Tài liệu Nghiên cứu khả năng ứng dụng mô hình stormnet 4.8 trong quy hoạch, tính toán, thiết kế và quản lý mạng lưới thoát nước đô thị

TRƯỜNG ƯỜ G ĐẠI Ạ HỌC ỌC THỦY Ủ LỢI Ợ -------------W›X ------------W›X----------------------------- NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MÔ HÌNH STORMNET 4.8 TRONG QUY HOẠCH, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ QuẢN LÝ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ TS. Nguyễn Mai Đăng KS. Nguyễn Thiên Văn VIỆN THỦY VĂN VĂN, MÔI TRƯỜNG & BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU [email protected] PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ TIÊU THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ TẠI VIỆT NAM. PHẦN II: NỘI DUNG I. Giới thiệu mô hình StormNet 4.8 II. Ứng dụng mô hình StormNet 4.8 cho lưu vực Tân Tâ Hóa Hó - Lò Gốm Gố – tp.HCM. t HCM III. Các giải pháp chống ngập. IV Đánh giá khả năng ứng dụng của mô hình IV. StormNet trong quy hoạch, tính toán thiết kế mạng ạ g lưới thoát nước đô thị. ị V. Bài tập thực hành. PHẦN I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ TIÊU THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ TẠI VIỆT NAM. NAM „ „ „ „ „ Đô thị Việt Nam chưa có quy hoạch tổng thể ể từ đầu. ầ Tốc độ đô thị hóa nhanh. Điều kiện địa hình quá phẳng ở nhiều khu vực dẫn đến việc tiêu thoát nước tự chảy rất ấ chậm. Hệ thống cống tiêu thoát nước xuống cấp không đáp ứng đủ nhu cầu thoát nước. Ảnh hưởng g của vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu, nước biển dâng… PHẦN II: NỘI DUNG I. Giới thiệu ệ mô hình StormNet 4.8 I 1 Giao diện StormNet 4.8 I.1 48 I.2 Thuật toán của mô hình StormNet 4.8 Mô hình StormNet 4.8 sử dụng các thuật toán cơ bản nhằm mô phỏng chế độ thủy văn và chế độ thủy lực trong toàn bộ hệ thống. Mô hình này sử d dụng lõi là SWMM nên ê về ề th thuật ật toán t á cơ bả bản là không khác nhau. A. Phương pháp mô phỏng chế độ thủy văn a.Tính toán lượng mưa hiệu quả PEF (t) = N (t) – VP (t) – F (t) – W (t) „ „ „ „ „ „ PEF N VP F W T : lượng mưa hiệu quả (mm) : lượng mưa (mm) : lượng bốc hơi bề mặt (mm) : lượng thấm vào trong đất (mm) : lượng trữ bề mặt (mm) : thời gian -Lượng mưa : được đưa vào mô hình bằng giá trị lượng mưa hoặc cường độ mưa theo thời đoạn. đoạn - Lượng bốc hơi bề mặt - Lượng trữ bề mặt : là lượng nước bị tích tụ lại khi dòng chảy di chuyển ể qua vùng ù có ó địa hình ì thấp ấ như ao, hồ, ồ chỗ ỗ trũng trên ê mặt đường… - Lượng ợ g thấm vào trong g đất + Phương pháp mô hình thấm HORTON (1940) f p = f 0 + ( f 0 − f ∞ ) e − kt fp (mm/s) : Cường độ thấm vào đất f∞ (mm/s) ( / ) : Cường C ờ độ thấ thấm nhỏ hỏ nhất hất tại t i thời điểm điể bão bã hò hòa f0 (mm/s) : Cường độ thấm lớn nhất tại thời điểm ban đầu t=0 t (s) : Thời gian tính từ lúc bắt đầu trận mưa rơi k (T (T-1) 1) : Hằng Hằ số ố triết t iết giảm iả + Phương pháp mô hình thấm Green-Ampt (1911) V = K.J Trong đó: V : Cường độ thấm vào đất (mm/s) K : Hệ số thấm thuỷ lực bão hoà (mm/s) J : Độ dốc thủy lực b. Tính toán xác định dòng chảy mặt Hệ Saint-Venant mô phỏng dòng chảy mặt gồm: + Phương trình liên tục dV dd =A = A.i * − Q dt dt Trong đó: V : Thể tích nước trên bề mặt lưu vực d : Chiều sâu lớp dòng chảy mặt t : Thời gian A : Diện tích lưu vực bộ phận i* : Cường độ mưa hiệu quả= cường độ mưa rơi trừ đi tổn thất và bốc hơi bề mặt Q : Lưu lượng dòng chảy ra khỏi lưu vực đang xét. + Phương trình động lực: phương trình liên tục kết ế hợp với phương trình Manning dưới dạng: 1 Q = W (d − dp)5 / 3 S1 / 2 n Trong đó: W: Chiều rộng ộ g trung g bình lưu vực ự ((m)) n : Hệ số nhám Manning dp : Tổn thất điền trũng S : Độ dốc lưu vực B. Phương pháp mô phỏng chế độ thủy lực trong hệ thống ố Các phương trình vi phân cơ bản để tính toán dòng chảy trong hệ thống cống thoát xuất p phát từ hệ ệp phương g trình Saint Venant mô tả dòng không ổn định một chiều, biến đổi chậm cho kênh hở và cống g kín. + Phương trình liên tục: „ ∂A ∂Q + =0 ∂t ∂x + Phương trình động lực: Trong g mô hình StormNet 4.8: + Phương trình liên tục dùng để giải quyết bài toán ở các điểm nối, nút. + Phương trình động lực dùng để xác định lưu lượng và hay tốc độ dòng chảy qua các đường dẫn gồm kênh hở, cống dẫn hở hoặc có áp. „ II. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH STORMNET 4.8 TRONG QUY HOẠCH TÍNH TOÁN TIÊU THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ II.1. Giới thiệu lưu vực nghiên cứu. Lưu vực ự Tân Hóa – Lò Gốm ((Tâyy Nam tp.HCM) II.2. Thiết lập mô hình StormNet 4.8 cho hệ thống ố thoát nước lưu vực kênh Tân Hóa – Lò Gốm Bộ ộ thông ô số ố mô ô hình ì - Thông số thủy văn: + Tài liệu mưa, triều, ề các đặc trưng bề ề mặt lưu vực… - Thông số ố thủy ủ lực: + Số liệu hệ thống thoát nước( cao độ điểm thu nước, ớ đường đ ờ ống…) ố )