Chương 6. Thuỷ văn đô thị

Ch−ơng 6. thuỷ văn đô thị ảnh. Lũ lụt ở Houston, Texas 6.1. đặc điểm của thuỷ văn đô thị Phạm vi nghiên cứu của ch−ơng này Ch−ơng này mô tả các kỹ thuật thông dụng trong thuỷ văn đô thị, nhấn mạnh các kỹ thuật không đ−ợc thảo luận tr−ớc đây theo chủ đề này và đặc biệt là các kỹ thuật đ−ợc cải tiến cụ thể cho từng đô thị. Những cải tiến này bao gồm tính toán l−ợng tổn thất dị th−ờng qua việc xác định l−ợng m−a phụ trội, giảm thời gian trễ trong ph−ơng pháp đ−ờng quá trình thuỷ văn đơn vị, đặc biệt nó nhấn mạnh các kỹ thuật sóng động học tới việc xác định đ−ờng quá trình của dòng chảy tràn. Việc lựa chọn l−ợng m−a đầu vào cho cấu trúc của một đ−ờng quá trình m−a thiết kế là đặc biệt quan trọng trong thuỷ văn đô thị bởi vì các bề mặt đô thị không thấm n−ớc, biến đổi nhanh l−ợng m−a thành dòng chảy, do vậy những biến đổi của l−ợng m−a trong thời gian phát triển ngắn trong đ−ờng quá trình m−a th−ờng sẽ tạo nên những sự biến đổi t−ơng tự trong đ−ờng quá trình dòng chảy thuỷ văn. Các cống thuỷ lực ngầm và lựa chọn các biện pháp kiểm 341 soát lũ lụt đô thị cũng đ−ợc bàn đến. Một vài mô hình nhận thức ứng dụng máy tính thuận tiện trong các đô thị đ−ợc xem xét cụ thể. Trong ch−ơng này cũng bàn luận đến các mô hình đang ở giai đoạn nghiên cứu. Các tài liệu tham khảo tiện dụng cho nghiên cứu thuỷ văn đô thị, bao gồm các công trình của Delleur và Dendrou (1980), Kibler (1982), Whipple và cộng sự (1983), Walesh (1989), Moffa (1990) và Stagiờe - Urbonas (1990). Lời mở đầu Mặc dù các nguyên lý tự nhiên của vòng tuần hoàn n−ớc ở các khu vực thuỷ văn đô thị phần lớn đ−ợc bảo toàn nh− một khu vực bất kỳ nào khác, tuy nhiên, còn đ−ợc xác định bởi hai tính chất sau: 1. Các bề mặt không thấm n−ớc chiếm −u thế (ví dụ: vỉa hè, các mái nhà). 2. Tồn tại các hệ thống l−u vực nhân tạo hoặc các hệ thống l−u vực thuỷ lực không thấm n−ớc (ví dụ một hệ thống cống ngầm). Hình 6.1: ảnh h−ởng của việc đô thị hoá trên đ−ờng quá trình dòng chảy thuỷ văn đô thị. a) Hình dạng. b) Các dòng chảy cực đại (Leopold, 1968). Do vậy, ảnh h−ởng của diện tích, độ dốc và đất đá l−u vực vùng đô thị tới l−ợng m−a lớn hơn l−u vực vùng nông thôn. Do đó, tổng l−ợng dòng chảy mặt vào từ một l−u vực đô thị lớn hơn, bởi vì chúng có các khu vực thấm n−ớc ít và tổn thất vì vậy cũng ít hơn l−u vực nông thôn. Các tính chất đó đ−ợc minh họa trong hình (6.1). Tổng l−ợng dòng chảy ảnh h−ởng nhanh và lớn hơn, khi đó vấn đề kiểm soát cần đ−ợc gia tăng, các tính chất t−ơng tự của việc đô thị hoá nông thôn cũng có xu h−ớng tạo nên việc ứng 342 dụng công nghệ kỹ thuật, một phần nào đó dễ dàng hơn, trong phân tích các vấn đề, bởi vì việc tính toán những l−ợng tổn thất đ−ợc đơn giản hoá và các tính chất về hình dạng, độ dốc và độ nhám của lòng dẫn đ−ợc biết đến tốt hơn. Những hệ thống l−u vực trong các khu vực đô thị dựa trên các lòng dẫn tự nhiên, nh−ng phần lớn các thành phố đều có thêm một mạng l−ới cống ngầm cho việc tiêu thoát n−ớc lũ. Nếu hệ thống này chỉ dùng để tiêu thoát n−ớc lũ, nó đ−ợc gọi là một cống ngầm lũ. Nếu các cống ngầm này còn mang theo n−ớc thải sinh hoạt thì nó đ−ợc gọi là một cống ngầm kết hợp. Hình 6.2. Hệ thống tiêu n−ớc đô thị (Metcalf và Eddy và các cộng sự, 1971). Một cống ngầm kết hợp th−ờng có một bộ phận điều tiết (các cấu trúc kiểm soát thuỷ lực nh− đập n−ớc, vòi n−ớc) đặt ở cuối dòng, nó làm chuyển h−ớng dòng chảy mùa 343 kiệt vào trong một thùng chứa n−ớc, thùng này đ−ợc mang đi để nghiên cứu (hình 6.2). Trong suốt thời kỳ mùa m−a, khi tổng l−ợng thuỷ lực của thùng chứa n−ớc và bộ phận điều tiết quá tải, xuất hiện sự chảy tràn trên các cống ngầm kết hợp (dòng chảy hỗn hợp của n−ớc lũ và n−ớc thải sinh hoạt), nó thoát trực tiếp ra kênh m−ơng gây ra các vấn đề về ô nhiễm môi tr−ờng. Khi n−ớc lũ và n−ớc thải sinh hoạt đ−ợc mang đi trong các cống ngầm riêng biệt, nó ng−ợc lại với sự kết hợp. Phần lớn các thành phố hiện đại có các hệ thống riêng biệt, nh−ng nhiều thành phố lạc hậu vẫn tồn tại các hệ thống cống ngầm kết hợp nh− thế, đặc biệt ở vùng Đông Bắc và miền Trung n−ớc Mỹ. Các cống ngầm lũ và cống ngầm kết hợp đ−ợc lắp đặt để tiêu thoát n−ớc lũ từ bề mặt đất, do vậy nó ngăn cản lũ lụt và cho phép chảy trên các đ−ờng quốc lộ và chảy tự do. Nh− vậy, hệ thống cống th−ờng đ−ợc thiết kế cho một đỉnh l−u l−ợng thực tế t−ơng ứng với một chu kỳ cho tr−ớc (ch−ơng 3) và đ−ợc điều chỉnh cho từng vùng (từ 2 đến 5 năm cho l−u vực gần đô thị, và từ 10 đến 50 năm cho các quốc lộ chính tiêu biểu). Và luôn luôn nhận thấy rằng, một hệ thống cống ngầm lũ (hoặc hệ thống cống ngầm kết hợp) là một hệ thống l−u vực nhỏ cho n−ớc lũ. Nếu tổng l−ợng của các cống ngầm bị quá tải, dòng chảy sẽ lựa chọn con đ−ờng chảy theo bề mặt các lối đi, hoặc hệ thống l−u vực chính. Nếu hệ thống bề mặt (ví dụ: các đ−ờng phố) không đ−ợc thiết kế phù hợp với một dòng chảy nh− vậy, dòng chảy bề mặt có thể phá huỷ các cơ sở hạ tầng với sức tàn phá khủng khiếp. Trong các công việc khác, hệ thống l−u vực chính phải luôn luôn đ−ợc thiết kế để có thể phòng chống những ảnh h−ởng tiêu cực có thể xảy ra hoặc tổng l−ợng dòng chảy v−ợt quá giới hạn tổng l−ợng của hệ thống cống ngầm tiêu thoát lũ. Vấn đề ứng dụng công nghệ kỹ thuật trong thuỷ văn đô thị Vấn đề ứng dụng công nghệ kỹ thuật trong thuỷ văn đô thị th−ờng cần thiết trong việc kiểm soát dòng chảy cực đại và độ sâu lớn nhất trên toàn bộ hệ thống l−u vực. Nếu độ dốc thuỷ lực quá lớn, các cống ngầm có thể quá tải, điều đó có nghĩa là mực n−ớc có thể tăng v−ợt quá đỉnh của cống ngầm, gây nên lũ lụt tại chỗ hoặc chảy tràn lên các đ−ờng phố. Các điều kiện thuận lợi mới phải đ−ợc l−u ý khi thiết kế để sự xuất hiện tình trạng ngập lụt nh− trên là nhỏ nhất và các hệ thống l−u vực đang tồn tại phải luôn đ−ợc điều chỉnh để thích hợp với tình trạng ngập lụt đó. Sự quá tải tổng l−ợng của một hệ thống đang tồn tại là một vấn đề phức tạp, th−ờng xuyên xuất hiện trong các khu vực mới đ−ợc phát triển với một hệ thống cống ngầm lạc hậu. Chất l−ợng n−ớc của dòng chảy đô thị cũng có thể bị ô nhiễm (Lager và cộng sự, 1977), đặc biệt những xử lý thô đòi hỏi để cải thiện chất l−ợng n−ớc của dòng chảy tiêu thoát tr−ớc đó vào kênh m−ơng. Điều này đặc biệt đúng đối với việc tiêu thoát các dòng chảy tràn của cống ngầm kết hợp (Field và Struzeski, 1972; Liên đoàn kiểm soát ô nhiễm nguồn n−ớc, 1989). Những lựa chọn để kiểm soát chất l−ợng n−ớc đô thị là rất nhiều. Một bảng liệt kê cho trong bảng (6.1) và đang đ−ợc tiếp tục thảo luận. Trong sự phát triển hiện nay có thể thiết kế một hệ thống l−u vực đơn giản với các cống ngầm hoặc các lòng dẫn hở có tổng l−ợng thuỷ lực đủ lớn để có thể tiêu thoát toàn bộ l−ợng n−ớc ngập úng trong thành phố, nh−ng ph−ơng thức này không kinh tế trong các hệ thống thuỷ lực lạc hậu. Việc giảm các cực đại lũ lụt thông qua việc sử dụng trữ l−ợng n−ớc trên bề mặt hoặc trong hệ thống l−u vực là ph−ơng pháp lựa chọn phổ biến nhất. Trữ l−ợng n−ớc có hai lợi ích là làm tăng l−ợng thấm (nếu trữ l−ợng n−ớc l−u vực nằm trên vùng đất đá 344 thấm n−ớc) và tăng l−ợng bốc hơi, do vậy việc giảm tổng l−ợng dòng chảy cũng hữu ích nh− việc giảm dòng chảy cực đại. Hơn nữa, trữ l−ợng n−ớc đóng vai trò thuận lợi trong việc kiểm soát chất l−ợng n−ớc bằng các lắng đọng bùn cát trong các hồ chứa. Có nhiều lựa chọn đ−ợc bổ sung, rất tiện dụng cho việc kiểm soát chất l−ợng n−ớc (Field, 1984; Schueler, 1987; Liên đoàn kiểm soát ô nhiễm n−ớc, 1989). Bảng 6.1:Ph−ơng thức kiểm soát chất l−ợng n−ớc dòng chảy đô thị Đo đạc Mô tả Trữ l−ợng n−ớc Sự ngăn chặn N−ớc đ−ợc giữ lại và thoát ra sau khi giảm dần bởi ảnh h−ởng của các hồ chứa. Sự duy trì N−ớc đ−ợc giữ lại trong điều kiện thuận lợi, không thoát xuống dòng sông; Chỉ đ−ợc di chuyển thông qua thấm và bốc hơi. Ví dụ Các l−u vực, các bể chứa cụ thể, trữ l−ợng n−ớc có sẵn trong hệ thống cống ngầm, các miền đất thấp ở đồng bằng, các bãi đậu xe, các mái nhà và nhiều khu công viên. Những thuận lợi Rẻ nếu đất có thể dùng đ−ợc; Có thể khuyến khích và duy trì sự cân bằng n−ớc và dòng chảy. Những khó khăn Gây tổn thất nếu đất không thể dùng đ−ợc, trữ l−ợng n−ớc trên vùng đất đai hoang vắng (Ví dụ các mái nhà, các khu để xe), không tránh khỏi việc tồn tại các vấn đề phức tạp. Sự tăng l−ợng thấm Sự giảm khu vực không thấm n−ớc Minh hoạ Vỉa hè xốp rỗng và các khu để xe. Những thuận lợi Đẩy mạnh sự bảo tồn n−ớc. Những khó khăn Không thuận lợi cho các thành phố lạc hậu; Không thể giảm dung l−ợng của những trận lũ lớn, gây nên các vấn đề phức tạp trong xây dựng. Việc đo đạc kiểm soát chuyển động của lũ. Những đo đạc đ−ợc lắp đặt sử dụng trong các khu vực đô thị và nông thôn. Ví dụ Kênh m−ơng hoá, phân đới vùng đồng bằng ngập lụt,. Những thuận lợi Nguồn đ−ợc nghiên cứu; ảnh h−ởng trong các khu vực mới. Những khó khăn Sự chia thành vùng, có thể không thích hợp cho các thành phố lạc hậu. Loại khác Ví dụ Những sự hạn chế cửa vào, đ−ợc cải thiện sự duy trì. Chú thích Những lựa chọn cho các hệ thống lạc hậu hơn. Việc lựa chọn các ph−ơng pháp kiểm soát th−ờng ảnh h−ởng tích cực tới việc phòng chống lũ lụt trong suốt thời kỳ thiết kế. Khi việc kiểm soát đ−ợc duy trì một cách tối đa, việc đánh giá một lần th−ờng sẽ giảm dần trong khi việc sử dụng các ph−ơng pháp khác lại tăng lên (Heaney và Nix, 1977). Việc tính toán một cách kinh tế là một phần việc quan trọng trong bất kỳ một bản thiết kế nào. Số liệu và thông tin cần thiết cho việc phân tích những vấn đề trong thuỷ văn đô thị cũng cần thiết cho các vùng thuỷ văn t−ơng tự khác. Ví dụ, thông tin về l−ợng m−a, các tính chất bề mặt vùng tập trung n−ớc và các tính chất của hệ thống l−u vực sông tự nhiên hoặc nhân tạo. Khi các ph−ơng pháp phân tích đ−ợc sử dụng để tính toán các đ−ờng quá trình thuỷ văn, nó có độ chính xác tốt hơn với những hệ thống đo đạc tiện dụng kèm theo các ph−ơng pháp tính toán dự báo và kiểm tra. Các ph−ơng pháp phân tích hiện nay theo trình tự từ những ph−ơng pháp đơn giản cho việc dự báo các dòng chảy cực đại và thể tích dòng chảy đến các mô hình máy 345 tính tinh vi để dự báo hoàn chỉnh đ−ờng quá trình thuỷ văn ở bất kỳ một điểm nào trong hệ thống l−u vực sông. Các ph−ơng pháp nh− vậy th−ờng bao gồm một ph−ơng pháp biểu diễn sự biến đổi l−ợng m−a thành dòng chảy trên bề mặt đất, tiếp theo là một ph−ơng pháp mô phỏng chuyển động của dòng chảy qua hệ thống l−u vực. Nhiều mô hình tính trên máy chuẩn rất tiện dụng trong cả hai loại máy điện toán và vi tính, hầu hết đ−ợc lập trình bằng các ngôn ngữ FORTRAN, BASIC (Sharp và Sawden, 1984) một cách dễ dàng hoặc bằng các ngôn ngữ lập trình khác. Đói t−ợng thiết kế Đối t−ợng của việc ứng dụng công nghệ liên quan đến thuỷ văn đô thị để cung cấp cho việc kiểm soát các dòng chảy và các độ sâu cực đại tại toàn bộ các khu vực trong hệ thống l−u vực. Về thực chất, đó là vấn đề kiểm soát lũ lụt nh− đ−ợc đề cập trong ch−ơng 4, nh−ng phải tính đến ảnh h−ởng tới việc đô thị hoá nông thôn. Vấn đề thứ hai bao gồm lũ lụt tại chỗ, việc tiêu thoát lũ và kiểm soát chất l−ợng n−ớc. Việc phân tích các vấn đề phải dẫn đến mục đích cuối cùng là dự báo dòng chảy cực đại, tổng l−ợng dòng chảy và hoàn thành các đ−ờng quá trình thuỷ văn ở mọi nơi trong hệ thống l−u vực. Các vấn đề đó th−ờng đ−ợc tách ra để giải quyết hệ thống bề mặt l−u vực,l−ợng m−a làm thay đổi đ−ờng quá trình thuỷ văn dòng chảy tràn (hoặc đ−ờng quá trình nhập l−u cho dòng chảy ở cửa vào đến hệ thống cống ngầm). Việc phân chia đó đ−ợc giải cho lòng dẫn hoặc hệ thống cống ngầm, nơi có thể đ−ợc kiểm soát thông qua các kỹ thuật giải chuyển động của dòng chảy thông th−ờng (ch−ơng 4). Tuy nhiên, xu h−ớng trong thuỷ văn đô thị là kết hợp một khối hai hệ thống và tạo nên đ−ờng quá trình thuỷ văn tổng hợp (hoặc dòng chảy cực đại, hoặc tổng l−ợng dòng chảy) tại hệ thống cửa ra, sự tổng hợp nh− vậy cho bởi một đ−ờng quá trình thuỷ văn đơn vị. Sự khác biệt giữa việc cần thiết phải dự báo dòng chảy cực đại, thể tích dòng chảy và việc hoàn thành đ−ờng quá trình thuỷ văn là quan trọng. Từ ba mục đích có thể yêu cầu nhiều ph−ơng pháp phân tích rất khác nhau. Thông th−ờng, các ph−ơng pháp dự báo dòng chảy cực đại và thể tích dùng các kỹ thuật đơn giản, trong khi dự báo đ−ờng quá trình thuỷ văn th−ờng đòi hỏi một sự phân tích bao quát hơn. Việc tính toán dòng chảy cơ bản trong các hệ thống l−u vực đô thị cũng đòi hỏi đ−ợc xem xét đặc biệt từ khi n−ớc bắt đầu chảy vào các lòng dẫn theo cả hai con đ−ờng là thấm (thấm vào n−ớc ngầm và từ n−ớc ngầm cung cấp cho) và n−ớc thải sinh hoạt. Tổng l−ợng n−ớc theo cả hai con đ−ờng này th−ờng đ−ợc −ớc l−ợng từ sự quan sát nghiên cứu ở hạ l−u của l−u vực hoặc, từ việc nghiên cứu sự khác biệt giữa l−ợng thấm/dòng chảy vào đặc biệt (I/I) (Cơ quan Bảo vệ Môi tr−ờng, 1977). Sự khác biệt lớn đối với việc ứng dụng các kỹ thuật phân tích sẽ đ−ợc tạo ra, cụ thể là, bản thiết kế của các hệ thống mới chống lại việc giảm các vấn đề l−u vực trong một hệ thống lạc hậu. Nhiều ph−ơng pháp lựa chọn th−ờng tiện dụng tr−ớc đây, nh−ng trái lại có thể tăng thêm sự khắt khe với các ph−ơng pháp trong việc kiểm soát các hệ thống đang tồn tại sau này. 346 6.2. Tổng quan các quá trình vật lý m−a - dòng chảy Sự biến đổi l−ợng m−a thành dòng chảy trong các vùng đô thị phần nào đ−ợc đơn giản hoá bởi vì những khu vực đô thị là vùng có tỷ lệ không gian không thấm n−ớc là t−ơng đối cao, mặc dù, trong khu vực dân c− và các vùng đất mở việc tính toán l−ợng thấm trong các bề mặt thấm n−ớc thể hiện sự tồn tại một số nhân tố bất lợi trong việc phân tích. Tuy nhiên, phần lớn các ph−ơng pháp đang sử dụng cho các l−u vực tự nhiên để tính toán l−ợng m−a phụ trội bằng máy tính có thể làm biến đổi một đ−ờng quá trình dòng chảy. Khi các đ−ờng quá trình thuỷ văn đ−ợc tính toán bằng máy tính, đặc biệt, số liệu l−ợng m−a thu đ−ợc phải thích hợp. Điều này là do các khu vực đô thị ảnh h−ởng nhanh tới l−ợng m−a tức thời, trái ng−ợc với các l−u vực tự nhiên, và sự ảnh h−ởng nhanh này làm giảm các dao động ngắn hạn. Do vậy, số liệu l−ợng m−a phải đ−ợc phù hợp ở thời đoạn hiệu quả 5 phút hoặc thời đoạn ngắn hơn để thích hợp với việc dự báo đ−ờng quá trình dòng chảy. Một vấn đề chúng ta quan tâm xa hơn đó là h−ớng của lũ lụt. Nh− trong các l−u vực tự nhiên, đ−ờng quá trình thuỷ văn có thể có một đỉnh lũ cao hơn đáng kể nếu lũ chuyển động xuống l−u vực theo h−ớng về phía cửa ra. Điều này có nghĩa rằng một dụng cụ đo m−a ít khi đo đủ ít nhất ba nhân tố cùng với sự đo gió có thể cần thiết cho việc mô tả tốc độ chuyển động của lũ lụt (mô tả chuyển động động lực của sóng lũ) (James và Scheckenberger, 1984). mô tả l−u vực L−u vực đô thị đ−ợc đặc tr−ng bởi hình dạng, độ dốc, đất đá, đất sử dụng, vùng không thấm n−ớc, độ nhám và trữ l−ợng n−ớc. Diện tích l−u vực và vùng không thấm n−ớc là hai thông số quan trọng nhất cho việc dự báo chính xác tổng l−ợng đ−ờng quá trình thuỷ văn đô thị. Mặc dù là một thông số d−ờng nh− theo h−ớng đ−ờng thẳng, việc tính toán phần trăm vùng không thấm n−ớc có thể rất phức tạp. Đặc biệt, nó cần thiết cho việc phân biệt mối quan hệ thuỷ lực giữa những vùng không thấm và thấm n−ớc. Mối quan hệ thuỷ lực các vùng không thấm n−ớc là những vùng chảy theo h−ớng vào hệ thống l−u vực, nh− vậy một bề mặt đ−ờng phố với các kè đá vỉa hè (lề đ−ờng) và các rãnh chảy theo h−ớng dòng chảy vào cửa vào một cống ngầm lũ. Mối quan hệ các khu vực phi thuỷ lực bao gồm các đỉnh mái nhà hoặc đ−ờng xe h−ớng chảy tới những vùng thấm n−ớc. Dòng chảy từ những vùng nh− vậy sẽ không chảy vào hệ thống l−u vực lũ lụt trừ khi những vùng thấm n−ớc đó trở nên bão hoà (dòng chảy từ những vùng nh− vậy không gây ra lũ trên hệ thống l−u vực). Việc tính toán vùng không thấm n−ớc có thể đ−ợc thực hiện từ việc đo đạc bằng cách chụp ảnh từ trên không hoặc xét về ph−ơng diện đất sử dụng. Đặc biệt các giá trị đó đ−ợc trình bày trong bảng (6.2) cho những vùng đô thị lớn, vùng không thấm n−ớc có thể đ−ợc tính toán trên nền tảng của mật độ ô nhiễm (ví dụ, Stankowski 1974): ( )PDPDI ln017.0573.06.9 −= (6.1) 347 Trong đó: I: Phần trăm vùng không thấm n−ớc. PD: Mật độ ô nhiễm (ng−ời/ac). Bảng 6.2. Kiểu đất không thấm n−ớc tại cho các thành phố ở Nineontano (Sullivan và cộng sự., 1978). Phần trăm Đất sử dụng Trung bình Phạm vi Nhà ở 30 22 - 44 Th−ơng mại 81 52 - 90 Công nghiệp 40 11 - 57 Vùng quê (đất hoang) 5 1 – 14 Cơ sở ph−ơng trình (6.1) là việc phân tích lặp của 567 trạm đo trong bang Newjersey, do vậy có thể sử dụng một cách thận trọng hơn ở một nơi nào khác. Vùng không thấm n−ớc th−ờng đ−ợc sử dụng nh− một thông số đo trong các mô hình. Phía trên l−u vực đô thị là hệ thống l−u vực hoặc tự nhiên hoặc nhân tạo. Việc cải tiến l−u vực bao gồm một hệ thống các lòng dẫn và các cống ngầm. Mạng l−ới đó tạo thành một hệ thống cống ngầm và nó th−ờng đ−ợc chảy với một mặt thoáng tự do, ví dụ dòng chảy trong lòng dẫn hở, nó ng−ợc lại với dòng chảy có áp trong một ống dẫn dầu. Do vậy, hệ thống l−u vực có những bộ thông số riêng mô tả hình dạng của l−u vực và các tính chất thuỷ lực của chúng. Trong một hệ thống l−u vực mới, tất cả các thông số đó là các thông số thiết kế và có thể đ−ợc biến đổi theo yêu cầu và mục đích của ng−ời sử dụng. Trong một hệ thống đang tồn tại, động lực chính của việc thu thập số liệu có thể mô tả một cách chính xác nh− mô tả hình dạng hệ thống l−u vực thiết kế. Điều này đặc biệt khó khăn trong các hệ thống lạc hậu, việc sửa chữa cải tiến chúng có thể mất vài thập niên và nó còn gây khó khăn trong việc nghiên cứu trong một l−u vực với yêu cầu số liệu thu đ−ợc chính xác, nh− việc đảo ng−ợc độ cao của các cống ngầm. tính toán l−ợng tổn thất L−ợng m−a phụ trội đ−ợc tính toán bằng máy vi tính là l−ợng m−a trừ đi l−ợng tổn thất (ch−ơng 2). Những l−ợng tổn thất này là kết quả từ sự hạ thấp trữ l−ợng n−ớc từ thảm thực vật hoặc các bề mặt khác, nh− l−ợng thấm vào các bề mặt thấm n−ớc hoặc thông qua bốc hơi. Trong một trận lũ riêng biệt, bốc hơi là t−ơng đối không quan trọng, nh−ng đối với việc phân tích trong một giai đoạn khá dài trong kho n−ớc đô thị (hoặc cho các chu kỳ dài t−ơng tự) thì sự bốc hơi trong các l−u vực tự nhiên là một l−ợng tổn thất đáng kể. Những tính toán l−ợng thấm cũng đ−ợc sử dụng cùng một ph−ơng pháp nh− những khu vực tự nhiên (ch−ơng 1). Trữ l−ợng n−ớc vùng trũng khó xác định từ l−ợng thấm trên những vùng không thấm n−ớc. Việc tính toán độ nhám cho những khu vực đô thị lớn bao gồm cả trữ l−ợng n−ớc vùng trũng đ−ợc thể hiện trong bảng (6.3). 348 Bảng 6.3. Những tính toán trữ l−ợng n−ớc vùng trũng trong các khu vực đô thị Thành phố Lớp phủ Kho trữ n−ớc (m) Tài liệu tham khảo Thấm n−ớc 0.25 Tholin và Keifer (1960) Chicago Không thấm n−ớc 0.0625 Đất cát 0.20 Hicks (1944) Đất phì nhiêu 0.15 Los Angeles Đất sét 0.01 Trong những vùng không thấm n−ớc cao, các hệ thống đo đạc có thể xác định đ−ợc một cách t−ơng đối trữ l−ợng n−ớc vùng trũng đến việc xác định đ−ợc độ dốc của l−u vực (hình 6.3). Hình 6.3. Trữ l−ợng n−ớc vùng trũng và độ dốc l−u vực (After kidd, 1978; Viessmm và cộng sự., 1977) Trữ l−ợng n−ớc vùng trũng th−ờng đ−ợc sử dụng nh− một thông số tính toán trong các mô hình, mặc dù sự mô tả một l−ợng tổn thất thực tế và tính toán nó là rất khó. Ví dụ 6.1 Tính toán l−ợng m−a phụ trội Đ−ờng quá trình l−ợng m−a đ−ợc thể hiện trong hình E6.1 và đ−ợc liệt kê trong bảng E6.1 là nguyên nhân gây nên trữ l−ợng n−ớc vùng trũng mất một l−ợng là 0.15 349 (in) và l−ợng thấm Horton (ph−ơng trình 1.18) với các thông số f0 = 0.45 (in), fc = 0.05 (in/giờ) và k = 1 (giờ-1). Tính đ−ờng quá trình m−a của l−ợng m−a phụ trội. Giải Trữ l−ợng n−ớc vùng trũng th−ờng đ−ợc di chuyển từ đầu kỳ tr−ớc đến việc giảm bất kỳ một l−ợng mất do thấm nào. Thể tích l−ợng m−a rơi trong