18..03.2018. Nhóm - Hồ điều hòa

Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU..........................................................................................................2
DANH MỤC HÌNH VẼ...............................................................................................5
DANH MỤC BẢNG BIỂU..........................................................................................6
PHẦN NỘI DUNG.......................................................................................................7
CHƯƠNG 1. HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG HỒ ĐIỀU HÒA Ở MỘT SỐ ĐÔ THỊ
VÙNG ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ..................................................................................7
3.1. Hiện trạng sử dụng hồ điều hòa trong thoát nước mưa ở một số đô thị thuộc đồng bằng Bắc Bộ...........7

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC THIẾT KẾ HỒ
ĐIỀU HÒA TRONG ĐÔ THỊ...................................................................................12
2.1. Các nội dung cơ bản về hồ điều hòa..................................................................12
2.1.1. Định nghĩa – phân loại hồ điều hòa..................................................................................................... 12
2.1.2. Vai trò của hồ điều hòa trong Quy hoạch đô thị.................................................................................. 13

2.2. Cơ sở lý thuyết của việc thiết kế hồ điều hòa....................................................13
2.2.2. Phương pháp bố trí hồ điều hòa.......................................................................................................... 13
2.2.3. Tính toán hồ điều hòa.......................................................................................................................... 14

2.3.

Đặc điểm kết cấu hồ điều hòa nước mưa....................................................18

2.4.

Trạm bơm thoát nước mưa..........................................................................18

2.2.1. Khái niệm............................................................................................................................................ 18

2.2.2. Đặc điểm kết cấu................................................................................................................................. 18

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ...........................................................................................20

Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

1


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

PHẦN MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài:
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế-xã hội, tốc
độ đô thị hóa của nước ta diễn ra ngày càng nhanh. Tuy nhiên, sự phát triển cơ sở hạ
tầng, trong đó bao gồm hệ thống thoát nước mưa đô thị còn nhiều bất cập, chưa được
đầu tư phù hợp với yêu cầu đô thị hóa gây úng ngập trong đô thị, ô nhiễm môi trường
và tác động tiêu cực đến cảnh quan đô thị, môi trường sống và nhịp độ phát triển kinh
tế của Đô thị.
Hiện nay, vào mùa mưa, khi gặp những trận mưa lớn nhiều đô thị lại xuất hiện
các điểm ngập úng, ví dụ năm 2008, Hà Nội đã có 63 điểm ngập úng. Nguyên nhân
gây ngập úng hiện nay thì có nhiều như: hệ thống thoát nước thiếu đồng bộ, năng lực
các công trình đầu mối chưa đáp ứng được yêu cầu, các tuyến cống thoát nước không
được nạo vét kịp thời, cao độ nền thấp…nhưng một nguyên nhân quan trọng là do quá
trình phát triển đô thị nhanh, các ao hồ tự nhiên bị san lấp làm mất nguồn tiếp nhận
nước khi mưa xuống, dẫn đến tình trạng ngập úng gia tăng.
Nhận biết được hệ thống mặt nước hồ điều hòa là vô cùng cần thiết, trong các
Quy hoạch chung và Quy hoạch phân khu đã quan tâm đến việc bố trí hệ thống hồ
điều hòa trong đô thị nhằm tiêu thoát nước, phòng chống ngập úng cho đô thị. Tuy
nhiên, việc đưa ra hồ điều hòa lại chưa có tính toán chi tiết, nên không xác định rõ

được khả năng điều tiết của hồ và góp phần phòng tránh được ngập úng cho khu vực
ở mức độ nào? Việc phòng tránh ngập úng có sử dụng hồ điều hòa đang là một trong
những giải pháp tốt hiện nay, bởi nếu tính toán đúng thì hệ thống hồ sẽ điều tiết được
một lượng nước lớn và nó còn đem lại cảnh quan đẹp và là tiền đề để phát triển đô thị
bền vững.
Chính vì vậy, đề tài “Hồ điều hòa trong hệ thống thoát nước mưa đô thị: Nguyên
lý thiết kế và cấu tạo” là thực sự cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
* Mục tiêu nghiên cứu:
Nghiên cứu nguyên lý thiết kế và cấu tạo hồ điều nhằm cung cấp thông tin phục
vụ tính toán hồ điều hòa trong hệ thống thoát nước mưa.
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống hồ điều hòa trong quy hoạch đô thị.
- Phạm vi nghiên cứu: Không gian nghiên cứu: Trong phạm thành phố Hà Nội.
* Phương pháp nghiên cứu:
Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

2


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Nghiên cứu các tài liệu lý luận về thoát nước mưa
và về hồ điều hòa…
- Phương pháp kế thừa: Kế thừa các nghiên cứu, lý luận khoa học, các dự án, văn bản
quy định của cơ quan nhà nước liên quan đến đề tài.
- Phương pháp phân tích tổng hợp.
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
- Ý nghĩa khoa học: Củng cố cơ sở lý luận thiết kế hồ điều hòa trong thoát nước đô
thị.
- Ý nghĩa thực tiễn: Cung cấp thông số phục vụ thiết kế hồ điều hòa.

* Kết quả dự kiến đạt được:
Lựa chọn đề xuất được một phương pháp tính toán dung tích hồ điều hòa hợp lý,
thuận tiện nhất cho các kỹ sư thiết kế.
* Cấu trúc luận văn:
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị và tài liệu tham khảo, nội dung chính của
bài viết gồm 2 chương:
Chương 1: Hiện trạng sử dụng hồ điều hòa ở một số đô thị vùng đồng bằng bắc bộ.
Chương 2: Tổng quan về hồ điều hòa và các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều
hòa
* Các khái niệm cơ bản
- Mưa: Mưa là quá trình hình thành và ngưng tụ của hơi nước trong khí quyển, phụ
thuộc vào điều kiện địa hình và nhiệt độ của không khí. Mưa có nhiều loại: mưa phùn,
mưa mau, mưa rào, mưa bão, mưa đá.
- Cường độ mưa: Cường độ mưa là đại lượng đặc trưng cho lượng nước mưa rơi
xuống trong đơn vị thời gian, trên một đơn vị diện tích, được đo bằng máy móc, thiết
bị khí tượng. Người ta phân biệt cường độ mưa theo chiều cao lớp nước (I = h/t) và
cường độ mưa theo thể tích (q,l/s. ha).
- Thời gian mưa: Là thời gian kéo dài của trận mưa, được xác định từ các băng đo
mưa của các máy đo mưa tự ghi. Khi tính cường độ mưa bằng phương pháp cường độ
mưa giới hạn thì thời gian mưa bằng thời gian dòng chảy trong cống.
tm = t c
t c = t1 + t 2 + t 3

Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

3


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

tc, t1, t2, t3 : Lần lượt là thời gian dòng chảy, thời gian tập trung dòng chảy, thời gian
dòng chảy của các máng thu nước đến giếng thu đầu tiên và thời gian dày chảy của
từng đoạn cống.
- Tần suất mưa (P, %): Là số lần lặp lại của trận mưa có cùng thời gian và cường độ.
Những trận mưa có cùng thời gian nhưng khác nhau về cường độ thì tần suất sẽ khác
nhau. Những trận mưa có cường độ càng nhỏ thì số lần xuất hiện càng lớn. Tần suất
mưa được xác định bằng:
P=

m
; (%)
n

Trong đó:
m - Số lần xảy ra trận mưa lớn nhất trong tổng số lần quan trắc
n- Số năm quan trắc.
- Chu kì mưa: Là thời gian (tính bằng năm) lặp lại của một trận mưa có cùng cường độ
và thời gian, giá trị lấy bằng tỷ số nghịch đảo của tần suất.
Po =

1
; (năm);
P

- Chu kỳ tràn cống (kí hiệu là Pt): Là thời gian (tính bằng năm) lặp lại của trận mưa
vượt quá cường độ tính toán (vượt quá sức chuyển tải của cống thoát nước). [7, 12]
- Hệ số dòng chảy (φ): Tỷ lệ giữa lượng nước mưa chảy trong cống và
lượng mưa thực rơi gọi là hệ số dòng chảy. Hệ số dòng chảy phụ thuộc vào
tính chất mặt phủ, điều kiện đất đai, mật độ xây dựng, độ dốc địa hình, thời
gian và cường độ.

φ =,
Trong đó:
qc – Lượng nước mưa chảy trong cống, (l/s)
qb – Lượng nước mưa thực rơi, (l/s);

Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

4


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Trạm bơm có bốn máy bơm với mỗi máy có công suất 50m 3/s (Tokyo Nhật
Bản)............................................................................................................................... 4
Hình 1.2. Sơ đồ khái quát một số kiểu hồ điều hòa nước mưa......................................6
Hình 1.3. Sơ đồ tính toán hệ thống gồm nhiều hồ điều hòa nước mưa..........................9
Hình 2.1. Hồ điều hòa Linh Đàm giúp cải thiện lớn năng lực thoát nước cho phía Nam
Hà Nội.

11

Hình 2. 2. Bể kiểm soát áp lực với 59 trụ đỡ trông như một ngôi đền dưới lòng đất. .13
Hình 2. 3. Sơ đồ hệ thống thoát nước: 5 trụ đứng có chức năng chia tải lượng nước,
sau đó được đẩy qua bể kiểm soát áp suất rồi xả ra sông Edo.....................................13
Hình 2. 4. Hồ điều tiết nước thông minh đầu tiên tại Việt Nam theo công nghệ Nhật
Bản được xây dựng trên đường Võ Văn Ngân, quận Thủ Đức...................................14

Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

5


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Bảng tính hệ số K và α cho hồ điều hòa........................................................7
Bảng 1.2. Bảng xác định thông số khí hậu từng địa phương phụ thuộc vào hệ số n.....7

Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

6


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG HỒ ĐIỀU HÒA Ở MỘT SỐ ĐÔ THỊ
VÙNG ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ

Hiện nay, trong hầu hết các hệ thống thoát nước đô thị ở Việt Nam đều tồn tại hồ
tự nhiên và hồ nhân tạo. Tỷ lệ diện tích hồ điều hòa trên tổng diện tích đô thị khác
nhau ở các đô thị ở Việt Nam. Tỷ lệ này phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, vị trí địa lý
của đô thị. Thực trạng sử dụng hồ điều hòa ở một số đô thị vùng đồng bằng Bắc Bộ
như sau:
1.1. Thành phố Hà Nội
Khu vực nội thành Hà Nội được chia thành 03 khu vực: thượng lưu, trung lưu và
hạ lưu.
* Nhóm điều tiết khu vực thượng lưu:
Nhóm này bao gồm hai hồ: Hồ Tây và hồ Trúc Bạch với tổng diện tích mặt hồ là

589 ha (trong đó Hồ Tây 567 ha, hồ Trúc Bạch 22 ha) có nhiệm vụ điều hòa trực tiếp
cho diện tích lưu vực 930 ha (bao gồm cả diện tích mặt hồ và diện tích thu nước
quanh hồ).
* Nhóm điều tiết khu vực trung lưu của sông
Tô Lịch:
Nhóm này bao gồm 20 hồ loại vừa và nhỏ nằm rải rác ở các lưu vực sông Tô
Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu, tổng diện tích mặt nước là 131,7 ha.
* Nhóm điều tiết khu vực hạ lưu
Nhóm hồ này bao gồm 3 hồ lớn: Hồ Yên Sở (137ha), Hồ Linh Đàm (76ha), Hồ
Định Công (19,2ha).
Như vậy nếu tất cả 3 nhóm hồ trên cùng tham gia điều hoà thì một lượng nước
khá lớn được trữ lại không tham gia dòng chảy trên các sông, sẽ có ảnh hưởng đến
quá trình dòng chảy về đập Thanh Liệt (giai đoạn tự chảy). Hầu hết các hồ điều hoà
tại Hà Nội đều liên kết trực tiếp với hệ thống tiêu bằng đường cống hoặc kênh dẫn mà
không có cống điều tiết nên dòng chảy vào và ra khỏi hồ tự nhiên và không được kiểm
soát. Việc vận hành hệ thống hồ phải thông qua vận hành hệ thống tiêu, không thể tiến
hành vận hành đơn lẻ từng hồ trong hệ thống. Trên thực tế nhóm hồ thượng lưu có
khả năng điều tiết với lượng nước lớn nhưng phát huy tác dụng kém do nằm ở địa
Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

7


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

hình cao, diện tích phụ trách nhỏ hơn nhiều so với khả năng của hồ. Nhóm hồ trung
lưu có tác dụng tốt về mặt lý thuyết xong trên thực tế do bị bồi lắng, công trình nối
tiếp giữa hồ và hệ thống kênh không tốt nên không phát huy hết khả năng.
Nhóm hồ hạ lưu chỉ tham gia điều tiết giảm tải cho công trình đầu mối. Tổng
diện tích hồ điều hoà 952,9ha chiếm 5,559% diện tích 9 quận nội thành (17.142 ha trừ

quận Hà Đông).
1.2. Thành phố Hải Phòng
Các hồ nước trong thành phố đều được sử dụng để điều hoà nước mưa và chứa
nước thải.
Hồ điều hòa chính của khu vực nội thành bao gồm: hồ An Biên (22 ha), hồ Tiên
Nga (2,5 ha), hồ Dư Hàng (7 ha); hồ Sen (2 ha), hồ Thượng Lý (2 ha), hồ Tam Bạc (5
ha), hồ Lâm Tường (2 ha), hồ Phương Lưu (24 ha). Tổng diện tích các hồ điều hoà là
66,50 ha, so với diện tích 7 quận nội thành 24.376ha (năm 2009) chiếm 0,27%.
Phần lớn các hồ có độ sâu trung bình từ 1,0 - 1,5 m, dung tích tham gia điều hòa
nước mưa nhỏ thường chỉ chiếm 1/3 dung tích hồ.
Thực tế, hiệu quả điều tiết của các hồ này chưa cao vì công trình nối tiếp giữa hồ
và hệ
thống kênh thoát nước chưa đủ khẩu độ, mực nước hồ thường xuyên duy trình ở
mức cao cho mục đích vui chơi giải trí, tạo cảnh quan…làm giảm dung tích điều tiết
nước mưa. Hải phòng có hệ thống kênh rạch chằng chịt, diện tích kênh rạch chiếm
trên 10% diện tích tự nhiên của nội thành nếu tính cả đoạn sông Cửa Cấm chảy qua
thành phố.
Hiện trạng ngập úng theo báo cáo của Công ty thoát nước Hải Phòng, các trận
mưa với tần suất 2 năm (chu kì xuất hiện mưa bão trung bình), diện tích ngập lụt tại
các khu vực phố và ngõ hẻm là 20-40cm với thời gian ngập lụt từ 4- 6 giờ. Các trận
mưa bão với tần suất 5 năm, diện tích ngập lụt tại các khu vực phố và ngõ hẻm là 3050cm với thời gian ngập lụt từ 1-3 giờ.
1.3. Thành phố Hải Dương
Thành phố Hải Dương được bao bọc bởi đê sông Thái Bình phía Đông và phía
Bắc, phía Nam và phía Tây là khu dân cư sản xuất nông nghiệp, diện tích tự nhiên
thành phố là 7.138,60 ha (năm 2009), thành phố có 11 hồ chứa nước có thể tham gia
điều hòa nước mưa với tổng diện tích 37,5ha chiếm 0,525%. Trong thực tế vận hành
hệ thống tiêu nước mưa thì chỉ có các hồ lớn thực sự tham gia điều tiết nước mưa như
Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

8

Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

hồ Bạch Đằng, hồ Hòa Bình và hồ Bình Minh… còn các hồ nhỏ được sử dụng cho
mục đích tạo cảnh quan.
Thực trạng hầu hết các hồ bị bồi lắng nhiều, tình trạng lấn chiếm lòng hồ và sử
dụng hồ với mục đích khác làm giảm khả năng điều hòa của các hồ. Diện tích hồ điều
hòa rất nhỏ so với tổng diện tích thành phố nên ảnh hưởng điều tiết nước mưa cho hệ
thống là không đáng kể và tình trang ngập úng vẫn xảy ra thường xuyên và gồm 9
phường và 01 xã thì gồm các hồ lớn là hồ Đồng Trầm (20ha), hồ Thành Cổ (10ha), hồ
Thị Cầu (18ha); hồ ga (2ha); hồ Văn Miếu (11ha), khu vùng trũng dọc đường quốc lộ
1b thuộc phường Đáp Cầu và phường Thị Cầu (40ha), ngoài ra các hồ loại nhỏ có diện
tích nhỏ hơn 2ha phân bố rải rác. Tỷ lệ diện tích hồ điều hòa khoảng 105ha trên tổng
diện tích đô thị vùng lõi 2.334 ha là 4,5%. Trong phần diện tích mở rộng của thành
phố Bắc Ninh đang xây dựng được thiết kế mặt nước hồ điều hòa và kênh hở chiếm
xấp xỉ 5% diện tích tự nhiên.
Địa hình khu vực thành phố Bắc Ninh có sự khác biệt lớn về cao độ do trong
vùng có đồi thấp và đồng bằng, nước mưa từ các đồi tập trung nhanh chóng nên
thường dưới chân các đồi có bố trí hồ điều hòa. Các hồ ven đồi phát huy tốt hiệu quả
điều tiết nước mưa, cắt đỉnh lũ và ngăn nước tràn vào khu vực dân cư xung quanh.
Diện tích vùng lõi của đô thị nằm trên có xu hướng ngày càng nghiêm trọng.
1.4. Thành phố Hưng Yên
Thành phố Hưng Yên có diện tích tự nhiên 4.685,51 ha, đây là thành phố mới
phát triển sau khi tách tỉnh Hải Dương và Hưng Yên năm 1997. Hầu hết hạ tầng được
xây dựng mới nhưng chỉ có 03 hồ điều hòa lớn nước mưa là hồ Nam Hòa (12,7ha), hồ
An Vũ (10,7ha) và hồ An Vũ 2 (13,9ha), và nhiều hồ ao nhỏ tự nhiên nằm rải rác, tổng
diện tích hồ điều hòa khoảng 50ha chiếm 1,07% diện tích tự nhiên của khu vực nội
thành thành phố Hưng Yên.
Các hồ lớn đều có đường cống nối với hệ thống thoát nước thành phố nên việc

điều tiết nước mưa tương đối hiệu quả, xong các hồ tự nhiên nhỏ nằm rải rác không có
đường ống kết nối đồng bộ nên vai trò điều hòa nước mưa giảm nhiều. Các hồ lớn kết
hợp với công viên nên đồng thời thực hiện hai nhiệm vụ là tạo cảnh quan và điều tiết
nước, các hồ vừa và nhỏ chủ yếu thực hiện một nhiệm vụ là tạo cảnh quan hoặc dùng
cho các hộ nuôi trồng thủy sản. Ngập úng xảy ra thường xuyên và trên nhiều điểm của
thành phố khi lượng mưa lớn hơn 100mm, vai trò của hồ điều hòa chỉ thể hiện rõ đối
với những trận mưa nhỏ, đối với những trận mưa lớn thì hiệu quả giảm úng ngập
Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

9


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

không đáng kể do dung tích điều hòa nhỏ. Thực trạng quản lý và vận hành hệ thống
tiêu nước mưa ở Hưng Yên chưa coi trọng đúng mức vai trò hồ điều hòa và vận hành
chưa khoa học làm giảm khả năng điều tiết. Các hồ không được nạo vét thường
xuyên, không được khơi thông dòng chảy kết nối với hệ thống tiêu, phải giữ mức
nước cao trong hồ để phục vụ cho nhiệm vụ vui chơi giải trí hay nhiệm vụ nuôi trồng
thủy sản.
1.5. Thành phố Bắc Ninh
Thành phố Bắc Ninh được nâng cấp từ Thị xã Bắc Ninh lên thành phố năm 2006
gồm 9 phường với tổng diện tích tự nhiên 2.334 ha, đến năm 2010 điều chỉnh địa giới
thành phố Bắc Ninh gồm 13 phường và 06 xã với diện tích tự nhiên 8.028ha. Với diện
tích được điều chỉnh thì vùng đô thị lõi đã hoàn thiện hạ tầng đô thị chiếm khoảng
50%, diện tích còn lại đang trong giai đoạn đô thị hóa. Nếu chỉ tính trong vùng lõi các
quả đồi bị san, sườn đồi thoải nên có địa hình cao nên tình trạng ngập úng ít xảy ra.
Do vùng mở rộng lại có cao độ thấp nên tình trạng ngập úng thường xuyên xảy ra đối
với những trận mưa lớn.
Các hồ điều hòa đã phát huy tốt vai trò điều tiết nước mưa trong hệ thống thoát

nước thành phố Bắc Ninh, tỷ trọng diện tích hồ điều hòa so với diện tích lưu vực tiêu
ở tương đối lớn so với các đô thị ở đồng bằng Bắc Bộ. Với diện tích hồ điều hòa hiện
tại chưa thể đáp ứng với những trận mưa lớn và cực lớn như năm 1969, 1979 và 2008.
1.6. Nhận xét chung
Hồ điều hòa nước mưa tại các đô thị còn nhỏ về quy mô, thiếu công trình điều tiết nên vận hành không
được đảm bảo theo khoa học, hồ mới được quan tâm trong những năm gần đây, thường chậm trễ trong việc
cải tạo và nâng cấp.

STT Tên thành phố
1
2
3
4
5

Hà Nội
Hải Phòng
Hải Dương
Hưng Yên
Bắc Ninh

Diện tích hồ
(ha)
952,9
66,5
37,5
50,0
105,0

Diện tích đô thị

(ha)

Tỷ lệ diện tích hồ/diện
tích đô thị (%)

17.142
24.376
7.139
4.686
2.334

5,56%
0,27%
0,53%
1,07%
4,50%

Nhìn chung, việc sử dụng hồ vào mục đích điều hòa nước mưa chưa hiệu quả với các
lý do như sau:
- Các hồ phân bố không hợp lý trong hệ thống đã giảm khả năng điều tiết.

Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

10


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

- Tỷ lệ diện tích hồ trên diện tích đô thị còn thấp ở một số thành phố như Hải Phòng,
Hải Dương, Hưng Yên.

- Các hồ ở vị trí có địa hình cao sẽ khó cho việc điều tiết nước mưa vào và ra.
- Dung tích điều tiết thực tế của các hồ giảm do bị lấn chiếm, bồi lắng hoặc ô nhiễm,
sử dụng cho mục đích khác.
- Kết nối giữa hồ và hệ thống tiêu kém khiến khả năng điều tiết của hồ giảm.
- Vận hành hồ chưa khoa học, việc nước và ra khỏi hồ không có sự kiểm soát.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỒ ĐIỀU HÒA VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỒ ĐIỀU HÒA

2.1. Các nội dung cơ bản về hồ điều hòa
2.1.1. Định nghĩa – phân loại hồ điều hòa
a) Định nghĩa
Mùa mưa thường có lưu lượng nước mưa rất lớn, nhưng chỉ xảy ra trong một
thời gian ngắn nhất định. Hồ điều hòa có vai trò điều tiết nước mưa nhằm giảm bớt
kích thước của cống dẫn, công suất trạm bơm nước. Hồ điều hòa trong các đô thị
thường tận dụng hồ tự nhiên để giảm kinh phí xây dựng, nhưng trong một số trường
hợp đặc biệt thì có thể xây dựng hồ nhân tạo.
Lưu lượng nước mưa rất lớn, nhưng chỉ xảy ra trong một thời gian nhất định. Vì
vậy, để giảm bớt kích thước của cống dẫn, công suất của trạm bơm nước người ta sử
dụng các ao, hồ tự nhiên hoặc nhân tạo để điều tiết nước mưa.

Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

11


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

Sơ đồ bố trí hồ điều hòa tại công trình đầu mối
b) Phân loại hồ điều hòa

Theo chức năng người ta phân loại hồ thành ba nhóm:
Nhóm 1: Các hồ chỉ làm nhiệm vụ thoát nước.
Nhóm 2: Các hồ vừa làm nhiệm vụ điều hoà vừa tạo cảnh quan môi trường, vui
chơi giải trí.
Nhóm 3: Các hồ vừa làm nhiệm vụ điều hoà nước mưa vừa nuôi trồng thuỷ sản.

Hình 1.1. Sơ đồ khái quát một số kiểu hồ điều hòa nước mưa
2.1.2. Vai trò của hồ điều hòa trong Quy hoạch đô thị
Hồ điều hòa có nhiệm vụ điều tiết, tăng và giảm lưu lượng dòng chảy nước mưa
một cách tự nhiên nhằm chống ngập lụt và giảm chi phí xây dựng, quản lý hệ thống
thoát nước. Cho nên, có thể điều chỉnh lưu lượng để phục vụ cho mục đích tưới tiêu,
sản xuất công nông nghiệp, xây dựng các công trình,…
2.2. Cơ sở lý thuyết của việc thiết kế hồ điều hòa
2.2.1. Nguyên lý chung
Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

12


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

Nguyên lý tính toán thiết hồ điều hòa dựa trên phương trình cân bằng thể tích.
Thông số khí hậu phục vụ tính toán phụ thuộc vào điều kiện địa phương cụ thể.
Để tính toán đúng dung tích và chiều cao xây dựng hồ phải căn cứ vào mực
nước Hmax, Hmin của hồ. Hmin được tính toán dựa vào mực nước của hồ vào mùa khô,
Hmax được tính toán dựa vào mực nước lớn nhất của hồ vào mùa mưa.
2.2.2. Phương pháp bố trí hồ điều hòa
Hồ điều hòa thường xây dựng ở những nơi:
- Trước những đoạn cống có chiều dài lớn hơn 0,5-1km.
- Tại những nơi nối cống hở với cống ngầm.

- Trước trạm bơm và trong một số trường hợp đặc biệt khác.
2.2.3. Tính toán hồ điều hòa
Khi tính toán xác định dung tích hồ điều hòa và kích thước các công trình cần
căn cứ vào các số liệu về diện tích, địa hình, tính chất thoát nước của lưu vực, tài liệu
khí tượng, thủy văn và địa chất công trình.
a) Phương trình cơ bản để tính toán hồ điều hòa nước mưa như sau:
Q.dt - q.dt = F.dt = dW

(2.10)

Trong đó:
Q - Lưu lượng dòng chảy đến hồ, m3/s.
q - Lưu lượng dòng chảy đi khỏi hồ, m3/s.
F - Diện tích hồ, m2.
W - Dung tich hồ, m3.
t - Thời gian mưa, s.
Thể tích dòng chảy tính đối với một đơn vị diện tích lưu vực (ha) ứng với thời gian
tính toán như sau:
W 0=

60q1t1
= 0,06q1t1 (m3/ha)
1000

(t1 - Thời gian mưa tính toán, s).
Phương trình (2.10) có thể viết:
Q.t - q.dt = W = W 2 – W 1

(2.11)

Trong đó:
W 1, W 2 - Dung tích nước trong hồ chứa lúc ban đầu và cuối thời gian mưa.
Q, q

- Lưu lượng trung bình đến và đi trong thời gian mưa.

t

- Thời gian mưa.

Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

13


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

Phương trình (2.10) là phương trình vi phân tương đối phức tạp. Người ta thường
dùng phương trình (2.11) để giải bằng cách lập bảng, biểu đồ hay đồ giải.
b) Phương pháp tính toán hồ điều hòa theo TCVN 7957-2008 (Phương pháp 1)
Đối với những trạm bơm có công suất lớn thì dung tích hồ phải được tính toán
căn cứ vào biểu đồ lưu lượng nước mưa và chế độ làm việc của trạm bơm. Đối với
những trạm bơm nhỏ hoặc đối với cống dẫn, thì dung tích hồ có thể xác định theo
công thức của Makop:
W=K.Qt.tt

(2.12)

Trong đó:
Qt - Lưu lượng nước mưa chảy vào hồ, m3/s.

tt - Thời gian tính toán kể từ điểm xa nhất của lưu vực thoát nước tới hồ, s.
K - Hệ số biến đổi phụ thuộc vào thời gian dòng chảy từ hồ, có thể xác định theo
công thức:
K =(1-α)1,5

(2.13)

Ở đây α = Q0/Q, Q0 là lưu lượng nước mưa không chảy vào hồ.
Q - Lưu lượng nước mưa tính toán.
Các hệ số K và α có thể lấy theo bảng:
Bảng 1.1. Bảng tính hệ số K và α cho hồ điều hòa
K

α
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35

n≥0,6
1,50
1,10
0,85
0,69
0,85
0,50

n<0,6

1,50
1,13
0,87
0,69
0,57

α
0,40
0,45
0,50
0,55
0,50
0,65

K
n≥0,6
0,42
0,36
0,30
0,25
0,21
0,16

n<0,6
0,47
0,38
0,32
0,27
0,22
0,17

α
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
-

K
n bất kỳ
0,13
0,10
0,07
0,04
0,02
-

Trong đó n là thông số khí hậu phụ thuộc vào từng địa phương, đối với Việt Nam có
thể lấy theo bảng:
Bảng 1.2. Bảng xác định thông số khí hậu từng địa phương

phụ thuộc vào hệ số n
Tên địa phương

n

Tên địa phương

n

Cửa Tùng

0,50

Đà Nẵng

0,70

Bắc Kạn

0,50

Hòn Gai

0,65

Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

14


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

Tên địa phương

n

Tên địa phương

n

Nam Định

0,65

Tuyên Quang

0,70

Hà Giang

0,60

Hòa Bình

0,60

Hà Nội

0,50

Vĩnh Yên

0,65

Hải Dương

0,60

Ninh Bình

0,65

Hải Phòng

0,50

Thái Nguyên

0,60

Hưng Yên

0,50

Huế

0,50

Bảo Lộc

0,54

Đà Lạt

0,70

Bắc Giang

0,60

Sài Gòn

0,70

Ba Xuyên

0,70

Nha Trang

0,70

Thời gian dòng chảy từ hồ (thời gian tháo cạn) xác định theo công thức:
T = 0,00016.

W
μ .d . H max
2

(2.14)

Trong đó:
W - Thể tích của hồ, m3.
d - Đường kính cống dẫn nước đi, m.
Hmax - Chiều cao lớp nước lớn nhất trong hồ, m.
Hệ số triết giảm, tính theo công thức:
μ=

1
8gl
+ξ+1
�
C

(2.15)

Ở đây:
l - Chiều dài cống dẫn từ hồ (tính từ hồ đến công trình chính).
g - Gia tốc trọng trường, m/s2.
C - Hệ số Sezi;
ξ - Hệ số tổn thất cục bộ.
Lưu lượng trung bình tháo cạn từ hồ, có thể xác định theo công thức sau:
qtb =

W
=1,74.μ.d 2 H max , m3/s
T

(2.16)

Trong trường hợp cống sau hồ thu nhận cả nước thải của lưu vực bản thân, thì lưu
lượng tính toán xác định theo công thức:
q = q1 + q0 +qtb

(2.17)

Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

15


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

Trong đó:
q1 - Lưu lượng nước mưa của lưu vực bản thân (phía sau hồ), m3/s.
q0 - Lưu lượng nước không xả vào hồ của lưu vực phía trước hồ, m3/s.
Qtb - Lưu lượng tháo cạn trung bình từ hồ, tính theo công thức (2.16), m3/s.
Khi trên hệ thống cống có nhiều hồ, lưu lượng tính toán của đoạn cống được tính như
sau:
a) Lưu lượng chảy đến trên đoạn 0-1
Q= φ.q1.F, m3/s.
Trong đó:
Φ - Hệ số dòng chảy.
F - Diện tích lưu vực, ha.
Q1 - Cường độ mưa, q1 =

A
, l/s.ha.
t1n

Hình 1.2. Sơ đồ tính toán hệ thống gồm nhiều hồ điều hòa nước mưa
Thể tích dòng chảy tính đối với 1 đơn vị diện tích lưu vực (ha) ứng với thời gian tính
toán như sau:
(t1- Thời gian mưa tính toán, s).
Trường hợp có hồ chứa, lưu lượng dòng chảy trong cống sau hồ sẽ giảm đi do diện
tích triết giảm của hồ:
F0 =

W
, ha
W0

(2.18)

Trong đó:
F0 - Diện tích triết giảm của hồ, ha.
W - Thể tích của hồ, m3.
W 0 - Thể tích dòng chảy ứng với đơn vị diện tích lưu vực trong thời gian mưa
tính toán, m3.
b) Lưu lượng chảy đi từ hồ thứ nhất
q1-2= µ.q2.(F1+F2-F0’), l/s.

(2.19)

Trong đó:
µ - Hệ số dòng chảy.
Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

16


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

q2 - Cường độ mưa, l/s.ha.
F1, F2 - Diện tích lưu vực thứ nhất và lưu vực thứ hai, ha.
F0 - Diện tích triết giảm của hồ, ha.
c) Lưu lượng chảy đi từ hồ thứ hai
q2-3= µ.q3.(F1+F2+F3-F0), l/s

(2.20)

Trong đó:
F0'' =

W1 +W2
W0

(2.21)

Nếu có nhiều hồ hơn nữa trên cống thoát nước, thì công thức tổng quát tính lưu
lượng chảy đi từ hồ sẽ là:
qi-1= µ.qi.(ƩFi-F’’0), l/s

� =
Ở đây: F0'' =
W

W0

�W
0,06.q.t

, m2

(2.22)
(2.23)

Trong đó:

q - Cường độ mưa, q =

A
, l/s.ha.
tn

ƩW - Tổng thể tích tất cả các hồ điều hòa trên cống thoát nước.
c) Phương pháp tính toán dung tích hồ điều hòa dựa trên đường quá trình lưu
lượng vào và lưu lượng đỉnh tháo khỏi hồ (Phương pháp 2)
*Phương pháp này yêu cầu biết đường quá trình lưu lượng chảy vào hồ (Inflow
Hydrograph) và lưu lượng đỉnh tháo khỏi hồ (Release Rate). Dung tích của hồ điều
hòa chính là phần diện tích nằm giữa đường quá trình lưu lượng vào và ra khỏi hồ
(phần gạch chéo). Theo phương pháp này ta giả thiết đường quá trình Qtháo trong
khoảng thời gian t là từ 0 tới đỉnh là một đường thẳng.

Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

17


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

Hình . Ước dung tích hồ điều hòa theo phương pháp đường quá trình lưu
lượng.
d) Phương pháp tính toán dung tích hồ điều hòa dựa trên quá trình đường lưu
lượng hình tam giác (Phương pháp 3)
Phương pháp này dựa trên giả thiết đường quá trình đường lưu lượng đến và đi
khỏi hồ có dạng gần như hình tam giác. Dung tích của hồ được ước tính từ diện tích
phía trên đường quá trình dòng ra và phía trong đường quá trình dòng vào (phần gạch
chéo). Công thức xác định dung tích hồ điều hòa như sau:

Vs = 0,5ti(Qi-Q0)
Trong đó:
Vs - Dung tích điều tiết của hồ, m3.
Qi - Lưu lượng đỉnh vào hồ, m3/s.
Q0 - Lưu lượng đỉnh ra khỏi hồ, m3/s.
ti - Thời lượng của dòng chảy vào hồ, s.
tp - Thời gian trước đỉnh của dòng chảy vào hồ, s.
d) Phương pháp xác định dung tích của hồ điều hòa dựa trên dòng đến và dòng
đi (Phương pháp 4)
Dung tích công tác của hồ được xác định theo công thức:
W=K.Qtt .ttt
Trong đó:
Qtt - Lưu lượng nước mưa ở vị trí nối với hồ, m3/s.
ttt - Thời gian tính toán kể từ điểm xa nhất của lưu vực thoát nước tới hồ, s.
K - Hệ số biến đổi phụ thuộc vào thời gian dòng chảy từ hồ.
Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

18


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

Lưu lượng tính toán cho đoạn cống phía sau hồ như sau:
Q = αQtt +Qt +Qx
αQtt - Lưu lượng không được xả vào hồ;
Qt - Lưu lượng tính toán nước mưa của lưu vực chảy vào đoạn cống sau hồ;
Qx - Lưu lượng trung bình xả nước ra khỏi hồ sau khi mưa đã tạnh.
2.3. Đặc điểm kết cấu hồ điều hòa nước mưa
Hồ điều hòa thường được xây dựng theo kết cấu bê tông cốt thép toàn khối hoặc
xây kè xung quanh. Bờ kèo thường bằng đá hoặc có kết cấu bê tông cốt thép vững

chắc. Xung quanh bờ hồ có thể lát gạch Block hoặc lát đá tạo cảnh quan và phục vụ
các hoạt động thể dục thể thao, giải trí của cư dân.
2.4. Trạm bơm thoát nước mưa
2.2.1. Khái niệm
Trạm bơm thoát nước mưa được xây dựng ở những nơi nước mưa không có khả
năng tự chảy ra nguồn tiếp nhận hoặc ở những vị trí cần thoát nước nhanh để không
gây ngập úng cục bộ ví dụ bơm nước mưa từ khu vực trong đê ra ngoài đê,…
2.2.2. Đặc điểm kết cấu
Trạm bơm thoát nước mưa cũng có kết cấu tương tự như trạm bơm cấp I cấp
nước mặt cho trạm xử lý. Trạm bơm được xây dựng bằng kết cấu bê tông cốt thép.
Trong trạm cũng bố trí các công trình như song chắn rác, thiết bị nâng chuyển, tủ điện
điều khiển.
Tính toán trạm bơm nước mưa cũng tương tự như cách tính toán cho trạm bơm
cấp I cấp nước mặt.

Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

19


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

Hình 3.1. Trạm bơm nước mưa có bốn máy bơm với mỗi máy có công suất
50m3/s (Tokyo Nhật Bản)

Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

20

Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Việc sử dụng hệ thống hồ, kênh mương trong đô thị để phòng tránh ngập úng là
hết sức cần thiết. Đặc biệt đối với các khu vực phát triển của Hà Nội, nơi có địa hình
bằng phẳng, được bao bọc bởi hệ thống đê sông. Thoát nước chủ yếu là thoát cưỡng
bức thông qua hệ hống trạm bơm ra sông bên ngoài. Trong công tác quy hoạch xây
dựng hiện nay đã rất chú trọng đến việc bố trí hệ thống hồ, kênh mươngnhằm điều hòa
nước mưa và tạo cảnh quan cho đô thị. Tuy nhiên, hiện nay việc tính toán các thông
số của hồ chưa hoàn chỉnh, mới tính toán cao độ mực nước lớn nhất, chưa đưa ra cao
độ mực nước nhỏ nhất khống chế.
Như chúng ta đã biết, hồ điều hòa có rất nhiều chức năng như: cảnh quan, điều
tiết, môi trường..., một trong những chức năng quan trọng nhất đó là điều tiết dòng
chảy, chính vì vậy việc xác định khả năng điều tiết của hồ (dung tích điều tiết) là cần
thiết và cần phải có phương pháp tính toán khoa học. Việc xác định H max, Hmin của hồ
sẽ xác định được dung tích điều tiết và xác định được kích thước mạng lưới cống
cũng như công suất các trạm bơm đầu mối. Xác định được H min còn làm cơ sở cho
thiết kế cảnh quan của hồ tạo cảnh quan đô thị.
Với những cơ sở lý luận và thực tiễn cùng với các giải pháp về Hồ điều hòa
trong được đưa ra trong Luận văn này, sẽ là yếu tố quan trọng để tăng hiệu quả điều
tiết của hồ vào việc phòng tránh ngập úng lên rất nhiều. Hồ điều hòa được xây dựng
trên nền tảng lý thuyết khoa học và thực tiễn, chính sách quản lý đưa ra nhằm bảo vệ
tối đa sự xâm hại đến hồ.
2. Kiến nghị
Hồ điều hòa đem lại lợi ích vô cùng to lớn trong việc phòng tránh ngập úng, tạo
cảnh quan đô thị, chính vậy các đồ án Quy hoạch xây dựng đô thị cần chú trọng sử
dụng Hồ điều hòa như là một giải pháp chính trong việc phòng tránh ngập úng.
Việc tính toán xác định các thông số của Hồ cần được quy định rõ đối với cho
từng loại đồ án quy hoạch và tỷ lệ tương ứng. Hồ sơ về Hồ điều hòa ở từng giai đoạn

QH cần có những nội dung gì và việc tính toán dựa trên những Quy chuẩn, tiêu chuẩn,
văn bản pháp lý nào... Ngoài ra cần có thêm các các văn bản pháp luật cụ thể quy định
về việc bảo vệ và xâm hại đến Hồ.
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

21


Đánh giá các phương pháp tính toán thiết kế hồ điều hòa cho HTTN Đô thị

1. Hoàng Văn Huệ, 1996, Mạng lưới thoát nước, Nhà xuất bản Xây dựng.
2. Bùi Văn Toàn, 1984, Thoát nước mưa trong thành phố, Đại học Kiến trúc Hà Nội.
3. Bùi Khắc Toàn (1998), “Quy hoạch hồ điều tiết trong hệ thống thoát nước mặt và
ảnh hưởng của hồ đến không gian cảnh quan và môi trường đô thị”, Luận án Thạc
sĩ ngày Quy hoạch, Trường đại học Kiến trúc Hà Nội.
4. Nguyễn Nam Thắng (2005), “Nghiên cứu giải pháp quản lý vận hành các hồ điều
hòa trong tiêu thoát nước hệ thống lưu vực sông Tô Lịch - Thành phố Hà Nội”,
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Quy hoạch và quản lý nguồn nước,
Trường đại học Thủy lợi Hà Nội.
5. Lưu Văn Quân, Nguyễn Tuấn Anh, tạp chí: khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi
trường - số 41 (6/2013).
6. TCVN 7957:2008, Thoát nước - Mạng lưới bên ngoài và công trình - Tiêu chuẩn
thiết kế.
7. QCVN 07:2014/BXD - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia các công trình hạ tầng kỹ
thuật.

Môn học: Tổ hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

22