quá
tải hệ thống kênh và ngập úng.
Trước thực tế bức xúc về tình trạng ngập úng do mở rộng diện tích đô thị, đã có nhiều
nghiên cứu, quy hoạch thoát nước mưa cho thời gian trung hạn và dài hạn nhưng diện
tích hồ điều hòa được đề xuất ước lượng khác nhau giữa các đô thị và vị trí đặt hồ chủ
yếu tại công trình đầu mối hoặc tận dụng các hồ tự nhiên có sẵn trên hệ thống hoặc sử
dụng các hồ kết hợp tạo cảnh quan trong công viên.
Trong khi đó, các nghiên cứu liên quan đến hồ điều hòa thời gian gần đây chủ yếu đề
cập đến chất lượng nước, sinh thái hồ, cải tạo tăng dung tích hồ, nâng cao ý thức của
người dân về việc bảo vệ hồ, tạo cảnh quan môi trường kết hợp với công viên vui chơi,
giải trí… Xây dựng hồ điều hòa mang ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật, vì vậy cần nghiên

cứu về ảnh hưởng của hồ đến các hạng mục công trình trong hệ thống tiêu về mặt lưu
lượng và kinh tế để chọn hình thức bố trí và quy mô hợp lý mang tính cần thiết.
Đề tài: “Nghiên cứu xác định quy mô và hình thức bố trí hợp lý hồ điều hoà cho vùng
hỗn hợp nông nghiệp-đô thị ” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.
2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của luận án là xây dựng phương pháp thiết lập bài toán xác định
quy mô và hình thức bố trí hợp lý hồ điều hòa nhằm giảm chi phí đầu tư xây dựng hệ
thống tiêu cho vùng hỗn hợp nông nghiệp - đô thị.
Để đạt mục tiêu trên, luận án giải quyết các nội dung sau:
1. Tổng quan về hồ điều hòa và ảnh hưởng của chúng đến hệ thống tiêu cho vùng hỗn
hợp nông nghiệp - đô thị trên Thế giới và Việt Nam.
2


2. Phân tích cơ sở khoa học và thực tiễn mối quan hệ ảnh hưởng của hồ điều hòa đến
quy mô các hạng mục trong hệ thống tiêu. Xây dựng phương pháp luận cho việc lựa
chọn quy mô và hình thức bố trí hợp lý hồ điều hòa cho vùng hỗn hợp nông nghiệp-đô
thị.
3. Ứng dụng phương pháp luận đã đề xuất để nghiên cứu xác định quy mô và hình
thức bố trí hợp lý hồ điều hòa cho hệ thống tiêu khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
Luận án tập trung nghiên cứu xác định quy mô và hình thức bố trí hợp lý của hồ điều
hoà để giảm chi phí ĐTXD hệ thống tiêu cho vùng hỗn hợp nông nghiệp - đô thị, áp
dụng cho khu vực phía Tây TP Hà Nội.
Do đó luận án giới hạn phạm vi và đối tượng nghiên cứu như sau:
Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống tiêu cho vùng hỗn hợp nông nghiệp - đô thị, áp dụng
cụ thể cho hệ thống tiêu khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
Phạm vi nghiên cứu:
- Phạm vi nghiên cứu của luận án là quy mô và hình thức bố trí của hồ điều hòa trong
hệ thống tiêu cho vùng hỗn hợp nông nghiệp - đô thị.

- Nghiên cứu giới hạn trong điều kiện mặt bằng, loại hình, độ dốc các tuyến kênh, vị
trí, loại hình các công trình đã được xác định.
- Không xét đến nước thải hay chất lượng nước.
- Không xét đến các chi phí khác như: chi phí vận hành, bảo dưỡng, bảo trì của hệ
thống tiêu.
- Không xét các hồ nhỏ cục bộ mà chỉ nghiên cứu các hồ trên diện tích dọc các kênh
chính có chức năng điều tiết nước, hình thức hồ bên kênh.
- Vùng nghiên cứu ứng dụng là phía Tây thành phố Hà Nội.
4. Phương pháp nghiên cứu và cách tiếp cận
4.1. Cách tiếp cận
- Tiếp cận hệ thống: nghiên cứu được thực hiện theo hướng tiếp cận một cách hệ
thống từ hiện tượng (ảnh hưởng của HĐH đến chi phí đầu tư xây dựng của từng hạng
3


mục đến toàn hệ thống tiêu) đến việc xây dựng phương pháp luận và áp dụng vào thực
tiễn (một hệ thống/vùng cụ thể).
- Kế thừa các công trình nghiên cứu đã có. Việc kế thừa được thực hiện trên cơ sở kết
quả các công trình nghiên cứu đã có. Đặc biệt là việc sử dụng tài liệu thiết kế của 21
công trình trạm bơm trong khu vực để xây dựng quan hệ hồi quy giữa chi phí và lưu
lượng sử dụng trong xây dựng hàm mục tiêu.
4.2. Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng
- Phương pháp kế thừa: Kế thừa các kết quả nghiên cứu tương tự. Bao gồm các kết
quả nghiên cứu về thoát nước đô thị, hồ điều hòa, tiêu nông nghiệp, các kết quả tính
toán thiết kế các hệ thống tiêu nông nghiệp - đô thị. Tổng hợp tìm hướng giải quyết
cho đề tài.
- Phương pháp mô hình, mô phỏng: Ứng dụng mô hình hồ chứa mặt ruộng mô phỏng
phần diện tích đất nông nghiệp và kết nối với mô hình SWMM 5.0 để mô phỏng quá
trình thủy văn, thủy lực diện tích đô thị và toàn hệ thống tiêu ứng với các kịch bản về
quy mô và hình thức bố trí hồ điều hoà.

- Phương pháp phân tích hệ thống và tối ưu hóa: Để xác định các kịch bản bố trí hồ
điều hòa hợp lý về quy mô và hình thức bố trí.
- Phương pháp thống kê: Sử dụng trong xây dựng hàm hồi quy, hàm mục tiêu, xử lý
tính toán thủy văn.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu
Ý nghĩa khoa học: Luận án cung cấp được phương pháp luận khoa học cho việc xác
định quy mô và hình thức bố trí hợp lý hồ điều hòa cho vùng hỗn hợp nông nghiệp đô thị.
Ý nghĩa thực tiễn: Luận án đề xuất được tỷ lệ diện tích và hình thức bố trí hợp lý hồ
điều hoà cho khu vực phía Tây Hà Nội trong điều kiện khu vực này đang trong quá
trình đô thị hóa, công nghiệp hóa. Kết quả này có thể làm dùng tham khảo trong quy
hoạch hồ điều hòa cho các khu vực phía Tây thành phố Hà Nội và các khu vực khác có
điều kiện tương tự.

4


6. Những đóng góp mới của luận án
1) Luận án cung cấp phương pháp khoa học thiết lập và giải bài toán xác định quy mô
và hình thức bố trí hợp lý hồ điều hòa nhằm giảm chi phí đầu tư xây dựng của hệ
thống tiêu cho vùng hỗn hợp nông nghiệp – đô thị. Phương pháp mới này gồm: Thiết
lập bài toán; Xây dựng hàm mục tiêu; Xác định các thành phần trong hàm mục tiêu;
Giải bài toán tối ưu; Đề xuất phương án chọn. Phương pháp mới khắc phục được
nhược điểm cơ bản của phương pháp cũ là rất hạn chế về số lượng các phương án tính
toán. Do vậy phương án đề xuất hợp lý hơn rất nhiều.
2) Luận án đã áp dụng thành công phương pháp mới này cho một lưu vực cụ thể - lưu
vực phía Tây Hà Nội trong điều kiện lưu vực này đang trong quá trình đô thị hóa, công
nghiệp hóa. Trên cơ sở ứng dụng mô hình SWMM 5.0, luận án đã tiến hành phân tích
đánh giá trên 500 trường hợp từ hồ tập trung tại công trình đầu mối đến hồ phân tán tại
kênh chính và phân tán tại kênh nhánh, kết quả cho thấy: i) Đối với lưu vực này, tỷ lệ
diện tích hồ điều hòa hợp lý dao động từ 2% đến 3,82% tùy thuộc vào hai yếu tố: (1)

hình thức bố trí hồ tập trung tại đầu mối hay hồ bố trí phân tán trên kênh (Hồ càng
phân tán thì tỷ lệ càng lớn). (2) Chi phí đền bù giải phóng mặt bằng (chi phí đền bù
giải phóng mặt bằng càng lớn thì tỷ lệ diện tích hồ điều hòa càng nhỏ và ngược lại). ii)
Trong cùng một tỷ lệ diện tích, hồ càng phân tán chi phí đầu tư xây dựng càng giảm và
ngược lại. Kết quả này (lần đầu tiên) đã chứng minh được (bằng số liệu cụ thể) tính
hiệu quả của phương châm “rải nước, chôn nước” của ngành thủy lợi đề ra.
Các kết quả trên đây có thể tham khảo và áp dụng cho các lưu vực tương tự khác.
7. Bố cục của luận án
Luận án được trình bày trong 3 chương chính như sau:
Chương 1. Tổng quan về hồ điều hòa, ảnh hưởng của hồ điều hòa đến hệ thống tiêu
cho vùng hỗn hợp nông nghiệp - đô thị.
Chương 2. Phương pháp luận và công cụ nghiên cứu.
Chương 3. Nghiên cứu xác định quy mô và hình thức bố trí hợp lý hồ điều hòa cho
lưu vực thoát nước phía Tây thành phố Hà Nội.
5


6


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỒ ĐIỀU HÒA, ẢNH HƯỞNG CỦA HỒ
ĐIỀU HÒA ĐẾN HỆ THỐNG TIÊU CHO VÙNG HỖN HỢP NÔNG
NGHIỆP - ĐÔ THỊ

1.1 Chức năng của hồ điều hòa
1.1.1 Các khái niệm
Hồ điều hòa (HĐH) là thuật ngữ chỉ các vùng đất thấp, trũng có khả năng trữ nước
(tạm thời hay thường xuyên), được hình thành trong điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo.
Theo chức năng, nhiệm vụ hồ có các chức năng chính như sau: điều hòa nước mưa
giảm ngập úng, tạo cảnh quan, vui chơi giải trí, thể thao, du lịch, hồ xử lý giảm ô

nhiễm môi trường, cải thiện vi khí hậu, nuôi trồng thủy sản, cấp nước tưới hoặc cho
các mục đích khác …
Hệ thống có nhiệm vụ tiêu đồng thời cho diện tích nông nghiệp và đô thị được gọi là
hệ thống tiêu cho vùng hỗn hợp nông nghiệp – đô thị. Trên phạm vi cả nước, nhiều hệ
thống được thiết kế ban đầu chỉ tiêu cho diện tích đất nông nghiệp sau đó chuyển sang
tiêu cho vùng hỗn hợp nông nghiệp - đô thị do các đô thị mới xây dựng trong lưu vực
phụ trách của hệ thống. Trong khi những hệ thống được thiết kế tiêu cho vùng hỗn hợp
nông nghiệp – đô thị thì do mở rộng đô thị khiến tỷ trọng diện tích đất đô thị ngày
càng tăng và diện tích đất nông nghiệp thu hẹp lại. Các hệ thống tiêu như trên trở lên
quá tải, gây ngập úng do sự gia tăng quá lớn về lưu lượng và tổng lượng cần tiêu.
Chi phí đầu tư xây dựng gồm chi phí xây dựng, chi phí mua sắm thiết bị và chi phí giải
phóng mặt bằng để xây dựng một hạng mục công trình trong hệ thống hay toàn hệ
thống.
1.1.2 Chức năng của hồ điều hòa
Hồ điều hòa trong đô thị hoặc trong hệ thống tiêu nông nghiệp thường đồng thời thực
hiện nhiều chức năng như điều tiết nước mưa giảm ngập úng, trữ nước phục vụ tưới và
sử dụng nước cho mục đích khác, nuôi thủy sản, cải thiện vi khí hậu, tạo sinh thái môi
trường tốt, văn hóa tín ngưỡng… Mỗi hồ có một chức năng chính, khi phân loại theo
chức năng chính của hồ được:
7


-

Hồ điều tiết nước mưa giảm ngập úng (detention ponds) là hồ có dung tích dùng để
trữ một phần hay toàn bộ lượng nước mưa từ các khu vực lân cận chảy đến, nhằm
giảm lưu lượng đỉnh của hệ thống thoát nước mưa, giảm ngập úng. Các hồ như: Hồ
Yên Sở, hồ Định Công, hồ Linh Đàm, hồ Đống Đa… tại Hà Nội. Hồ An Biên, hồ
Phương Lưu, hồ Tiên Nga… tại Hải Phòng. Hồ Truyền Thống, hồ Đầm Bét (hồ
Đò) .. tại Nam Định là các HĐH nước mưa, giảm ngập úng.

-

Hồ có chức năng chính là tạo cảnh quan, vui chơi giải trí thường được xây dựng
trong các công viên, khu đô thị mới. Hồ đóng vai trò là công trình kiến trúc, được
thiết kế xây dựng nhằm tạo cảnh quan đẹp, tăng giá trị thẩm mỹ cho hồ và khu vực
xung quanh hồ. Thông thường, hồ luôn duy trì mực nước ở độ cao nhất định và giữ
gìn chất lượng nước tốt nhằm đảm bảo khai thác tốt nhất cho các hoạt động văn
hóa thể thao và cảnh quan. Tuy nhiên, hồ vẫn có thể tham gia điều tiết nước mưa
với dung tích nhất định và tham gia trữ nước để sử dụng cho các mục đích khác.
Tại Hà Nội có hồ trong công viên Hòa Bình, công viên Lê Nin, hồ Trúc Bạch, hồ
xung quanh thành cổ Bắc Ninh, hồ trong khu giải trí Đầm Sen thuộc Thành phố Hồ
Chí Minh…

-

Hồ có nhiệm vụ chính là xử lý môi trường thường bố trí trong khu xử lý nước thải,
hoặc vùng trũng tự nhiên có nhiệm vụ thu nhận nước thải sinh hoạt, công nghiệp và
xử lý nước thải đó bằng hình thức tự làm sạch của hệ thủy sinh trong hồ. Các hồ
dạng này gồm: hồ trong trạm xử lý nước thải Yên Sở, hồ xử lý nước thải Bình
Hưng Hòa tại thành phố Hồ Chí Minh…

-

Hồ nuôi trồng thủy sản thường tận dụng diện tích đất thấp trũng trong vùng sản
xuất nông nghiệp, mực nước trong hồ được duy trì thấp hơn bờ một khoảng an toàn
chống tràn khi gặp mưa lớn và đủ độ sâu cho nuôi trồng thủy sản. Khi gặp mưa lớn
có thể tận dụng khoảng an toàn cho mục đích trữ nước mưa, nhưng chỉ trữ lượng
mưa rơi trực tiếp trên diện tích mặt hồ. Như vậy lưu lượng trong kênh đã giảm do
toàn bộ lượng nước mưa rơi xuống hồ không tham gia hình thành dòng chảy ngay

tại thời điểm đó mà được xả ra khi mực nước và lưu lượng kênh giảm xuống.

-

Hồ với các chức năng khác như tôn giáo, tín ngưỡng... Như hồ Gươm tại Hà Nội.

8


Tuy vậy, trong nghiên cứu này khái niệm hồ điều hòa (gọi tắt là HĐH) chỉ tập
trung xem xét hồ với chức năng điều tiết nước mưa giảm ngập úng.
1.2 Tổng quan về sử dụng hồ điều hòa
1.2.1 Trên thế giới
Lịch sử phát triển đô thị trên giới từ nhiều năm trước công nguyên trên những đồng
bằng châu thổ dọc hai bờ những con sông lớn như sông Nile, sông Hằng, sông Hoàng
Hà, sông Dương Tử... Đô thị cổ đại xây dựng trên địa hình bằng phẳng, gần nguồn
nước để thuận tiện cho cư dân sản xuất nông nghiệp, phát triển đánh bắt thủy sản và
giao thông thủy. Hồ, ao tự nhiên được sử dụng cho vui chơi giải trí, mục đích tín
ngưỡng, cấp nước.
Đến những thập kỷ gần đây, sự phát triển kinh tế và bùng nổ dân số yêu cầu mở rộng
đô thị cổ và hình thành các đô thị mới tạo ra áp lực lớn về thoát nước mưa, môi trường,
không gian cho vui chơi giải trí... cho đô thị và vùng nông nghiệp lân cận. Vai trò của
hồ trong việc trữ nước mưa giảm ngập úng, sử dụng làm nơi vui chơi giải trí và cải
thiện môi trường được khẳng định. Khi trận mưa có cường độ lớn xuất hiện thường
xuyên hơn đòi hỏi các hồ tự nhiên cần được bảo vệ và xây dựng thêm các hồ nhân tạo,
ngoài ra sử dụng các vùng đất thấp trũng như những hồ trữ nước tạm thời.
Hồ trong đô thị được sử dụng cho mục đích trữ nước mưa giảm ngập úng [1], hồ có
vai trò tạo cảnh quan môi trường, xử lý môi trường [2], tăng thấm bổ sung cho nước
ngầm [3], vui chơi giải trí. Hồ tại các vùng nông nghiệp ven đô thị có mục đích chính
là điều tiết nước mưa giảm ngập úng cho đô thị và vùng nông nghiệp, trữ nước tưới,

nuôi trồng thủy sản [4]. Thực tế, tùy vào điều kiện khí hậu, điều kiện thủy văn, văn
hóa và tín ngưỡng ... mà mục đích chính của hồ có thể khác nhau.
Trước hết, hồ tự nhiên trên thế giới phân bố ngẫu nhiên không đồng đều, số lượng và
diện tích hồ phụ thuộc vào điều kiện địa hình, địa chất và khí hậu. Trong khi đó, hồ
nhân tạo được hình thành do con người xây dựng. Diện tích đất thấp trũng ven đô sử
dụng trữ nước mưa tạm thời được xem như các HĐH [5]. Sự phân bố và tình hình sử

9


dụng HĐH xem xét tại một số quốc gia thuộc các châu lục khác nhau để thấy sự khác
nhau.
Châu Mỹ có lượng mưa tương đối lớn (trung bình trên 2000mm/năm) và có băng tuyết
vào mùa đông, điều kiện khí hậu thuận lợi cho sự hình thành hồ tự nhiên. Trong đó,
Canada có trên 31 000 hồ tự nhiên, chiếm trên 9% diện tích tự nhiên của đất nước và
chiếm 60% tổng số hồ nước trên thế giới [6]. Các hồ rải rác tự nhiên trong đô thị và
ngoài đô thị, số còn lại chủ yếu phân bố tại thung lũng. Bên cạnh là nước Mỹ có trên
250 hồ nước ngọt có diện tích trên 10 dặm vuông và hàng nghìn hồ nhỏ, trong đó: 100
hồ tại bang Alaska, 100 hồ tại Minnesota, Wisconsin, Michigan, New York và Maine
[7]. Thành phố New York nằm ven biển nên việc thoát ra biển dễ dàng, các hồ trong
thành phố chủ yếu trong các công viên với mục đích tạo cảnh quan và vui chơi giải trí
như: Manhattan (central Park), Corana Park, Weequahic Park.... Các HĐH ở các thành
phố như NewYord, Oasington DC. .. chiếm tỷ lệ dao động từ 1,7% đến 5,3%. Việc
tham giảm ngập úng của các HĐH là rất hữu hiệu, nhờ vậy hệ thống thoát nước mưa
nước của các thành phố được giảm nhỏ [8].
Châu Âu có lượng mưa từ 500mm đến 1500mm mỗi năm. Tại Pháp xây dựng HĐH
cho mục đích giảm ngập úng tại các thành phố trở nên phổ biến từ những năm 1960
[9]. Một ví dụ cụ thể của phương pháp này là khu vực quận Saine-Saint-Denis (nội
thành Paris). Toàn quận có diện tích là 236 km2 với dân số 1.350.000 người. Năm
1997, người ta đã xây dựng một vài HĐH với dung tích trữ mỗi hồ là 800.000 m3,

trước năm 2005 đã xây dựng 19 hồ với dung tích mỗi hồ trên 959.000m3 [10]. Do
lượng mưa trung bình nhiều năm tại Paris là 585mm (nguồn: internet “statistics
canada”), do thành phố lâu đời nên việc xây dựng hồ trong vùng lõi gặp nhiều khó
khăn, thay vào đó là hệ thống đường ống thoát nước khổng lồ tổng chiều dài hơn 2300
km. Trong khi đó tại Anh, theo luật Anh khi phát triển một khu đô thị, yêu cầu bắt
buộc là phải duy trì một lưu lượng lớn nhất (peak flow) dưới một mức an toàn cho sự
phát triển đô thị hóa khu vực trong tương lai. Vấn đề này chỉ đạt được một cách hiệu
quả khi tiến hành trữ lũ bằng các HĐH. Đối với các tiểu lưu vực có tổng lượng lũ nhỏ
hơn 25.000 m3, hệ thống thoát lũ phải được thiết kế với trận lũ có độ lặp lại là 150 năm.
Đối với các tiểu lưu vực có tổng lượng lũ lớn hơn 25.000 m3, hệ thống thoát lũ phải
10


được thiết kế với các trận lũ lớn nhất đo được. Luật Xây dựng của Anh quy định rõ,
khi phát triển khu đô thị, tỷ lệ HĐH tối thiểu phải đạt tối thiểu từ 3% so với tổng diện
tích khu vực đô thị [11].
Châu Á: Theo Xingqi Zhang (2012), Trung Quốc có lượng mưa không lớn, các thành
phố lớn như Bắc Kinh, Thượng Hải, Nam Kinh đều có tỷ lệ HĐH (tự nhiên và nhân
tạo) dao động từ 1,7% đến 3,2%. Các hồ đã góp phần giảm cho các thành phố này từ
25% đến 45% tổng lưu lượng đỉnh do mưa của các thành phố này [12]. Tại Sri Lanka,
theo Cục Thủy lợi Sri Lanka, các khu đất ngập nước ven thuộc thủ đô Colombo đóng
vai trò như một khu HĐH. Hiện tại, trong số 1.200 ha đất ngập nước, có 399 ha là hồ
ao và 800 ha là ruộng lúa. Các khu đất này là khu trữ cho 85 km2 diện tích nội đô
thành phố Colombo. Tỷ lệ diện tích khu trữ (tính cả phần ruộng lúa) là 14,1%. Theo
đánh giá của hãng Nipon Koei 1992, toàn bộ diên tích đất ngập nước có thể cắt giảm
được 132,2m3/s dòng chảy đỉnh cho thành phố Colombo. Nhờ vậy, trong mùa mưa,
toàn bộ nội đô thành phố hầu như không bị ngập úng [13]. Trong khi Nhật có lượng
mưa tương đối lớn 1.563mm (nguồn: internet “statistics canada”), hệ thống thoát nước
mưa hiện đại với đường ống ngầm rộng lớn và hồ khô bố trí chìm trong lòng đất, đăc
biệt có nhiều hồ khô (dry detention ponds) kết hợp với công viên hoặc sân chơi. Nhật

đã áp dụng nhiều phương pháp giảm dòng chảy từ nguồn bằng biện pháp tăng thấm,
trồng cây, trữ nước tại các gia đình...
1.2.2 Trong nước
1.2.2.1 Vai trò điều tiết nước mưa của hồ điều hòa
* Sự hình thành hồ và tỷ lệ hồ tại một số thành phố
Phân loại theo nguồn gốc hình thành thì có 9 nhóm hồ chính bao gồm hồ kiến tạo, hồ
từ các hoạt động của núi lửa, hồ do lở đất, hồ do các hoạt động của băng, hồ hòa tan,
hồ do các hoạt động của sông, hồ do gió tạo, hồ do các hoạt động của đường bờ, hồ có
nguồn gốc hữu cơ [14].
Ở Việt Nam, hồ được hình thành từ 2 yếu tố chính là hồ tự nhiên và hồ nhân tạo. Hồ tự
nhiên hình thành do quá trình biến đổi địa chất khu vực, các kiến tạo dòng sông mà có
11


như hồ Hoàn Kiếm, Hồ Tây... Hồ nhân tạo được hình thành do con người tạo ra nhằm
đáp ứng nhu cầu hồ điều hoà nước mưa, tiếp nhận nước thải, dự trữ nguồn nước cho
các mục đích khác hoặc các nhu cầu về vui chơi giải trí, tạo cảnh quan môi trường [14].
Bảng 1.1. Bảng thống kê diện tích hồ, tỷ lệ hồ trên diện tích đô thị tại một số đô thị lớn
STT

Tên thành phố

1

Hà Nội (11 quận
nội thành)

2

Số lượng

hồ

Diện tích
hồ (ha)

Diện tích
thành phố
(km2)

Tỷ lệ hồ/diện
tích TP (%)

110

1.023,23

194,85

5,25%

Hải Phòng

10

66,50

243,76

0,21%

3

Nam Định

15

70,34

46,32

1,52%

4

Việt Trì

12

124,80

111,75

1,12%

5

Thanh Hóa

9

23,90

146,77

0,16%

6

Vinh

5

44,20

104,96

0,42%

7

Thừa Thiên Huế

40

51,00

70,99

0,72%

8

Đà Nẵng

30

180,00

241,51

0,75%

9

Nha Trang

0

0,00

251,00

0,00%

10

Quy Nhơn

5

84,00

284,28

0,30%

11

Hồ Chí Minh

14

27,90

495,00

0,06%

12

Vũng Tàu

6

168,70

140,00

1,21%

13

Mỹ Tho

2

7,38

79,80

0,09%

14

Đà Lạt

63

350,00

394,64

0,89%

15

Buôn Ma Thuột

0

0,00

377,18

0,00%

16

Cần Thơ

1

3,25

405,60

0,01%

Nguồn: Mai Liên Hương, Đề tài nghiên cứu hoa học cấp bộ về HĐH của Bộ Xây dựng
[14].
Số liệu bảng 1.1 cho thấy số lượng hồ và tỷ lệ diện tích hồ không đồng đều giữa các đô
thị.
* Vai trò điều tiết nước mưa của hồ trong hệ thống tiêu
Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa với lượng mưa hàng năm tương đối lớn nhưng
chủ yếu tập trung vào những tháng mùa mưa. Những trận mưa cường độ lớn và tổng

12