Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý điều hành hệ thống thoát nước sông Tô Lịch - Thành phố Hà Nội
Bộ giáo dục và đào tạo Nguyên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý điều hành hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch - Thành phố Hà Nội Chuyên ngành : Cấp thoát nớc Mã số : 62-58-70-01 tóm tắt Luận án tiến sĩ kỹ thuật Hà Nội - 2004 Công trình đợc hoàn thành tại: Ngời hớng dẫn khoa học: Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án sẽ đợc tổ chức bảo vệ tại hồi đồng chám luận án cấp nhà nớc tại: Vào hồi . . . . . giờ, ngày . . . .tháng . . . .năm 2005 Có thể tìm hiểu luận án tại: III. Danh mục công trình có liên quan đến luận án của tác giả 1. (1996) ( Th kí đề tài) Cơ sở khoa học sử dụng hợp lý tài nguyên nớc mặt, ứng dụng tin học trong quản lý khai thác tài nguyên nớc mặt Hà Nội, Đề tài NCKH TP Hà Nội. 2. (1998) (Thành viên tham gia); Đánh giá ô nhiễm môi trờng đất trồng trọt và nớc tới nông nghiệp Hà Nội: Thực trạng và giải pháp; Đề tài NCKH TP Hà Nội 3. (1999), (chủ nhiệm đề tài); Xây dựng hệ thống thông tin GIS Hà Nội. Đề tài NCKH TP Hà Nội. 4. (2002) ( cộng tác viên); Nâng cao chất lợng quản lý hệ thống thoát nớc bằng việc ứng dụng tin học; Đề tài NCKH TP Hà Nội. 5. (2004) (giám đốc dự án); Xây dựng hệ thống thông tin giải quyết những vấn đề bức xúc về quản lý đô thị thành phố Hà Nội. Dự án khả thi TP Hà Nội. 6. (2004); Tình hình và nguyên nhân gây úng ngập thành phố Hà Nội; Tạp chí khí tợng thủy văn; Bộ Tài nguyên Môi trờng số tháng 8/2004. 7. (2004); Nghiên cứu vai trò của hồ điều tiết trong hệ thống thoát nớc Hà Nội; Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trờng; Đại học Thủy lợi Hà Nội số tháng 8/2004. 8. (2004); Xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch thành phố Hà Nội; Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trờng; Đại học Thủy lợi Hà Nội số tháng 8/2004. Mở đầu 1 - Tính cấp thiết của luận án 2 - Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án 3 - Phạm vi, đối tợng nghiên cứu của luận án: 4 - Phơng pháp nghiên cứu. 5 - ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Chơng 1: Tổng quan về quản lý điều hành hệ thống thoát nớc đô thị 1.1 - Vấn đề tiêu thoát nớc đô thị Thế giới 1.2 - Tiêu thoát nớc đô thị Việt Nam. 1.3 - Thực trạng thoát nớc ở Hà Nội và những vấn đề cần giải quyết. 1.3.1 - Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội của Hà Nội 1.3.2 - Đặc điểm khí tợng - thủy văn. 1.3.3 - Hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch 1.3.4 - úng ngập trong hệ thống tiêu sông Tô Lịch 1.4 - Bài toán QLĐH hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch 1.4.1 - Quan điểm xây dựng bài toán QLĐH tiêu thoát nớc hệ thống sông Tô Lịch thành phố Hà Nội. 1.4.2 - Mô tả bài toán QLĐH hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch. Chơng 2: ứng dụng mô hình toán dòng chảy cho hệ thống thoát nớc sông tô lịch 2.1 - Mô hình toán dòng chảy đô thị 2.2 - Giới thiệu mô hình Mô hình SWMM (Storm Water Management Model) 2.3 - Xác định bộ thông số mô hình SWMM đối với lu vực sông Tô Lịch. Chơng 3: Xây dựng cơ sở dữ liệu và phần mềm phục vụ QLĐH hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch - hà nội 3.1 - Hệ thống thông tin địa lý trong QLĐH hệ thống thoát nớc đô thị 3.2 - ứng dụng CNTT trong quản lý thoát nớc sông Tô Lịch. 3.3 - Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu và phần mềm: Chơng 4: đề xuất một số Giải pháp QLĐH hệ thống thoát nớc sông tô lịch 4.1 - Thiết lập các phơng án trạng thái phục vụ QLĐH hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch. 4.1.1 Cơ sở khoa học và thực tế thiết lập các phơng án trạng thái 4.1.2 - Thiét lập các phơng án trạng thái cơ bản 4.2 - Tính toán dòng chảy theo các phơng án trạng thái. 4.3 - Diễn biến mực nớc trên hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch 4.4 - Đề xuất một số giải pháp QLĐH thoát nớc hệ thống sông Tô Lịch. 1 Mở đầu 1 - Tính cấp thiết của luận án Hà Nội nằm bên sông Hồng trên vùng đất trũng, độ dốc ít, mức độ đô thị hóa tăng nhanh, nhiều cánh đồng, ao, hồ, kênh, mơng, sông ngòi đã bị san lấp để xây dựng các công trình do đó công tác thoát nớc của thành phố gặp nhiều khó khăn. Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, Hà Nội đang đợc xây dựng, cải tạo và phát triển nhanh chóng. Song việc xây dựng cơ sở hạ tầng, quản lí điều hành (QLĐH) không theo kịp với tốc độ phát triển đô thị, trong đó có vấn đề tiêu nớc. Với đặc điểm, vị trí và vai trò của Thủ đô, Hà Nội đã và đang cải tạo, xây dựng một hệ thống thoát nớc đồng bộ để phòng, chống úng ngập và cải thiện môi trờng cho Thủ đô nhằm góp phần xây dựng một Thủ đô hòa bình, xanh và đẹp. Nhng, đến nay nhiều trận ma cha đạt thiết kế vẫn gây ngập úng trên nhiều điểm của thành phố làm ảnh hởng đến môi trờng, đời sống sinh họat và sản xuất của nhân dân. Nh vậy, đã xuất hiện một mâu thuẫn là hệ thống công trình tiêu thoát nớc đợc đầu t hàng ngàn tỷ đồng tơng đối đồng bộ, có vai trò quan trọng đảm bảo chống úng ngập cho Thủ đô, nhng công tác QLĐH thoát nớc vẫn cha đợc đầu t đúng mức, còn áp dụng phơng pháp thủ công cha đáp ứng yêu cầu. Với mục tiêu, nội dung và phát huy hiệu quả của hệ thống hạ tầng tiêu thoát nớc của Thủ đô, cần thiết phải có giải pháp QLĐH hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch dựa trên công nghệ hiện đại. 2 - Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án Mục tiêu của luận án là nghiên cứu xác định cơ sở khoa học và thực tiễn cho giải pháp QLĐH tiêu thoát nớc theo quan điểm hệ thống dựa trên phơng pháp và công nghệ hiện đại nhằm phát huy hiệu quả của hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch để chủ động phòng và chống úng ngập cho Hà Nội. Để đạt mục tiêu trên, luận án giải quyết các nội dung sau: 2 1. Nghiên cứu hiện trạng thoát nuớc hệ thống sông Tô Lịch, trên cơ sở đó xây dựng bài toán đề xuất một số giải pháp QLĐH hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch. 2. ứ ng dụng phơng pháp mô hình toán và CNTT để thiết lập bộ công cụ hiện đại nhằm nghiên cứu, tính toán diễn biến dòng chảy theo không gian, thời gian với các phơng án trạng thái khác nhau, tổ chức quản lí và khai thác thông tin phục vụ QLĐH hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch. 3. Đề xuất một số giải pháp QLĐH hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch, thành phố Hà Nội trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, quản lí thông tin và tính toán dòng chảy trên hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch. 3 - Phạm vi, đối tợng nghiên cứu của luận án: Đối tợng nghiên cứu: - Hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch - thành phố Hà Nội. - Nghiên cứu tiêu nớc ma để chống úng ngập cho đô thị. Phạm vi nghiên cứu: - Xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn cho giải pháp quản lí, điều hành thoát nớc ma hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch. - Không xét đến nớc thải hay chất lợng nớc. - Không đi sâu giải quyết các nội dung cụ thể nh bảo trì, bảo dỡng, tổ chức, vận hành thoát nớc cụ thể từng trận ma. 4 - Phơng pháp nghiên cứu. 1. Phơng pháp thống kê sác xuất và tổng hợp địa lí sử dụng trong việc đánh giá đặc điểm khí hậu, thủy văn hệ thống sông Tô Lịch. 2. Phơng pháp mô hình toán thủy văn đô thị sử dụng để mô phỏng quá trình dòng chảy trên hệ thống sông Tô Lịch. 3. Phơng pháp phân tích hệ thống sử dụng để phân tích, đánh giá vai trò và mối quan hệ giữa các thành phần trong hệ thống thoát nớc. 4. Phơng pháp hệ thông tin địa lí (GIS) sử dụng để tổ chức thu thập, lu trữ, xử lí và quản lí các thông tin về hệ thống thoát nớc. 3 5. Phơng pháp lập trình hớng đối tợng sử dụng để xây dựng phần mềm ứng dụng. 5 - ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án í nghĩa khoa học: Luận án đã xác định cơ sở khoa học xây dựng một giải pháp QLĐH hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch trên sử dụng CNTT và mô hình toán. Cơ sở khoa học này có thể đợc vận dụng để thiết lập giải pháp QLĐH thoát nớc cho các đô thị có điều kiên tơng tự. í nghĩa thực tiễn: Luận án đề xuất một giải pháp mới mang tính hệ thống để quản lí thông tin và điều hành thoát nớc một cách hợp lý, chủ động dần dần tiến tới tự động hóa công tác QLĐH hệ thống góp phần giảm nhẹ lao động thủ công, làm chủ trong các tình huống phòng và chống úng ngập, đồng thời nâng cao hiệu quả của hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch. 6 - Bố cục của luận án: Luận án gồm 147 trang thuyết minh, () bảng biểu, () sơ đồ và hình vẽ, () tài liệu tham khảo, trang phụ lục. Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của luận án đợc trình bày trong 4 chơng: Chơng 1: Tổng quan về QLĐH hệ thống thoát nớc đô thị Chơng 2: ứ ng dụng mô hình toán dòng chảy cho hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch Chơng 3: Xây dựng cơ sở dữ liệu và phần mềm phục vụ quản lí điều hành hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch - Hà Nội Chơng 4: Đề xuất giải pháp quản lí điều hành hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch Chơng 1: Tổng quan về quản lí điều hành hệ thống thoát nớc đô thị 1.1 - Vấn đề tiêu thoát nớc đô thị Thế giới Nghiên cứu xác định định lợng dòng chảy gây ngập úng, gây ô nhiễm môi trờng và điều khiển hệ thống thoát nớc tổng thể là hai nội dung cơ bản 4 trong QLĐH hệ thống thoát nớc của đô thị, chúng đã đợc nhiều nớc trên Thế giới đặt ra từ lâu và đang có bớc tiến bộ vợt bậc cả về chất và lợng. Phơng pháp mô hình và CNTT là hai công cụ quan trọng trong quá trình quản lí, điều hành hệ thống thoát nớc đô thị phức tạp, chúng đã đợc sử dụng rộng rãi trong việc qui hoạch, xây dựng, QLĐH và đã góp phần phát huy hiệu quả của hệ thống thoát nuớc đô thị. 1.2 - Tiêu thoát nớc đô thị Việt Nam. Đa số các đô thị Việt Nam đợc hình thành tự phát, chủ yếu từ quá trình đô thị hoá làng- xã. Quá trình đô thị hoá tự phát đã tạo ra một hệ thống hạ tầng yếu kém, đặc biệt là hệ thống thoát nớc. Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển kinh tế xã hội của đất nớc, quá trình đô thị hóa phát triển nhanh chóng trên toàn quốc. Nhiều đô thị mới đợc hình thành và phát triển, nhiều đô thị cũ đợc xây dựng, cải tạo và phát triển cả chiều rộng và chiều sâu. Nhng xây dựng hạ tầng không theo kịp tốc độ đô thị hóa. Hệ thống cống rãnh thoát nớc rất thiếu, thờng chỉ có khả năng thoát nớc với các trận ma có tần suất xuất hiện nhỏ hơn hay bằng 1 năm. Nhiều đô thị hầu nh cha có hệ thống thoát nớc nhất là các tỉnh vừa chia tách nh đô thị Tuy Hoà tỉnh Phú Yên, hệ thống thoát nớc mới chỉ bảo đảm phục vụ 5% diện tích đô thị; Qui Nhơn 10%; Ban Mê Thuột 15%; Cao Bằng 20%. Do đó, các thành phố, thị xã của cả nớc hầu hết đều bị úng ngập trong mùa ma. Với trận ma khoảng 100 mm/ngày, mức độ ngập úng thờng xuyên tại một số đô thị nh sau: thành phố Ban Mê Thuột có 60% đờng phố bị ngập. Các đô thị lớn nh Hà Nội ngập trên 50 điểm, thành phố Hồ Chí Minh ngập trên 100 điểm. Các đô thị đồng bằng đều bị ngập lụt trung bình 1 ữ2 lần/năm với mức ngập thờng từ 0,5m ữ 2m. Thời gian ngập úng từ 2 h đến 2 ngày. Hiện nay, các đô thị Việt Nam đều thành lập tổ chức để QLĐH hệ thống thoát nớc nhằm phòng và chống úng ngập cho đô thị nhng còn cha đáp ứng nhu cầu nh: quản lí điều hành chủ yếu dựa vào kinh nghiệm, thủ công lạc hậu. Tổ chức quản lí thông tin chủ yếu bằng giấy tờ, lu trữ tản mạn, 5 chồng chéo, cát cứ. Liên lạc để điều hành tiêu thoát nớc chủ yếu bằng văn bản, điện thoại. Cha có đô thị nào trên toàn quốc có giải pháp QLĐH hệ thống thoát nớc một cách đồng bộ và hiện đại. Có nhiều nguyên nhân trong đó có một nguyên nhân quan trọng là QLĐH còn lạc hậu cha đáp ứng yêu cầu. Với tốc độ đô thị hóa ngày càng cao thì công tác QLĐH hệ thống thoát nớc nh trên càng không thể đáp ứng đợc yêu cầu cả hiện tại lẫn tơng lai nếu không có giải pháp QLĐH bằng các phơng pháp và công cụ hiện đại. 1.3 - Thực trạng thoát nớc ở Hà Nội và những vấn đề cần giải quyết. 1.3.1 - Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội của Hà Nội Hà Nội thuộc địa phận đồng bằng châu thổ sông Hồng cách biển khoảng 100 Km, diện tích tự nhiên: 918, 46 Km2. Địa hình Hà Nội bao gồm địa hình đồi và núi thấp, đồng bằng - gò đồi và đồng bằng, có hớng nghiêng từ Bắc xuống Nam với độ dốc trung bình 0,003. Đồng bằng chiếm 80% diện tích thành phố. Hệ thống sông ngòi Hà Nội thuộc hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình, phân bố không đồng đều giữa các vùng, mật độ thay đổi khá lớn từ 0,1 - 2,5 km/km 2 (chỉ kể các sông tự nhiên có dòng chảy tự nhiên). Các sông lớn chảy qua và hình thành trên địa phận thành phố Hà Nội gồm có: sông Hồng, sông Đuống, sông Cà Lồ, sông Nhuệ, sông Cầu, sông Ngũ Huyện Khê, sông Cầu Bây. Các sông lớn, nhỏ đều có độ dốc lòng sông bé, độ uốn khúc lớn 1,2 - 2,9. Chế độ thủy văn phức tạp. Khả năng tiêu thoát nớc rất kém, nhất là khi ma lớn và mực nớc trên hệ thống các sông đang ở mức cao. Hà Nội là trung tâm đầu não của cả nớc về chính trị, văn hóa, khoa học công nghệ, là trung tâm lớn của cả nuớc về kinh tế, cùng với phát triển kinh tế xã hội quá trình đô thị hóa diễn ra rất nhanh. Thành phố Hà Nội chia 9 quận, 5 huyện có 3 triệu dân sinh sống với nền kinh tế đa dạng. Nhịp độ tăng trởng kinh tế luôn luôn đạt ở mức cao so với cả nớc (11-14%). GDP bình quân đầu ngời từng bớc đợc tăng lên, đến nay đã đạt khoảng 1000$/ngời. Cơ cấu kinh tế có sự thay đổi về chất, tỷ [...]... nhân chủ quan: - Quá trình xây dựng và phát triển đô thị - Công tác quản lí, điều hành hệ thống thoát nớc 1.4 - Bài toán quản lí điều hành hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch 1.4.1 - Quan điểm xây dựng bài toán QLĐH tiêu thoát nớc hệ thống sông Tô Lịch thành phố Hà Nội a - Quan điểm hệ thống: b - Quan điểm ứng dụng công nghệ hiện đại trong QLĐH c - Quan điểm thực tiễn d - Quan điểm kế thừa e - Quan điểm QLĐH... thống sông Nhuệ vẫn còn bỏ ngỏ nhiều khả năng tiêu tự chảy ra sông Nhuệ góp phần giảm bớt chi phí bơm tại Yên Sở 1.3.3 - Hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch a - Lu vực hệ thống sông Tô Lịch * Lu vực sông Lu 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 lu vực nh sau: sông Tô Lịch (20 Km2), sông Sét (7,1Km2), sông. .. hợp lí f - Quan điểm hệ thống mở và điển hình 1.4.2 - Mô tả bài toán QLĐH hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch a - Các giai đoạn cơ bản của hiện tợng ứng ngập trên hệ thống sông Tô Lịch 1 Ma rơi trên lu vực sông Tô Lịch hình thành dòng chảy, lấp đầy ô trũng, chảy tràn trên bề mặt theo các cống, ga tập trung về các sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngu hình thành lũ trên hệ thống 2 Các hồ điều hòa tích nớc điều tiết... và nguyên nhân gây ngập úng thành phố Hà Nội, từ đó thấy rằng một trong những nguyên nhân làm cho hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch cha phát huy hết hiệu quả là công tác QLĐH, trên cơ sở đó xác định vấn đề nghiên cứu của luận án 5 Nghiên cứu giải pháp QLĐH hệ thống thoát nớc sông Tô Lịch là một nhu cầu cần thiết về khoa học và thực tế không những chỉ cho hệ thống thoát nớc Hà Nội mà còn là kinh nghiệm... ma b - Đặc điểm thuỷ văn Sự hình thành và diễn biễn dòng chảy của hệ thống sông Tô Lịch phụ thuộc chủ yếu vào chế độ ma, nớc thải (do sinh hoạt và sản xuất) trên lu vực Do lu vực hệ thống sông Tô Lịch nằm kẹp giữa sông Hồng và sông Nhuệ nên quá trình tiêu thoát nớc trên hệ thống sông Tô Lịch chủ yếu theo hai hớng là thoát nớc ra sông Nhuệ và sông Hồng Qua nghiên cứu thời gian duy trì lũ của hai sông. .. trục tiêu chính: sông Kim Ngu, sông Lừ, sông Sét, sông Tô Lịch * Hệ thống lòng dẫn - Sông tiêu thoát nớc Hệ thống sông Tô Lịch đóng vai trò quan trọng trong việc thoát nớc của thành phố Hà Nội Hiện nay, các dòng sông này đã đợc cải tạo để đạt tiêu chuẩn thiết kế, cải thiện chế độ dòng chảy và cảnh quan đô thị môi trờng nhằm giảm thiểu khả năng ngập lụt với chu kỳ lặp lại 10 năm Sông Tô Lịch: có diện tích... định đợc các thông số và giá trị cụ thể nh sau: a - Các thông số mặt đệm: - Hệ số độ nhám bề mặt có lớp phủ cứng: n =0,025 - 0,028 - Thông số về đặc tích lý hoá của đất: + Hệ số thấm thuỷ lực bão hoà, ks = 3.1 0-8 m/s + Hệ số độ rỗng: = 0,27 + Hệ số mao dẫn : 300 mm b - Hệ số nhám lòng dẫn: - Sông, kênh đất: n = 0,024 - Sông, kênh đất có kè mái lát đá n= 0,018 - Cống bê tông n= 0,017 c - Bớc thời gian... điều hành sản xuất: Chủ yếu thông qua điện thoại, văn bản và trực tiếp Để vận hành trạm bơm Yên Sở, hàng năm Công ty thoát nớc Hà Nội ban hành qui trình vận hành trạm bơm Tuy nhiên qui trình này tập trung chủ yếu qui định chế độ vận hành bơm tại công trình đầu mối trạm bơm Yên Sở 1.3.4 - úng ngập trong hệ thống tiêu sông Tô Lịch 12 a - Tình hình úng ngập * Trớc năm 2000 Công suất thoát nớc của hệ thống. .. thống sông Tô lịch khu vực nội thành đợc chia làm ba bậc địa hình chính: Bề mặt có độ cao lớn hơn 8 m chiếm 10%; bề mặt có độ cao từ 5 - 8 m 50%; bề mặt cao dới 5 m chiếm 40% diện tích thành phố b - Hệ thống công trình tiêu thoát nớc lu vực sông Tô Lịch Hệ thống thoát nớc Hà Nội đợc hình thành cơ bản từ năm 1939, bao gồm các diện tích tập trung nớc, các rãnh thu nớc dọc phố, ga thu nớc, các tuyến cống,... phơng pháp tổ chức thích hợp của hệ thống Năm thành phần này có mối liên hệ hữu cơ với nhau, mỗi thành phần trong hệ thống có tác động đến cấc tahnhf phần khác trong hệ thống, tuy nhiên mỗi 30 thành phần lại cũng có tính độc lập tơng đối, có thể khai thác sử dụng từng thành phần phục vụ cho các mục tiêu thích hợp Do đó từng thành phần trong hệ GIS cần đợc xác định thích hợp tuỳ thuộc vào chức năng của hệ