Nghiên cứu cơ sở khoa học đề xuất giải pháp tiêu nước và quy mô công trình tiêu trên địa bàn thành phố hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LÊ VĂN TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIÊU NƯỚC VÀ QUY MÔ CÔNG
TRÌNH TIÊU TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2017
i


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LÊ VĂN TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIÊU NƯỚC VÀ QUY MÔ CÔNG
TRÌNH TIÊU TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI

Chuyên ngành : Quy hoạch quản lý tài nguyên nước
Mã số : 62-62-30-01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. GS. TS. Dương Thanh Lượng
2. GS. TS. Nguyễn Quang Kim

HÀ NỘI, 2017

ii


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian miệt mài nghiên cứu dưới sự giúp đỡ của các nhà
khoa học, các nhà chuyên môn và các cơ quan, đơn vị với những ý kiến góp
ý sâu sắc và cung cấp nhiều tài liệu quý báu, đến nay công việc nghiên cứu
đã đạt được những kết quả nhất định để có thể viết lên luận án này.
Từ đáy lòng mình, tác giả luận án xin chân thành cảm ơn GS. TS.
Dương Thanh Lượng và GS. TS. Nguyễn Quang Kim, những người hướng
dẫn khoa học đã tận tình dìu dắt, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học
tập và nghiên cứu.
Chân thành cảm ơn Bộ môn Cấp thoát nước, Khoa Kỹ thuật tài
nguyên nước, Phòng Đào tạo đại học và sau đại học, Trường Đại học Thuỷ
lợi với vai trò là cơ quan đào tạo đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả học
tập và nghiên cứu khoa học trong những năm tháng là nghiên cứu sinh của
Nhà trường.
Chân thành cảm ơn Phòng Quản lý xây dựng công trình, lãnh đạo Sở
Nông nghiệp và phát triển nông thôn Hà Nội đã tạo điều kiện và thời gian
cho tác giả đi học tập và làm luận án.
Xin cảm tạ tấm lòng những người thân yêu và gia đình đã động viên,
giúp đỡ và gửi gắm nơi tôi.

Hà Nội, tháng 6 năm 2017
Tác giả luận án

Lê Văn Trường

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu và 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 luận án

Lê Văn Trường

ii


MỤC LỤC
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt ........................................................................... v
Danh mục các bảng ...................................................................................................... vi
Danh mục các hình vẽ ................................................................................................ viii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 1
I. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu ...................................................................... 1
II. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 1
III. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu .................................................... 2
IV. Nội dung và phương pháp nghiên cứu ................................................................ 2
V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu .................................................... 3
VI. Những đóng góp mới của luận án ....................................................................... 3
TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ....................................................... 5
1.1. Giới thiệu vùng nghiên cứu ...............................................................................5

1.1.1. Vị trí địa lý.....................................................................................................5
1.1.2. Điều kiện tự nhiên .........................................................................................5
1.1.3. Tình hình và nguyên nhân úng ngập ở vùng nghiên cứu ............................10
1.1.4. Hiện trạng các công trình tiêu chủ yếu ........................................................13
1.1.5. Hướng phát triển chung không gian của đô thị ...........................................18
1.1.6. Hướng phát triển mạng lưới giao thông ......................................................18
1.1.7. Định hướng khống chế cao độ san nền .......................................................20
1.2. Sơ lược về quá trình hình thành và phát triển hệ thống tiêu thoát nước đô
thị Hà Nội .................................................................................................................21
1.3. Tổng quan các nghiên cứu về thoát nước cho khu vực .................................22
1.3.1. Nghiên cứu thoát nước của JICA ................................................................22
1.3.2. Nghiên cứu trong QH937 ............................................................................22
1.3.3. Nghiên cứu trong QH1259 ..........................................................................25
1.3.4. Nghiên cứu trong QH4673 ..........................................................................27
1.3.5. Nghiên cứu trong QH725 ............................................................................27
1.3.6. Các nghiên cứu khác ...................................................................................28
1.3.7. Nhận xét về thông số các công trình tiêu nước theo các nghiên cứu quy
hoạch......................................................................................................................30
1.4. Kết luận chương 1 ............................................................................................38
XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH GIẢI PHÁP TIÊU
THOÁT NƯỚC VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI ..................................... 41
2.1. Xây dựng bài toán tối ưu hóa hệ thống tiêu thoát nước ...............................41
2.1.1. Khái quát về bài toán tối ưu hóa ..................................................................41
2.1.2. Bài toán tối ưu hóa thông số cơ bản của hệ thống tiêu thoát nước .............46
2.2. Lựa chọn phương pháp tính toán tiêu nước ..................................................50
2.2.1. Khái quát về chọn phương pháp và mô hình tính toán tiêu nước mặt ........50
2.2.2. Phương pháp thuỷ nông và mô hình hồ chứa mặt ruộng ............................51

iii

2.2.3. Phương pháp cường độ giới hạn..................................................................55
2.2.4. Phương pháp mô hình Transfert ..................................................................60
2.2.5. Phương pháp mô hình Mike ........................................................................62
2.2.6. Phương pháp mô hình SWMM ...................................................................65
2.2.7. Chọn phương pháp và mô hình tính toán tiêu thoát nước ...........................75
2.3. Mô hình hóa hệ thống tiêu thoát nước nghiên cứu .......................................76
2.3.1. Các loại đối tượng cần mô phỏng................................................................76
2.3.2. Các số liệu đầu vào cơ bản của mô hình .....................................................82
2.3.3. Sơ đồ hoá hệ thống tiêu thoát nước .............................................................88
2.3.4. Thiết lập mô hình hệ thống tiêu thoát nước trên SWMM ...........................89
2.3.5. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ...............................................................93
2.4. Kết luận chương 2 ............................................................................................97
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIÊU NƯỚC VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH
TIÊU TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI ...................................................... 99
3.1. Dự kiến giải pháp tiêu thoát nước ở lưu vực nghiên cứu .............................99
3.1.1. Dự kiến giải pháp chung..............................................................................99
3.1.2. Bố trí các trạm bơm tiêu đầu mối ..............................................................101
3.1.3. Bố trí hệ thống hồ điều hòa .......................................................................104
3.1.4. Phân tích thủy lực ......................................................................................112
3.1.5. Xác định quan hệ ràng buộc giữa quy mô trạm bơm và hồ điều hòa ........121
3.1.6. Xác định các giá trị lưu lượng và diện tích hồ tối ưu ................................126
3.2. Một số đề xuất về giải pháp tiêu thoát nước và bố trí công trình chủ yếu 134
3.2.1. Các trạm bơm ............................................................................................134
3.2.2. Các hồ điều hoà .........................................................................................138
3.2.3. Hệ thống kênh trục ....................................................................................140
3.2.4. Các cống điều tiết chính ............................................................................142
3.2.5. Hình thức tiêu nước của hệ thống kênh trục và trạm bơm đầu mối ..........142
3.2.6. Phối hợp vận hành các trạm bơm đầu mối nhằm tăng hiệu quả tiêu nước143
3.3. Kết luận chương 3 ..........................................................................................145

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 146
I. Kết luận ...............................................................................................................146
1. Về kết quả nghiên cứu .....................................................................................146
2. Về những đóng góp mới của luận án...............................................................147
II. Kiến nghị ...........................................................................................................147
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ CÔNG BỐ
LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ................................................................... 149
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 150
PHỤ LỤC ................................................................................................................... 154

iv


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ý nghĩa

Viết tắt
CP

Chi phí

CS
DA
DT

Công suất
Dự án
Diện tích

ĐTXD

Đầu tư xây dựng

HL

Hạ lưu

HT
LL

Hệ thống
Lưu lượng

LV
MN
QH

Lưu vực
Mực nước
Quy hoạch

QH108

Quy hoạch chung Thủ đô Hà Nội đến năm 2020 (kèm theo Quyết định
số 108/1998/QĐ-TTg ngày 20/6/2008 của Thủ tướng Chính phủ)
Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn
đến năm 2050 (kèm theo Quyết định số 1259/QĐ-TTg ngày 26/7/2011
của Thủ tướng Chính phủ)

QH1259

QH4673

Quy hoạch phát triển thủy lợi Hà Nội đến năm 2020, định hướng đến
năm 2030 (kèm theo Quyết định số 4673/2012/QĐ-UBND ngày
03/7/2012 của UBND TP Hà Nội)

QH725

Quy hoạch thoát nước thủ đô Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn đến năm
2050 (kèm theo Quyết định số 725/QĐ-TTg ngày 10/5/2013 của Thủ
tướng Chính phủ)

QH937
SWMM
TB
TL

Quy hoạch tiêu nước hệ thống sông Nhuệ (kèm theo Quyết định
937/QĐ-TTg ngày 01/7/2009 của Thủ tướng Chính phủ)
Storm Water Management Model - Mô hình quản lý ngập úng do mưa
Trạm bơm
Thượng lưu

TLV
TP
UBND
VĐ2
VĐ3

Tiểu lưu vực
Thành phố
Ủy ban nhân dân
Vành Đai 2
Vành Đai 3

VĐ4

Vành Đai 4

v


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Nhiệt độ trung bình tháng tại Hà Nội và Hà Đông (0C) .....................................................
Bảng 1.2. Độ ẩm tương đối trung bình tháng tại Hà Nội và Hà Đông (%) ........................................
Bảng 1.3. Lượng bốc hơi trung bình tháng tại Hà Nội và Hà Đông (mm) ...........,............................
Bảng 1.4. Lượng mưa 1, 3, 5, 7 ngày lớn nhất (đơn vị: mm)
Bảng 1.5. Các mực nước lớn nhất sông Hồng tại trạm Hà Nội (m) ...................................................
Bảng 1.6. Các mực nước lớn nhất Sông Hồng tại Liên Mạc (m) .......................................................
Bảng 1.7. Các mực nước lớn nhất Sông Hồng tại Nam Thăng Long (m) .........................................
Bảng 1.8. Các mực nước lớn nhất Sông Hồng tại Yên Sở (m) ...........................................................
Bảng 1.9. Các mực nước lớn nhất Sông Hồng tại Đông Mỹ (m) .......................................................
Bảng 1.10. Mực nước lớn nhất thiết kế sông Đáy (m) ........................................................................
Bảng 1.11. Mực nước lớn nhất (m) trên sông Nhuệ qua một số năm điển hình ................................
Bảng 1.12. Mực nước báo động (m) tại một số vị trí trên sông Nhuệ và sông Hồng .......................
Bảng 1.13. Một số thông số về đê sông Nhuệ qua các thời kỳ ...........................................................
Bảng 1.14. Bảng sánh nghiên cứu về công trình trạm bơm ................................................................
Bảng 1.15. Bảng sánh nghiên cứu về công trình hồ điều hoà .............................................................
Bảng 1.16. Bảng so sánh nghiên cứu về các kênh trục lớn .................................................................

Bảng 2.1. Lượng mưa 72 giờ tại trạm Hà Đông, phân phối theo mưa điển hình (mm) ....................
Bảng 2.2. Lượng mưa 72 giờ tại trạm Hà Nội, phân phối theo mưa điển hình (mm) .......................
Bảng 2.3. Lượng mưa 72 giờ TS 10% phân phối theo mưa tam giác (mm) ......................................
Bảng 2.4. Mực nước tính toán (m) tại cửa xả các trạm bơm ...............................................................
Bảng 2.5. Mức độ mô phỏng của mô hình tương ứng với chỉ số Nash-Sutcliffe ..............................
Bảng 3.1. Giá trị “nền” thông số lưu lượng thiết kế Q của các trạm bơm tiêu đầu mối ....................
Bảng 3.2. Bố trí hệ thống hồ điều hòa ứng với giá trị diện tích F ban đầu - trường hợp “nền” ........
Bảng 3.3. Các trường hợp diện tích hồ điều hòa (ha) theo các tỷ lệ diện tích ....................................
Bảng 3.4. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(+1)=Qmax=637,8m3/s ................................
Bảng 3.5. Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(+1)=637,8m3/s ..................
Bảng 3.6. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(−0)=611,0m3/s ...........................................
Bảng 3.7. Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(−0)=611,0m3/s ..................
Bảng 3.8. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(−1)=558,0m3/s ...........................................
Bảng 3.9. Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(−1)=558,0m3/s ..................
Bảng 3.10. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(−2)=503,0m3/s ........................................
Bảng 3.11. Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(−2)=503,0m3/s ...............
Bảng 3.12. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(−3)=448,1m3/s ........................................
Bảng 3.13. Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(−3)=448,1m3/s ...............
Bảng 3.14. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(−4)=393,1m3/s ........................................
Bảng 3.15. Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(−4)=393,1m3/s ...............
Bảng 3.16. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(−5)=338,1m3/s ........................................
Bảng 3.17. Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(−5)=Qmin=338,1m3/s .....
Bảng 3.18. Quan hệ Zmax~Q theo các mức diện tích hồ khác nhau - Lưu vực Tây Hà Nội .............
vi

5
6
7
7
8

8
8
8
8
9
10
10
14
30
32
33
84
84
86
87
94
104
107
111
114
114
115
115
116
116
117
117
118
118
119

119
120
120
123


Bảng 3.19. Quan hệ Zmax~Q theo các mức diện tích hồ khác nhau - LV Hiền Giang ......................
Bảng 3.20. Quan hệ Zmax~Q theo các mức diện tích hồ khác nhau - LV Đông Mỹ .........................
Bảng 3.21. Chi phi xây dựng các trạm bơm ........................................................................................
Bảng 3.22. Xác định mức chi phí xây dựng hồ điều hòa ....................................................................
Bảng 3.23. Chi phí đầu tư cho trạm bơm, hồ điều hòa và tổng cộng - LV Tây Hà Nội ...................
Bảng 3.24. Chi phí đầu tư cho trạm bơm, hồ điều hòa và tổng cộng - LV Hiền Giang ....................
Bảng 3.25. Chi phí đầu tư cho trạm bơm, hồ điều hòa và tổng cộng - LV Đông Mỹ .......................
Bảng 3.26. Giá trị tối ưu của tổng lưu lượng thiết kế trạm bơm và diện tích hồ điều hòa F đối với
từng lưu vực thành phần .....................................................................................................
Bảng 3.27. Các giá trị tối ưu và các giá trị lân cận của tổng lưu lượng thiết kế trạm bơm và diện
tích hồ điều hòa đối với từng lưu vực thành phần ............................................................
Bảng 3.28. Đề xuất điều chỉnh việc bố trí và quy mô các trạm bơm .................................................
Bảng 3.29. Các thông số thiết kế chính của trạm bơm đầu mối .........................................................
Bảng 3.30. Đề xuất điều chỉnh bố trí các hồ điều hòa cần xây dựng mới ..........................................
Bảng 3.31. Đề xuất thông số hệ thống kênh trục .................................................................................
Bảng PL1.1. Nội dung đề xuất của quy hoạch thoát nước mưa đô thị Hà Nội theo Quy hoạch
JICA - Lưu vực Tô Lịch .....................................................................................................
Bảng PL1.2. Nội dung đề xuất của quy hoạch thoát nước mưa đô thị Hà Nội theo Quy hoạch
JICA - Lưu vực sông Nhuệ ................................................................................................
Bảng PL1.3. Thông số các hồ điều hòa phía tây đô thị trung tâm (theo QH1259) ...........................
Bảng PL1.4. Dự kiến tổng quy mô công trình đầu mối tiêu thoát nước mưa cho Thủ đô Hà Nội
theo QH725 (riêng vùng tả Đáy) ......................................................................................
Bảng PL1.5. Công trình đầu mối chính tiêu thoát nước mưa cho Thủ đô Hà Nội dự kiến theo
QH725 .................................................................................................................................

Bảng PL2.1. Thống kê tóm tắt các mô hình tính toán tiêu thoát nước đô thị ....................................
Bảng PL3.1. Chi phí xây dựng một số trạm bơm ................................................................................

vii

124
125
127
128
130
131
132
133
133
135
138
139
140
155
156
157
157
158
159
161


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Vị trí lưu vực nghiên cứu trên bản đồ TP Hà Nội ..................................................................
Hình 1.2. Các phân khu đô thị thuộc đô thị trung tâm Hà Nội theo QH1259 ......................................

Hình 1.3. Phân vùng tiêu lưu vực Sông Nhuệc ......................................................................................
Hình 1.4. Quan hệ giữa hệ số tiêu thiết kế q của trạm bơm đầu mối và tỷ lệ diện tích được đô thị
hóa f (khi không có hồ điều hòa) ..........................................................................................
Hình 2.1. Bài toán tối ưu với ràng buộc dạng phương trình ..................................................................
Hình 2.2. Bài toán tối ưu với ràng buộc dạng bất phương trình ............................................................
Hình 2.3. Bài toán tối ưu với hỗn hợp các ràng buộc dạng phương trình và bất phương trình
Hình 2.4. Quét hàm mục tiêu 2 thông điều khiển với bước không đổi .................................................
Hình 2.5. Quét tìm giá trị tối ưu trong không gian hai chiều với bước thay đổi ..................................
Hình 2.6. Sơ đồ thuật toán tối ưu hóa với hai thông số điều khiển lưu lượng Q và diện tích hồ điều
hòa F của hệ thống tiêu thoát nước ......................................................................................
Hình 2.7. Sơ đồ công trình tiêu nước mặt ruộng lúa ..............................................................................
Hình 2.8. Biểu đồ hệ số tiêu của mặt ruộng ............................................................................................
Hình 2.9.Sơ đồ tính toán thời gian dòng chảy ........................................................................................
Hình 2.10. Xác định cường độ tiêu theo phương pháp Transfert ..........................................................
Hình 2.11. Quan niệm về dòng chảy mặt ................................................................................................
Hình 2.12. Đồ thị thấm Horton ................................................................................................................
Hình 2.13. Sơ đồ thấm Green-Amp ........................................................................................................
Hình 2.14. Mô hình nước ngầm hai vùng ...............................................................................................
Hình 2.15. Ví dụ về sự thể hiện các đối tượng vật lý dùng để mô hình hóa một hệ thống tiêu ..........
Hình 2.16. Sơ đồ hệ thống tiêu nghiên cứu và bố trí các công trình tiêu chủ yếu ................................
Hình 2.17. Mô hình mưa giờ thiết kế dạng 1 - trạm Hà Đông ..............................................................
Hình 2.18. Mô hình mưa giờ thiết kế dạng 1 - trạm Hà Nội ..................................................................
Hình 2.19. Mô hình mưa giờ thiết kế dạng 2 (dạng tam giác) - trạm Hà Đông ...................................
Hình 2.20. Mô hình mưa giờ thiết kế dạng 2 (dạng tam giác) - trạm Hà Nội ......................................
Hình 2.21. Vẽ sơ đồ mạng lưới thoát nước và phân chia tiểu lưu vực trên bản CAD
Hình 2.22. Minh họa hệ thống tiêu thoát nước được sơ đồ hoá dưới dạng ảnh
Hình 2.23. Hệ thống tiêu của toàn bộ lưu vực nghiên cứu mô phỏng trên SWMM ............................
Hình 2.24. Một phần bản đồ làm việc SWMM trên nền ảnh hệ thống khu vực gấn TB Liên Mạc ..
Hình 2.25. Đồ thị lượng mưa của trận mưa 24÷28/5/2016 đưa vào trong mô hình ............................
Hình 2.26. Biểu đồ so sánh đường mực nước tính toán theo mô hình và theo thực đo trên kênh

chính Yên Sở tại vị trí đập tràn C trong đợt tiêu từ ngày 24÷28/5/2016 ...........................
Hình 2.27. Đồ thị lượng mưa của trận mưa 22÷26/5/2012 đưa vào trong mô hình ............................
Hình 2.28. Biểu đồ so sánh đường mực nước tính toán theo mô hình và theo thực đo trên kênh
chính Yên Sở tại vị trí đập tràn C trong đợt tiêu từ ngày 22÷26/5/2012 ...........................
Hình 2.29. Đồ thị lượng mưa của trận mưa 17÷21/8/2012 đưa vào trong mô hình ............................
Hình 2.30. Biểu đồ so sánh đường mực nước tính toán theo mô hình và theo thực đo trên kênh
chính Yên Sở tại vị trí đập tràn C trong đợt tiêu từ 17÷21/8/2012 ....................................
Hình 3.1. Lưới quét trong không gian hai chiều (f, Q) ...........................................................................
Hình 3.2. Quan hệ ZmaxHĐ~Q với các mức diện tích hồ f khác nhau - Lưu vực Tây Hà Nội ..............
Hình 3.3. Quan hệ QTB~Fhồ thỏa mãn ràng buộc ZmaxHĐ(Q, F)=4,5 - LV Tây Hà Nội ........................

viii

6
18
23
29
43
43
43
45
46
49
52
52
58
62
68
69
69

70
76
83
84
84
86
86
87
89
91
92
94
94
95
95
96
96
113
123
123


Hình 3.4. Quan hệ ZmaxHĐ~Q với các mức diện tích hồ f khác nhau - Lưu vực Hiền Giang ..............
Hình 3.5. Quan QTB~Fhồ thỏa mãn ràng buộc ZmaxHG(Q, F)=3,6 - LV Hiền Giang .............................
Hình 3.6. Quan hệ ZmaxHĐ~Q với các mức diện tích hồ f khác nhau - Lưu vực Đông Mỹ .................
Hình 3.7. Quan hệ QTB~Fhồ thỏa mãn ràng buộc ZmaxĐM(Q, F)=3,9 - LV Đông Mỹ ..........................
Hình 3.8. Đồ thị quan hệ giữa phí xây dựng trạm bơm và lưu lượng trạm CTB~Q ..............................
Hình 3.9. Chi phí đầu tư cho trạm bơm, hồ điều hòa và tổng cộng - Lưu vực Tây Hà Nội ................
Hình 3.10. Chi phí đầu tư cho trạm bơm, hồ điều hòa và tổng cộng - Lưu vực Hiền Giang ..............
Hình 3.11. Chi phí đầu tư cho trạm bơm, hồ điều hòa và tổng cộng - Lưu vực Đông Mỹ .................

Hình 3.12. Mực nước tại Yên Sở ZYS và tại Hiền Giang ZHG khi hai TB hỗ nhau ..............................
Hình 3.13. Đường quá trình lưu lượng qua cống Thanh Liệt trong trường hợp (b), TB Hiền Giang
hỗ trợ TB Yên Sở ..................................................................................................................
Hình PL3.1. Mực nước tại Hà Đông QTHN=380m3/s (q=19,71); FTHN=192,76ha (f=1,00%) .............
Hình PL3.2. Mực nước tại Liên Mạc - QTHN=380m3/s (q=19,71); FTHN=192,76ha (f=1,00%) ..........
Hình PL3.3. Mực nước tại Yên Sở - QYS=90m3/s (q=11,93); FYS=299,75ha (f=3,97%) ....................
Hình PL3.4. Mực nước tại Đông Mỹ - QĐM=35m3/s (q=15,7); FĐM=14,0 ha (f=0,62%) ...................
Hình PL3.5. Mực nước tại Hiền Giang - QHG=108m3/s (q=15,14); FHG=71,26ha (f=1,00%) ............
Hình PL3.6. Mực nước trên sông Nhuệ lúc 16 giờ mô phỏng ..............................................................
Hình PL3.7. Mực nước trên sông La Khê lúc 16 giờ mô phỏng ...........................................................
Hình PL3.8. Mực nước trên sông Tô Lịch lúc 16 giờ mô phỏng ..........................................................
Hình PL3.9. Mực nước trên sông Lừ lúc 16 giờ mô phỏng ..................................................................
Hình PL3.10. Mực nước trên sông Sét lúc 16 giờ mô phỏng ................................................................
Hình PL3.11. Mực nước trên sông Kim Ngưu lúc 15 giờ mô phỏng ...................................................
Hình PL3.12. Mực nước trên sông Om lúc 16 giờ mô phỏng ...............................................................
Hình PL3.13. Mực nước trên sông Đăm lúc 16 giờ mô phỏng .............................................................
Hình PL3.14. Mực nước trên sông Cầu Ngà lúc 16 giờ mô phỏng ......................................................
Hình PL3.15. Mực nước trên kênh Liên Hồng - Yên Thái lúc 16 giờ mô phỏng ................................
Hình PL3.16. Mực nước trên kênh Đông La lúc 16 giờ mô phỏng ......................................................
Hình PL3.17. MN trên tuyến cống từ đường H.Q. Việt - kênh Phú Đô lúc 13 giờ mô phỏng ...........
Hình PL3.18. MN trên tuyến cống từ đường Nghĩa Tân - Đồng Bông lúc 13 giờ mô phỏng ............
Hình PL3.19. Mực nước tại Hà Đông (Kiểm tra với mưa dạng 2) - QTHN=380m3/s (q=19,71);
FTHN=192,76ha (f=1,00%) ....................................................................................................
Hình PL3.20. Mực nước tại Yên Sở (Kiểm tra với mưa dạng 2) - QYS=90m3/s (q=11,93);
FYS=299,75ha (f=3,97%) ......................................................................................................
Hình PL3.21. Mực nước tại Đông Mỹ (Kiểm tra với mưa dạng 2) - QĐM=35m3/s (q=15,7);
FĐM=14,0 ha (f=0,62%) ........................................................................................................
Hình PL3.22. Mực nước tại Hiền Giang (Kiểm tra với mưa dạng 2) - QHG=108m3/s (q=15,14);
FHG=71,26ha (f=1,00%) ........................................................................................................

ix

124
124
125
125
127
130
131
132
144
144
161
162
162
162
163
163
163
164
164
164
165
165
165
166
166
166
167
167

167
168
168
168


MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Với tổng diện tích tự nhiên 3.344,6 km2, dân số trên 6,5 triệu người, không chỉ là
Thủ đô có quy mô lớn thứ 17 trên thế giới mà còn là địa phương đứng đầu cả nước về
diện tích tự nhiên, đứng thứ hai về diện tích đô thị và thứ hai về dân số sau TP Hồ Chí
Minh. Hà Nội còn là một trung tâm chính trị, kinh tế và văn hoá lớn của cả nước. Trong
những năm gần đây cùng với TP Hồ Chí Minh, Hà Nội là một điểm rất nóng của cả
nước về tình trạng úng ngập. Hàng năm cứ vào mùa mưa, không chỉ khu vực nội thành
mà rất nhiều khu vực ngoại thành đều bị úng ngập với mức độ lớn mà điển hình nhất là
trận mưa úng xảy ra vào những ngày cuối tháng 10 đầu tháng 11 năm 2008 đã làm hầu
hết các khu vực của TP Hà Nội và các vùng lân cận bị ngập sâu nhiều ngày liền.
Úng ngập ở Hà Nội không chỉ có tác động tiêu cực đến mọi mặt của đời sống kinh
tế - xã hội mà còn ảnh hưởng xấu đến hình ảnh của một thủ đô đang trong quá trình phát
triển để hướng tới một đô thị văn minh, hiện đại. Trong nhiều năm qua trên địa bàn Hà
Nội đã có nhiều dự án quy hoạch tiêu nước được nghiên cứu, nhiều công trình tiêu được
đầu tư xây dựng nhưng tình trạng úng ngập vẫn chưa cải thiện nhiều. Trong rất nhiều
nguyên nhân dẫn đến tình trạng nói trên, có nguyên nhân quan trọng là chưa có những
cơ sở khoa học thực sự xác đáng để đề xuất giải pháp tiêu nước và quy mô công trình
tiêu phù hợp với các điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội của khu vực.
Vì những lý do trên, việc tìm giải pháp tiêu nước hợp lý và có hiệu quả cho thành
phố Hà Nội nói chung và của đô thị trung tâm Hà Nội nói riêng đang là mối quan tâm
lớn của các cấp, các ngành, các nhà chuyên môn và toàn thể nhân dân Thủ đô, và đó
cũng là lý do để hình thành đề tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học đề xuất giải pháp tiêu
nước và quy mô công trình tiêu trên địa bàn thành phố Hà Nội” trong đề tài nghiên

cứu ở Luận án này.
II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Xây dựng được cơ sở khoa học về đề xuất giải pháp tiêu nước, xác định quy mô
công trình tiêu nước chủ yếu phù hợp với điều kiện tự nhiên và quá trình phát triển kinh
tế - xã hội của TP Hà Nội trong tình hình đang mở rộng đất đô thị.
III. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống tiêu thoát nước mưa đô thị và các giải
pháp tiêu nước của hệ thống đó.
- Về phạm vi đối tượng, các nghiên cứu của đề tài được giới hạn tập trung vào các
công trình tiêu nước chủ yếu (trạm bơm đầu mối, hồ điều hòa, các trục tiêu chính, các
công trình điều tiết chính) trong hệ thống tiêu thoát nước. Các đối tượng khác (mạng

1


lưới thoát nước tiểu khu, mạng lưới thoát nước đường phố hoặc khu vực, các hồ nhỏ...)
được đưa vào hệ thống như là các thông số đầu vào đã biết.
- Về phạm vi không gian, các nghiên cứu được giới hạn ở vùng tiêu đô thị trung tâm
của thành phố Hà Nội.
IV. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Nội dung nghiên cứu
Luận án sẽ đi sâu nghiên cứu cơ sở khoa học các vấn đề chính sau đây:
1) Đánh giá các nghiên cứu về thoát nước đô thị TP Hà Nội.
2) Xây dựng bài toán tối ưu hóa các thông số kỹ thuật cơ bản của các công trình tiêu
nước chủ yếu.
3) Mô hình hóa hệ thống tiêu thoát nước đô thị trung tâm của TP Hà Nội và tiến
hành các phân tích thủy lực - thủy văn của hệ thống đã được mô phỏng với các lời giải
khác nhau của toán tối ưu hóa được lập.
4) Đề xuất giải pháp kỹ thuật, cải tiến bố trí một số công trình tiêu nước chủ yếu.
2. Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện mục tiêu và nội dung nghiên cứu đề ra, đề tài sử dụng phương pháp
nghiên cứu sau:
1) Phương pháp kế thừa
Tiếp thu và sử dụng có chọn lọc kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trong và
ngoài nước về những vấn đề liên quan đến đề tài vào trường hợp cụ thể của TP Hà Nội.
2) Phương pháp điều tra thu thập và phân tích tổng hợp
Điều tra, thu thập, phân tích, đánh giá và tổng hợp các tài liệu để từ đó xây dựng cơ
sở dữ liệu phục vụ cho công việc nghiên cứu.
3) Phương pháp thống kê xác suất
Dùng để tính toán xác định các đặc trưng khí tượng, thủy văn thiết kế phục vụ
nghiên cứu đề tài.
4) Phương pháp phân tích hệ thống
Phân tích hệ thống tiêu thoát nước một cách đồng bộ nhất tới mức có thể. Hệ thống
sẽ bao gồm các phần tử thủy lực và mối liên hệ chúng, đồng thời xét mối liên hệ của hệ
thống với môi trường bên ngoài thông qua các điều kiện biên.
5) Phương pháp phân tích tối ưu
Phương pháp này được sử dụng để xác định quy mô và thông số cơ bản của các
2


công trình tiêu nước trong vùng nghiên cứu với việc xây dựng bài toán tối ưu, bao gồm
các công việc: lập hàm mục tiêu, xác định các thông số điều khiển, lựa chọn phương
pháp giải và tìm lời giải tối ưu.
6) Phương pháp mô hình toán thủy văn - thủy lực
Phương pháp này được sử dụng để phục vụ tính toán xác định các công trình tiêu
nước phù hợp, kiểm tra các ràng buộc của các thông số cơ bản của hệ thống tiêu thoát
nước về đảm bảo khống chế úng ngập. Trong nghiên cứu sẽ phân tích một số mô hình
toán thủy văn - thủy lực chuyên dụng và lựa chọn mô hình phù hợp để áp dụng.
V. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU
Ý nghĩa khoa học: Luận án cung cấp phương pháp luận khoa học đáng tin cậy về

việc áp dụng bài toán tối ưu hóa với sự trợ giúp của mô hình SWMM trong tính toán
tiêu thoát nước cho các khu đô thị trong quá trình phát triển.
Ý nghĩa thực tiễn: Qua nghiên cứu này, đã đề xuất được giải pháp tiêu nước, bố trí
các công trình tiêu chính chính của hệ thống tiêu thoát nước trên địa bàn thành phố Hà
Nội cùng với quy mô và các thông số cơ bản của các công trình đó. Kết quả nghiên cứu
có thể được tham khảo trong các công tác: lập quy hoạch chi tiết, thiết kế, xây dựng và
vận hành hệ thống tiêu thoát nước đô thị trung tâm TP Hà Nội và các khu vực khác có
điều kiện tương tự.
VI. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
1) Xây dựng và giải thành công bài toán tối ưu hóa quy mô của công trình tiêu nước
trong hệ thống tiêu thoát nước, trong đó có các trạm bơm đầu mối và các hồ điều hòa
nước mưa, với sự trợ giúp của mô hình SWMM.
2) Mô hình hóa toàn bộ hệ thống tiêu thoát nước của đô thị trung tâm mới của TP
Hà Nội một cách đồng bộ từ các tiểu lưu vực (các khu phố, các ô đất nông nghiệp) đến
toàn bộ vùng nghiên cứu rộng lớn, từ mạng lưới thoát nước đường phố hoặc mạng kênh
cấp dưới đến công trình đầu mối, bao gồm hầu hết các loại đối tượng của hệ thống cùng
các thuộc tính của chúng một cách khá đầy đủ và chi tiết. Từ đó, mô hình có khả năng
biểu diễn gần sát với bản chất vật lý của các quá trình hoạt động của hệ thống. Mô hình
này có thể được áp dụng cho các công việc khác như công tác điều hành, vận hành và
duy tu hệ thống tiêu thoát nước.
3) Đề xuất bố trí các công trình chính của hệ thống tiêu thoát nước của đô thị trung
tâm TP Hà Nội, bao gồm: các trạm bơm, các hồ điều hoà, các kênh trục, các cống điều
tiết chính... và các thông số cơ bản của các công trình đó. Đặc biệt, đề xuất bố trí trạm
bơm tiêu đầu mối Hiền Giang tại vị trí cuối lưu vực nơi Sông Nhuệ cắt đường VĐ4 để
hoàn thiện việc tạo thành một vùng tiêu độc lập, chủ động tiêu nước cho một vùng có

3


mức ưu tiên chống ngập cao của Thủ đô. Đồng thời, đưa ra biện pháp phối hợp làm việc

giữa các trạm bơm đầu mối (Yên Sở, Yên Nghĩa, Liên Mạc, Yên Thái, Đào Nguyên,
Nam Thăng Long, Đông Mỹ, Hiền Giang) nhằm tăng hiệu quả chống úng cũng như
giảm thiểu quy mô thiết kế công trình.

4


TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU
1.1. GIỚI THIỆU VÙNG NGHIÊN CỨU
1.1.1. Vị trí địa lý
Hà Nội nằm về phía Tây Bắc của trung tâm vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng,
có vị trí từ 20°53' đến 21°23' vĩ độ Bắc và 105°44' đến 106°02' kinh độ Đông, tiếp giáp
với các tỉnh Thái Nguyên, Vĩnh Phúc ở phía Bắc, Hà Nam, Hòa Bình phía Nam, Bắc
Giang, Bắc Ninh và Hưng Yên ở phía Đông, Hòa Bình và Phú Thọ ở phía Tây. Sau khi
mở rộng địa giới hành chính vào tháng 8 năm 2008, thành phố có diện tích 3.325 km2,
nằm ở cả hai bên bờ sông Hồng, nhưng tập trung chủ yếu bên hữu ngạn.
Lưu vực của hệ thống tiêu thoát nước đô thị trung tâm TP Hà Nội ở nghiên cứu này được
giới hạn trong phạm vi đường VĐ4 và đê hữu sông Hồng (Hình 1.1. ) với các giới hạn:
- Phía bắc, đông bắc và đông được giới hạn bởi đê hữu sông Hồng;
- Phía tây được giới hạn bởi đê tả sông Đáy;
- Phía nam và tây nam được giới hạn bởi đường Vành Đai 4.
Tổng diện tích lưu vực tiêu này là 37.050 ha, hoàn toàn nằm trong ranh giới đô thị trung
tâm TP Hà Nội phần phía nam sông Hồng theo Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội
đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050 (Hình 1.2. ).
1.1.2. Điều kiện tự nhiên

1. Khí hậu, khí tượng
Khu vực nghiên cứu nằm giữa vùng đồng bằng Bắc Bộ nên mang các đặc điểm điển
hình của khí hậu vùng đồng bằng. Đó là kiểu khí hậu nhiệt đới gió mùa có mùa đông
lạnh, cuối mùa ẩm ướt với hiện tượng mưa phùn, mùa hạ nóng và nhiều mưa.

a. Nhiệt độ
Khu vực Hà Nội có nhiệt độ trung bình năm khoảng 23oC÷24oC. Hàng năm có 3
tháng (XII÷II) nhiệt độ trung bình giảm xuống dưới 20oC. Tháng I lạnh nhất, có nhiệt
độ trung bình khoảng 16oC. Mùa hè gồm 5 tháng (V÷IX) nhiệt độ trung bình trên 25oC.
Tháng VII nóng nhất, có nhiệt độ trung bình trên dưới 29oC.
Bảng 1.1. Nhiệt độ trung bình tháng tại Hà Nội và Hà Đông (0C)
Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Hà Nội

16,2

18,1

20,1

23,8

27,2

28,6

28,9

28,2

27,2

24,5

21,3

18,1

Hà Đông

17,0

19,3

22,1

25,4

27,0

27,0

27,9

27,9

26,8

24,5

20,8

19,3

Nguồn: [1]
5


Vị trí lưu vực nghiên cứu trên bản đồ TP Hà Nội
b. Độ ẩm

Độ ẩm tương đối trung bình năm khoảng 83÷85%. Ba tháng mùa xuân là thời kỳ
ẩm ướt nhất, độ ẩm trung bình tháng đạt 88÷90% hoặc cao hơn. Các tháng cuối mùa thu
và đầu mùa đông là thời kỳ khô hanh nhất. Độ ẩm trung bình tháng có thể xuống dưới
80%. Độ ẩm cao nhất có ngày đạt tới 98% và thấp nhất có thể xuống tới 64%.
Bảng 1.2. Độ ẩm tương đối trung bình tháng tại Hà Nội và Hà Đông (%)
Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Hà Nội

82

85

88

88

84

84

85

87

86

83

81

82

Hà Đông

78

83

820

83

85

790

810

820

800

810

800

81

Nguồn: [1]
6


c. Bốc hơi
Lượng bốc hơi bình quân năm ở vùng này đạt khoảng 1.000 mm. Các tháng đầu
mùa mưa (V, VI, VII) lại là các tháng có lượng bốc hơi lớn nhất trong năm. Lượng bốc

hơi bình quân tháng V đạt trên 100 mm. Các tháng mùa Xuân (II÷IV) có lượng bốc hơi
nhỏ nhất là những tháng có nhiều mưa phùn và độ ẩm tương đối cao.
Bảng 1.3. Lượng bốc hơi trung bình tháng tại Hà Nội và Hà Đông (mm)
Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII VIII

IX

X

XI

XII

Năm

Hà Nội

78,7 62,4 57,4 66,8 101,9 99,4 99,9 84,8 81,5 96,6 89,4 83,2 1.002

Hà Đông

64,3 56,9 68,2 78,5 63,6

63,9 91,4 79,1 79,9 72,8 66,9 56,0 841,5
Nguồn: [1]

Thông qua phân tích tần suất, lượng mưa ngày đặc trưng (1, 3, 5, 7 ngày lớn nhất)
được trình bày như bảng dưới đây.
Bảng 1.4. Lượng mưa 1, 3, 5, 7 ngày lớn nhất (đơn vị: mm)
Trạm

1 ngmax
Láng
251,83
Hà Đông
252,69
Liên Mạc
244,19

Tần suất 5%
Tần suất 10%
3 ngmax 5 ngmax 7 ngmax 1 ngmax 3 ngmax 5 ngmax 7 ngmax
387,67 434,31 478,65 218,09 338,14 377,28 415,79
386,55 435,68 476,17 220,46 337,38 379,17 416,06
386,6
447,2 489,81 212,81 336,92 389,73 426,87

Nguồn: [1]

2. Thuỷ văn, sông ngòi
a. Sông Hồng
Sông Hồng có tổng diện tích lưu vực 155.000 km² với phần lưu vực trong lãnh thổ
Việt Nam là 72.800 km². Sông dài 1.126 km, trong đó đoạn qua Hà Nội dài xấp xỉ 90
km. Lưu lượng trung bình nhiều năm thời đoạn 1956−1985 tại Sơn Tây đạt khoảng 3.560
m³/s và Hà Nội 2.710 m³/s. Sông này một nơi nhận nước tiêu lớn của vùng.
Mùa kiệt dài 7 tháng (XI÷V), lưu lượng sông giảm nhiều và mực nước xuống thấp,
nhất là trong các tháng II, III, IV. Tại trạm Hà Nội mực nước thấp nhất xảy ra trước khi
có hồ Hòa Bình là 1,73 m (1956), lưu lượng thấp ngày 09/5/1960 chỉ có 350 m³/s. Gần
đây, mực nước có lúc thấp tới 0,10 m (22/02/2010), 0,24 m (25/02/2015) do sự hạn chế
phát điện, có thể bao gồm cả nguyên nhân về biến đổi khí hậu và khai thác cát ở đáy sông.
Mùa lũ dài 5 tháng (VI÷X); đỉnh lũ thường xuất hiện vào các tháng VII và VIII.
Lưu lượng trung bình các tháng mùa lũ đạt tới 8.000÷10.000 m³/s. Trận lũ lịch sử năm
1971 với giá trị thực đo chưa hoàn nguyên do vỡ đê, tràn đê và phân chậm lũ của đỉnh
lũ đo ngày 20/8/1971 là Hmax=14,43 m, Qmax=25.000 m³/s.
Các bảng dưới đây là những số liệu mực nước đặc trưng của sông Hồng.
7


Bảng 1.5. Các mực nước lớn nhất sông Hồng tại trạm Hà Nội (m)
Tần suất
Hmax
H1ngày max
H3ngày max
H5ngày max

1%
13,82

12,78
12,54
12,21

5%
12,89
12,33
12,11
11,83

10%
12,43
12,07
11,87
11,60

20%
11,91
11,74
11,54
11,30
Nguồn: [1]

Bảng 1.6. Các mực nước lớn nhất Sông Hồng tại Liên Mạc (m)
Tần suất
Hmax
H1ngày max
H3ngày max
H5ngày max

1%
14,57
13,53
13,29
12,96

5%
13,64
13,08
12,86
12,58

10%
13,18
12,82
12,62
12,35

20%
12,66
12,49
12,29
12,05
Nguồn: [1]

Bảng 1.7. Các mực nước lớn nhất Sông Hồng tại Nam Thăng Long (m)
Tần suất
Hmax
H1ngày max
H3ngày max

H5ngày max

1%
14,42
13,38
13,14
12,81

5%
13,49
12,93
12,71
12,43

10%
13,03
12,67
12,47
12,20

20%
12,51
12,34
12,14
11,90
Nguồn: [1]

Bảng 1.8. Các mực nước lớn nhất Sông Hồng tại Yên Sở (m)
Tần suất
Hmax

H1ngày max
H3ngày max
H5ngày max

1%
12,99
11,95
11,71
11,38

5%
12,06
11,50
11,28
11,00

10%
11,60
11,24
11,04
10,77

20%
11,08
10,91
10,71
10,47
Nguồn: [1]

Bảng 1.9. Các mực nước lớn nhất Sông Hồng tại Đông Mỹ (m)

Tần suất
Hmax
H1ngày max
H3ngày max
H5ngày max

1%
12,84
11,80
11,56
11,23

5%
11,91
11,35
11,13
10,85

8

10%
11,45
11,09
10,89
10,62

20%
10,93
10,76
10,56

10,32
Nguồn: [1]


b. Sông Đáy
Sông Đáy dài khoảng 240 km, bắt nguồn từ đập Đáy tại địa phận huyện Đan
Phượng. Trong trường hợp khẩn cấp sông Đáy được nối với sông Hồng qua đập Đáy để
phân lũ. Trước khi có đập Đáy nước lũ sông Hồng phân sang sông Đáy lớn nhất là trận
lũ tháng 8/1932 với lưu lượng 2.850 m³/s, tương đương với mực nước tại Hà Nội 11,90
m. Kể từ năm 1937, khi đập Đáy được xây dựng cho đến lúc hòa bình lập lại, đập Đáy
mới chỉ vận hành 3 lần (1940, 1945 và 1947). Nếu đập Đáy không làm việc thì mực
nước và lưu lượng trong sông Đáy đoạn từ Tân Lang trở lên chỉ phụ thuộc vào lượng
mưa nội bộ lưu vực. Hiện trạng sông Đáy như sau:
Đoạn từ Tân Lang đến Ninh Bình, chế độ thủy lực sông Đáy còn chịu ảnh hưởng
của thủy triều và sông Hồng qua sông Đào Nam Định.
Đoạn sông Đáy từ đập Đáy đến Mai Lĩnh dài 32 km, chiều rộng đoạn sông giữa 2
đê trên dưới 3.000 m; lòng dẫn chủ yếu của sông là dòng chảy tràn giữa 2 đê.
Đoạn từ Mai Lĩnh đến Ba Thá dài 27 km, khoảng cách hai nơi rộng nhất là 4.000
m, hẹp nhất là 700 m; lòng sông hẹp, tác dụng dẫn lũ trên bãi sông là chủ yếu.
Đoạn từ Ba Thá đến Tân Lang dài 51 km lòng sông rộng hơn nhưng ít bãi. Khoảng
cách giữa hai đê thay đổi từ 1.500 m (tại Phù Lưu) đến 300 m (ở Bột Xuyên); tác dụng
dẫn lũ chủ yếu là trong lòng sông, nhưng lòng sông tại đây hẹp, thoát lũ kém.
Đoạn từ Tân Lang đến Phủ Lý dài 13 km, lòng sông tuy rộng và sâu hơn, song khả
năng thoát lũ cũng bị hạn chế do ảnh hưởng của đoạn sông phía trên bị co hẹp.
Theo số liệu thống kê, trong nhiều năm gần đây mực nước tại các cửa tiêu chính
của hệ thống trên sông Đáy đều tăng cao đáng kể, hạn chế khả năng tiêu tự chảy.
Bảng 1.10. Mực nước lớn nhất thiết kế sông Đáy (m)
Tần suất
La Khê
Yên Thái

Đào Nguyên
Vân Đình
Lương Cổ

1%
7,71
7,92
7,81
7,21
5,30

5%
7,17
7,37
7,27
6,18
4,60

10%
6,62
6,82
6,72
5,67
4,26

20%
6,20
6,40
6,30
5,11

3,88
Nguồn: [1]

c. Sông Nhuệ
Sông Nhuệ dài 74 km nối sông Hồng (qua cống Liên Mạc), với sông Đáy (qua cống
Lương Cổ), là trục chính tưới tiêu kết hợp. Về mùa lũ, cống Lương Cổ luôn luôn mở và
chỉ đóng lại khi có phân lũ qua đập Đáy. Như vậy, trong quá trình tiêu úng, mực nước
sông Nhuệ và các sông nhánh trong hệ thống chịu ảnh hưởng trực tiếp của lũ sông Đáy.

9


Nối sông Nhuệ với sông Đáy còn có các sông: Duy Tiên, Vân Đình, La Khê, Ngoại
Độ và một số sông nhỏ khác tạo thành một mạng lưới tưới tiêu cho hệ thống. Sông Duy
Tiên dài 21 km; sông Vân Đình dài 11,8 km nối sông Nhuệ với sông Đáy qua cống Vân
Đình; kênh La Khê dài 6,8 km nối sông Nhuệ với sông Đáy qua cống La Khê.
Bảng 1.11. Mực nước lớn nhất (m) trên sông Nhuệ qua một số năm điển hình
Vị trí
Hà Đông
Đồng Quan
Nhật Tựu
Lương Cổ
Phủ Lý

1978
5,4
4,53
4,42
4,35

Mực nước xuất hiện lớn nhất (m)
1983
1984
1985
1994
2008
5,37
5,77
4,6
5,79
6,20
4,57
4,55
4,78
4,92
4,99
5,14
4,12
4,56
4,58
4,64
3,76
3,94
4,49
4,37
4,64
4,42
4,33
4,62
Nguồn: [1]

Bảng 1.12. Mực nước báo động (m) tại một số vị trí trên sông Nhuệ và sông Hồng
Cấp báo động
1. Sông Hồng
- Liên Mạc
- Hà Nội
- Mộc Nam
2. Sông Nhuệ
- Đồng Quan

I

II

III

10,50
9,50
5,80

11,50
10,50
6,60

12,50
11,50
7,40

4,00

4,40

4,70
Nguồn: [1]

1.1.3. Tình hình và nguyên nhân úng ngập ở vùng nghiên cứu

1. Tình hình úng ngập trận mưa úng năm 2008
Do ảnh hưởng của đới gió đông kết hợp với không khí lạnh tăng cường từ ngày
30/10÷03/11/2008 đã xảy ra mưa đặc biệt lớn ở địa bàn TP Hà Nội và các vùng lân cận.
Lượng mưa 1 ngày lớn nhất rơi vào ngày 31/10, đạt từ 300÷550 mm ở thượng lưu và
trung lưu sông Nhuệ, từ 200÷250 mm tại hạ lưu sông Nhuệ. Lượng mưa ngày 31/10 đạt
530 mm tại trạm Hà Đông, 487 mm tại Vân Đình, 405 mm tại Láng. Lượng mưa 5 ngày
lớn nhất đạt 835 mm tại Hà Đông, 577 mm tại Láng, 784,8 mm tại La Khê, 708,4 mm
tại Vân Đình. Ở vùng LV sông Nhuệ lượng mưa 1 ngày max có tần suất từ 0,74÷1,19%,
lượng mưa 5 ngày max có tần suất từ 0,77÷2,0%. Mưa lớn đã gây gập úng nghiêm trọng
trên diện rộng trong LV sông Nhuệ và vùng trung du sông Đáy:
- Mực nước cao nhất là 6,28 m tại hạ lưu cống Liên Mạc; 6,20 m tại đập Hà Đông,
6,31 m tại cống La Khê; 4,60 m tại đập Đồng Quan; 3,77 m tại Vân Đình; 4,47 m tại
cống Nhật Tựu và 4,64 m tại cống Lương Cổ (15h ngày 02/11/2008).
- Trên sông Đáy tại Ba Thá mực nước cao nhất đạt 6,14 m (3h ngày 03/11/2008),
10


tại Phủ Lý là 4,62 m (15h ngày 02/11/2008) cao hơn mực nước lũ tháng 9/1985 là 0,16
m, tương ứng tần suất P=4%.
- Tính đến ngày 03/11/2008, Hà Nội có khoảng trên 56.500 ha rau màu, gần 2.400
ha lúa mùa muộn chưa kịp thu hoạch, 2.700 ha hoa, 2.200 ha cây ăn quả và hơn 9.700
ha nuôi thủy sản ở các huyện ngoại thành bị ngập và mất trắng.
- Theo thống kê chưa đầy đủ, tổng thiệt hại về cơ sở hạ tầng, nhà cửa và sản xuất

nông nghiệp của Hà Nội ước tính khoảng 3.132 tỷ đồng, chưa kể thiệt hại về sản xuất
công nghiệp, xây dựng và môi trường.

2. Tình hình úng ngập gần đây nhất năm 2016
Từ 23 giờ ngày 24/5 đến 5 giờ ngày 25/5, trên địa bàn Hà Nội xảy ra mưa lớn đã
làm cho nhiều tuyến phố bị úng ngập cục bộ. Trong vòng 7 giờ lượng mưa đo được tại
Vân Hồ là 187,1 mm; Cầu Giấy 277,8 mm; Mễ Trì 235,5mm; Ngã Tư Sở 228,7 mm;
Xuân Đỉnh 196,9 mm; Hồ Tây 168,5 mm; Lương Định Của 193,6 mm; Trúc Bạch 206,9
mm; Nam Từ Liêm 214,1 mm; Thanh Liệt 252 mm; Hoàng Quốc Việt 249 mm và các
nơi khác xấp xỉ 200 mm. Mưa xảy ra trên diện rộng, tập trung tại khu vực phía Tây.
Tại nội thành, lúc 6 giờ sáng ngày 25/5, có 26 điểm úng ngập, gồm: Khu vực Mỹ
Đình - Mễ Trì; phố Trần Bình, Phan Văn Trường, Hoàng Quốc Việt (trước ĐH Điện
lực), đường Phạm Văn Đồng (trước Công ty Cầu 7, ngã tư Xuân Đỉnh - Tân Xuân); ngã
ba Dương Đình Nghệ - Nam Trung Yên, Hoa Bằng, Đội Cấn, Mạc Thị Bưởi, Minh Khai
(chân cầu Thanh Trì); Hoàng Mai, Nguyễn Chỉnh, Thanh Đàm, ngã tư Huỳnh Thúc
Kháng - Nguyên Hồng, Định Công, Thái Thịnh (viện Châm cứu); đường Trường Chinh
(Viện Y học hàng không - Tôn Thất Tùng); Quan Nhân, Vũ Trọng Phụng, Nguyễn Huy
Tưởng, Cự Lộc; Nguyễn Trãi (trước ĐH Khoa học xã hội và nhân văn và trước số nhà
497); các đường Triều Khúc, Lê Trọng Tấn, Tô Hiệu, Văn Quán - Hà Đông... với mức
độ nước ngập từ 0,2 ÷ 0,5 m. Việc tiêu thoát nước ở khu Mỹ Đình - Mễ Trì gặp khó
khăn do mực nước sông Nhuệ tại thượng lưu ở cống Hà Đông có mức cao (lớn hơn +5,0
m). Để khắc phục, thành phố cho mở cống Thanh Liệt để tiêu một phần nước sông Nhuệ
qua TB Yên Sở, nhằm tiêu rút nước cho khu vực Mỹ Đình.
Tại trận mưa này, hầu hết các điểm úng ngập trên không thuộc LV Yên Sở mà thuộc
vùng chưa có công trình tiêu đầu mối. Tuy nhiên, một số điểm thuộc lưu vực tiêu trạm
bơm Yên Sở vẫn còn bị ngập cục bộ mà nguyên nhân là do các tuyến cống đường phố
tại đó chưa hoàn chỉnh.

3. Nguyên nhân úng ngập
a. Thủy thế bất lợi

Sông Hồng là sông lớn chảy qua địa phận, có khả năng nhận nước tiêu rất lớn;
nhưng mực nước ở sông này thường rất cao trong mùa mưa nên nước trong các lưu vực
11


hai bên sông không tiêu tự chảy được mà phải dùng bơm. Các sông chính nội địa gồm
có sông Đáy và sông Nhuệ, trong đó sông Đáy cũng có khả năng nhận nước tiêu tương
đối lớn, nhưng khả năng tiêu tự chảy vào các sông này cũng hạn chế. Các sông nội địa
khác như sông Đăm, sông Cầu Ngà, sông Om... đều có độ dốc lòng sông nhỏ và độ uốn
khúc lớn, khả năng tiêu thoát nước kém.
Nước trong toàn bộ lưu vực đều đổ vào sông Nhuệ, rồi vào sông Đáy tại TP Phủ Lý
qua cống Lương Cổ, sau đó theo sông Đáy ra biển. Tuy nhiên, mực nước sông Nhuệ và
sông Đáy thường xuyên cao khi có mưa lớn; chỉ cần trận mưa khoảng 100 mm / ngày là
mực nước sông Nhuệ tại cống Hà Đông đã cao trên +4,5 m, làm cho nước ở các khu vực
không tiêu ra kịp thời được. Để tiêu hết lượng nước úng trong lưu vực cần một thời gian
khá lâu sau mưa để chờ mực nước sông Nhuệ và sông Đáy ở phía hạ lưu giảm dần.
b. Mưa lớn
Hàng năm trên lưu vực, trung bình có khoảng 4 ÷ 5 đợt mưa có lượng mưa ngày đạt
từ 50 ÷ 100 mm và có khoảng 1 ÷ 2 trận mưa có lượng mưa ngày trên 150 mm. Lượng
mưa 1 ngày lớn nhất có thể đạt từ 300 ÷ 550 mm, 3 ngày lớn nhất có thể đạt 450 ÷ 770
mm, lượng mưa 5 ngày lớn nhất có thể từ 500 ÷ 830 mm.
Nhiều loại hình thời tiết có khả năng gây ra mưa lớn: hội tụ, bão, áp thấp nhiệt đới,
trong đó có khoảng 80% các trận mưa lớn là do bão sinh ra. Các năm 1963, 1968, 1973,
1978, 1980, 1985, 1994, 1996, 2007, 2008, 2016, đặc biệt là năm 2008, mưa lớn gây
ngập lụt kéo dài trên diện rộng ở cả vùng nội thành và ngoại thành Hà Nội.
c. Công trình tiêu thoát nước chưa đồng bộ
Hệ thống tiêu thoát nước đô thị Hà Nội chưa được xây dựng đồng bộ. Có nơi mạng
lưới kênh trục đã tương đối tốt, nhưng mạng lưới thoát nước đường phố lại chưa hoàn
chỉnh, chẳng hạn như ở khu vực nội đô lịch sử, vì vậy chưa thể giải quyết được hàng
chục điểm úng ngập thường xuyên hiện nay.

Ngược lại, ở một số khu đô thị mới tại khu vực nội đô mở rộng, hệ thống thoát nước
nội bộ được xây dựng khá hoàn chỉnh nhưng nước mưa thoát ra bên ngoài hết sức khó
khăn, ví dụ như ở các khu đô thị Mỹ Đình - Mễ Trì; Nam Trung Yên, Văn Quán, Định
Công, Đô Nghĩa, Bắc An Khánh, Nam An Khánh... trong khi nguồn nhận nước sông
Nhuệ có mực nước thường xuyên cao khi có mưa lớn như đã mô tả trên đây.
Theo các quy hoạch gần đây và sơ tính toán lại thì tổng công suất yêu cầu của các
trạm bơm tiêu đầu mối của toàn lưu vực (chưa kể phần lưu vực dưới cống Hà Đông) là
khoảng 503 m3/s, nhưng đến nay mới thực hiện được 114 m3/s (của 3 trạm bơm Yên Sở,
Đào Nguyên, Nam Thăng Long). Như vậy, một nguyên nhân chính của tình trạng úng
ngập là sự thiếu hụt công suất bơm đầu mối. Sau đây là sự mô tả sơ lược về tình hình
úng ngập ở một số trận mưa điển hình.

12


1.1.4. Hiện trạng các công trình tiêu chủ yếu

1. Các trạm bơm tiêu
* Trạm bơm Yên Sở:
Được xây dựng hoàn thành (cả 2 giai đoạn) vào ngày 25/09/2010
Vị trí đặt tại K78+100 đê hữu sông Hồng
Gồm có 15 tổ bơm trục ngang (Q=5 m3/s, H=10 m, N= 650KW) và 5 tổ bơm chìm
hỗn lưu (Q=3 m3/s, H=10 m, N=400 KW)
Lưu lượng thiết kế trạm: 90 m3/s
Diện tích tiêu thiết kế: 7.753 ha.
* Trạm bơm Đào Nguyên:
Được xây dựng năm 1986
Vị trí đặt tại K12+800 đê tả Đáy
Gồm 25 máy loại máy 2500 m3/h
Lưu lượng thiết kế trạm: 17,3 m3/s

Diện tích tiêu thiết kế: 2.200 ha
Diện tích tiêu thực tế: 1.874 ha
Trạm đã xuống cấp, hư hỏng nặng, đang có kế hoạch cải tạo nâng cấp.
* Các trạm bơm tiêu ra sông Nhuệ
- TB Cổ Nhuế: Q=12 m3/s, Flv=1.520 ha (xây 2016)
- TB Đồng Bông 1: Q=20 m3/s, Flv=1.360 ha (xây 2016)
- TB Đồng Bông 2: Q=9 m3/s, Flv=1.470 ha (xây 2016)
- TB Cầu Biêu: 5 máy 4000 m3/h, Q=5,6 m3/s (xây 2001)
- TB Hữu Hoà: 4 máy 2500 m3/h, Q=2,8 m3/s (xây 2004)
- TB Khê Tang 2: 10 máy 8000 m3/h, Q=22,2 m3/s (xây 2005)
- TB Sái: 5 máy 4000 m3/h, Q=5,6 m3/s (đã cũ, xuống cấp, dự kiến bỏ )
- TB Siêu Quần: 5 máy 2500 m3/h, Q=2,8 m3/s (xây 2005)
- TB Hoà Bình: 14 máy 2500 m3/h, Q=9,7 m3/s (xây 1992, đã xuống cấp)
- TB Thạch Nham: 5 máy 8000 m3/h, Q=11,1 m3/s (xây 2014)
- TB Đại Áng: 5 máy 2500 m3/h, Q=2,8 m3/s (đã cũ, đã xuống cấp)
- TB Đan Thần: 4 máy 1000 m3/h, Q=1,1 m3/s (đã cũ, dự kiến bỏ)
- TB Đan Nhiễm: 7 máy 1000 m3/h, Q=2,8 m3/s (đã cũ, dự kiến bỏ)
Đối với các trạm bơm tiêu nước ra sông Nhuệ, trừ những trạm bơm mới được thiết
kế sau năm 2011 (thời điểm có QH937 và QH1259), thường được tính toán với tiêu
chuẩn phục vụ nông nghiệp nên hệ số tiêu rất thấp và chỉ đạt khoảng 3 ÷ 6 l/s/ha, vì vậy
quy mô các trạm bơm này đều rất nhỏ so với yêu cầu tiêu nước cho đô thị.

2. Các trục tiêu chính trong lưu vực
13


a. Trục tiêu Sông Nhuệ
Sông Nhuệ dài 74 km, bắt đầu từ cống Liên Mạc (nối với sông Hồng) và đổ vào
sông Đáy tại Phủ Lý. Các thông số cơ bản của sông Nhuệ:
- Lưu lượng thiết kế tiêu là Q=143,75 m3/s tại Hà Đông; Q=286 m3/s tại Lương Cổ.

- Đáy sông có cao trình +1,00 m tại đầu sông (hạ lưu cống Liên Mạc), −0,81 m tại
thượng lưu cống Hà Đông; −2,5 m tại cuối sông (thượng lưu cống Lương Cổ).
- Độ dốc đáy sông i=0,5÷1,0×10−4.
- Đê sông có cao trình biến đổi từ +7,5 m tại Liên Mạc đến +6,0 m tại Lương Cổ.
Bảng 1.13. Một số thông số về đê sông Nhuệ qua các thời kỳ
Đoạn sông

1976

1990

2016

Cao độ Bề rộng Cao độ Bề rộng

Cao độ

Bề rộng

Liên Mạc - Hà Đông

5,5

2,5

6,0

5,0

7,0÷6,5

5,0

Hà Đông - Đồng Quan

4,5

2,5

6,0

5,0

6,5÷6,0

5,0

Đồng Quan - Nhật Tựu

4,0

2,5

5,5

5,0

6,0

5,0

Nhật Tựu - Lương Cổ

4,0

2,5

5,5

5,0

6,0

5,0

Lương Cổ - Phủ Lý

4,0

2,5

5,5

5,0

6,0

5,0
Nguồn: [1]

Là trục tiêu chính, sông Nhuệ nhận nước từ các trục tiêu lớn: sông Đăm, mương
Cầu Đài, sông Cầu Ngà, kênh Phú Đô, kênh La Khê, sông Tô Lịch cùng với các kênh
khác tạo thành một mạng kênh trục tưới, tiêu kết hợp của hệ thống thuỷ lợi Sông Nhuệ.
Việc xây dựng các trạm bơm tiêu ra sông Nhuệ với số lượng lớn như trên trong
những năm qua đã gây nên mâu thuẫn nghiêm trọng giữa năng lực bơm của các trạm
bơm với khả năng chuyển nước của sông Nhuệ và sông Châu.
Về tình hình chống lũ, chỉ đề cập những năm gần đây, nhiều trường hợp vào những
thời điểm mưa lớn, hệ thống đê sông Nhuệ bị sự cố mà sau đây là một số ví dụ:
- Năm 1994, từ ngày 29÷31/8, trên toàn hệ thống có mưa lớn với lượng mưa bình
quân là 408 mm. Mực nước sông tại Đồng Quan lên tới +4,92 m, cao hơn mức thiết kế
9 cm và cao hơn mức báo động 3 tới 62 cm. Toàn bộ đê sông Nhuệ, đặc biệt đoạn từ
Đồng Quan đến Lương Cổ bị uy hiếp nghiêm trọng, trong đó có đoạn ở Phượng Dực,
Vân Từ, Chuyên Mỹ (Phú Xuyên), Giáp Ba (Kim Bảng) bị nước tràn qua. Nhiều đoạn
chân đê và mái đê phía đồng đi qua ao, hồ hoặc vùng trũng xuất hiện các cung trượt nguy
hiểm. Có những đoạn đê dài hàng trăm mét đi qua vùng đất yếu và đất cát bị thẩm lậu mạnh,
có nguy cơ mất ổn định như đoạn qua Hoàng Tây (Kim Bảng), Vực Ngũ (Duy Tiên).
- Năm 2008, với tình hình mưa như đã mô tả trên đây, toàn bộ tuyến đê sông Nhuệ
14