Nghiên cứu đánh giá khả năng tiêu nước của hệ thống thoát nước lưu vực sông tô lịch và đề xuất giải pháp cải tạo, nâng cấp một số công trình chủ yếu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

TRẦN HUY HOÀNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIÊU NƯỚC
CỦA HỆ THỐNG THỐT NƯỚC LƯU VỰC SƠNG
TƠ LỊCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO NÂNG
CẤP MỘT SỐ CƠNG TRÌNH CHỦ YẾU

Chun ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng
Mã số
: 60-58-02-10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học:
GS-TS. DƯƠNG THANH LƯỢNG

Hà Nội – 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

TRẦN HUY HOÀNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIÊU NƯỚC
CỦA HỆ THỐNG THỐT NƯỚC LƯU VỰC SƠNG
TƠ LỊCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO
NÂNG CẤP MỘT SỐ CƠNG TRÌNH CHỦ YẾU

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – 2016



LỜI CẢM ƠN

Để thực hiện và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự quan tâm
giúp đỡ tận tình, sự đóng góp q báu của nhiều cá nhân và tập thể.
Trước tiên, tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn Ban giám hiệu, Bộ mơn
Cấp thốt nước – Khoa Kỹ thuật Tài nguyên Nước trường Đại học Thủy lợi
Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu và hồn thành
luận văn.
Đặc biệt tơi bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến Giáo sư - TS. Dương Thanh
Lượng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện
luận văn.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các cơ quan: Sở Tài nguyên Môi trường Hà
Nội, viện Quy hoạch Hà Nội, Cơng Ty TNHH một thành viên Thốt Nước Hà
Nội… đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cung cấp số liệu, tài liệu giúp đỡ tơi
hồn thành luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn tới gia đình, người thân, bạn bè, đồng
nghiệp, đã quan tâm động viên, giúp đỡ tôi trong q trình thực hiện nghiên

cứu đề tài.
Mặc dù có nhiều nỗ lực, song do trình độ và thời gian có hạn nên luận
văn khơng tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, Tơi kính mong nhận được sự góp ý
chỉ bảo của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng năm 2016

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Trần Huy Hoàng


LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tác
giả. Các số liệu, thơng tin trích dẫn trong luận văn là trung thực và đều
được ghi rõ nguồn gốc. Kết quả nghiên cứu trong luận văn chưa từng được
sử dụng hoặc công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Hà Nội, ngày

tháng năm 2016

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Trần Huy Hoàng

MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. i
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................... vii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .................................................................. 1

2.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: .......................................................................... 2

3.

PHẠM VI NGHIÊN CỨU: ............................................................................ 2

4.

CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 2
4.1.

Cách tiếp cận: ........................................................................................ 2

4.2.

Phương pháp nghiên cứu: ...................................................................... 2

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ................................................................................. 2

5.

CHƯƠNG 1 ............................................................................................................... 3
TỔNG QUAN VỀ THOÁT NƯỚC VÀ NGHIÊN CỨU THỐT NƯỚC CHO
LƯU VỰC SƠNG TƠ LỊCH ................................................................................... 3
1.1

Mô tả khu vực nghiên cứu ............................................................................ 3

1.1.1

Điều kiện tự nhiên: ................................................................................. 3

1.1.2

Điều kiện kinh tế - xã hội: ...................................................................... 8

1.1.3

Định hướng phát triển chung không gian của đô thị :............................ 9

1.1.4

Định hướng quy hoạch san nền .............................................................. 9

1.2

Quá trình hình thành và phát triển hệ thống thốt nước đơ thị Hà Nơi ...... 10

1.2.1

Tình trạng ngập úng ở Hà Nội. ............................................................ 18

1.2.2

Các nguyên nhân gây ngập úng. .......................................................... 19

1.3

Các nghiên cứu về giải pháp thoát nước cho khu vực nghiên cứu ............. 20

1.3.1

Nghiên cứu thoát nước của JICA[9][10].................................................. 20

1.3.2

Nghiên cứu thoát nước Hà Nội trong Quy hoạch “937”[11] ................. 22

1.3.3

Nghiên cứu trong Quy hoạch “1259”[13] .............................................. 25

1.3.4

Nghiên cứu trong quy hoạch “4673”[14] ............................................... 27

1.3.5

Nghiên cứu trong quy hoạch “725”[15] ................................................. 27

1.3.6

Các nghiên cứu khác ............................................................................ 30

1.4

So sánh thông số các cơng trình tiêu nước theo các nghiên cứu ................ 33

1.5

Mục tiêu của nghiên cứu ............................................................................. 35

CHƯƠNG 2 ............................................................................................................. 36
i


THIẾT LẬP MƠ HÌNH TÍNH TỐN TIÊU THỐT NƯỚC CHO LƯU VỰC
SƠNG TƠ LỊCH ..................................................................................................... 36
2.1

Giới thiệu một số mơ hình tính tốn hệ thống thốt nước và lựa chọn ....... 36

2.2

Giới thiệu về mơ hình SWMM.................................................................... 37

2.3

Cơ sở lý thuyết ............................................................................................ 40

2.3.1

Tính tốn lượng mưa hiệu quả.............................................................. 42

2.3.2

Tính tốn thấm, lượng thấm: ................................................................ 43

2.3.3

Mơ hình hồ chứa phi tuyến (SWMM): ................................................. 44

2.4

Xây dựng mơ hình SWMM cho lưu vực sông Tô Lịch .............................. 45

2.4.1

Khai báo các thông số mặc định và các tùy chọn (Project/Defaults): .. 45

2.4.2

Lập bản đồ hệ thống tiêu lưu vực nghiên cứu ...................................... 48

2.4.2.1 Bản đồ diện tích và địa hình .......................................................... 48
2.4.2.2 Tài liệu sử dụng đất ....................................................................... 48
2.4.2.3 Tài liệu đặc trưng của hệ thống thốt nước sơng Tơ Lịch ............. 48
2.4.2.4 Vẽ sơ đồ lưu vực và mạng lưới cơng trình thốt nước .................. 49
2.4.3 Khai báo các thông số của hệ thống ..................................................... 50
2.4.3.1 Khai báo đối tượng tiểu lưu vực – Subcatchments ........................ 50

2.4.3.2 Khai báo thông số đo mưa - Rain Gages ....................................... 51
2.4.3.3 Khai báo đối tượng Nút – Junction ( nút thu nước ) ...................... 61
2.4.3.4 Khai báo đối tượng tuyến thoát nước – Conduit ........................... 64
2.4.3.5 Khai báo đối tượng hồ điều hòa - Storage Unit ............................. 65
2.4.3.6 Khai báo đối tượng cửa xả – Outfall ............................................. 67
2.4.3.7 Trạm bơm Yên Sở - Pump ............................................................. 68
2.4.3.8 Các lệnh điều khiển - Controls ...................................................... 69
2.4.3.9 Các số liệu của điều kiện biên khác ............................................... 71
CHƯƠNG 3 ............................................................................................................. 72
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO NÂNG CẤP MỘT SỐ
CƠNG TRÌNH CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG THỐT NƯỚC LƯU VỰC
SÔNG TÔ LỊCH ..................................................................................................... 72
3.1

Hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình với các trận mưa thực tế ....................... 72

3.1.1

Chạy mơ hình sau khi xây dựng với trận mưa từ ngày 21 - 26/5/2012 72

3.1.2

Kiểm nghiệm mơ hình với trận mưa từ ngày 17 - 23/8/2012 ............... 74

3.1.3

Kiểm nghiệm mô hình với trận mưa 24-30/5/2016 .............................. 74

3.2

Chạy mơ hình mơ phỏng với trận mưa thiết kế ........................................... 75

3.2.1

Số liệu mô hình sử dụng mơ phỏng ...................................................... 75
ii


3.2.2

Kết quả mô phỏng: ............................................................................... 76

3.2.3

Đánh giá hệ thống với trận mưa 72hmax P=10% ................................ 81

3.3

Phương án đề xuất cải tạo ........................................................................... 82

3.3.1

Phương án 1: Tăng công suất trạm bơm Yên Sở thành Q=145m3/s .... 82

3.3.2

Phương án 2: Cải tạo hồ điều hòa Yên Sở và Linh Đàm ..................... 84

3.3.2.1 Hồ điều hòa Yên Sở ...................................................................... 85
3.3.2.2 Hồ Linh Đàm ................................................................................. 87

3.4 Kết luận ....................................................................................................... 90
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 93

iii


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1: Bản đồ hệ thống thốt nước lưu vực Sơng Tơ Lịch....................................... 3
Hình 2: Trạm khí tượng Láng & Vân Hồ trong khu vực thoát nước lưu vực sơng Tơ
Lịch ............................................................................................................................. 4
Hình 3: Phân vùng tiêu lưu vực Sơng Nhuệ ............................................................. 24
Hình 4: Các cơng trình tiêu chủ yếu của đô thị trung tâm theo quy hoạch “4673” và
quy hoạch “725” ....................................................................................................... 29
Hình 5: Đồ thị về quan hệ hàm số của hệ số tiêu thiết kế q của trạm bơm đầu mối
theo tỷ lệ diện tích được đơ thị hóa f ........................................................................ 32
Hình 6: Đồ thị về quan hệ hàm số giữa hệ số tiêu thiết kế q của trạm bơm đầu mối
theo tỷ lệ diện tích x của hồ điều hịa ....................................................................... 32
Hình 9: Khai báo các ký hiệu cho từng đối tượng .................................................... 46
Hình 8: Khai báo các giá trị mặc định cho tiểu lưu vực ........................................... 46
Hình 9: Khai báo các giá trị mặc định cho nút, đường dẫn. ..................................... 47
Hình 10: Khai báo các giá trị mặc định cho Map Option ......................................... 47
Hình 11: Trình tự vẽ sơ đồ lưc vực ........................................................................... 49
Hình 12: Sơ đồ mơ phỏng mạng lưới thốt nước trong mơ hình SWMM................ 50
Hình 13: Giao diện nhập số liệu cho lưu vực ........................................................... 51
Hình 14: Giao diện khai báo thống số đo mưa ......................................................... 52
Hình 15: Chuỗi thời gian mưa .................................................................................. 53
Hình 16: Biểu đồ trận mưa tiêu 72 giờ, tần suất 10% tại trạm Láng (mm) .............. 54
Hình 17: Biểu đồ trận mưa từ ngày 21 - 26/5/2012 (mm) ........................................ 55
Hình 18: Biểu đồ trận mưa từ ngày 17 - 23/8/2012 (mm) ........................................ 57

Hình 19: Biểu đồ trận mưa từ ngày 24 - 28/5/2016 (mm) ........................................ 59
Hình 20: Sơ đồ chơn cống ........................................................................................ 61
Hình 21: Giao diện nhập dữ liệu cho nút thu nước................................................... 62
Hình 22: Giao diện nhập giá trị lưu lượng cho nút ................................................... 63
Hình 23: Giao diện nhập dữ liệu cho cống ............................................................... 64
Hình 24: Sơ đồ tổng qt diễn tốn dịng chảy qua hồ chứa .................................... 65
Hình 25: Mối quan hệ giữa chiều sâu và diện tích của hồ - Đường đặc tính của hồ 66
Hình 26: Giao diện nhập dữ liệu cho hồ ................................................................... 66
Hình 27: Giao diện nhập dữ liệu của cửa xả ............................................................. 68
Hình 28: Đường quan hệ Q~H bơm khẩn cấp Q=5m3/s trạm bơm Yên Sở ............. 69
iv


Hình 29: Biểu đồ so sánh đường mực nước mơ hình và đo thực tế tại vị trí thượng
lưu Đập tràn C Yên Sở sau khi đã hiệu chỉnh mô hình ............................................ 73
Hình 30: Biểu đồ so sánh đường mực nước mơ hình và đo thực tế tại vị trí Đập tràn
C Yên Sở với trận mưa 17 - 23/8/2012 .................................................................... 74
Hình 31: Biểu đồ so sánh đường mực nước mơ hình và đo thực tế tại vị trí Đập tràn
C Yên Sở................................................................................................................... 75
Hình 32: Trắc dọc các tuyến TK01=>TK11=>sT01=>sT20=>sT26=>YSS2 (sông
Tô Lịch) từ mương Thụy Khê đến trạm bơm Yên Sở .............................................. 76
Hình 33: Đường quan hệ H-t tại các nút sT20(Đập Thanh Liệt); sT26(Đập tràn C);
YSS2 (Trạm bơm Yên Sở) ....................................................................................... 76
Hình 34: Đường quan hệ Q-t tại các nút sT20 (Đập Thanh Liệt); sT26 (Đập tràn C);
YSS2 (Trạm bơm n Sở) ....................................................................................... 76
Hình 35: Trắc dọc sơng Kim Ngưu các tuyến KN01=>YS01 ................................. 77
Hình 36: Trắc dọc sơng Sét các tuyến SE057=>YS04 ............................................. 77
Hình 37: Trắc dọc sơng Lừ các tuyến LU006=>sT18.............................................. 78
Hình 38: Đường quan hệ H-t tại các nút LU014(Hạ lưu sông Lừ); SE080(Hạ lưu
sông Sét); KN021(Hạ lưu sơng Kim Ngưu) ............................................................. 78

Hình 39: Đường quan hệ Q-t tại các nút LU014(Hạ lưu sông Lừ); SE080(Hạ lưu
sơng Sét); KN021(Hạ lưu sơng Kim Ngưu) ............................................................. 78
Hình 40: Đường quan hệ Q-t tại các nút YS01(Đập tràn A Yên Sở); YS04(Đập tràn
B Yên Sở); ................................................................................................................ 79
Hình 41: Đường quan hệ H-t tại các nút YS01(Đập tràn A Yên Sở); YS04(Đập tràn
B Yên Sở); ................................................................................................................ 79
Hình 42: Đường quan hệ H-t tại hồ điều hịa n Sở .............................................. 80
Hình 43: Đường quan hệ H-t tại hồ Linh Đàm......................................................... 80
Hình 44: Bản đồ các vị trí ngập ứng với trận mưa 72h max P=10% ....................... 81
Hình 45: (P.A 1)Trắc dọc sông Tô Lịch TK01 =>YSS2 từ mương Thụy Khê đến
trạm bơm Yên Sở...................................................................................................... 83
Hình 46: (P.A 1) Đường quan hệ H-t tại cụm cơng trình đầu mối n Sở Đập tràn C
nút sT26; Hồ điều hòa Yên Sở nút Ho_YenSo; Trạm bơm Yên Sở nút YSS2 ........ 83
Hình 47: (P.A 1) Đường quan hệ Q-t tại cụm cơng trình đầu mối Yên Sở Đập tràn C
nút sT26; Hồ điều hòa Yên Sở nút Ho_YenSo; Trạm bơm Yên Sở nút YSS2 ........ 84
Hình 48: (P.A 2) Đường quan hệ H-t tại Hồ điều hòa Yên Sở và Trạm bơm Yên Sở
.................................................................................................................................. 85

v


Hình 49: (P.A 2) Đường quan hệ H-t tại cụm cơng trình đầu mối n Sở Đập tràn C
(sT26); cống điều tiết Hồ điều hòa Yên Sở (YSS1); Trạm bơm Yên Sở (YSS2) .... 86
Hình 50: (P.A 2) Đường quan hệ Q-t tại Đập tràn C(sT26) và Trạm bơm Yên Sở
(YSS2)....................................................................................................................... 86
Hình 51: (P.A 2) Đường quan hệ H-t tại hồ Linh Đàm và cống điều tiết hồ Linh
Đàm (sT21) ............................................................................................................... 87
Hình 52: (P.A 2) Đường quan hệ H-t tại sT20, sT21, sT22 (thượng hạ lưu cống điều
tiết hồ Linh Đàm) ...................................................................................................... 88
Hình 53: (P.A 2) Đường quan hệ Q-t tại sT20 thượng lưu cống điều tiết hồ Linh

Đàm và hạ lưu cống điều tiết hồ Linh Đàm (sT22) .................................................. 89

vi


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Nhiệt độ trung bình tháng ở Hà Nội (0C) tại trạm láng ................................ 5
Bảng 2: Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm (%) tại trạm Láng ........................... 5
Bảng 3: Lượng mưa 1, 3, 5, 7 ngày max ứng với tần suất P = 5% và 10% (đơn vị:
mm) ............................................................................................................................. 6
Bảng 4: Phân phối trận mưa 3 ngày max ứng với tần suất P= 10% (đơn vị: mm) .... 6
Bảng 5: Lượng mưa 3 ngày của trận mưa đặc biệt lớn năm 2008 (mm) ................... 6
Bảng 6: Lượng bốc hơi trung bình tháng tại Hà Nội (mm) ........................................ 6
Bảng 7: Tình hình dân cư khu vực nghiên cứu .......................................................... 8
Bảng 8: Dung tích hồ điều hòa ................................................................................. 15
Bảng 9: Nội dung đề xuất của quy hoạch thốt nước mưa đơ thị Hà Nội theo Quy
hoạch JICA - Lưu vực Tô Lịch ................................................................................ 21
Bảng 10: Thông số các hồ điều hòa (theo quy hoạch “1259”) ................................. 27
Bảng 11: Dự kiến xây dựng cơng trình đầu mối chính tiêu thốt nước mưa cho Thủ
đơ Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 (riêng vùng tả Đáy): ................ 30
Bảng 12: Cơng trình đầu mối chính tiêu thốt nước mưa cho Thủ đơ Hà Nội dự
kiến đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 ............................................................ 30
Bảng 13: So sánh thơng số cơng trình trạm bơm n Sở theo các nghiên cứu ....... 33
Bảng 14: So sánh thông số các cơng trình hồ điều hồ theo các nghiên cứu ........... 33
Bảng 15: So sánh thông số các sông trục chính theo các nghiên cứu ...................... 34
Bảng 16: Trận mưa tiêu 72 giờ, tần suất 10% tại trạm Láng (mm) ......................... 54
Bảng 17: Trận mưa từ ngày 21 - 26/5/2012 (mm) ................................................... 55
Bảng 18: Trận mưa từ ngày 17 - 23/8/2012 (mm) ................................................... 57
Bảng 19: Trận mưa từ ngày 24 - 28/5/2016 (mm) ................................................... 59
Bảng 20: Mức độ mô phỏng của mơ hình tương ứng với chỉ số Nash .................... 72

Bảng 21: Kết quả dị tìm thơng số khi hiệu chỉnh mơ hình ...................................... 73
Bảng 22: So sánh phương án đề xuất cải tạo ............................................................ 90

vii



MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Hệ thống thốt nước Hà Nội được xây dựng từ nhiều năm trước đây từ năm 1954
và được nâng cấp cải tạo từ đầu năm 1997 (dự án Jica giai đoạn 1: 1997-2005; giai
đoạn 2: từ 2006 đến nay). Đây là hệ thống thoát nước chung, tất cả các tuyến cống thu
gom nước thải, nước mưa được đổ ra 5 con sơng chính: Kim Ngưu, Sét, Lừ, Tô Lịch,
Nhuệ.
Trong nhiều năm qua các cơng trình khoa học nghiên cứu liên quan đến tiêu nước
ở khu vực này, trong đó có các nghiên cứu quan trọng:
- Quy hoạch tiêu nước hệ thống sông Nhuệ ban hành kèm theo Quyết định
937/QĐ-TTg ngày 01/7/2009 của Thủ tướng Chính phủ.
- Quy hoạch phát triển thủy lợi HN đến năm 2020, định hướng đến năm 2030, ban
hành kèm theo Quyết định 4673/2012/QĐ-UBND ngày 13/7/2012 của UBND thành
phố Hà Nội.
- Quy hoạch thốt nước thủ đơ Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050, ban
hành kèm theo Quyết định số 725/QĐ-TTg ngày 10/5/2013 của Thủ tướng Chính phủ.
Tuy nhiên, các nghiên cứu này cịn có một số vần đề chưa thực sự rõ ràng: Chưa có
phương pháp tính tốn tiêu nước hợp lý, tính với mưa thời đoạn ngắn nên khơng phản
ánh đầy đủ q trình tiêu úng, chưa kết hợp mặt ruộng với hệ thống công trình dẫn
nước. Mặt khác, cịn có sự khơng thống nhất trong các nghiên cứu trên trong việc đề
xuất quy mô của các cơng trình đầu mối, ví dụ:
- Về trạm bơm đầu mối: Có ý kiến cho rằng cơng suất Trạm bơm Yên Sở là
QTK=90 m3/s (theo QH JICA, QH 4673, QH 725), có ý kiến lại cho rằng cần tăng

công suất trạm bơm này lên Q TK =145 m3/s (theo QH 1259, QH 937).
- Về các trục tiêu chính: Có ý kiến cho rằng cần mở rộng thêm các trục tiêu chính
(sơng Tơ Lịch, sơng Lừ, sơng Sét, sơng Kim Ngưu), có ý kiến lại cho rằng thơng số
của các trục tiêu này đã đảm bảo làm việc với trận mưa thiết kế, v.v...
Vì vậy, việc nghiên cứu mơ phỏng, đánh giá khả năng tiêu thoát nước của các cơng
trình chính thuộc lưu vực sơng Tơ Lịch (lưu vực của trạm bơm Yên Sở) để đưa ra giải

1


pháp cải tạo nâng cấp hệ thống thoát nước Hà Nội với mục đích xóa bỏ tình trạng úng
ngập thường xuyên tại Hà Nội là hết sức cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
Bởi vậy đề tài “Nghiên cứu đánh giá khả năng tiêu nước của hệ thống thoát nước
lưu vực sông Tô Lịch và đề xuất giải pháp cải tạo nâng cấp một số cơng trình chủ yếu”
được đề xuất nghiên cứu.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU:
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiêu nước của hệ thống thoát nước lưu vực sơng Tơ
Lịch, từ đó đề xuất giải pháp hợp lý để cải tạo nâng cấp một số công trình chủ yếu của
hệ thống thốt nước.
3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU:
Hệ thống thốt nước lưu vực sơng Tơ Lịch.
4. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Cách tiếp cận:

4.1.

Tiếp cận thực tiễn: Đi khảo sát, nghiên cứu, thu thập các số liệu của hệ thống

-

thoát nước.
Tiếp cận hệ thống: Tiếp cận, tìm hiểu, phân tích hệ thống thốt nước từ tổng thể

-

đến chi tiết, đầy đủ và hệ thống.
Tiếp cận các phương pháp nghiên cứu mới về thốt nước đơ thị trên thế giới.

-

Phương pháp nghiên cứu:

4.2.
-

Phương pháp điều tra, thu thập và xử lý số liệu.

-

Phương pháp kế thừa.

-

Phương pháp phân tích thống kê.

-

Phương pháp mơ hình tốn, thủy văn, thủy lực.
5. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

Đánh giá được khả năng tiêu thoát nước của hệ thống thoát nước lưu vực sơng Tơ
Lịch.
Lập được mơ hình hệ thống thốt nước lưu vực sông Tô Lịch.
Đề xuất và lựa chọn được các giải pháp cải tạo, nâng cấp một số công trình chủ yếu
của hệ thống thốt nước.

2


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ THOÁT NƯỚC VÀ NGHIÊN CỨU THOÁT NƯỚC CHO LƯU
VỰC SƠNG TƠ LỊCH
1.1 Mơ tả khu vực nghiên cứu
1.1.1 Điều kiện tự nhiên:
 Vị trí địa lý:
Lưu vực hệ thống sông Tô Lịch nằm trong địa phận thành phố Hà Nội, kẹp giữa
sông Nhuệ và sông Hồng, có diện tích 77,5km2, diện tích cụ thể của từng lưu vực như
sau: sông Tô Lịch (20 Km2), sông Sét (7,1Km2), sông Lừ (10,2 Km2), sông Kim
Ngưu (17,3 Km2), hồ Tây (9,3 Km2), lưu vực Hoàng Liệt (8,1 Km2), lưu vực n Sở
(5,5 Km2).

Hình 1: Bản đồ hệ thống thốt nước lưu vực Sông Tô Lịch

3


 Địa hình, địa lý, địa mạo:
Địa hình tự nhiên lưu vực hệ thống sông Tô Lịch khu vực nội thành được chia làm
ba bậc địa hình chính: Bề mặt >8 m; bề mặt 5 - 8 m; bề mặt cao dưới 5 m.
Trên cơ sở phân tích bản đồ địa hình, kết quả khảo sát thực tế và các tài liệu tham

khảo khác của các diện tích bộ phận, xác định được quan hệ độ cao mặt đất - diện tích
- dung tích trữ nước (HFW) của các diện tích bộ phận trên lưu vực sơng Tơ Lịch. Nhìn
chung độ cao mặt đất trên tồn lưu vực sơng Tơ Lịch > 4,0 m. Khu vực hạ lưu sông Tô
Lịch, sơng Lừ, sơng Sét và lưu vực n Sở có nhiều điểm độ cao mặt đất < 4,5 m.
Các ô tiêu của lưu vực đều có điểm có cao độ <6,0 m.
 Khí hậu:
Hệ thống thốt nước nằm giữa vùng đồng bằng Bắc Bộ; nó mang đặc trưng của khí
hậu vùng đồng bằng. Đó là loại khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa đơng lạnh, ẩm ướt,
một cơn mưa phùn, vào mùa hè, trời nóng và mưa.

Hình 2: Trạm khí tượng Láng & Vân Hồ trong khu vực thốt nước lưu vực sông
Tô Lịch

4


 Nhiệt độ:
Nhiệt độ trung bình là khoảng 230C ÷ 240C năm. Tổng nhiệt độ cả năm khoảng
8.6000C. Mỗi năm, có 3 tháng (từ tháng đến tháng Hai) nhiệt độ trung bình giảm
xuống dưới 200C. Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất, tháng Giêng, là trên 160C. Vào
mùa hè, nhiệt độ tương đối nhẹ hơn. Có 5 tháng (từ tháng Năm đến tháng Chín), nhiệt
độ trung bình là trên 250C. Trong tháng Bảy, nó là các lồi sâu bướm nóng nhất, với
nhiệt độ trung bình khoảng 290C.

Bảng 1: Nhiệt độ trung bình tháng ở Hà Nội (0C) tại trạm láng
Tháng
t (0C)

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

16.2 18.1 20.1 23.8 27.2 28.6 28.9 28.2 27.2 24.5 21.3 18.1

 Độ ẩm:
Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm khoảng 81%. Ba tháng mùa xuân là thời
gian ẩm ướt nhất trong năm. độ ẩm trung bình hàng tháng đạt 88-90% hoặc cao hơn.
Tháng vào cuối mùa thu và đầu mùa đông là thời gian khô hạn nhất trong năm. Độ ẩm
trung bình hàng tháng có thể giảm xuống dưới 80%. Độ ẩm có thể đạt tới một đỉnh cao
ở 98% và dưới 64%.

Bảng 2: Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm (%) tại trạm Láng
Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Hr (%)

82

85

88

88

84

84

85

87

86

83

81

82

 Mưa:
Đây là khu vực lượng mưa khá lớn. Tổng khối lượng của những thay đổi lượng
mưa 1,554-1,836 mm với số ngày mưa là 130 ÷ 140 ngày mỗi năm.

5

Bảng 3: Lượng mưa 1, 3, 5, 7 ngày max ứng với tần suất P = 5% và 10% (đơn vị: mm)
Mưa
Trạm

Tần suất 5%

Tần suất 10%

1 ngmax 3 ngmax 5 ngmax 7 ngmax 1 ngmax 3 ngmax 5 ngmax 7 ngmax

Láng

251,83

387,67

434,31

478,65

218,09

338,14

377,28

415,79

Bảng 4: Phân phối trận mưa 3 ngày max ứng với tần suất P= 10% (đơn vị: mm)

Ngày thứ
1

2

3

Trạm
47,53 280,73 9,88

Láng (mm)

Bảng 5: Lượng mưa 3 ngày của trận mưa đặc biệt lớn năm 2008 (mm)
Ngày

Hà Nội

31/10

391,2

01/11

91,8

02/11

81,1

Cộng

564,1

 Bốc hơi:
Lượng bốc hơi bình qn năm ở tồn vùng 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 (tháng II÷ IV) có
lượng bốc hơi nhỏ nhất là những tháng có nhiều mưa phùn và độ ẩm tương đối cao.

Bảng 6: Lượng bốc hơi trung bình tháng tại Hà Nội (mm)
Tháng
h (mm)

I

II

III

IV

V

VI

VII VIII IX

X

XI

XII Cả năm

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

6

1.002


 Gió, bão:
Hướng gió thịnh hành trong mùa hè là gió Nam và Đơng Nam và mùa đơng thường
có gió Bắc và Đơng Bắc. Tốc độ gió trung bình khoảng 2÷3 m/s. Tháng VII, IX là
những tháng có nhiều bão nhất. Các cơn bão đổ bộ vào vùng này thường gây ra mưa
lớn, ảnh hưởng lớn cho sản xuất và đời sống của nhân dân. Tốc độ gió lớn nhất trong
cơn bão có thể đạt 40 m/s.
 Mây:
Lượng mây trung bình năm chiếm 75% bầu trời. Tháng III u ám nhất có lượng mây
cực đại, chiếm trên 90% bầu trời cịn tháng X trời quang đãng nhất, lượng mây trung
bình chỉ chiếm khoảng trên 60% bầu trời.
 Nắng:
Số giờ nắng hàng năm khoảng 1.600 ÷ 1.700 giờ. Các tháng mùa hè từ tháng V đến
tháng X có nhiều nắng nhất, trên dưới 200 giờ mỗi tháng. Tháng II, III trùng khớp với
những tháng u ám là tháng rất ít nắng, chỉ đạt 30 ÷ 40 giờ mỗi tháng.
 Các đặc điểm thủy văn của hệ thống thốt nước sơng Tơ Lịch:
Hệ thống sông Tô Lịch bao gồm bốn con sông chính: Tơ Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu.
Đây là hệ thống sơng thốt nước chính của thành phố, diện tích lưu vực 77,5 km2, địa
hình thấp, trũng, độ dốc nhỏ. Chế độ thủy văn ở đây khá phức tạp: Mưa là nguyên
nhân trực tiếp mang tính quyết định đến chế độ thủy văn và mức độ ngập úng của Hà
Nội, ngập úng chỉ có thể xảy ra vào mùa mưa lũ và khi có mưa. Nhưng họat động sinh

họat và sản xuất của con người cũng ảnh hưởng mạnh mẽ đến chế độ dòng chảy trên
hệ thống.
Nguồn cấp nước chủ yếu cho hệ thống sông Tô Lịch là nước mưa và nước thải do
sinh hoạt và sản xuất. Mùa mưa, dòng chảy biến động mạnh mẽ theo thời gian và
không gian. Khi mưa, nước chảy tràn trên các đường phố ngõ xóm. Tập trung vào các
hệ thống cống, kênh, mương và xả vào sơng thốt nước chính, mực nước trong sơng
dâng lên nhanh chóng sau đó tập trung về hạ lưu. Khi mực nước tại đập Thanh Liệt <
3,5 m, nước theo các sông Tô Lịch, sông Sét, sông Lừ, sông Kim Ngưu thốt nước qua
sơng Nhuệ. Khi mực nước tại đập Thanh Liệt >= 3,5 m, đập Thanh Liệt đóng lại (theo
qui định của Bộ Nông nghiệp và phát triển Nơng thơn), nước khơng tiêu thốt được, ứ
đọng gây ngập úng kéo dài.

7


Hiện nay hệ thống thốt nước sơng Tơ Lịch có 2 hướng thốt nước chính: chảy ra
sơng Hồng và chảy ra sơng Nhuệ.
+ Thốt ra sơng Hồng: Đến nay hướng thốt nước chính cho lưu vực sơng Tơ Lịch
ra sơng Hồng thơng qua cụm cơng trình trạm bơm đầu mối Yên Sở với công suất giai
đoạn I là 45 m3/s, giai đoạn II là 90m3/s. Đây là cụm cơng trình thoát nước Hà Nội
giúp tiêu thoát nước của thành phố một cách chủ động trước mắt cũng như lâu dài.
+ Thốt nước ra sơng Nhuệ: Đập Thanh Liệt với cơng suất thoát nước sau khi đã
cải tạo là 45 m3/s. Trước đây là hướng thốt nước chính của nội thành. Tuy nhiên do
mực nước sông Nhuệ thường giữ ở mức cao phục vụ cho tưới tiêu của các tỉnh Hà
Tây, Nam Hà, Nam Định... do vậy về lâu dài đây là hướng thoát nước phụ.
1.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội:


Dân số:
Khu vực dự án nằm tại Hà Nội. Diện tích tự nhiên là 7536,26 km2.

Bảng 7: Tình hình dân cư khu vực nghiên cứu



Quận

Đơn vị trực thuộc

Dân số

Ba Đình

14 phường

228,352

Cầu Giấy

12 phường

147,334

Đống ĐA

21 phường

370,117

Hai Bà Trưng

20 phường

295,726

Tây Hồ

8 phường

130,639

Tình hình phát triển kinh tế:
Tổng sản phẩm quốc nội (GDP) của Hà Nội là 130,100 tỷ đồng (năm 2014), mà

chiếm 8,8% tổng GDP của cả nước. Sau sự bùng nổ của cải cách kinh tế vào năm
1989, nền kinh tế của Hà Nội đã tăng trưởng với tốc độ nhanh chóng hơn bao giờ hết,
GDP bình qn của Hà Nội đã tăng 11,8% mỗi năm.

8


Căn cứ quy hoạch tổng thể về phát triển kinh tế - kinh tế đến năm 2020 của thành
phố Hà Nội, cơ cấu kinh tế theo hướng phát triển công nghiệp và dịch vụ là chủ yếu
(với 34% và 52% GDP).
Trong thời gian tới, thành phố Hà Nội sẽ tiếp tục dịch mạnh cơ cấu kinh tế theo
hướng dịch vụ - công nghiệp - nông nghiệp, phát triển các ngành và sản phẩm công
nghệ cao. Đồng thời, sự phát triển của cơng nghiệp, lĩnh vực ưu tiên phát triển có chọn
lọc như sau: tự động hóa, cơng nghệ sinh học, công nghệ vật liệu mới, tập trung vào sự
phát triển của các nhóm ngành cơng nghiệp và sản phẩm có lợi thế, thương hiệu.
1.1.3 Định hướng phát triển chung không gian của đô thị :

Theo “Quy hoạch chung xây dựng Thủ đơ Hà Nội đến 2030 và tầm nhìn đến 2050”
ban hành theo quyết định 1259/QĐ-TTg ngày 26/7/2011, Hà Nội[13] có đơ thị trung
tâm từ Vành đai IV trở vào là trung tâm chính trị, văn hóa, dịch vụ, y tế, giáo dục chất
lượng cao của cả nước; trung tâm hành chính - chính trị quốc gia đặt tại Ba Đình.
Đơ thị trung tâm được phân cách với các đơ thị vệ tinh, các thị trấn bằng hành lang
xanh. Trong đơ thị trung tâm có khu nội đơ lịch sử (giới hạn từ phía Nam sơng Hồng
đến đường Vành đai II), khu nội đô mở rộng (giới hạn từ đường Vành đai II đến sông
Nhuệ) bao gồm chuỗi các đô thị Đan Phượng, Hồi Đức, Hà Đơng, Thanh Trì. khu
vực mở rộng phía Nam sơng Hồng (từ sơng Nhuệ đến đường Vành đai IV), khu vực
mở rộng phía bắc sơng Hồng (đến nam sông Cà Lồ).
Đô thị trung tâm được phát triển mở rộng từ khu vực nội đô về phía tây, nam đến
đường Vành đai 4 và về phía bắc đến khu vực Mê Linh, Đơng Anh; phía đơng đến khu
vực Gia Lâm và Long Biên.
1.1.4 Định hướng quy hoạch san nền
Quy hoạch san đắp nền phải kết hợp chặt chẽ với quy hoạch thoát nước mưa. Cốt
nền được phân theo vùng tiêu tự chảy và vùng tiêu động lực để tránh tình trạng nước ở
vùng cao tập trung về khu vực trũng và nơi có khu dân cư hoặc vùng sản xuất nông
nghiệp. Đảm bảo hướng tập trung nước về các cơng trình đầu mối tiêu nước theo các
quy hoạch tiêu thốt nước đã lập.
Nền đơ thị phải đảm bảo không bị ảnh hưởng của lũ lụt và các tác động bất lợi của
thiên nhiên (sạt lở, động đất...).

9


Cao độ nền khống chế của từng đô thị sẽ được lựa chọn phụ thuộc vào chế độ thuỷ
văn của sông, suối đi qua, ảnh hưởng trực tiếp tới đô thị.
Chỉ tôn nền những khu vực cần thiết: Những khu ruộng, khu trũng, các ao hồ nhỏ,
các thùng đấu dự kiến sẽ phát triển đô thị, công nghiệp.
Đối với các khu vực đã xây dựng nhiều mà bị cao độ hiện tại thấp, không thể tôn

nền, cần phải hạ thấp mực nước ở miệng xả của khu vực do quy hoạch thoát nước mưa
khống chế.
Độ dốc dọc của các tuyến đường đô thị phải tuân thủ quy chuẩn, tiêu chuẩn hiện
hành, độ dốc dọc lớn nhất:
Đường phố chính cấp I, II:

i ≤ 0,05

Đường phố khu vực:

i ≤ 0,06

Đường xe tải, xe đạp, đi bộ:

i ≤ 0,04

Đường khu nhà ở, ngõ phố:

i ≤ 0,08

1.2 Quá trình hình thành và phát triển hệ thống thốt nước đơ thị Hà Nơi
Hệ thống thốt nước Hà Nội được hình thành cơ bản từ năm 1939, bao gồm các
diện tích tập trung nước, các rãnh thu nước dọc phố, ga thu nước, các tuyến cống, hồ,
đầm, ao, kênh, mương, sơng ngịi, đập tràn, cửa xả, hệ thống bơm tiêu. Nước mưa,
nước thải tập trung vào hệ thống cống, rãnh được lắp đặt chủ động theo các dường
phố, ngõ, xóm (mạng lưới cấp 2,3) sau đó tập trung vào các kênh, mương, sông nội tại
của thành phố (mạng lưới cấp 1) và cuối cùng xả ra sơng lớn.
Từ năm 1954 đến nay nhiều cơng trình trong hệ thống thoát nước đã được cải tạo
và xây dựng mới. Các lưu vực thốt nước chính cũng được kéo dài ra và mở rộng theo
4 trục tiêu chính: sơng Kim Ngưu, sông Lừ, sông Sét, sông Tô Lịch. Hiện nay, hệ

thống thốt nước sơng Tơ Lịch đã tương đối đồng bộ.
 Hệ thống cống thoát nước:
Khu vực nội thành có mật độ cống tương đối cao nhưng mạng lưới ở đây được xây
dựng trước năm 1954 đã có tuổi thọ từ 50 – 100 năm, hiện nay đã hư hỏng nhiều. Các
tuyến cống ngầm đều nằm trong phạm vi nội thành, phần lớn nằm dưới lòng đường,
đỉnh cống cách mặt đường 0,5 – 1,0m đảm bảo quy định cho cống chịu lực dưới đường
xe chạy. Cống ngầm có kích thước khác nhau nhưng được quy vào hai dạng mặt cắt
chính:

10


- Loại cống trịn: là cống bê tơng cốt thép đúc sẵn với các loại đường kính 400,
600, 700, 800, 1000, 1200, 1500, 2000 mm. Trong nội thành có rất ít đoạn tuyến cống
ngầm có đường kính lớn hơn 1200 mm.
- Loại cống xây: Có hình vng, hình chữ nhật hoặc hình thang, có đỉnh là tấm đan
bê tơng hoặc vịm gạch, thường xây lắp tại chỗ. Loại này có chiều cao từ 0,5 – 0,6 m,
chiều rộngphần lớn nhỏ hơn 1m.
Theo số liệu thống kê đến năm 1954 Hà Nội có khoảng 74km cống ngầm trên diện
tích 1008 ha, phục vụ cho khoảng 24 vạn dân. Như vậy đạt chỉ tiêu 68,5 người/ha hoặc
0,3m/người.
Đến năm 1995 tổng chiều dài cống đã đạt tới 180 km nhưng tổng diện tích lưu vực
đã lên tới 77,5km2. Do đó mật độ cống lúc này là 23,2 ha. Qua so sánh tỷ lệ đường
cống so với đầu người ở thành phố Hà Nội hiện nay khoảng 0,3 m/người với các thành
phố ở các nước phát triển khác khoảng 2 m/người là quá thấp. Đặc biệt đối với mạng
lưới đường cống cấp 3 trong các ngõ xóm, số lượng cống mới chỉ đạt 190km/641km
tổng chiều dài ngõ xóm (có bề rộng lớn hơn 2m), chiếm tỷ lệ 29%, trong đó nếu tính
theo cống được cơng ty thốt nước Hà Nội quản lý thì chiếm khoảng 11%.
 Hệ thống lịng dẫn.
Hệ thống sơng Tơ Lịch đóng vai trị quan trọng trong việc thốt nước của thành

phố Hà Nội. Hiện nay, các dịng sơng này đã được cải tạo để đạt tiêu chuẩn thiết kế,
cải thiện chế độ dịng chảy và cảnh quan đơ thị mơi trường nhằm giảm thiểu khả năng
ngập lụt với chu kỳ lặp lại 10 năm. Hệ thống sơng có đặc điểm sau:
 Sông Tô Lịch:
Sông Tô Lịch được bắt nguồn từ sơng Hồng ở phố Nguyễn Siêu ngày nay. Nó chảy
song song với đường Quán Thánh, Thụy Khê được thông với Hồ Tây bằng một nhánh
ở đầu làng Hồ rồi chạy qua chợ Bưởi xi xuống phía nam qua Cầu Giấy, Ngã Tư Sở,
Kim Giang nhập lưu với sông Nhuệ.
Sông Tô lịch là sơng thốt nước có diện tích lưu vực 20 Km2, dài 13,5 Km, sông
đã được cải tạo, mặt cắt sơng hình thang, rộng trung bình từ 20 - 45 m, sâu 2 - 3 m, hai
bờ kè đá. Có 16 cầu, đường bắc qua sơng. Có khả năng thoát nước với lưu lượng 30
m3/s.

11


Sơng Tơ Lịch đoạn thượng lưu cầu Trung Hịa (ảnh: Trần Huy Hồng)

 Sơng Kim Ngưu:
Sơng Kim Ngưu bắt nguồn từ Lị Đúc, đón nhận nước thải của lưu vực Lị Đúc,
Quỳnh Lơi, Mai Hương, Vĩnh Tuy và một phần huyện Thanh Trì. Sơng Kim Ngưu có
diện tích lưu vực 17,3Km2, dài 11,9 km, sông đã được cải tạo lát đá hai bờ sơng, mặt
cắt rộng trung bình 25 - 30 m, sâu 2 - 4 m, có 19 cầu đường bắc qua sơng, có khả
năng thốt nước với lưu lượng 15 m3/s.

Sông Kim Ngưu đoạn hạ lưu cầu Mai Động (ảnh: />
12