NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP HỆ THỐNG TIÊU TRẠM BƠM THẠC QUẢ, HUYỆN ĐÔNG ANH, HÀ NỘI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
------------------------------------------

NGUYỄN TRƯỜNG SINH

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ ĐỀ XUẤT
CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP HỆ
THỐNG TIÊU TRẠM BƠM THẠC QUẢ, HUYỆN
ĐÔNG ANH, HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI-2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
------------------------------------------

NGUYỄN TRƯỜNG SINH

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ ĐỀ
XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP
HỆ THỐNG TIÊU TRẠM BƠM THẠC QUẢ,

HUYỆN ĐÔNG ANH, HÀ NỘI

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

60 - 62 - 30

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Người hướng dẫn khoa học:
TS. NGUYỄN TUẤN ANH

HÀ NỘI-2011


1

LỜI CẢM ƠN
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất
các giải pháp cải tạo - nâng cấp hệ thống tiêu trạm bơm Thạc Quả, huyện
Đông Anh, Hà Nội” được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội với sự
giúp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo, của các đồng
nghiệp và bạn bè.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy TS . Nguyễn Tuấn Anh , người
hướng dẫn khoa học đã rất chân tình hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn : Ban giám hiệu , các thầy cô giáo trong Khoa Kỹ thuật tài
nguyên nước, các thầy giáo cô giáo các bộ môn – Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội.
Xin chân thành cảm ơn đến các cơ quan đoàn thể , đồng nghiệp, bạn bè đã giúp đỡ
và góp những ý kiến quý báu trong luận văn này.
Cuối cùng xin cảm tạ tấm lòng của những người thân trong gia đình

, đã tin

tưởng động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn
này. Do hạn chế về trình độ cũng như thời gian và tài liệu thu thập

, luận văn chắc

chắn không thể tránh khỏi các thiếu sót, tác giả rất mong nhận được sự thông cảm,
góp ý chân tình của các thầy cô và đồng nghiệp quan tâm tới vấn đề này.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 05 năm 2011
Tác giả

Nguyễn Trường Sinh

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


2

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài

7

II. Mục tiêu nghiên cứu

7

III. Phạm vi nghiên cứu

7

IV. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

7

CHƯƠNG 1. TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.1. Điều kiện tự nhiên

9

1.1.1. Vị trí địa lý

9

1.1.2. Đặc điểm địa hình

9

1.1.3. Địa chất công trình

9

1.1.4. Đặc điểm khí tượng thủy văn

10

1.2. Tình hình dân sinh – kinh tế xã hội

11

1.3. Phương hướng phát triển kinh tế xã hội trong vùng

12

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG TIÊU NƯỚC VÀ NGUYÊN
NHÂN GÂY ÚNG NGẬP
2.1. Hiện trạng các công trình tiêu nước

13

2.1.1. Khu đầu mối

14

2.1.2. Hệ thống kênh và công trình trên kênh

15

2.2. Tình hình ngạp úng trong vùng và các nguyên nhân gây ngập úng

18

CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG TIÊU TRẠM
BƠM THẠC QUẢ

3.1.Tính toán mưa tiêu thiết kế

19

3.1.1. Chọn trạm, tấn suất tính toán và thời đoạn tính toán

19

3.1.2. Phương pháp tính toán lượng mưa tiêu thiết kế

19

3.1.3. Kết quả tính toán

22

3.1.4. Chọn mô hình mưa tiêu điển hình

23

3.1.5. Thu phóng xác định mô hình tính toán

25

3.2. Tính toán chế độ tiêu cho hệ thống

25

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


3

3.2.1. Mục đích, ý nghĩa và nội dung tính toán

25

3.2.2. Phương pháp xác định hệ số tiêu

26

3.2.3. Xác định hệ số tiêu sơ bộ

31

3.2.4. Hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu

41

3.3. Mô phỏng dòng chảy cho hệ thống hiện trạng

49

3.3.1. Chọn mô hình mô phỏng dòng chảy

49

3.3.2. Nhập số liệu

53

3.3.3. Chạy mô hình mô phỏng hệ thống kênh hiện trạng

57

CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP HỆ
THỐNG TIÊU TRẠM BƠM THẠC QUẢ
4.1. Đánh giá khả năng làm việc hệ thống theo dự án cải tạo, nâng cấp đã có

61

4.1.1. Dự án cải tạo, nâng cấp trạm bơm tiêu Thạc Quả

61

4.1.2. Mô phỏng phương án

62

4.1.3. Đánh giá khả năng làm việc của hệ thống

64

4.2. Đề xuất phương án cải tạo, nâng cấp hệ thống kênh tiêu

65

4.2.1. Phương án cải tạo, nâng cấp hệ thống tiêu trạm bơm Thạc Quả

65

4.2.2. Mô phỏng phương án

65

4.2.3. Đánh giá khả năng làm việc của hệ thống

67

KẾT LUẬN VÀ KIỆN NGHỊ

68

TÀI LIỆU THAM KHẢO

70

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN

71

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

4

THỐNG KÊ BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ
I. THỐNG KÊ BẢNG BIỂU
Bảng 3-1: Các đặc trưng thuỷ văn thiết kế của đường tần suất lý luận

23

Bảng 3-2: Lượng mưa lớn nhất trong thời đoạn ngắn trong năm của trạm Đông

23

Anh (từ năm 1961 đến 2001)
Bảng 3-3: Phân phối trận mưa 5 ngày max thiết kế tần suất P = 10%

25

Bảng 3-4: Bảng tính hệ số tiêu cho lúa với b 0 = 0,2(m/ha)

32

Bảng 3-5: Hệ số tiêu cho lúa

33

Bảng 3-6: Hệ số dòng chảy C cho các đối tượng tiêu nước có mặt trong các hệ

33

R

R

thống thủy lợi
Bảng 3-7: Kết quả tính hệ số tiêu cho các đối tượng tiêu nước

34

Bảng 3-8: Bảng thống kê diện tích của từng loại đất trong các tiểu vùng

34

Bảng 3-9: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M13

36

Bảng 3-10: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M11

37

Bảng 3-11: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M9B

37

Bảng 3-12: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M9A

37

Bảng 3-13: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M7

38

Bảng 3-14: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M6E

38

Bảng 3-15: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M5

38

Bảng 3-16: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M6B

39

Bảng 3-17: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M6C

39

Bảng 3-18: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M8

39

Bảng 3-19: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M10

40

Bảng 3-20: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M12A

40

Bảng 3-21: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M12B

40

Bảng 3-22: Hệ số tiêu sơ bộ sau khi đã chuyển diện tích đất ao hồ thông

43

thường sang làm hồ điều hoà
Bảng 3-23: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M13

44

Bảng 3-24: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M11

44

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


5

Bảng 3-25: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M9B

44

Bảng 3-26: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M9A

45

Bảng 3-27: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M7

45

Bảng 3-28: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M6E

45

Bảng 3-29: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M5

46

Bảng 3-30: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M6B

46

Bảng 3-31: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M6C

46

Bảng 3-32: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M8

47

Bảng 3-33: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M10

47

Bảng 3-34: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M12A

47

Bảng 3-35: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng M12B

48

Bảng 3-36: Hệ số tiêu đã hiệu chỉnh

48

Bảng 3-37 :Lưu lượng tiêu của các tiểu vùng chảy vào kênh chính

49

Bảng 3-38: Thông số đường đặc tính của máy bơm 24HT-75KW

55

Bảng 3-39: Mực nước Sông Ngũ Huyện Khê tại vị trí cửa ra khu tiêu Thạc Quả

55

Bảng 3-40: Thống kê nút bị ngập

57

Bảng 3-41: Thống kê các đoạn kênh bị ngập

58

Bảng 4-1: Thông số đường đặc tính của máy bơm HTD4000-6

61

Bảng 4-2: Bảng thống kê các thông số tính toán kích thước kênh chính Thạc

62

Quả
Bảng 4-3: Kết quả tính cao trình mực nước yêu cầu tiêu tự chảy và mực nước

63

mô phỏng lớn nhất trong kênh chính tại vị trí đầu mỗi kênh nhánh
Bảng 4-4: Kết quả tính cao trình mực nước yêu cầu tiêu tự chảy và mực nước

66

mô phỏng lớn nhất trong kênh chính tại vị trí đầu mỗi kênh nhánh
II.THỐNG KÊ HÌNH VẼ
Hình 2-1. Hiện trạng trạm bơm Thạc Quả

14

Hình 2-2. Hiện trạng công trình trên kênh tiêu chính

17

Hình 3-1: Sơ đồ tính toán tiêu nước mặt ruộng bằng đập tràn, chế độ chảy tự do

29

Hình 3-2: Sơ đồ tính toán tiêu nước mặt ruộng bằng đập tràn, chế độ chảy ngập

30

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


6

Hình 3-3: Sơ đồ mô phỏng hệ thống kênh chính Thạc Quả trên phần mềm

54

SWMM
Hình 3-4: Hình ảnh mực nước trong kênh chính tại thời điểm đỉnh lũ

58

Hình 3-5, 3-6, 3-7: Hình ảnh tràn bờ của các đoạn kênh

58

Hình 4-1: Hình ảnh mực nước trong kênh chính tại thời điểm đỉnh lũ

62

Hình 4-2: Biểu đồ so sánh mực nước mô phỏng lớn nhất trong kênh chính và

64

mực nước yêu cầu tiêu tự chảy đầu kênh nhánh dọc theo chiều dài dòng chảy
Hình 4-3: Hình ảnh mực nước trong kênh chính tại thời điểm đỉnh lũ

66

Hình 4-4: Biểu đồ so sánh mực nước mô phỏng lớn nhất trong kênh chính và
mực nước yêu cầu tiêu tự chảy đầu kênh nhánh dọc theo chiều dài dòng chảy

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

67

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


7

MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Hệ thống tiêu trạm bơm Thạc Quả có nhiệm vụ tiêu úng cho 1.100 ha trong đó
có 870 ha đất nông nghiệp và 230 ha đất thổ cư của huyện Đông Anh, Hà Nội.

Trong những năm gần đây, do quá trình phát triển kinh tế - xã hội, đô thị hóa và
công nghiệp hóa của khu vực, nhu cầu tiêu đã tăng lên cho diện tích trong khu vực
dân cư và nước thải công nghiệp. Nhiều khu công nghiệp và dân cư hình thành
nhanh chóng kéo theo sự thay đổi về nhu cầu tiêu thoát nước trong khu vực. Sự
hình thành các khu công nghiệp và dân cư mới này làm thu hẹp đất sản xuất nông
nghiệp, san lấp nhiều ao hồ, đồng ruộng, làm giảm khả năng trữ nước, chôn nước
dẫn đến làm tăng hệ số tiêu nước.
Mặt khác, do sau một thời gian dài hoạt động, đến nay nhiều công trình tiêu
trong hệ thống đã xuống cấp, kênh bị bồi lắng, mặt cắt ngang bị thu hẹp, công trình
trên kênh xuống cấp, các công trình trạm bơm đầu mối thì máy móc bị hư hỏng,...
do đó không thể đáp ứng được yêu cầu tiêu nước hiện tại cũng như tương lai. Hàng
năm tình hình ngập úng xảy ra liên tiếp và ngày càng trầm trọng gây thiệt hại lớn
cho năng suất cây trồng, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của nhân dân trong khu
vực.
Vì vậy việc nghiên cứu mô phỏng, đánh giá hệ thống nhằm tạo các cơ sở khoa
học để đề xuất các giải pháp cải tạo, nâng cấp hệ thống tiêu trạm bơm Thạc Quả là
hết sức cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu đánh giá thực trạng khả năng tiêu nước của hệ thống tiêu trạm
bơm Thạc Quả, từ đó đề xuất các giải pháp cải tạo, nâng cấp hệ thống nhằm đáp
ứng yêu cầu tiêu trong tương lai.
III. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Hệ thống tiêu trạm bơm Thạc Quả, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội
IV. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Cách tiếp cận:
Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

8

- Tiếp cận thực tế: đi khảo sát, nghiên cứu, thu thập các số liệu quy hoạch,
thiết kế của hệ thống tiêu
- Tiếp cận hệ thống: tiếp cận, tìm hiểu, phân tích hệ thống từ tổng thể đến chi
tiết, đầy đủ và hệ thống
- Tiếp cận các phương pháp nghiên cứu mới về tiêu nước trên thế giới.
2. Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa
- Phương pháp kế thừa
- Phương pháp phân tích, thống kê
- Phương pháp mô hình toán (ứng dụng phần mềm SWMM)

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


9

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC
NGHIÊN CỨU
1.1. Điều kiện tự nhiên
1.1.1. Vị trí địa lý
Hệ thống trạm bơm tiêu Thạc Quả nằm phía đông huyện Đông Anh phụ trách
tiêu úng cho lưu vực bao gồm bốn xã: Dục Tú, Vân Hà, Liên Hà, Việt Hùng, đây là
vùng trọng điểm về úng của huyện. Lưu vực được giới hạn như sau:
- Phía Bắc giáp đường liên xã Liên Hà đi Vân Hà và kênh Bắc Trịnh Xá từ K4

đến xã Châu Khê huyện Từ Sơn.
- Phía Nam giáp đường liên xã Việt Hùng đi Dục Tú.
- Phía Đông giáp xã Châu Khê huyện Từ Sơn.
- Phía Tây giáp đường liên xã Việt Hùng đi Liên Hà qua cống Cầu Bài Lỗ
Khê.
Tổng diện tích lưu vực là: 1.100 ha trong đó diện tích đất canh tác: 870 ha;
diện tích đất thổ cư và diện tích khác: 230ha.
1.1.2. Đặc điểm địa hình
Cao trình bình quân lưu vực: từ +5,00m đến +6,00m. Cao trình cao nhất lưu
vực: từ +7,50m đến +10,00m. Cao trình thấp nhất lưu vực: từ +3,50m đến +4,00m.
Diện tích phân ra theo cao độ như sau:
- Cao trình từ: +3.5 đến +4.0 là 80 ha;
- Cao trình từ: +4.0 đến +5.0 là 560 ha;
- Cao trình từ: +5.0 đến +6.0 là 210 ha;
- Cao trình từ: +6.0 đến +7.0 là 90 ha;
- Cao trình từ: >+7.0 là 160 ha.
Địa hình xu hướng lòng chảo dốc từ bốn phía xuống. Lòng trũng tập trung chủ
yếu là khu vực Châu Phong, Hà Vĩ xã Liên Hà; Gia Lương xã Việt Hùng; Phúc
Hậu, Thạc Quả xã Dục Tú.
1.1.3. Địa chất công trình

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


10

Theo tài liệu khoan khảo sát địa chất tại vị trí trạm bơm đầu mối và kênh chính

cho thấy nền đất chia thành các lớp như sau:
- Lớp 1: Đất đắp
- Lớp 2a: Sét màu xám vàng, xám nâu, xám xanh loang lổ - trạng thái nửa
cứng.
- Lớp 2b: Sét pha màu xám vàng, trạng thái dẻo cứng.
- Lớp 3: Sét pha màu xám nâu, xám xanh, xám đen, trạng thái dẻo chảy.
- Lớp 4a: Cát pha màu xám đen, xám vàng lẫn ít tàn tích thực vật, xen cát nhỏ
lẫn bụi, trạng thái chảy.
- Lớp 4b: Cát hạt nhỏ đến hạt trung lẫn bụi, trạng thái chặt vừa.
- Lớp 5: Sét pha màu xám nâu, xám xanh chứa ít kết vón (sạn), trạng thái nửa
cứng.
1.1.4. Đặc điểm khí tượng thủy văn
1.1.4.1. Khí tượng
Vùng dự án hệ thống tiêu Thạc Quả là một vùng nhỏ trong hệ thống khí tượng
thủy văn của toàn vùng đồng bằng Bắc bộ nói chung và Hà Nội nói riêng. Mang
tính chất nhiệt đới gió mùa phân thành hai mùa rõ rệt.
- Nhiệt độ: Bình quân 230C. Mùa hè cao nhất là 39.80C. Mùa đông thấp nhất là
P

P

P

P

60C. Trung bình là 180C.
P

P

P

P

- Mưa: Tổng lượng mưa bình quân năm 1.680 mm, tập trung vào các tháng 6 –
9 chiếm 80 – 90% lượng mưa cả năm.
Lượng mưa năm cao nhất: 2.625 mm
Số ngày mưa trung bình năm là 126 ngày
- Độ ẩm không khí trung bình nhiều năm là 84%, cao nhất vào tháng 8 khoảng
88 – 90%, thấp nhất vào tháng 1 là 80%.
- Gió bão:
+ Về mùa đông: Hướng gió chính là hướng Đông Bắc – Tây Nam.
Tốc độ gió 8- 10 m/s.
+ Về mùa hè: Hướng gió chính là Đông Nam – Tây Bắc

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


11

Tốc độ gió 2,5 – 3 m/s
Mùa hè cũng là mùa lũ, bão xuất hiện nhiều, thường tập trung vào các tháng 7
và 8. Trung bình mỗi năm từ 3 đến 5 cơn bão ảnh hưởng tới đồng bằng và trung du
Bắc Bộ.
- Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm:

1.019 mm

Tháng cao nhất:

109 mm

Tháng thấp nhất:

5 mm

1.1.4.2. Thủy văn sông ngòi
Sông Ngũ Huyện Khê chảy qua khu vực là nơi nhận nước tiêu của vùng. Theo
số liệu quản lý vận hành hệ thống tiêu Ngũ Huyện Khê, mực nước lũ của Ngũ
Huyện Khê tại thượng lưu cống Cổ Loa là cao trình (+8.0m), sau cống Cổ Loa là
cao trình (+7.50m). Mực nước này sẽ ảnh hưởng lớn đến quy trình tiêu úng của
Huyện Đông Anh.
1.2. Tình hình dân sinh - kinh tế – xã hội
Vùng dự án nâng cấp cải tạo hệ thống trạm bơm tiêu Thạc Quả, huyện Đông
Anh gồm có xã Vân Hà, xã Liên Hà, xã Việt Hùng và xã Dục Tú. Các xã này nằm ở
phía Đông của huyện, xa trung tâm huyện lỵ, đây là vùng làng nghề tập trung của
huyện Đông Anh, gồm các nghề: Sản xuất sắt thép các loại, chế biến đồ gỗ mỹ nghệ
nên có lợi thế để phát triển kinh tế xã hội, tuy nhiên đời sống của người dân trong
khu vực vẫn dựa vào nông nghiệp là chủ yếu, tỷ trọng giá trị công nghiệp, tiểu thu
công nghiệp đang từng bước được nâng lên và có xu thế phát triển mạnh.
Cơ cấu cây trồng ở đây được bố trí chủ yếu là lúa và màu, hệ số quay vòng
thấp. Ngoài hai vụ chính, số diện tích cây trồng vụ đông không đáng kể, thường chỉ
là khoai lang và ngô. Vụ mùa theo tập quán canh tác, nông dân trong vùng vẫn gieo
trông các loại giống lúa dài ngày như Mộc Tuyền, Bao Thai Hồng nên thời gian vụ
mùa thường kéo rất dài so với các khu vực khác. Năng suất sản lượng nông nghiệp
thấp do thường xuyên bị úng ngập. Đời sống nhân dân còn nhiều khó khăn.

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


12

1.3. Phương hướng phát triển kinh tế xã hội trong vùng
Phương hướng chung về phát triển nông nghiệp và xây dựng nông thôn của
huyện Đông Anh là:
- Phát huy nội lực khai thác triệt để tiềm năng đất đai, cơ sở vật chất kỹ thuật,
từng bước chuyển dịch cơ cấu sản xuất nông nghiệp theo hướng sản xuất hàng hoá,
mở mang ngành nghề thủ công trong nông nghiệp. Từng bước giải quyết lao động
và việc làm tăng thu nhập cho người lao động thực hiện chương trình hiện đại hoá
nông nghiệp và nông thôn.
- Từng bước đưa công nghiệp vào phục vụ nông nghiệp nhằm tăng năng suất
lao động và chất lượng hàng hoá.
- Tiếp tục củng cố quan hệ sản xuất, tăng cường cơ sở vật chất kỹ thuật cho
nông nghiệp và nông thôn như điện, đường, trường, trạm và các cơ sở hạ tầng kỹ
thuật khác. Thực hiện tốt các chính sách xãhội, từng bước cải thiện đời sống vật
chất, tinh thần cho nhân dân.
- Từng bước cải tạo, nâng cấp các công trình trọng điểm chống úng, trong đó
có hệ thống tiêu Thạc Quả.
Theo quy hoạch chung của huyện Đông Anh đến năm 2020, vùng miền đông
huyện Đông Anh là vùng trọng điểm sản xuất nông nghiệp. Các xã nằm tách xa
khỏi phần đô thị bao gồm: Liên Hà, Thụy Lâm, Vân Hà, Dục Tú và Việt Hùng.
Ngoài việc xây dựng các trung tâm xã, dự kiến xây dựng tại khu vực này một trung
tâm cụm xã- Trung tâm dịch vụ nông thôn (Trong bản vẽ ký hiệu TTCX): Tại đây
bố trí các công trình công cộng dịch vụ không thường xuyên như trường phổ thông

trung học, bệnh viện..., các cơ sở dịch vụ sản xuất nông nghiệp, khu công nghiệp
nông thôn. Trung tâm cụm xã được bố trí tại xã Liên Hà, nơi tập trung đầu mối giao
thông liên huyện, xã, tiếp cận thuận lợi khu vực đô thị và ga Việt hùng dự kiến...

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


13

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG TIÊU NƯỚC VÀ
CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY ÚNG NGẬP
2.1. Hiện trạng các công tình tiêu nước

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


14

2.1.1. Khu đầu mối
Trạm bơm tiêu Thạc Quả được xây dựng năm 1977, với 4 máy bơm trục
ngang 24HT-75 KW với tổng lưu lượng trạm chỉ đạt khoảng 50% nhu cầu tiêu hiện
tại.

Hình 2-1. Hiện trạng trạm bơm Thạc Quả

Các tổ máy bơm sau hơn 30 năm hoạt động nay đã xuống cấp nghiêm trọng
nhưng thiết bị thay thế không có. Chi phí sửa chữa và bảo dưỡng hàng năm rất lớn
nhưng hiệu quả bơm lại rất thấp. Để duy trì được hoạt động của các tổ máy bơm,
đơn vị quản lý khai thác hàng năm phải mất nhiều công sức tu sửa nhưng vẫn không
yên tâm trạm bơm có thể đảm bảo yêu cầu tiêu thoát khi mùa mưa lũ đến.
Nhà trạm kiểu một tầng có tầng xép đặt tủ điều khiển, tường bằng gạch xây đã
nứt vỡ, trần bằng BTCT bị thấm dột khi mưa, cửa sổ và cửa ra vào đã hư hỏng
nặng, sàn nhà máy ở cao trình +5,3m luôn bị ngập khi vận hành chống úng. Hệ
thống thiết bị phụ, điện động lực và chiếu sáng đã xuống cấp, cũ kỹ không đảm bảo
yêu cầu.

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


15

Nhà quản lý bố trí không hợp lý, đã bị xuống cấp, dột nát không đảm bảo điều
kiện làm việc. Nhà bếp nền thấp luôn bị ngập nước khi mưa, mái lợp ngói móc đã bị
đổ nát không sử dụng. Nhà vệ sinh không có.
Tường rào bảo vệ khu vực đầu mối đã bị đổ gần hết, đường sân khu quản lý bị
lún sạt gần hết.
Trạm biến áp đặt 1 máy biến áp 560KVA đặt khá xa nhà máy bơm nên thường
xảy ra hiện tượng sụt áp khi vận hành. Trong thời gian không vận hành chống úng
vẫn phải sử dụng máy biến áp nên gây ra lãng phí điện năng.
Hiện nay, trạm bơm cũ này đã được phá bỏ để xây mới theo dự án “Nâng cấp,
cải tạo trạm bơm tiêu Thạc Quả, huyện Đông Anh, Hà Nội” của Công ty TNHH
một thành viên đầu tư phát triển thủy lợi Hà Nội. Trạm bơm mới đang thi công gồm

6 máy bơm HTĐ 4000-6 có các thông số kỹ thuật sau:
Tên máy

Q
(m3/h)
3550÷4800
P

HTD4000-6

H (m)

n (v/ph)

4÷7,0

730

P

N đc
(KW)
110
R

R

Dh
(mm)
580

Dx
(mm)
580

2.1.2. Hệ thống kênh và công trình trên kênh
Hệ thống kênh tiêu được xây dựng từ lâu và đã đưa vào sử dụng trên 25 năm,
đến nay hệ thống kênh chính và nhánh chính chưa được cải tạo đồng bộ và triệt để
nên đã xuống cấp trầm trọng.
2.1.2.1. Hệ thống kênh tiêu chính
Kênh chính có chiều dài 4.258 m bắt đầu từ cống Cầu Bài đến trạm bơm Thạc
Quả. Dọc tuyến kênh mặt cắt kênh thay đổi nhiều do bồi lắng và sạt lở bờ kênh,
chiều rộng lòng kênh hiện tại thay đổi trong khoảng 3,5÷40,5 m, lòng kênh mấp mô
nhiều do bồi lắng và sạt lở tạo ra độ dốc ngược tại một số đoạn kênh. Hai bờ kênh
cỏ dại mọc um tùm, hệ số mái thay đổi nhiều, có đoạn mái kênh thẳng đứng, thậm
chí tạo nhiều hàm ếch khoét sâu trong bờ. Ngoài ra một số đoạn kênh còn bị lấn
chiếm đắp đập trong lòng kênh, đổ đất lấn chiếm lòng kênh để trồng cây và chăn
nuôi. Trong lòng kênh có rất nhiều rác thải, bèo tây trôi dạt. Từ những nguyên nhân

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


16

trên nên việc dẫn nước của hệ thống kênh không đáp ứng được cả về lưu lượng và
mực nước.
Đoạn kênh chính đi sát đường giao thông liên xã dài trên 500m từ mặt cắt S17

đến B6 và đoạn từ S42 đến KC dài trên 600m đang bị sạt lở mạnh, mái kênh nhiều
đoạn dốc đứng, nhiều hàm ếch khoét sâu vào phía lòng đường. Hiện tại sự an toàn
cho tuyến đường này đang bị uy hiếp. Rất cần thiết phải có biện pháp cứng hoá để
bảo vệ an toàn cho tuyến đường liên xã này.
2.1.2.2. Các tuyến kênh nhánh của hệ thống
Hệ thống có rất nhiều kênh nhánh, trong đó có 13 kênh nhánh cấp II. Hiện
trạng mặt cắt ngang các tuyến kênh này thay đổi nhiều, chiều rộng lòng kênh mở
rộng hoặc thu hẹp đột ngột gây cản trở dòng chảy. Hầu hết các tuyến kênh nhánh
cấp II ở trong trạng thái bờ kênh sạt lở nhiều, lòng kênh bồi lấp tạo ra nhiều mấp
mô uốn khúc, hệ số mái kênh nhỏ hơn 1,5 thậm chí có nhiều đoạn dốc đứng. Như
vậy toàn bộ các tuyến kênh nhánh chính trong hệ thống đều không đảm bảo dẫn
nước theo thiết kế. Trong dự án này đề nghị sử dụng vốn Nhà nước để nạo vét
những tuyến nhánh có diện tích phụ trách trên 80ha liên quan đến 2 xã trở lên, còn
nhánh phụ trách diện tích nhỏ thì địa phương và đơn vị quản lý tự bỏ vốn sửa chữa
thường xuyên để tu bổ.

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


17

2.1.2.3. Các công trình trên kênh tiêu chính

Hình 2-2. Hiện trạng công trình trên kênh tiêu chính
Hệ thống công trình trên kênh tiêu chính chủ yếu là cống đầu kênh nhánh cấp
II. Một số cống kết hợp điều tiết nước tiêu hoặc giữ nước tưới. Hiện nay nhiều cống
này bị đứt gãy, tường cánh bị đổ vỡ, sân trước và sau không còn, không còn lại một

cửa van nào. Khi mùa mưa tới nước được chảy tràn trên toàn diện tích canh tác
không thể tiến hành phân vùng tiêu gây ngập lụt trên diện rộng và thiệt hại lớn. Hệ
thống công trình trên kênh đã xuống cấp trầm trọng, hầu hết các công trình không
còn khả năng hoạt động.
Trên kênh tiêu chính có một cầu máng tưới kết hợp cầu giao thông hiện đã
xuống cấp nghiêm trọng. Cầu máng bị rạn nứt, thấm nước mạnh, bề rộng mặt cầu
hẹp, không đảm bảo cho nhân dân đi lại. Lòng kênh tại vị trí này bị thu hẹp mặt cắt
gây tổn thất ùn ứ cục bộ không đủ nước cho trạm bơm.

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


18

2.1.2.4. Hệ thống bờ vùng, bờ thửa
Hệ thống bờ vùng, bờ thửa tương đối hoàn chỉnh, bởi chính quyền địa phương
thôn và xã thường xuyên trích quỹ để tiến hành tu bổ nhưng phần kinh phí này rất
nhỏ chỉ đủ sửa chữa những hư hỏng nhỏ trong nội đồng.
2.2. Tình hình ngập úng trong vùng và các nguyên nhân gây ngập úng
Trạm bơm tiêu Thạc Quả có nhiệm vụ tiêu úng cho 1.100 ha trong đó có 870
ha đất nông nghiệp và 230 ha đất thổ cư. Hiện tại công trình bị xuống cấp nghiêm
trọng không đảm bảo cho việc tiêu nước. Hàng năm tình hình ngập úng xảy ra liên
tiếp và ngày càng trầm trọng gây thiệt hại lớn cho năng suất cây trồng, ảnh hưởng
rất lớn đến đời sống của nhân dân trong khu vực. Nâng cấp, cải tạo trạm bơm Tiêu
Thạc Quả là rất cần thiết, dự án hoàn thành sẽ giảm thiệt hại cho sản xuất nông
nghiệp, nâng cao giá trị sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp của các làng
nghề thủ công, giảm thiểu đáng kể mức độ ô nhiễm môi trường do úng ngập nâng

cao đời sống dân sinh góp phần ổn định kinh tế, xã hội của nhân dân trong khu vực.
Do hệ thống kênh tiêu TB Thạc Quả nối thông với hệ thông kênh tiêu trạm
bơm Mạnh Tân nên việc nâng cấp trạm bơm tiêu Thạc Quả có thuận lợi rất lớn khi
cần hỗ trợ tiêu cho lưu vực của trạm bơm Mạnh Tân và ngược lại.
Kết luận về hiện trạng tiêu: Hiện tại chưa giải quyết được về tiêu, nạn úng
ngập xảy ra thường xuyên và nghiêm trọng khi mưa lớn, ảnh hưởng thiệt hại đến
sản xuất nông nghiệp và môi trường sống. Vì vậy cần phải giải quyết ngay vấn đề
tiêu cho khu vực.
Để tiêu chủ động và triệt để, giải quyết nạn ngập úng, giải pháp duy nhất cho
khu vực là tiến hành xây dựng cải tạo các trạm bơm tiêu có công suất đủ lớn, đảm
nhận tiêu nước của khu vực ra nguồn tiêu. Ngoài ra cần cải tạo, sửa chữa, nâng cấp
hệ thống kênh mương nội đồng nhằm đảm bảo dẫn nước, tiêu thoát nước được tốt
phù hợp với lưu lượng của công trình đầu mối.

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


19

CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG
TIÊU TRẠM BƠM THẠC QUẢ
3.1. Tính toán mưa tiêu thiết kế
3.1.1. Chọn trạm, tần suất thiết kế và thời đoạn tính toán
3.1.1.1. Chọn trạm
Việc chọn trạm khí tượng có ảnh hưởng lớn đến kết quả tính toán, tính chính
xác của việc tính toán và chọn ra mô hình khí tượng thiết kế. Vì vậy trạm đo khí
tượng phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Trạm phải nằm gần khu vực quy hoạch, tốt nhất là nằm trong khu vực
- Trạm có tài liệu đo phải đủ dài (từ 15 đến 20 năm trở lên)
- Tài liệu của trạm đã được chỉnh biên xử lý và đảm bảo tính chính xác
Qua quá trình thu thập tài liệu thì ta chọn trạm khí tượng Đông Anh thỏa mãn
các điều kiện trên.
3.1.1.2. Chọn tần suất thiết kế
Theo TCXD VN 285-2002 công trình thủy lợi – các quy định chủ yếu về thiết
kế, bảng 4.1 đối với các dự án về nguồn nước phục vụ tiêu cho nông nghiệp thì tần
suất dùng để tính toán tiêu là P = 10%
3.1.1.3. Chọn thời đoạn tính toán
Khu vực có mùa mưa bắt đầu vào tháng VI và kết thúc vào tháng X. Căn cứ
vào đặc điểm mưa vùng, theo thống kê dạng mưa 5 ngày max thể hiện được cả đỉnh
và chân của trận mưa, lưu lượng mưa lớn gây ngập úng lớn nhất. Do vậy trong đồ
án này chọn thời gian tính toán mô hình mưa tiêu là 5 ngày max
3.1.2. Phương pháp tính toán lượng mưa tiêu thiết kế
Hiện nay các phương pháp nghiên cứu và tính toán xác định mô hình mưa tiêu
thiết kế có thể chia ra làm 3 phương pháp
+ Phương pháp vật lý (phương pháp phân tích nguyên nhân hình thành)
+ Phương pháp tương tự thuỷ văn
+ Phương pháp thống kê xác suất

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


20

Trong cả 3 phương pháp trên thì phương pháp thống kê xác suất được ứng

dụng và phát triển rộng rãi trong thuỷ văn trên cơ sở coi hiện tượng thuỷ văn là hiện
tượng ngẫu nhiên. Do mưa là đại lượng ngẫu nhiên nên khi xác định mô hình mưa
tiêu thiết kế, sử dụng phương pháp thống kê xác suất là phù hợp nhất.
Trên cơ sở lượng mưa đã thu thập, dùng phương pháp thống kê xác suất để:
- Xác định lượng mưa thiết kế
+ Vẽ đường tần suất kinh nghiệm
+ Vẽ đường tần suất lý luận
+ Tra X P ứng với P=10%.
R

R

- Chọn mô hình mưa điển hình.
- Thu phóng xác định mô hình mưa tiêu thiết kế.
3.1.2.1. Đường tần suất kinh nghiệm
Đường tần suất theo số liệu thực đo gọi là đường tần suất kinh nghiệm. Hiện
nay tần suất kinh nghiệm thường được tính theo các công thức sau :
- Công thức trung bình
P=

m − 0,5
.100%
n

(3.1)

m
.100%
n +1

(3.2)

m − 0,3
.100%
n + 0,4

(3.3)

- Công thức vọng số
P=

- Công thức số giữa
P=

Trong đó: m : Số thứ tự của liệt quan trắc đã được sắp xếp từ lớn đến nhỏ
n : Số năm quan trắc
Trong ba công thức trên công thức vọng số được chọn để tính toán do có kết
quả thiên về an toàn. Sau khi có kết quả tính toán, chấm điểm lên giấy tần suất ta
được các điểm tần suất kinh nghiệm.
3.1.2.2. Đường tần suất lý luận

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


21

Đường tần suất lý luận được xác định qua một số mô hình phân phối xác suất

có đặc điểm phù hợp với tính chất vật lý của hiện tượng thuỷ văn. Để vẽ đường tần
suất lý luận, ta có thể chọn một trong ba cách sau đây.
a. Phương pháp mômen
Cơ sở của phương pháp là tiến hành tính toán các đặc trưng thống kê của mẫu:
X , Cv, Cs bằng cách lập bảng. Sau đó coi bộ thống kê của mẫu đo là bộ thông số

của tổng thể, từ đó có thể mượn 1 trong 2 đường lý luận P III hoặc K- M để biểu thị
R

R

đường tần suất lý luận.
Phương pháp này tính toán nhanh đường tần suất lý luận, tuy nhiên kết quả
không cao vì bộ thông số thống kê từ mẫu thực đo có sự sai khác với bộ thông số
tổng thể. Gặp trường hợp có điểm đột xuất không xử lý được và thường cho kết quả
thiên nhỏ khi tính các số đặc trưng thống kê. Do đó phương pháp này không phán
ánh được đầy đủ sự khác nhau giữa đường tần suất lý luận và luật phân bố kinh
nghiệm của mẫu.
b. Phương pháp 3 điểm
Cơ sở của phương pháp: là giả định đường tần suất kinh nghiệm vẽ từ mẫu
thực đo đã phù hợp với đường tần suất lý luận P III . Trên đường tần suất kinh
R

R

nghiệm lấy 3 điểm đặc trưng, từ đó giải phương trình tìm ra bộ thông số
X , Cv, Cs của đường tần suất lý luận, sau đó kiểm nghiệm lại sự phù hợp của giả

thiết ban đầu.
Phương pháp 3 điểm có ưu điểm là tính toán nhanh, đơn giản nhưng phụ thuộc

vào chủ quan người vẽ.
c. Phương pháp thích hợp
Cơ sở của phương pháp là bộ thông số thống kê của đường tần suất lý luận cần
tìm sẽ được tiến hành bằng cách thử dần. Tức là điều chỉnh các thông số của mẫu
thống kê sao cho được 1 đường tần suất lý luận phù hợp nhất với xu thế của đường
tần suất kinh nghiệm của mẫu thực đo.

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


22

Phương pháp thích hợp dần cho ta khái niệm trực quan, dễ dàng nhận xét và
xử lý điểm đột xuất. Xong việc đánh giá tình phù hợp giữa đường tần suất lý luận
và kinh nghiệm còn phụ thuộc vào chủ quan người vẽ.
Qua phân tích trên, trong đồ án chọn phương pháp thích hợp dần để vẽ đường
tần suất lý luận.
Các bước tính toán để vẽ đường tần suất lý luận theo phương pháp thích hợp
dần
- Tính trị số bình quân theo công thức :
X=

1 n
∑ Xi
n i =1

(3.4)

X i : lượng mưa quan trắc năm thứ i
R

R

-Tính hệ số Môđun:

K

i

=

X
X

(3.5)

i

- Dựa trên cơ sở phương pháp mômen tính
n

C

V

=

∑ ( Ki − 1)

2

(3.6)

1

n -1

- Từ Cv đã tính được C s với C s = m.C v
R

R

R

R

R

R

- Tính X p theo đường tần suất PearsonIII :

XP

= X.(1 + C V .Φ )

(3.7)

X p là giá trị của đại lượng ngẫu nhiên ứng với xác suất P đã cho trước.
- Kiểm tra sự phù hợp giữa đường tần suất lý luận với các điểm tần suất kinh
nghiệm, bằng cách chấm quan hệ Xp ~ P tính được lên giấy tần suất, nối các điểm
đó lại thành đường tần suất lý luận. Nếu đường tần suất lý luận phù hợp với các
điểm tần suất kinh nghiệm là được.
- Nếu không phù hợp thì thay đổi các thông số bằng cách thay đổi tham số
thống kê C s = mC v thích hợp để đạt được kết quả tốt nhất, tức đường tần suất trùng
R

R

R

R

với đường tần suất kinh nghiệm.

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật


23

3.1.3. Kết quả tính toán
Từ chuỗi tài liệu mưa ngày của trận mưa 5 ngày lớn nhất trạm Đông Anh,
dùng phần mềm TSTV 2002 và theo phương pháp đường thích hợp như đã trình bày
ở trên ta được đường tần suất kinh nghiệm và đường tần suất lý luận trận mưa 5

ngày lớn nhất trạm Đông Anh (Phụ lục 1).
Theo kết quả tính toán đường tần suất lý luận, ứng với tần suất P = 10% tra
đường tần suất lý luận tìm được lượng mưa X 10% = 305,0 (mm).
R

R

Bảng 3-1: Các đặc trưng thuỷ văn thiết kế của đường tần suất lý luận
Trạm KT

Số liệt tài liệu (năm)

X (mm)

Cs

Cv

P%

X p (mm)

Đông Anh

39

205,8

1,16

0,37

10%

305,0

R

R

R

R

3.1.4. Chọn mô hình mưa tiêu điển hình
Mô hình mưa tiêu điển hình là mô hình mưa có khả năng xuất hiện nhiều trong
thực tế, có lượng mưa xấp xỉ lượng mưa thiết kế và có dạng phân phối tương đối bất
lợi cho yêu cầu sử dụng nước. Nếu chọn mô hình mưa điển hình để thu phóng thì
mô hình mưa tiêu thiết kế sẽ đúng với thực tế và có mức độ đảm bảo cao khi xảy ra
trường hợp bất lợi. Từ mô hình mưa tiêu điển hình, tiến hành thu phóng được mô
hình mưa tiêu thiết kế. Mô hình mưa tiêu điển hình ảnh hưởng trực tiếp đến hệ số
tiêu thiết kế và ảnh hưởng trực tiếp đến quy mô kích thước của công trình.
Bảng 3-2: Lượng mưa lớn nhất trong thời đoạn ngắn trong năm của trạm Đông Anh
(từ năm 1961 đến 2001)
Năm

Tổng lượng mưa lớn nhất
1ngày

2 ngày

3 ngày

4 ngày

5 ngày

6 ngày

1961

98,9

98,9

120,9

120,9

120,9

126,5

1962

99,2

106

159

166

180

215

1963

146

147,2

154

154

179,8

187,2

1964

107

111

120,7

137,7

154,2

154,2

1965

169,8

169,8

169,8

169,8

169,8

176,6

1966

120,2

120,2

152,2

183,4

183,4

215,4

1967

122,1

140,6

146,5

154,1

163,1

163,1

Nguyễn Trường Sinh
Lớp: CH16Q

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật