(Luận án tiến sĩ) 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 MƠ CƠNG
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 MƠ CƠNG
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 CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu và kết quả tính tốn và các kết luận trong luận án là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. Việc tham khảo
các nguồn tài liệu đã thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng
quy định.
Tác giả luận án

Lê Văn Trường

i


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 lịng 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 mơn Cấp thốt 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 Phịng Quản lý xây dựng cơng 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 8 năm 2017
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
TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ....................................................... 4
1.1. Giới thiệu vùng nghiên cứu ...............................................................................4

1.1.1. Vị trí địa lý.....................................................................................................4
1.1.2. Điều kiện tự nhiên .........................................................................................4
1.1.3. Tình hình và nguyên nhân úng ngập ở vùng nghiên cứu ..............................9
1.1.4. Hiện trạng các cơng trình tiêu chủ yếu ........................................................12
1.1.5. Hướng phát triển chung không gian của đô thị ...........................................16
1.1.6. Hướng phát triển mạng lưới giao thông ......................................................16
1.1.7. Định hướng khống chế cao độ san nền .......................................................18
1.1.8. Sơ lược về quá trình hình thành và phát triển hệ thống tiêu thốt nước đơ
thị Hà Nội ..............................................................................................................19
1.2. Tổng quan các nghiên cứu về thoát nước cho khu vực .................................20
1.2.1. Nghiên cứu thoát nước của JICA ................................................................20
1.2.2. Nghiên cứu trong QH937 ............................................................................20
1.2.3. Nghiên cứu trong QH1259 ..........................................................................23
1.2.4. Nghiên cứu trong QH4673 ..........................................................................25
1.2.5. Nghiên cứu trong QH725 ............................................................................25
1.2.6. Nhận xét thơng số cơng trình tiêu nước theo các quy hoạch ......................26
1.3. Tổng quan về phương pháp tính tốn tiêu thốt nước và tối ưu hóa hệ
thống tiêu thốt nước ..............................................................................................33
1.3.1. Các phương pháp tính tốn tiêu thốt nước ở trong nước ...........................33
1.3.2. Các nghiên cứu về tối ưu hóa hệ thống tiêu thốt nước ở trong nước ........47
1.3.3. Các phương pháp và cơng cụ tính tốn tiêu thốt nước ở nước ngồi ........49
1.3.4. Các nghiên cứu về tối ưu hóa hệ thống tiêu thốt nước ở nước ngoài ........50
1.4. Kết luận chương 1 ............................................................................................54
XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH GIẢI PHÁP TIÊU
THOÁT NƯỚC VÀ QUY MƠ CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI ..................................... 57
2.1. Xây dựng bài tốn tối ưu hóa hệ thống tiêu thốt nước ...............................57
2.1.1. Khái qt về bài tốn tối ưu hóa ..................................................................57
2.1.2. Bài tốn tối ưu hóa thơng số cơ bản của hệ thống tiêu thốt nước .............62
2.2. Lựa chọn mơ hình tính toán tiêu thoát nước .................................................66
iii

2.2.1. Khái qt về chọn phương pháp và mơ hình tính tốn tiêu nước mặt ........66
2.2.2. Chọn phương pháp và mơ hình tính tốn tiêu thốt nước ...........................67
2.2.3. Mơ tả mơ hình SWMM ...............................................................................68
2.3. Mơ 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 mơ hình .....................................................82
2.3.3. Sơ đồ hố hệ thống tiêu thốt nước .............................................................87
2.3.4. Thiết lập mơ hình hệ thống tiêu thốt nước trên SWMM ...........................89
2.3.5. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ...............................................................93
2.4. Kết luận chương 2 ............................................................................................97
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TIÊU NƯỚC VÀ QUY MƠ CƠNG
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 hịa .......................................................................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 ........122
3.1.6. Xác định các giá trị lưu lượng và diện tích hồ tối ưu ................................127
3.2. Đề xuất giải pháp tiêu thốt nước và quy mơ của các cơng trình tiêu chủ
yếu ở lưu vực nghiên cứu ......................................................................................135
3.2.1. Các trạm bơm ............................................................................................135
3.2.2. Các hồ điều hoà .........................................................................................139
3.2.3. Hệ thống kênh trục ....................................................................................141
3.2.4. Các cống điều tiết chính ............................................................................143
3.2.5. Hình thức tiêu nước của hệ thống kênh trục và trạm bơm đầu mối ..........143
3.2.6. Phối hợp vận hành các trạm bơm đầu mối nhằm tăng hiệu quả tiêu nước144
3.3. Kết luận chương 3 ..........................................................................................146

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 147
I. Kết luận ...............................................................................................................147
1. Về kết quả nghiên cứu .....................................................................................147
2. Về những đóng góp mới của luận án...............................................................148
II. Kiến nghị ...........................................................................................................148
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ CƠNG BỐ
LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ................................................................... 149
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 150
PHỤ LỤC ................................................................................................................... 155

iv


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
CP
CS
DA
DT
ĐTXD
HL
HT
LL
LV
MN
QH
QH108
QH1259

QH4673

QH725

QH937
SWMM
TB
TL
TLV
TP
UBND
VĐ2
VĐ3
VĐ4

Chi phí
Cơng suất
Dự án
Diện tích
Đầu tư xây dựng
Hạ lưu
Hệ thống
Lưu lượng
Lưu vực
Mực nước
Quy hoạch
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 đơ 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)
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)
Quy hoạch thoát nước thủ đơ 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)
Quy hoạch tiêu nước hệ thống sơng Nhuệ (kèm theo Quyết định
937/QĐ-TTg ngày 01/7/2009 của Thủ tướng Chính phủ)
Storm Water Management Model - Mơ hình quản lý ngập úng do mưa
Trạm bơm
Thượng lưu
Tiểu lưu vực
Thành phố
Ủy ban nhân dân
Vành Đai 2
Vành Đai 3
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 Đơng (%) ........................................
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 sơng Nhuệ và sông Hồng .......................
Bảng 1.13. Một số thông số về đê sông Nhuệ qua các thời kỳ ...........................................................
Bảng 1.14. Bảng so sánh nghiên cứu về cơng trình trạm bơm ...........................................................
Bảng 1.15. Bảng so sánh nghiên cứu về cơng trình hồ điều hoà ........................................................
Bảng 1.16. Bảng so sánh nghiên cứu về các kênh trục lớn .................................................................
Bảng 1.17. Thống kê tóm tắt các mơ hình / cơng cụ tính tốn tiêu thốt nước ..................................
Bảng 2.1. Lượng mưa 72 giờ tại trạm Hà Đơng, 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 tốn (m) tại cửa xả các trạm bơm ...............................................................
Bảng 2.5. Mức độ mô phỏng của mơ 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 hịa ứng với giá trị diện tích F ban đầu - trường hợp “nền” ........
Bảng 3.3. Các trường hợp diện tích hồ điều hịa (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 .....

vi

4
5
6
6
7
7
7
7
7
8
9
9
13
26
28
29
51
84
84
86
87
94
104
107
111
115
115
116

116
117
117
118
118
119
119
120
120
121
121


Bảng 3.18. Quan hệ Zmax~Q theo các mức diện tích hồ khác nhau - Lưu vực Tây Hà Nội .............
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 hịa ....................................................................
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 hịa đối với từng lưu vực thành phần ............................................................
Bảng 3.28. Đề xuất điều chỉnh việc bố trí và quy mơ các trạm bơm .................................................
Bảng 3.29. Các thơng 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 thốt nước mưa đơ 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 hịa phía tây đơ thị trung tâm (theo QH1259) ...........................
Bảng PL1.4. Dự kiến tổng quy mơ cơng trình đầu mối tiêu thốt nước mưa cho Thủ đơ Hà Nội
theo QH725 (riêng vùng tả Đáy) ......................................................................................
Bảng PL1.5. Cơng trình đầu mối chính tiêu thốt nước mưa cho Thủ đơ Hà Nội dự kiến theo
QH725 .................................................................................................................................
Bảng PL3.1. Chi phí xây dựng một số trạm bơm ................................................................................

vii

124
125
126
128
129
131
132
133
134
134
136
139
140
141
156
157
158
158

159
160


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 Sơng Nhuệ ........................................................................................
Hình 1.4. Sơ đồ cơng trình tiêu nước mặt ruộng lúa ..............................................................................
Hình 1.5. Biểu đồ hệ số tiêu của mặt ruộng ............................................................................................
Hình 1.6. Sơ đồ tính tốn thời gian dịng chảy .......................................................................................
Hình 1.7. Xác định cường độ tiêu theo phương pháp Transfert ............................................................
Hình 1.8. Quan hệ giữa hệ số tiêu thiết kế q của trạm bơm đầu mối và tỷ lệ diện tích được đơ thị
hóa f (khi khơng có hồ điều hịa) ..........................................................................................
Hình 2.1. Bài tốn 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 tốn 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 khơng đổi .................................................
Hình 2.5. Qt tìm giá trị tối ưu trong không gian hai chiều với bước thay đổi ..................................
Hình 2.6. Sơ đồ thuật tốn tối ưu hóa với hai thông số điều khiển lưu lượng Q và diện tích hồ điều
hịa F của hệ thống tiêu thốt nước ......................................................................................
Hình 2.7. Quan niệm về dịng chảy mặt ................................................................................................
Hình 2.8. Đồ thị thấm Horton ................................................................................................................
Hình 2.9. Sơ đồ thấm Green-Amp ........................................................................................................
Hình 2.10. Mơ hình nước ngầm hai vùng ...............................................................................................
Hình 2.11. Ví dụ về sự thể hiện các đối tượng vật lý dùng để mơ hình hóa một hệ thống tiêu ..........
Hình 2.12. Sơ đồ hệ thống tiêu nghiên cứu và bố trí các cơng trình tiêu chủ yếu ................................
Hình 2.13. Mơ hình mưa giờ thiết kế dạng 1 - trạm Hà Đơng ..............................................................
Hình 2.14. Mơ hình mưa giờ thiết kế dạng 1 - trạm Hà Nội ..................................................................
Hình 2.15. Mơ hình mưa giờ thiết kế dạng 2 (dạng tam giác) - trạm Hà Đơng ...................................

Hình 2.16. Mơ hình mưa giờ thiết kế dạng 2 (dạng tam giác) - trạm Hà Nội ......................................
Hình 2.17. Vẽ sơ đồ mạng lưới thốt nước và phân chia tiểu lưu vực trên bản CAD
Hình 2.18. Minh họa hệ thống tiêu thoát nước được sơ đồ hoá dưới dạng ảnh
Hình 2.19. Hệ thống tiêu của tồn bộ lưu vực nghiên cứu mơ phỏng trên SWMM ............................
Hình 2.20. Một phần bản đồ làm việc SWMM trên nền ảnh hệ thống khu vực gấn TB Liên Mạc ..
Hình 2.21. Đồ thị lượng mưa của trận mưa 24÷28/5/2016 đưa vào trong mơ hình ............................
Hình 2.22. Biểu đồ so sánh đường mực nước tính tốn theo mơ 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 2.23. Đồ thị lượng mưa của trận mưa 22÷26/5/2012 đưa vào trong mơ hình ............................
Hình 2.24. Biểu đồ so sánh đường mực nước tính tốn theo mơ 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 2.25. Đồ thị lượng mưa của trận mưa 17÷21/8/2012 đưa vào trong mơ hình ............................
Hình 2.26. Biểu đồ so sánh đường mực nước tính tốn theo mơ 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 qt trong khơng gian hai chiều (f, Q) ...........................................................................
Hình 3.2. Mực nước tại Hà Đơng - Trường hợp QTHN=387m3/s; FTHN=192,8ha (f=1,00%) ..............
Hình 3.3. Quan hệ ZmaxHĐ~Q với các mức diện tích hồ f khác nhau - Lưu vực Tây Hà Nội ..............

viii

5
17
21
34
34
39
42
49
59
59

59
61
62
65
69
70
71
71
76
83
85
85
87
87
88
89
91
92
94
94
95
95
96
96
112
114
124


Hình 3.4. Quan hệ QTB~Fhồ thỏa mãn ràng buộc ZmaxHĐ(Q, F)=4,5 - LV Tây Hà Nội ........................

Hình 3.5. Quan hệ ZmaxHĐ~Q với các mức diện tích hồ f khác nhau - Lưu vực Hiền Giang ..............
Hình 3.6. Quan QTB~Fhồ thỏa mãn ràng buộc ZmaxHG(Q, F)=3,6 - LV Hiền Giang .............................
Hình 3.7. Quan hệ ZmaxHĐ~Q với các mức diện tích hồ f khác nhau - Lưu vực Đơng Mỹ .................
Hình 3.8. Quan hệ QTB~Fhồ thỏa mãn ràng buộc ZmaxĐM(Q, F)=3,9 - LV Đơng Mỹ ..........................
Hình 3.9. Đồ thị quan hệ giữa phí xây dựng trạm bơm và lưu lượng trạm CTB~Q ..............................
Hình 3.10. Chi phí đầu tư cho trạm bơm, hồ điều hòa và tổng cộng - Lưu vực Tây Hà Nội ..............
Hình 3.11. Chi phí đầu tư cho trạm bơm, hồ điều hòa và tổng cộng - Lưu vực Hiền Giang ..............
Hình 3.12. Chi phí đầu tư cho trạm bơm, hồ điều hịa và tổng cộng - Lưu vực Đơng Mỹ .................
Hình 3.13. Mực nước tại Yên Sở ZYS và tại Hiền Giang ZHG khi hai TB hỗ nhau ..............................
Hình 3.14. 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 Đơng 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 Đơng 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 sơng Nhuệ lúc 16 giờ mơ phỏng ..............................................................
Hình PL3.7. Mực nước trên sơng La Khê lúc 16 giờ mơ phỏng ...........................................................
Hình PL3.8. Mực nước trên sơng Tơ Lịch lúc 16 giờ mơ phỏng ..........................................................
Hình PL3.9. Mực nước trên sông Lừ lúc 16 giờ mô phỏng ..................................................................
Hình PL3.10. Mực nước trên sơng Sét lúc 16 giờ mơ phỏng ................................................................
Hình PL3.11. Mực nước trên sơng Kim Ngưu lúc 15 giờ mơ phỏng ...................................................
Hình PL3.12. Mực nước trên sơng Om lúc 16 giờ mơ phỏng ...............................................................
Hình PL3.13. Mực nước trên sông Đăm lúc 16 giờ mô phỏng .............................................................
Hình PL3.14. Mực nước trên sơng Cầu Ngà lúc 16 giờ mơ phỏng ......................................................
Hình PL3.15. Mực nước trên kênh Liên Hồng - n Thái lúc 16 giờ mơ phỏng ................................
Hình PL3.16. Mực nước trên kênh Đông La lúc 16 giờ mơ 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 Bơng lúc 13 giờ mơ 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 Đơng 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
125
125
126
126
128
131
132
133
145
145
160
161
161
161
162
162
162
163
163

163
164
164
164
165
165
165
166
166
166
167
167
167


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, khơng chỉ là Thủ
đơ có quy mơ 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 đơ thị và thứ hai về dân số sau TP Hồ Chí Minh.
Hà Nội cịn 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 khơng 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 đơ đang trong q trình phát
triển để hướng tới một đơ 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 cơng 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 mơ cơng 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 đơ thị trung tâm Hà Nội nói riêng đang là mối quan tâm lớn
của các cấp, các ngành, các nhà chun mơn và tồn thể nhân dân Thủ đơ, 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 mơ cơng 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 mơ cơng
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 thốt nước mưa đơ 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 cơng
trình tiêu nước chủ yếu (trạm bơm đầu mối, hồ điều hòa, các trục tiêu chính, các cơng
trình điều tiết chính) trong hệ thống tiêu thoát nước. Các đối tượng khác (mạng lưới

1


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 thốt nước đơ thị TP Hà Nội.

2) Xây dựng bài tốn tối ưu hóa các thơng số kỹ thuật cơ bản của các cơng trình tiêu
nước chủ yếu.
3) Mơ hình hóa hệ thống tiêu thốt 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 tốn tối ưu hóa được lập.
4) Đề xuất giải pháp kỹ thuật, cải tiến bố trí một số cơng 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 tốn 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 ngồi thơng 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 công
2


trình tiêu nước trong vùng nghiên cứu với việc xây dựng bài tốn tối ưu, bao gồm các
cơng 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 mơ hình tốn thủy văn - thủy lực
Phương pháp này được sử dụng để phục vụ tính tốn xác định các cơng 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 mơ hình tốn
thủy văn - thủy lực chun dụng và lựa chọn mơ 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 mơ hình SWMM trong tính tốn tiêu
thốt nước cho các khu đơ 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
cơng trình tiêu chính của hệ thống tiêu thốt 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.

3


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 Ngun, Vĩnh Phúc ở phía Bắc, Hà Nam, Hịa Bình phía Nam, Bắc
Giang, Bắc Ninh và Hưng n ở phía Đơng, Hịa 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 sơng Hồng (Hình 1.1. ) với các giới hạn:

- Phía bắc, đơng bắc và đơng được giới hạn bởi đê hữu sơng Hồng;
- Phía tây được giới hạn bởi đê tả sơng 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 sơng Hồng theo Quy hoạch chung xây dựng Thủ đơ Hà Nội
đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050 (Hình 1.2. ).
1.1.2. Điều kiện tự nhiên
a. 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 đơng
lạnh, cuối mùa ẩm ướt với hiện tượng mưa phùn, mùa hạ nóng và nhiều mưa.
* 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]

4


Vị trí lưu vực nghiên cứu trên bản đồ TP Hà Nội
* 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 khơ 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]
5


* 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 Xn (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 Đơng (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]

b. Thuỷ văn, sơng ngịi
* Sơng Hồng
Sơng 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
Hịa 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 sơng.
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.

6

Các bảng dưới đây là những số liệu mực nước đặc trưng của sông Hồng.
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

7

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

20%
10,93
10,76
10,56
10,32
Nguồn: [1]


* 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 hịa 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 sơng 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 sơng Đáy cịn 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 sơng giữa 2 đê
trên dưới 3.000 m; lịng dẫn chủ yếu của sơng là dịng 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; lịng sơng hẹp, tác dụng dẫn lũ trên bãi sông là chủ yếu.

Đoạn từ Ba Thá đến Tân Lang dài 51 km lịng sơng 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 lịng sơng, nhưng lịng sơng tại đây hẹp, thốt lũ kém.
Đoạn từ Tân Lang đến Phủ Lý dài 13 km, lịng sơng tuy rộng và sâu hơn, song khả năng
thoát lũ cũng bị hạn chế do ảnh hưởng của đoạn sơng 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]

* Sơng Nhuệ
Sơng 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 ln ln mở và
chỉ đóng lại khi có phân lũ qua đập Đáy. Như vậy, trong q trình tiêu úng, mực nước
sơng Nhuệ và các sông nhánh trong hệ thống chịu ảnh hưởng trực tiếp của lũ sông Đáy.
8


Nối sơng Nhuệ với sơng Đáy cịn có các sơng: 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 sơng Nhuệ với sơng 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 Đơng
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 sơng Nhuệ và sông Hồng
Cấp báo động
1. Sông Hồng
- Liên Mạc
- Hà Nội
- Mộc Nam
2. Sơng 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
a. Tình hình úng ngập trận mưa úng năm 2008
Do ảnh hưởng của đới gió đơng kết hợp với khơng 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 sơng Nhuệ, từ 200÷250 mm tại hạ lưu sơng Nhuệ. Lượng mưa ngày 31/10 đạt
530 mm tại trạm Hà Đơng, 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 sơng 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), tại

9


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.
b. 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, Hồng 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); Hồng 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 thốt nước ở khu Mỹ Đình - Mễ Trì gặp khó
khăn do mực nước sông Nhuệ tại thượng lưu ở cống Hà Đơng 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 n Sở mà thuộc
vùng chưa có cơng 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.
c. Nguyên nhân úng ngập
* Thủy thế bất lợi
Sơng Hồng là sơng 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 hai bên
10


sông không tiêu tự chảy được mà phải dùng bơm. Các sơng chính nội địa gồm có sơng
Đáy và sơng Nhuệ, trong đó sơng 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 lịng sơng nhỏ và độ uốn khúc lớn,
khả năng tiêu thốt nước kém.
Nước trong tồn 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 sơng
Đáy thường xun 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 sơng Nhuệ và sơng Đáy ở phía hạ lưu giảm dần.
* 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.
* Cơng trình tiêu thốt nước chưa đồng bộ
Hệ thống tiêu thốt nước đơ thị Hà Nội chưa được xây dựng đồng bộ. Có nơi mạng lưới
kênh trục đã tương đối tốt, nhưng mạng lưới thốt nước đường phố lại chưa hồn chỉnh,
chẳng hạn như ở khu vực nội đơ 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 đơ mở rộng, hệ thống thốt nước nội
bộ được xây dựng khá hoàn chỉnh nhưng nước mưa thốt ra bên ngồi hết sức khó khăn,
ví dụ như ở các khu đơ thị Mỹ Đình - Mễ Trì; Nam Trung n, Văn Qn, Định Cơng,
Đơ Nghĩa, Bắc An Khánh, Nam An Khánh... trong khi nguồn nhận nước sơng Nhuệ có
mực nước thường xun cao khi có mưa lớn như đã mô tả trên đây.
Theo các quy hoạch gần đây và sơ tính tốn lại thì tổng cơng 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 cơng suất bơm đầu mối. Sau đây là sự mô tả sơ lược về tình hình úng
ngập ở một số trận mưa điển hình.
11


1.1.4. Hiện trạng các cơng trình tiêu chủ yếu
a. 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 sơng 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 Hồ 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)
Trừ những trạm bơm mới được thiết kế sau năm 2011 (thời điểm có QH937 và QH1259)
các trạm bơm này được tính tốn 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 mơ các trạm bơm này đều rất nhỏ so với
yêu cầu tiêu nước cho đô thị.
b. Các trục tiêu chính trong lưu vực
12

* 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:
- Lưu lượng thiết kế tiêu Q=143,75 m3/s tại Hà Đơng; Q=286 m3/s tại Lương Cổ.
- Đáy có cao trình +1,00 m tại đầu sơng (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).
- Đê sơng 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
Liên Mạc - Hà Đông
Hà Đông - Đồng Quan
Đồng Quan - Nhật Tựu
Nhật Tựu - Lương Cổ
Lương Cổ - Phủ Lý

1976
1990
2016
Cao độ Bề rộng Cao độ Bề rộng Cao độ Bề rộng
5,5
2,5
6,0
5,0
7,0÷6,5
5,0
4,5
2,5
6,0
5,0
6,5÷6,0

5,0
4,0
2,5
5,5
5,0
6,0
5,0
4,0
2,5
5,5
5,0
6,0
5,0
4,0
2,5
5,5
5,0
6,0
5,0
Nguồn: [1]

Là trục tiêu chính, sơng 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 sơng Nhuệ và sơng Châu.
Về tình hình chống lũ, chỉ 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 tồn 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. Tồn bộ đê sơng Nhuệ, đặc biệt đoạn từ Đồng
Quan đến Lương Cổ bị uy hiếp nghiêm trọng.
- Năm 2008, với tình hình mưa như đã mơ tả trên đây, tồn bộ tuyến đê sơng Nhuệ hầu
hết bị tràn bờ.
- Năm 2013, ngày 8 và 9/8 mưa lớn liên tục trên tồn LV sơng Nhuệ. Mực nước sông đoạn
nằm giữa VĐ3 và VĐ4 lên cao, làm cho bờ hữu sông thuộc xã Tây Tựu (Từ Liêm) bị tràn
khoảng 0,6 m. Bờ đê sông Cầu Ngà (nhánh của sông Nhuệ) thuộc xã Tây Mỗ (Từ Liêm) bị
sạt lở khoảng 20÷30 m. Nước tràn vào khu dân cư và tuyến đường xung quanh, trong đó có
đường 70, gây ngập sâu 0,7 m. Để giảm mực nước sông Nhuệ, cống Thanh Liệt được phép
13


mở ra để đưa nước vào sông Tô Lịch và tiêu ra sông Hồng qua TB Yên Sở.
* Trục tiêu kênh La Khê
Chiều dài kênh: 6,8 km
Tiêu ra sông Đáy với Q = 60 m3/s
Mặt đê rộng từ 4,0 ÷ 5,0 m, cao độ đê từ +6,0 ÷ +7,5 m, hệ số mái m=1,3÷1,5
Cao trình đáy kênh: +0,00 m.
* Trục tiêu sơng Tơ Lịch
Kênh có nhiệm vụ dẫn nước từ LV tiêu Tô Lịch về hồ Yên Sở. Chiều dài tồn bộ kênh
là 12,31 km tính từ cầu Hồng Quốc Việt đến vị trí giao với Quốc lộ 1. Kênh đã được
kiên cố hóa ở DA thốt nước Hà Nội giai đoạn I, có các thơng số: chiều dài L, bề rộng
đáy bđáy, chiều cao lịng kênh H, cao trình đáy Zđáy, hệ số mái m như sau:
Đoạn 1 (L=1.001 m):
- Tại K0+00: bđáy=7,0 m, H=4,2 m, Zđáy=3,00 m, m=1,5
- Tại K1+00: bđáy=16,0 m, H=4,9 m, Zđáy=1,93 m, m=2,0
Đoạn 2 (L=4.215 m):
- Tại K1+50: bđáy=19,0 m, H=4,9 m, Zđáy=1,93 m, m=2,0
- Tại K5+216: bđáy=19,0 m, H=4,9 m, Zđáy=1,65 m, m=2,0

Đoạn 3 (L=4.948 m):
- Tại K5+266: bđáy=21,5 m, H=4,9 m, Zđáy=1,64 m, m=2,0
- Tại K10+164: bđáy=21,5 m, H=4,9 m, Zđáy=0,957 m, m=2,0
Đoạn 4 (L=150 m):
- Tại K5+266: bđáy=22,0 m, H=4,8 m, Zđáy=0,944 m, m=2,0
- Tại K10+164: bđáy=22,0 m, H=4,8 m, Zđáy=0,920 m, m=2,0
Đoạn 5 (L=2.000 m):
- Tại K10+164: bđáy=22,0 m, H=4,8 m, Zđáy=0,920 m, m=2,0
- Tại K12+313: bđáy=22,0 m, H=5,33 m, Zđáy=0,665 m, m=2,0
c. Các cống chính trên các trục tiêu
* Cống Liên Mạc
Vị trí: K53+700 đê sơng Hồng (K0+304 sơng Nhuệ)
Cống hộp lộ thiên bằng bê tơng cốt thép, có cầu giao thơng ở +15,5 m
Có 4 cửa lấy nước rộng: 3,0 m và một cửa thông thuyền rộng: 6,0 m
Cao trình đáy cống: +1,00 m

14