Luận án 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

Luận án 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 trang 1

Trang 1

Luận án 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 trang 2

Trang 2

Luận án 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 trang 3

Trang 3

Luận án 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 trang 4

Trang 4

Luận án 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 trang 5

Trang 5

Luận án 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 trang 6

Trang 6

Luận án 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 trang 7

Trang 7

Luận án 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 trang 8

Trang 8

Luận án 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 trang 9

Trang 9

Luận án 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 trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 179 trang nguyenduy 29/04/2025 110
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án 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", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án 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

Luận án 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
hình quản lý. 
Mike Urban kết hợp môi trường mở với kỹ thuật mô hình bản quyền vào trong một 
thể thống nhất, mạnh, giao diện mở. 
4. Mike Mouse 
MOUSE (MOdel for Urban SEwers) là một phần mềm mô hình hóa hệ thống thu 
gom nước thải đô thị và nước mưa. MOUSE là phần mềm được DHI phát triển vào năm 
1983. Bộ MOUSE được sử dụng trong mô đun CS-Pipeflow của phần mềm mô hình 
thủy lực Mike Urban. MOUSE bao gồm các module sau: 
HD - Dòng chảy: tính toán dòng không ổn định trong đường ống và mạng lưới kênh. 
RDII - Dòng vào phụ thuộc vào lượng mưa (cũng giống của SWMM). 
RTC - Kiểm soát thời gian thực: xác định và mô phỏng các chương trình kiểm soát 
thời gian thực cho các hệ thống thoát nước đô thị. 
PD - Thiết kế ống: tự động tính đường kính đường ống cho các đường ống được 
thiết kế dựa trên tiêu chí do người sử dụng xác định. 
LTS - Mô phỏng và thống kê thời gian dài: mô phỏng liên tục chuỗi thời gian dài, 
bao gồm cả khi mưa và khi trời khô. 
ST - Vận chuyển bùn cát: mô phỏng vận chuyển cặn trong ống, sự rửa trôi và lắng 
đọng đối với cặn đồng nhất hoặc phân tầng. 
AD - Phản ứng - Phân rã: mô phỏng sự di chuyển và phân rã tuyến tính của các chất 
ô nhiễm đã giải phóng ra. 
WQ - Chất lượng nước: mô phỏng loạt quá trình chất lượng nước, bao gồm sự phân 
hủy của BOD / COD, thuỷ phân chất lơ lửng, tăng sinh khối, tiêu thụ oxy... 
5. Nhận xét 
Bộ chương trình Mike được đánh giá là phần mềm công nghệ cao ở trên thế giới và 
áp dụng được cho nhiều khu vực, lưu vực sông có đặc điểm khác nhau về địa hình, điều 
kiện khí tượng thủy văn. Tuy nhiên, chi phí mua phần mềm khá lớn nên đã hạn chế tính 
phổ biến của nó; mặt khác việc mô phỏng trạm bơm và máy bơm của bộ phần mềm này 
chưa chi tiết bằng SWMM như sẽ mô tả ngay dưới đây. 
65 
2.2.6. Phương pháp mô hình SWMM 
1. Giới thiệu chung về phương pháp 
Phương pháp SWMM (Storm Water Management Model) và phần mềm cùng tên 
[25] [26] là mô hình động lực học dòng chảy mặt do mưa theo một thời đoạn hay nhiều 
thời đoạn. Thành phần RUNOFF phân tích một tập hợp các TLV thu nước mưa tạo ra 
dòng chảy mặt. Thành phần TRANT của SWMM mô phỏng sự vận chuyển dòng chảy 
mặt qua một hệ thống các đường cống, kênh mương, công trình trữ nước, máy bơm và 
các công trình điều tiết nước. SWMM theo dõi cả về lượng và chất của dòng chảy mặt 
sinh ra trong mỗi TLV; lưu lượng dòng chảy, độ sâu và chất lượng nước trong từng 
đường cống và kênh mương trong suốt thời gian mô phỏng với nhiều thời đoạn. Mô hình 
này mô phỏng động lực học dòng chảy, bao gồm cả dòng chảy ổn định và không ổn định 
theo thời gian dài. 
2. Các khả năng của mô hình 
SWMM tính toán được nhiều quá trình thủy lực khác nhau, bao gồm: 
- Lượng mưa biến đổi theo thời gian. 
- Bốc hơi trên mặt nước. 
- Sự cản nước mưa tại các chỗ địa hình lõm có khả năng chứa nước. 
- Sự ngấm của nước mưa xuống các lớp đất chưa bão hòa. 
- Thấm của nước ngấm xuống các tầng nước ngầm. 
- Sự trao đổi giữa nước ngầm và hệ thống tiêu. 
- Chuyển động tuyến của dòng chảy trên mặt đất và ở các hồ chứa phi tuyến. 
Tính biến thiên theo không gian trong tất cả các quá trình này có thể đạt được nhờ 
việc chia vùng nghiên cứu các vùng nhỏ, các TLV đồng nhất mà mỗi TLV đó chứa các 
tiểu diện tích thấm và tiểu diện tích không thấm. 
SWMM cũng có khả năng linh hoạt mô phỏng về thủy lực dòng chảy tuyến trong 
hệ thống tiêu gồm nhiều thành phần: đường ống, kênh mương, công trình trữ nước, công 
trình điều chỉnh dòng chảy. Các thành phần này có thể là: 
- Mạng lưới các phần tử của hệ thống tiêu với quy mô không hạn chế. 
- Các đường dẫn với nhiều dạng mặt cắt khác nhau, có thể là ống kín hoặc kênh hở, 
có thể là mặt cắt tiêu chuẩn hoặc phi tiêu chuẩn ở dạng tự nhiên. 
- Mô phỏng các phần tử đặc biệt như: công trình trữ nước hoặc xử lý nước, công 
trình phân dòng, máy bơm, đập tràn và cống. 
- Các dòng chảy từ bên ngoài vào, các điểm nhập lưu chất lượng nước từ dòng chảy 
mặt, dòng nước ngầm hòa trộn vào, dòng thấm hoặc dòng chảy vào phụ thuộc mưa, dòng 
chảy nước thải, và dòng chảy vào do người sử dụng chỉ định. 
66 
- Áp dụng phương pháp tính dòng chảy tuyến theo sóng động học hoặc theo sóng 
động lực học. 
- Mô hình các chế độ dòng chảy khác nhau như: nước đọng, nước ngập tràn, dòng 
chảy ngược, sự hình thành vũng ngập trên mặt đất. 
- Các quy tắc điều khiển do người sử dụng định ra để mô phỏng hoạt động của máy 
bơm, cánh cửa van của cống, cao độ ngưỡng tràn... 
Ngoài việc mô phỏng sự hình thành và vận chuyển dòng chảy mặt, SWMM còn có 
khả năng tính toán sự vận chuyển chất ô nhiễm có liên hệ với dòng chảy mặt. Các quá 
trình sau đây có thể được mô phỏng bởi SWMM: 
- Sự tích tụ chất ô nhiễm khi trời khô trên khắp các loại đất dùng khác nhau. 
- Sự rửa trôi chất ô nhiễm từ các loại đất dùng riêng biệt trong suốt trận mưa. 
- Đóng góp trực tiếp của lượng mưa rơi. 
- Suy giảm sự tích tụ chất ô nhiễm khi trời khô do hoạt động quét rửa đường phố. 
- Suy giảm sự vận tải chất rửa trôi do hoạt động BMP (quản lý thực hành tốt nhất). 
- Sự xâm nhập của dòng chảy nước thải khi trời khô và dòng chảy từ bên ngoài vào 
do người sử dụng chỉ định tại điểm nào đó trong hệ thống tiêu. 
- Chuyển động theo tuyến của các phần tử chất lượng nước trên khắp hệ thống tiêu. 
- Suy giảm nồng độ chất qua quá trình xử lý trong các công trình trữ nước hoặc bởi 
các quá trình tự nhiên trong các đường ống và đường kênh. 
3. Các ứng dụng của SWMM 
Kể từ khi ra đời, SWMM đã được sử dụng trong hàng nghìn nghiên cứu về tiêu 
thoát nước mưa trên khắp thế giới. Các ứng dụng tiêu biểu của SWMM là: 
- Thiết kế và bố trí các thành phần của hệ thống tiêu để kiểm soát úng ngập. 
- Bố trí các công trình trữ nước (điều hòa nước) và các thiết bị của chúng để kiểm 
soát ngập lụt và bảo vệ chất lượng nước. 
- Lập bản đồ ngập lụt của các hệ thống kênh tự nhiên. 
- Vạch ra các phương án làm giảm hiện tượng chảy tràn của mạng lưới thoát nước. 
- Đánh giá tác động của dòng chảy vào và dòng thấm lên sự chảy tràn của hệ thống 
thoát nước thải. 
- Sự tạo thành các tải lượng chất ô nhiễm từ các nguồn không tập trung đối với các 
nghiên cứu về phân bố chất thải. 
- Tạo ra các hiệu ứng của BMP để làm giảm sự tải chất ô nhiễm khi trời mưa. 
4. Các đối tượng trong mô hình 
Tập hợp các đối tượng của SWMM để mô tả một hệ thống tiêu thoát nước gồm: 
67 
- Mô hình mưa. 
- Tiểu lưu vực. 
- Nút nối. 
- Nút cửa xả. 
- Nút công trình trữ nước. 
- Đường dẫn (kênh hở, cống thoát nước với nhiều loại tiết diện). 
- Máy bơm. 
- Công trình điều chỉnh dòng chảy (cống, tràn, cửa thoát). 
- Tầng ngậm nước. 
- Dòng chảy vào từ bên ngoài. 
- Các lệnh điều khiển. 
- Các đường quan hệ. 
- Các đường quá trình theo thời gian. 
- Các mẫu hình thời gian. 
5. Phương pháp tính toán của SWMM 
SWMM là một mô hình mô phỏng dựa vào vật lý với thời gian rời rạc. SWMM sử 
dụng các nguyên lý về bảo toàn khối lượng, năng lượng và động lượng. Các phương 
pháp mà SWMM sử dụng để mô phỏng về khối lượng và chất lượng dòng chảy với các 
quá trình vật lý cơ bản của một hệ thống tiêu, bao gồm: 
- Dòng chảy mặt. 
- Nước ngầm. 
- Dòng chảy tuyến. 
- Dòng chảy chất. 
- Thấm. 
- Sự tạo thành vũng ngập trên bề mặt. 
Sau đây sẽ mô tả tóm tắt phương pháp xác định cho từng quá trình vật lý đó. 
6. Phương pháp tính toán dòng chảy mặt 
Quan niệm về dòng chảy mặt mà SWMM sử dụng thể hiện trên Hình 2.11. Mỗi bề 
mặt TLV được coi như một “hồ chứa” phi tuyến. Dòng chảy vào đến từ lượng mưa và 
dòng chảy từ các TLV nào đó ở phía thượng lưu được khai báo. Các dòng chảy ra bao 
gồm: ngấm, bốc hơi, dòng chảy mặt. Dung tích của “hồ chứa” này là mức trữ nước điền 
trũng tối đa, đó là mức trữ bề mặt lớn nhất được tạo ra như sự tạo thành hồ chứa, sự làm 
ướt bề mặt và sự cản nước. Lưu lượng dòng chảy mặt Q trên một đơn vị diện tích sinh 
ra chỉ khi độ sâu nước trong “hồ chứa” vượt quá mức trữ nước tối đa dp, tính theo công 
thức Manning. Độ sâu nước d trên TLV được cập nhật liên tục theo thời gian t qua phép 
giải số cho phương trình cân bằng nước trên TLV. 
68 
SWMM mô phỏng động lực học dòng chảy nước mưa trên bề mặt các TLV dựa trên 
cơ sở của phương trình liên tục và công thức thực nghiệm Manning-Strickler: 
 Q y
iL fL L
B t
 (2.48) 
1 5
M 2 3
d
C
Q B S y y
n
 (2.49) 
Trong đó: 
i - Cường độ mưa; 
L - Chiều dài dòng chảy tràn; 
f - Cường độ thấm; 
Q - Lưu lượng chảy ra khỏi TLV; 
B - Chiều rộng TLV; 
y - Chiều sâu dòng chảy mặt; 
yd - Chiều sâu lớp nước trữ trên bề mặt; 
CM - Hệ số đổi đơn vị, CM=1 (với hệ SI); 
S - Độ dốc của TLV; 
n - Hệ số nhám của bề mặt TLV. 
7. Phương pháp tính toán thấm 
Thấm (Infiltration) là quá trình nước mưa xuyên qua bề mặt vào trong đới chưa bão 
hòa ở các diện tích thấm được của TLV. Có 3 lựa chọn để mô phỏng thấm: 
a. Phương pháp Horton 
Dựa trên quan trắc thực nghiệm, Horton (1940) cho rằng cường độ thấm giảm đi 
theo qua hệ hàm số mũ, bắt đầu từ một cường độ ban đầu lớn nhất nào đó tới một cường 
độ nhỏ nhất nào đó trong suốt quá trình diễn biến của trận mưa: 
 ktp c 0 cf f f f e
 (2.50) 
Trong đó: 
fp - Cường độ thấm của nước trên bề mặt vào đất tại thời gian t, mm/h; 
fc - Cường độ thấm nhỏ nhất hay lúc bão hoà; 
f0 - Cường độ thấm lớn nhất hay tại lúc ban đầu; 
t - Thời gian tính từ lúc bắt đầu mưa rơi, h; 
k - Hằng số triết giảm, 1/h. 
Các thông số đầu vào cần thiết cho phương pháp này bao gồm các trị số cường độ 
Quan niệm về dòng chảy mặt 
69 
thấm lớn nhất và nhỏ nhất, hệ số triết giảm biểu thị tốc độ thấm giảm đi theo thời gian, 
thời gian cần thiết để đất từ lúc bão hòa đến lúc khô hoàn toàn, và tổng lượng nước thấm 
tiềm năng vào lớp đất có chiều dày quy đổi là h tính bằng mm. 
Đồ thị thấm Horton 
b. Phương pháp Green-Ampt 
Phương pháp này mô hình sự thấm 
với giả thiết có một “mặt ướt” là ranh 
giới giữa lớp đất bên dưới chưa bão hoà 
với lớp bên trên đã bão hoà. Mặt ướt này 
di chuyển dần từ trên xuống dưới và đi 
vào lớp đất chưa bão hoà bên dưới. Các 
thông số đầu vào cần thiết là độ thiếu ẩm 
ban đầu của đất, hệ số ngấm của đất và 
độ cao hút nước tại mặt ướt. 
c. Phương pháp số đường cong 
Phương pháp số đường cong (Curve 
Number Method) cho rằng, có thể tìm 
được tổng dung lượng thấm của đất từ đường cong số cho dưới dạng bảng. Trong suốt 
trận mưa dung lượng này bị suy giảm dần theo một hàm số của lượng mưa và dung 
lượng còn lại. Các thông số đầu vào cho phương pháp này là đường cong số, hệ số thấm 
của đất và thời gian cần cho đất bão hòa hoàn toàn đến khô hoàn toàn. 
8. Phương pháp tính toán nước ngầm 
Hình 2.14. minh hoạ khái niệm về một mô hình nước ngầm hai vùng mà SWMM 
sử dụng. Vùng đất phía trên chưa bão hoà với độ ẩm là θ; vùng đất phía dưới đã bão hoà 
hoàn toàn vì vậy độ ẩm của nó được cố định tại độ rỗng φ. Các lượng nước được tính 
theo thể tích trên một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian bao gồm: 
Sơ đồ thấm Green-Amp 
70 
Mô hình nước ngầm hai vùng 
fI - Lượng nước từ bên trên mặt đất thấm xuống đất; 
fEU - Lượng thoát bốc hơi nước từ lớp đất phía trên, tính theo tỷ lệ cố định của bốc 
hơi bề mặt; 
fU - Lượng nước thấm từ lớp đất phía trên xuống lớp đất phía dưới, phụ thuộc vào 
độ ẩm θ của lớp đất phía trên và chiều sâu dU; 
fEL - Lượng bốc hơi từ lớp đất phía dưới, phụ thuộc vào chiều sâu của lớp đất phía 
trên dU; 
fL - Lượng nước thấm từ lớp đất phía dưới vào nước ngầm tầng sâu, phụ thuộc vào 
chiều sâu dL của lớp đất phía dưới; 
fG - Lượng nước ngầm ở phía bên chảy vào hệ thống kênh tiêu, phụ thuộc vào chiều 
sâu lớp đất thấp hơn dL và chiều sâu của kênh hoặc nút nhận nước. 
Sau khi tính toán dòng chảy trong thời đoạn đang xét, dùng phương trình cân bằng 
khối lượng viết cho sự thay đổi thể tích nước trữ trong mỗi lớp đất, từ đó tính được chiều 
sâu mực nước ngầm mới và độ ẩm của lớp đất chưa bão hoà cho thời đoạn tiếp theo. 
9. Phương pháp diễn toán dòng chảy 
Trong phương pháp SWMM, dòng chảy bên trong đường dẫn bị chi phối bởi các 
phương trình bảo toàn khối lượng và động lượng cho dòng chảy biến đổi dần, không ổn 
định (tức là các phương trình Saint Venant). 
Phương trình liên tục: 
 A Q
0
t x
 
 
 (2.51) 
Phương trình động lực: 
2
f
Q A H H
gAS 2v v gA 0
t x x x
   
   
 (2.52) 
Trong đó: 
Q - Lưu lượng chuyển qua mặt cắt kênh đang xét, m3/s; 
71 
v - Tốc độ dòng chảy ở mặt cắt đang xét, m/s; 
A - Diện tích mặt cắt ướt tại vị trí đang xét, m2; 
H - Cột nước áp suất (m) tại mặt cắt đang xét, H = z + h, với z là cao độ đáy đường 
dẫn và h là chiều sâu nước trong đường dẫn tại mặt cắt đang xét. 
Sf - Độ dốc ma sát (độ dốc mặt nước): 
f 4/3
k
S Q v
g.A.R
 (2.53) 
Trong đó: 
k = gn2, với n là hệ số nhám; 
R - Bán kính thuỷ lực, m. 
Hệ phương trình (2.51) và (2.52) được giải theo phương pháp sai phân hữu hạn với 
sơ đồ hiện. Hệ thống diễn toán dòng chảy được thành phần EXTRAN của SWMM mô 
phỏng dưới dạng một hệ thống các nút và các đường dẫn nước. 
Trong SWMM, có thể chọn một trong các lựa chọn sau đây về mức độ chính xác 
dùng để giải các phương trình đó: 
- Dòng chảy đều; 
- Dòng chảy tuyến sóng động học; 
- Dòng chảy tuyến sóng động lực học. 
SWMM sử dụng công thức Manning để biểu diễn quan hệ giữa lưu lượng (Q), diện 
tích mặt cắt ướt (A), bán kính thủy lực (R), và độ dốc (S) trong đường dẫn: 
2/3 1/21Q AR S
n
 (2.54) 
Trong đó: 
n - Hệ số nhám Manning; 
S - Độ dốc, cũng được hiểu là độ dốc của đường dẫn hoặc độ dốc thủy lực, tùy theo 
phương pháp tính thủy lực dòng chảy tuyến là sóng động học hay sóng động lực học. 
Đối với các ống tiết diện tròn của mạng cống thoát nước, thay cho công thức 
Manning, dùng công thức Darcy-Weisbach cho dòng chảy đầy có áp: 
1/2 1/28gQ A.R S
f
 (2.55) 
Trong đó: 
g - Gia tốc trọng trường; 
72 
f - Hệ số nhám dọc đường Darcy-Weisbach. 
Không cần phải gán dạng chảy đầy có áp cho một đường nối để cho nó làm việc có 
áp. Bất cứ dạng tiết diện kín nào cũng có thể có khả năng chảy có áp, do đó cũng giống 
như đối với tiết diện tròn. 
10. Phương pháp tính toán hồ điều hòa 
Trong SWMM, người ta áp dụng phương trình cơ bản tính toán điều tiết hồ: 
 IN OUTAdZ Q dt PA Q dt (2.56) 
Trong đó: 
A - Diện tích mặt hồ (m2); 
Z - Cao trình mực nước trong hồ (m); 
QIN, QOUT - Lưu lượng vào và ra khỏi hồ, (m3/s); 
 t - Thời gian, (s); 
 P - Cường độ mưa trên mặt hồ, (m/s). 
Sai phân hoá phương trình trên với bước thời gian ti=ti−ti−1 (s), được: 
i i
i i
i i i 1 IN i OUT i
P .A
A Z Z Q . t Q . t
1000
 (2.57) 
Trong đó: 
 iA - Diện tích mặt hồ trung bình ở thời đoạn thứ i (m
2); 
 Zi, Zi−1 - Cao trình MN cuối thời đoạn thứ i và i−1, (m); 
 Pi - Lượng mưa rơi trực tiếp xuống mặt hồ trong thời đoạn thứ i, (mm); 
 QINi, QOUTi - Lưu lượng vào và ra trung bình ở thời đoạn thứ i, (m
3/s). 
11. Phương pháp tính toán điền trũng trên bề mặt 
Thông thường trong diễn toán dòng chảy, khi dòng chảy vào một nút vượt quá khả 
năng của hệ thống vận chuyển nước ở phía hạ lưu của nó, phần thể tích vượt quá sẽ chảy 
tràn ra khỏi hệ thống và bị mất đi. Có một lựa chọn để làm cho dung tích vượt quá này 
được trữ lại bên trên nút dưới dạng một “vũng ngập” (pond), và dung tích đó sẽ được 
đưa trở lại hệ thống khi khả năng của hệ thống cho phép. 
Khi diễn toán dòng chảy đều và dòng chảy sóng động học thì nước của vũng ngập 
được trữ chỉ đơn giản là thể tích nước vượt quá. Đối với dòng chảy sóng động lực học 
chịu ảnh hưởng bởi các độ sâu nước duy trì tại các nút, thể tích nước vượt quá được giả 
định tạo thành vũng ngập bên trên nút với diện tích bề mặt không đổi. Diện tích bề mặt 
này là một thông số đầu vào cung cấp cho một nút. 
73 
Như là một tùy chọn, ta có thể biểu diễn hệ thống chảy tràn trên bề mặt. Trong hệ 
thống kênh hở nó có thể bao gồm sự chảy tràn trên đường tại các cầu hoặc các điểm giao 
cắt với ống ngầm cũng như với các diện tích trữ nước của vùng đồng trũng thêm vào. 
Trong các hệ thống đường dẫn kín, dòng chảy tràn trên bề mặt có thể được chuyển xuống 
các đường phố bên dưới, các thung lũng, hoặc các tuyến khác trên mặt đất đến cửa nhận 
nước mưa hoặc một kênh hở tiếp theo. Dòng chảy tràn cũng có thể được lưu giữ trong 
các chỗ trũng trên bề mặt, như là: bãi đỗ xe, sân đua hoặc các diện tích khác. 
12. Phương pháp tính toán dòng chảy chất lượng nước 
Ngoài việc mô phỏng thủy lực, SWMM còn có khả năng biểu diễn chất lượng nước 
trong phạm vi một đường ống hoặc kênh với giả thiết rằng đường ống hoặc kênh được 
xem như là bể phản ứng khuấy trộn liên tục. 
Dòng chảy tuyến chất lượng nước (water quality routing) bên trong các đường nối 
cho rằng, đường dẫn xử lý như một bể phản ứng khuấy trộn liên tục (continuously stirred 
tank reactor). Nồng độ của một chất tồn tại trong đường dẫn tại thời điểm cuối của bước 
thời gian được tính toán thông qua việc kết hợp phương trình bảo toàn khối lượng. 
Mô hình chất lượng nước trong các nút công trình trữ nước cũng tuân theo cùng 
một cách tiếp cận như đối với các đường dẫn. Đối với các loại nút khác không có thể 
tích, chất lượng nước tồn tại trong nút chỉ đơn giản là sự pha trộn nồng độ của tất cả 
dòng chảy đi vào nút. 
13. Nhận xét về phương pháp SWMM 
Từ những mô tả về tính năng của phương pháp SWMM ở trên, thấy rằng phương 
pháp này có rất nhiều ưu điểm: 
- Xét được hầu hết các bộ phận và các đối tượng của hệ thống tiêu từ mặt ruộng cho 
đến cửa xả, tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh. 
- Xét được các quá trình của nước theo thời gian, tức là mô phỏng thời gian liên tiếp. 
- Khi cần thiết, sau khi mô phỏng thuỷ lực, có thể mô phỏng chất lượng nước và sự lan 
truyền chất ô nhiễm (BOD, Tổng Coliform, Tổng N, Tổng P, Chất lơ lửng, Xói mòn đất). 
- Có phần mềm cùng tên là SWMM dễ sử dụng, được miễn phí do US EPA (US 
Enviro-nmental Protection Agency) cung cấp, do liên quan đến bảo vệ môi trường. 
- Phần mềm SWMM là một công cụ tính toán thủy văn - thủy lực mạnh, có thể mô 
phỏng một hệ thống không giới hạn số phần tử, tốc độ tính toán nhanh, giao diện thân 
thiện, dễ nhập và lấy ra số liệu dưới nhiều dạng khác nhau. 
- So với các phần mềm tính toán tiêu khác, SWMM mô phỏng máy bơm rất chi tiết, 
có xét đến đường đặc tính máy bơm, nên rất thích hợp với việc nghiên cứu hệ thống tiêu 
thoát nước có cả trạm bơm. 
74 
Vì những ưu điểm này, kể từ khi ra đời năm 1971 và đến nay trải qua một số lần 
nâng cấp lớn, SWMM luôn luôn được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới cho các công 
tác quy hoạch, phân tích và thiết kế hệ thống tiêu thoát nước, bao gồm mạng lưới thoát 
nước mưa, mạng lưới thoát nước thải và các hệ thống tiêu thoát nước khác trong các 
vùng đô thị, trong đó cũng có thể bao gồm cả những diện tích không phải là đất đô thị. 
Hạn chế của SWMM là việc mô phỏng ngập tràn khi mạng lưới thoát nước quá tải 
còn đơn giản, bởi vì SWMM là mô hình một chiều. 
Sau đây là một số ví dụ về sử dụng SWMM: 
- Tại Trung Quốc, SWMM là một trong những mô hình được sử dụng rộng rãi trong 
công tác quy hoạch và quản lý lũ lụt đô thị [27]. Ví dụ, đã mô phỏng ngập lụt đô thị cho 
TP Đông Quan, nơi có đô thị hoá nhanh chóng, hay đã mô phỏng hệ thống tiêu thoát 
nước hỗn hợp lưu vực sông Chuan Fang của thành phố Côn Minh [28]. 
- Tại Hàn Quốc, dựa trên mô phỏng SWMM nhiều tác giả đã tiến hành các nghiên 
cứu về tiêu thoát nước: nghiên cứu phân tích cho vùng nguy hiểm ngập lụt đô thị [29] 
(Kim K. - 2005); phân tích đặc điểm của mô hình dòng chảy đô thị [30] (Kim M. - 2005); 
nghiên cứu giảm dòng chảy mặt có sử dụng LID [32] (Park J. - 2008); nghiên cứu cải 
thiện các vùng thường xuyên bị ngập lụt [33] (Park S. - 2011); nghiên cứu đánh giá cho 
tổn thường do ngập cục bộ trong khu đô thị [34] (Shon T. - 2010) v.v... 
- Cũng tại Hàn Quốc, Don Gon Choi và Jinmu Choi (2015) phát triển thêm tập tin 
GeoSWMM để kết nối dữ liệu GIS và SWMM để tăng tính hiệu quả của SWMM và đã 
nghiên cứu cho lưu vực Seocho 2-dong thuộc TP Seoul. Ngoài ra, việc tạo ra bản đồ 
đánh giá ngập lụt theo giờ bởi SWMM đã trợ giúp n

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_co_so_khoa_hoc_de_xuat_giai_phap_tieu_nuo.pdf
  • pdfThongtinluanandualenmang_NCS_LeVanTruong(ĐHTL).pdf
  • pdfTomtatluananTA_NCS_Le VanTruong(ĐHTL).pdf
  • pdfTomtatluananTV_NCS_LeVanTruong(ĐHTL).pdf