BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

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

NGUYỄN HỮU BỔNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG, ĐÁNH
GIÁ HỆ THỐNG TIÊU TB PHÙ ĐỔNG, HUYỆN GIA LÂM,
TP. HÀ NỘI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI- 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

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

NGUYỄN HỮU BỔNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG, ĐÁNH
GIÁ HỆ THỐNG TIÊU TB PHÙ ĐỔNG, HUYỆN GIA LÂM,
TP. HÀ NỘI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG
CẤP

quan tâm tới vấn đề này.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 11 năm 2013
Tác giả:

Nguyễn Hữu Bổng

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN


2

BẢN CAM KẾT
Tên tác giả: Nguyễn Hữu Bổng
Học viên cao học 19CTN
Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh
Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình mô phỏng, đánh giá
hệ thống tiêu Trạm bơm Phù Đổng, huyện Gia Lâm, TP. Hà Nội và đề xuất các
giải pháp cải tạo, nâng cấp”
Tác giả xin cam đoan đề tài luận văn được làm dựa trên các số liệu, tư liệu
được thu thập từ nguồn thực tế, được công bố trên báo cáo của cơ quan nhà
nước...để tính toán ra kết quả, từ đó đánh giá và đưa ra 1 số nhận xét. Tác giả không
sao chép bất kỳ một luận văn hoặc một đề tài nghiên cứu nào đó.

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN


NHÂN GÂY ÚNG NGẬP ........................................ Error! Bookmark not defined.
2.1. Hiện trạng các công tình tiêu nước .................... Error! Bookmark not defined.
2.1.1. Khu đầu mối ........................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.2. Hệ thống kênh và công trình trên kênh . Error! Bookmark not defined.
2.2. Tình hình ngập úng trong vùng và các nguyên nhân gây ngập úng .......... Error!
Bookmark not defined.
CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG TIÊU TRẠM BƠM PHÙ
ĐỔNG ................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
3.1. Tính toán mưa tiêu thiết kế ................................ Error! Bookmark not defined.
3.1.1. Chọn trạm, tần suất thiết kế và thời đoạn tính toánError!

Bookmark

not defined.

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN


4

3.1.2. Phương pháp tính toán lượng mưa tiêu thiết kếError! Bookmark not
defined.
3.1.3. Kết quả tính toán .................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.4. Chọn mô hình mưa tiêu điển hình .......... Error! Bookmark not defined.
3.1.5. Thu phóng xác định mô hình tính toán .. Error! Bookmark not defined.
3.2. Tính toán chế độ tiêu cho hệ thống .................... Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Mục đích, ý nghĩa và nội dung tính toán Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Phương pháp xác định hệ số tiêu ............ Error! Bookmark not defined.


not

defined.
4.2.3. Đánh giá khả năng làm việc của hệ thốngError!
defined.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
I. KẾT LUẬN............................................................ Error! Bookmark not defined.

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN


5

II. KIẾN NGHỊ.......................................................... Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ....................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN


6

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 : Số liệu mực nước sông Đuống, trạm Thượng CátError! Bookmark not

defined.
Bảng 3-16: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V9Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3-17: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V10Error! Bookmark not
defined.

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN


7

Bảng 3-18: Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V11Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3-19: Hệ số tiêu sơ bộ sau khi đã chuyển diện tích đất ao hồ thông thường
sang làm hồ điều hoà ................................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3-20: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V1Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-21: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V2Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-22: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V3Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-23: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V4Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-24: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V5Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-25: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V6Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3-26: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiêu sơ bộ cho tiểu vùng V7Error! Bookmark

defined.
Bảng 3-38: Bảng lưu lượng tiêu tính toán đến năm 2030Error!

Bookmark

not

defined.
Bảng 3-39: Bảng lưu lượng tiêu tính toán có kết hợp lưu lượng tiêu quy hoạch thủy
...................................................................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3-40: Mực nước Sông Đuống tại vị trí cửa ra khu tiêu TB Phù Đổng .... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3-41: Thống kê nút bị ngập.............................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3-42: Thống kê các đoạn kênh bị ngập ............ Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-1: Thông số máy bơm trục đứng 1000VZ .... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-2: Đường đặc tính của máy bơm 1000VZ .... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-3: Bảng thống kê các thông số tính toán kích thước kênh chính Phù Đổng
...................................................................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-4: Tính toán thủy lực kênh bằng phần mềm TLKWError! Bookmark not
defined.
Bảng 4-5: Bảng kết quả tính toán thủy lực cho các đoạn kênh tiêu chính ........ Error!
Bookmark not defined.
Bảng 4-6: Kết quả tính cao trình mực nước yêu cầu tiêu tự chảy và mực nước mô
phỏng lớn nhất trong kênh chính tại vị trí đầu mỗi kênh nhánhError!

Bookmark

not defined.

Luận văn Thạc sĩ

Hình 4-2: Biểu đồ so sánh mực nước mô phỏng lớn nhất trong kênh chính và mực
nước yêu cầu tiêu tự chảy đầu kênh nhánh dọc theo chiều dài dòng chảy ....... Error!
Bookmark not defined.

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN


10

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống tiêu trạm bơm Phù Đổng có nhiệm vụ tiêu úng cho 690ha trong đó
có 520 ha đất nông nghiệp và 170 ha đất thổ cư của huyện Gia Lâm, TP.Hà Nội.
Trong những năm gần đây, do quá trình phát triển kinh tế - xã hội, đô thị hóa và
công nghiệp hóa của khu vực, nhu cầu tiêu đã tăng lên cho diện tích trong khu vực
dân cư và nước thải công nghiệp. Nhiều khu công nghiệp và dân cư hình thành
nhanh chóng kéo theo sự thay đổi về nhu cầu tiêu thoát nước trong khu vực. Sự
hình thành các khu công nghiệp và dân cư mới này làm thu hẹp đất sản xuất nông
nghiệp, san lấp nhiều ao hồ, đồng ruộng, làm giảm khả năng trữ nước, chôn nước
dẫn đến làm tăng hệ số tiêu nước.
Mặt khác, do sau một thời gian dài hoạt động, đến nay nhiều công trình tiêu
trong hệ thống đã xuống cấp, kênh bị bồi lắng, mặt cắt ngang bị thu hẹp, công trình
trên kênh xuống cấp, các công trình trạm bơm đầu mối thì máy móc bị hư hỏng,...
do đó không thể đáp ứng được yêu cầu tiêu nước hiện tại cũng như tương lai. Hàng

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN


Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN


12

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC
NGHIÊN CỨU
1.1. Điều kiện tự nhiên
1.1.1. Vị trí địa lý
Hệ thống trạm bơm tiêu Phù Đổng nằm phía đông bắc huyện Gia Lâm phụ
trách tiêu úng cho lưu vực bao gồm ba xã: Phù Đổng, Trung Mầu, Ninh Hiệp, và
một phần diện tích của huyện tiên du tỉnh Bắc Ninh, đây là vùng trọng điểm về úng
của huyện. Lưu vực được giới hạn như sau:
- Phía Nam và phía Đông giáp sông Đuống.
- Phía Tây giáp xã Ninh Hiệp và xã Dương Hà.
- Phía Bắc giáp xã Phù Chẩn, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh.
Tổng diện tích lưu vực tiêu là: 690 ha, toàn bộ diện tích tiêu đã được quy
hoạch thành đất đô thị đến năm 2030.
1.1.2. Đặc điểm địa hình
Cao độ trong lưu vực dao động từ +4,50 đến +6,50; cao độ phổ biến trong lưu
vực từ +5,0 đến +5,50. Khu dân cư có cao độ lớn hơn +6,0; Diện tích canh tác nông
nghiệp hiện tại có cao độ thấp thường nhỏ hơn +6,0.
Hướng dốc địa hình từ Tây sang Đông, từ Bắc xuống Nam.
1.1.3. Địa chất công trình
Dựa vào kết quả khoan khảo sát ngoài hiện trường và kết quả phân tích các
mẫu đất trong phòng thì khu vực khảo sát có thể chia ra các lớp đất sau:
- Lớp 1: Bùn hữu cơ màu đen.
- Lơp 2: Sét pha xám ghi, xám vàng. Trạng thái chảy.
- Lớp 3: Cát hạt nhỏ xám, xám đen, xám vàng. Kết cấu chặt vừa.

Bắc Bộ.
- Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm:
+ Tháng cao nhất:

109mm

+ Tháng thấp nhất:

5mm

1.019mm

1.1.4.2. Thủy văn sông ngòi
Sông Đuống là một con sông dài 68 km, nối sông Hồng với sông Thái Bình.
Điểm đầu từ ngã ba Dâu (xã Xuân Canh, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội tại
địa giới giữa 2 đơn vị hành chính là huyện Đông Anh và quận Long Biên của thành
phố Hà Nội). Điểm cuối là ngã ba Mỹ Lộc (xã Trung Kênh, huyện Lương Tài, tỉnh
Bắc Ninh).Về tổng thể sông Đuống chảy theo hướng tây-đông. Nó là một phân lưu
của sông Hồng, trước đây chỉ là một dòng sông nhỏ, do cửa nối với sông Hồng bị

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN


14

cát bồi cao nên chỉ khi sông Hồng có lũ lớn mới tràn qua được. Từ năm 1958, cửa
sông được mở rộng để trở thành một phân lưu quan trọng giảm sức uy hiếp của lũ
sông Hồng đối với Hà Nội. So với lượng lũ của sông Hồng tại Sơn Tây thì sông

15
16
17
18
19
20
21
22

1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009

998,2
1099,8
1139
1035,8
1045,2
1027,2
1026,6
1028
1113,4
832,6
979,8
848,4
905,6
890,4
937,6
798,8
536,6

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN


15

1.2. Tình hình dân sinh - kinh tế – xã hội
Vùng dự án nâng cấp cải tạo hệ thống trạm bơm tiêu Phù Đổng, huyện Gia
Lâm gồm có xã Phù Đổng, xã Ninh Hiệp và xã Trung Mầu. Các xã này nằm ở phía
Đông Nam của huyện, xa trung tâm huyện.
Cơ cấu cây trồng ở đây được bố trí chủ yếu là lúa và màu, hệ số quay vòng

NGUYÊN NHÂN GÂY ÚNG NGẬP
2.1. Hiện trạng các công tình tiêu nước

Hình 2-1: Bản đồ lưu vực tiêu trạm bơm Phù Đổng
2.1.1. Khu đầu mối
Trạm bơm xây dựng năm 1974, gồm 25 máy bơm loại 12LTX40. Đến nay,
trải qua 37 năm khai thác sử dụng, công trình đã xuống cấp toàn bộ, từ máy móc
đến nhà trạm, công trình nối tiếp...

Hình 2-2. Hiện trạng trạm bơm Phù Đổng

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN


17

Máy bơm và động cơ cũ, hiệu suất thấp, hay hỏng hóc; đường ống cũ nát,
hoen gỉ, thủng rỗ nhiều chỗ, gây rò rỉ nước; hệ thống điện cũ nát, các thiết bị đóng
mở điện không an toàn và đồng bộ; mái nhà máy bị dột thấm gây nên hiện tượng
bong tróc lớp vữa trát, cốt thép bỉ hở, han gỉ; nền nhà máy bị bong tróc, luôn ẩm
ướt; tường nhà máy bị bong tróc lớp trát, ẩm ướt; toàn bộ hệ thống cửa đều cũ nát,
hư hỏng; kích thước nhà máy rất chật hẹp do các tổ máy bơm bố trí so le gây khó
khăn cho việc quản lý, vận hành. Ngoài ra, hệ thống kênh tiêu, bể hút, bể tháo, nhà
quản lý, cống qua đê cũng xuống cấp nghiêm trọng, không đảm bảo việc tiêu nước
trong mùa mưa.
Từ thực trạng trên khẳng định rằng hệ thống tiêu trạm bơm Phù Đổng hiện nay
không đáp ứng được nhu cầu hiện tại, riêng trạm bơm đầu mối là một trong số các
trạm bơm cũ nát và xuống cấp nhất của Xí nghiệp ĐTPT thủy lợi Gia Lâm, Hà nội

trạm bơm đến kênh Đổng Viên có bờ trái kết hợp đường giao thông đã được dải
nhựa (đường tỉnh lộ 179).
2.1.2.2. Các tuyến kênh nhánh của hệ thống
* Tuyến kênh đường giao thông (1.791,64m) và Đổng viên (968,45m)
Hai tuyến kênh này hiện trạng là kênh đất, một bờ kênh kết hợp đường giao
thông liên xã Trung Màu đã được dải nhựa, bờ kênh đã được nhân dân trồng cây,
hầu hết các cây có đường kính từ 5cm đến 25cm. Lòng kênh bị bồi lắng, bờ kênh bị
sạt lở.
* Tuyến kênh 7 xã : dài 2.152,23 m
Tuyến kênh này hiện trạng là kênh đất, một số vị trí hai bờ kênh đã được nhân
dân trồng cây bạch đàn và một vài cây thân gỗ khác, đường kính gốc cây này từ
10~25cm. Lòng kênh bị bồi lắng, bờ kênh bị sạt lở. Mặc dù được xí nghiệp khai
thác công trình thủy lợi Gia Lâm thường xuyên vớt bèo, cắt cỏ nhưng tuyến kênh
này nước tù đọng nên chỉ một thời gian ngắn là cỏ dại, bèo lại lấp đầy lòng kênh.
Những vị trí không trồng cây thì bờ kênh rất nhỏ do sạt lở, những vị trí trồng cây
trên bờ thì hiện tượng sạt ít hơn nên bờ còn rộng hơn. Nhìn chung tuyến kênh đã
xuống cấp trầm trọng cản trở lớn đến dòng chảy và gây ô nhiễm môi trường do
nước tù đọng.
* Tuyến kênh Tào Khê : dài 852,22 m
Tuyến kênh này hiện trạng là kênh đất, bờ kênh đã được nhân dân trồng cây, hầu hết
các cây có đường kính từ 5cm đến 25cm. Lòng kênh bị bồi lắng, bờ kênh bị sạt lở.
* Tuyến kênh xả: dài 270,81 m
Dòng chảy sau khi qua cống xả chảy vào một hồ nhỏ có chức năng như điều hòa và
chảy vào kênh xả ra sông Đuống. Hiện trạng kênh bằng đất, mặt cắt thay đổi lớn từ 4,0 đến

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN



quyết ngay vấn đề tiêu cho khu vực.

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN


20

Để tiêu chủ động và triệt để, giải quyết nạn ngập úng, giải pháp duy nhất cho
khu vực là tiến hành xây dựng cải tạo các trạm bơm tiêu có công suất đủ lớn, đảm
nhận tiêu nước của khu vực ra nguồn tiêu. Ngoài ra cần cải tạo, sửa chữa, nâng cấp
hệ thống kênh mương nội đồng nhằm đảm bảo dẫn nước, tiêu thoát nước được tốt
phù hợp với lưu lượng của công trình đầu mối.

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN


21

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

tượng ngẫu nhiên. Do mưa là đại lượng ngẫu nhiên nên khi xác định mô hình mưa
tiêu thiết kế, sử dụng phương pháp thống kê xác suất là phù hợp nhất.
Trên cơ sở lượng mưa đã thu thập, dùng phương pháp thống kê xác suất để:
- Xác định lượng mưa thiết kế
+ Vẽ đường tần suất kinh nghiệm
+ Vẽ đường tần suất lý luận
+ Tra XP ứng với P=10%.
- Chọn mô hình mưa điển hình.
- Thu phóng xác định mô hình mưa tiêu thiết kế.
3.1.2.1. Đường tần suất kinh nghiệm
Đường tần suất theo số liệu thực đo gọi là đường tần suất kinh nghiệm. Hiện
nay tần suất kinh nghiệm thường được tính theo các công thức sau :
- Công thức trung bình
P=

m − 0,5
.100%
n

(3.1)

m
.100%
n +1

(3.2)

m − 0,3
.100%
n + 0,4

của tổng thể, từ đó có thể mượn 1 trong 2 đường lý luận PIII hoặc K- M để biểu thị
đường tần suất lý luận.
Phương pháp này tính toán nhanh đường tần suất lý luận, tuy nhiên kết quả
chính xác không cao vì bộ thông số thống kê từ mẫu thực đo có sự sai khác với bộ
thông số tổng thể. Gặp trường hợp có điểm đột xuất không xử lý được và thường
cho kết quả thiên nhỏ khi tính các số đặc trưng thống kê. Do đó phương pháp này
không phán ánh được đầy đủ sự khác nhau giữa đường tần suất lý luận và luật phân
bố kinh nghiệm của mẫu.
b. Phương pháp 3 điểm
Cơ sở của phương pháp: là giả định đường tần suất kinh nghiệm vẽ từ mẫu
thực đo đã phù hợp với đường tần suất lý luận PIII. Trên đường tần suất kinh nghiệm
lấy 3 điểm đặc trưng, từ đó giải phương trình tìm ra bộ thông số X , Cv, Cs của
đường tần suất lý luận, sau đó kiểm nghiệm lại sự phù hợp của giả thiết ban đầu.
Phương pháp 3 điểm có ưu điểm là tính toán nhanh, đơn giản nhưng phụ thuộc
vào chủ quan người vẽ.
c. Phương pháp thích hợp
Cơ sở của phương pháp là bộ thông số thống kê của đường tần suất lý luận cần
tìm sẽ được tiến hành bằng cách thử dần. Tức là điều chỉnh các thông số của mẫu
thống kê sao cho được 1 đường tần suất lý luận phù hợp nhất với xu thế của đường
tần suất kinh nghiệm của mẫu thực đo.
Phương pháp thích hợp dần cho ta khái niệm trực quan, dễ dàng nhận xét và
xử lý điểm đột xuất. Xong việc đánh giá tình phù hợp giữa đường tần suất lý luận
và kinh nghiệm còn phụ thuộc vào chủ quan người vẽ.

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Hữu Bổng-CH19CTN