Nghiên Cứu Ứng Dụng Sản Phẩm Mưa Lưới Kết Hợp Với Mô Hình Thủy Văn Đô Thị Để Dự Báo Ngập Lụt Cho Thành Phố Hà Tĩnh.pdf

55 CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG SẢN PHẨM MƯA LƯỚI KẾT HỢP MÔ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ ĐỂ TÍNH TOÁN NGẬP LỤT ĐÔ THỊ CHO THÀNH PHỐ HÀ TĨNH.... Trong đó, tình trạng ngập lụt đô thị với các nguyên nhân khá

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

====***===

Nguyễn Thị Liên

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SẢN PHẨM MƯA LƯỚI KẾT HỢP

MÔ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ ĐỂ DỰ BÁO NGẬP LỤT

CHO THÀNH PHỐ HÀ TĨNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2022

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

====***===

Nguyễn Thị Liên

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SẢN PHẨM MƯA LƯỚI KẾT HỢP

MÔ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ ĐỂ DỰ BÁO NGẬP LỤT

Hà Nội - 2022

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Quang Hưng, người thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt

tới các thầy cô trong khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Thủy văn và Tài nguyên nước đã dạy dỗ và truyền đạt cho tôi những kiến thức chuyên ngành hữu ích trong suốt quá trình học tập tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội

Tôi xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ của đề tài “Nghiên cứu đánh giá, dự báo

tác động của hạ thấp mực nước đến hiệu quả hoạt động của công trình thủy lợi vùng hạ du sông Cả và đề xuất các giải pháp khắc phục” đã giúp đỡ học viên trong

công tác thu thập và trao đổi các thông tin, tài liệu liên quan đến khu vực và vấn đề nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn các anh/chị công tác tại Công ty cổ phần môi trường và Công trình đô thị Hà Tĩnh - HTURENCO đã nhiệt tình giúp đỡ, cung cấp

số liệu để học viên hoàn thành luận văn này

Xin gửi lời cảm ơn tới tất cả bạn bè và gia đình những người luôn ủng hộ, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận văn này

Do giới hạn về thời gian cũng như hạn chế về số liệu và hạn chế về kinh nghiệm nghiên cứu nên luận văn không tránh được những thiếu sót Tôi rất mong được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp để luận

văn được hoàn thiện hơn

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, tháng 11 năm 2022

Nguyễn Thị Liên

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC BẢNG i

DANH MỤC HÌNH iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu 4

1.1.1 Vị trí địa lý 4

1.1.2 Đặc điểm địa hình 5

1.1.3 Đặc điểm địa chất, thảm phủ 5

1.1.4 Đặc điểm khí hậu 6

1.1.5 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi 11

1.1.6 Đặc điểm thủy văn 14

1.1.7 Hiện trạng và phương hướng phát triển kinh tế - xã hội 16

1.1.7.1 Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội 16

1.1.7.2 Định hướng phát triển kinh tế - xã hội 17

1.2 Tổng quan về hiện trạng thoát nước thành phố Hà Tĩnh 18

1.2.1 Hệ thống thoát nước của thành phố Hà Tĩnh 18

1.2.2 Tình hình ngập lụt và nguyên nhân gây ngập lụt cho thành phố Hà Tĩnh 21

1.3 Tổng quan các loại dữ liệu mưa lưới 26

1.4 Tổng quan các nghiên cứu về mô hình thủy văn đô thị và phân tích đánh giá mưa lưới 34

1.4.1 Trên thế giới 34

1.4.2 Trong nước 37

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN, LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ DỮ LIỆU THU THẬP 43

2.1 Phương pháp tiếp cận 43

2.2 Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE URBAN 44

2.3 Dữ liệu thu thập 52

2.3.1 Số liệu hệ thống thoát nước khu vực nghiên cứu 52

2.3.2 Dữ liệu địa hình 53

2.3.3 Số liệu đê bao và cống dưới đê 53

2.3.4 Số liệu KTTV và số liệu vết ngập 55

2.3.5 Thu thập và xử lý dữ liệu mưa lưới 55

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG SẢN PHẨM MƯA LƯỚI KẾT HỢP MÔ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ ĐỂ TÍNH TOÁN NGẬP LỤT ĐÔ THỊ CHO THÀNH PHỐ

HÀ TĨNH 59

3.1 Phân tích, đánh giá các dữ liệu mưa 59

3.2 Thiết lập mô hình MIKE URBAN cho hệ thống thoát nước thành phố Hà Tĩnh67 3.2.1 Thiết lập mô hình 67

3.2.2 Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình 74

3.2.2.1 Hiệu chỉnh mô hình 74

3.2.2.2 Kiểm định mô hình 80

3.2.3 Đánh giá khả năng sử dụng các bộ dữ liệu mưa lưới trong tính toán ngập lụt đô thị 85

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO 103

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Nhiệt độ tháng, năm trung bình nhiều năm tại các trạm 6

Bảng 1.2 Độ ẩm tương đối tháng, năm trung bình nhiều năm tại các trạm 7

Bảng 1.3 Lượng bốc hơi ống piche trung bình nhiều năm tại các trạm 7

Bảng 1.4 Tổng số giờ nắng tháng, năm tại các trạm 7

Bảng 1.5 Lượng mưa tháng năm trung bình nhiều năm tại một số trạm 9

Bảng 1.6 Lượng mưa 1, 3, 5 ngày lớn nhất trạm Hà Tĩnh giai đoạn 2009 - 2017 10

Bảng 1.7 Hiện trạng các tuyến đê bảo vệ thành phố Hà Tĩnh 14

Bảng 1.8 Mực nước lũ cao nhất năm tại các vị trí 15

Bảng 1.9 Hiện trạng phân bố dân cư thành phố Hà Tĩnh năm 2020 16

Bảng 1.10 Đặc điểm của hệ thống kênh tiêu chính tại thành phố Hà Tĩnh 19

Bảng 1.11 Thông tin các sản phẩm mưa lưới nội suy từ dữ liệu trạm quan trắc 27

Bảng 1.12 Thông tin một số sản phẩm mưa tái phân tích từ mô hình NWP 28

Bảng 1.13 Thông tin một số sản phẩm mưa vệ tinh 30

Bảng 3.1 Các chỉ số thống kê được sử dụng để đánh giá các dữ liệu mưa 60

Bảng 3.2 Xác định các chỉ số biến của pha mưa 60

Bảng 3.3 Các chỉ số thống kê giữa dữ liệu mưa quan trắc tại trạm Hà Tĩnh và các sản phẩm mưa lưới 61

Bảng 3.4 Kết quả độ sâu ngập tại một số vị trí điển hình trận ngập ngày 15/10/2016 75

Bảng 3.5 Các chỉ số thống kê đánh giá kết quả hiệu chỉnh mô hình 77

Bảng 3.6 Kết quả độ sâu ngập tại một số vị trí điển hình trận ngập ngày 18/9/2020 80

Bảng 3.7 Các chỉ số thống kê đánh giá kết quả kiểm định mô hình 82

Bảng 3.8 Kết quả độ sâu ngập tại một số vị trí điển hình trận ngập ngày 18/10/2020 85

Bảng 3.9 Kết quả độ sâu ngập tại một số vị trí điển hình trận ngập ngày 30/10/2020 87

Bảng 3.10 Thống kê số điểm tính toán đúng theo thang độ sâu ngập 89

Bảng 3.11 Các chỉ số thống kê đánh giá kết quả tính toán 90

Bảng 3.12 Thống kê diện tích ngập theo từng mức độ ngập tính theo các nguồn mưa khác nhau 95

Bảng 3.13 Kết quả độ sâu ngập tại một số vị trí điển hình lúc 13h ngày 16/7/2018 97Bảng 3.14 Kết quả độ sâu ngập tại một số vị trí điển hình lúc 15h ngày 14/10/2019 98Bảng 3.15 Thống kê số điểm dự báo đúng theo thang độ sâu ngập 99

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ hành chính thành phố Hà Tĩnh 4

Hình 1.2 Xu thế biến đổi lượng mưa 1, 3, 5 ngày lớn nhất tại trạm Hà Tĩnh 11

Hình 1.4 Xu thế biến đổi mực nước lớn nhất tại trạm Thạch Đồng 16

Hình 1.5 Quy hoạch sử dụng đất thành phố Hà Tĩnh theo các giai đoạn 18

Hình 1.6 Hình minh họa các hướng thoát nước chính thành phố Hà Tĩnh 19

Hình 1.7 Tình trạng ngập tại các tuyến đường thành phố Hà Tĩnh 24

Hình 1.8 Tình trạng ứ tắc tại hố ga do xả rác 26

Hình 2.2 Cấu trúc quản lý dữ liệu của Mike Urban 46

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống quản lý mô hình Mike Urban - MOUSE 46

Hình 2.4 Sơ đồ tính toán mưa – dòng chảy 48

Hình 2.5 Hình ảnh mô phỏng tính toán dòng chảy trong hệ thống thoát nước 1 chiều 50

Hình 2.6 Hình ảnh mô phỏng kết nối mô hình 1 chiều và 2 chiều 52

Hình 2.7 Diện ngập khu vực Hà Tĩnh năm 2009 54

Hình 2.8 Tải dữ liệu mưa GPM bằng Google Earth Engine (GEE) 56

Hình 2.9 Xử lý dữ liệu mưa GPM bằng QGIS 56

Hình 2.10 Tải dữ liệu mưa GSMaP bằng GEE 57

Hình 2.11 Xử lý dữ liệu mưa GSMaP bằng QGIS 57

Hình 2.12 Tải dữ liệu mưa CCS cho từng vùng cụ thể trên trang chủ của dữ liệu mưa 57

Hình 2.13 Xử lý dữ liệu mưa CCS bằng ArcGIS 57

Hình 2.14 Tải dữ liệu mưa ERA5-Land bằng GEE 58

Hình 2.15 Xử lý dữ liệu mưa ERA5-Land bằng QGIS 58

Hình 3.1 Tương quan giữa mưa trạm Hà Tĩnh và các dữ liệu mưa lưới trận mưa 62

13 – 16/10/2016 62

Hình 3.2 Tương quan giữa mưa trạm Hà Tĩnh và các dữ liệu mưa lưới trận mưa

17 - 19/9/2020 63

Hình 3.3 Tương quan giữa mưa trạm Hà Tĩnh và các dữ liệu mưa lưới trận mưa

16 – 19/10/2020 64

Hình 3.4 Tương quan giữa mưa trạm Hà Tĩnh và các dữ liệu mưa lưới trận mưa

29 - 31/10/2020 65

Hình 3.5 Biểu đồ thể hiện tổng lượng mưa tương ứng với các loại mưa 66

Hình 3.6 Thiết lập node trong mô hình MIKE URBAN 67

Hình 3.7 Hình ảnh nhập link trong MIKE URBAN 68

Hình 3.8 Thiết lập lưu vực trong MIKE URBAN 70

Hình 3.9 Sơ đồ mạng lưới tính toán trong MIKE URBAN 71

Hình 3.10 Hình ảnh trắc dọc tuyến cống 71

Hình 3.11 Bản đồ DEM sau khi biên tập lại 72

Hình 3.12 Thiết lập lưới 2D 72

Hình 3.13 Thiết lập biên mô hình 73

Hình 3.14 Kết nối dữ liệu mưa lưới với MIKE URBAN 74

Hình 3.15 Tương quan giữa độ sâu ngập thực đo và tính toán từ các nguồn dữ liệu mưa khác nhau, trận ngập ngày 15/10/2016 78

Hình 3.16 Kết quả ngập lớn nhất trên Google Earth trận ngập ngày 15/10/2016 theo các nguồn dữ liệu mưa khác nhau và các vị trí hiệu chỉnh 79

Hình 3.17 Tương quan giữa độ sâu ngập thực đo và tính toán từ các nguồn dữ liệu mưa khác nhau, trận ngập ngày 18/9/2020 83

Hình 3.18 Kết quả ngập lớn nhất trên Google Earth trận ngập ngày 18/9/2020 theo các nguồn dữ liệu mưa khác nhau và các vị trí kiểm định 84

Hình 3.19 Tương quan giữa độ sâu ngập thực đo và tính toán từ các nguồn dữ liệu mưa khác nhau, trận ngập ngày 18/10/2020 91

Hình 3.20 Tương quan giữa độ sâu ngập thực đo và tính toán từ các nguồn dữ liệu mưa khác nhau, trận ngập ngày 30/10/2020 92

Hình 3.21 Kết quả ngập lớn nhất trên Google Earth trận ngập ngày 18/10/2020 theo các nguồn dữ liệu mưa khác nhau 93

Hình 3.22 Kết quả ngập lớn nhất trên Google Earth trận ngập ngày 30/10/2020 theo các nguồn dữ liệu mưa khác nhau 94

Hình 3.23 Kết quả ngập lớn nhất trên Google Earth tính theo nguồn mưa PERSIANN-CCS 98

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Trung tâm Khí tượng Thủy văn và Viễn thám

Viện nghiên cứu hệ thống môi trường

Trung tâm tâm dự báo hạn vừa Châu Âu

Trung tâm Khí hậu giáng thủy toàn cầu

Cơ quan hàng không vũ trụ Nhật Bản

Cơ quan Khoa học và Công nghệ Nhật Bản

Trung dự báo môi trường quốc gia Mỹ

Trung tâm nghiên cứu khí quyển

NOAA The National Oceanic and Atmospheric Administration

Cơ quan Khí quyển và Đại dương quốc gia Hoa Kỳ

Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Những năm gần đây, quá trình đô thị hóa ở Việt Nam diễn ra với tốc độ khá cao Các đô thị có quy mô lớn gặp những vấn đề trong việc quản lý công tác quy hoạch, xây dựng phát triển đô thị, làm thế nào để nâng cao chất lượng sống của người dân, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên về đất đai và giảm thiểu tác động bất lợi về môi trường Sự quy hoạch và phát triển đôi lúc không đồng nhất và thiếu chuẩn xác, dẫn đến tình trạng quá tải của cơ sở hạ tầng gây ra nhiều nguy cơ mà người dân đã và đang phải đối mặt Trong đó, tình trạng ngập lụt đô thị với các nguyên nhân khác nhau như do tác động của biến đổi khí hậu, nước biển dâng, không có hệ thống thoát nước hoặc hệ thống thoát nước không đồng bộ, thiết kế không đáp ứng được nhu cầu thực tế, tình trạng quá tải hoặc do chế độ thủy văn, thủy triều của các sông chảy qua đang là bài toán khó trong quản lý đô thị tại một số thành phố

Hà Tĩnh hiện nay là đô thị loại 2 với sự phát triển đô thị lớn mạnh, cùng sự

đô thị hóa nhanh đó là thành phố thường xuyên bị ngập sau những trận mưa lớn, đặc biệt là vùng trung tâm kinh tế của thành phố. Có những năm như năm 2016, năm

2020, thành phố phải đón nhận 4 ÷ 5 lần ngập lụt trong mùa mưa Một số tuyến đường như: đoạn đường Trần Phú từ ngã ba Phan Đình Phùng đến ngã tư Vũ Quang, đoạn đường phía Tây Bệnh viện Đa khoa tỉnh chỉ sau 1 giờ mưa lớn đã ngập đến 0,40m, Nguyễn Du, Hải Thượng Lãn Ông, Nguyễn Công Trứ, Trần Phú… bị ngập

hưởng lớn đến đời sống dân sinh, phát triển kinh tế - xã hội của hàng chục nghìn người dân sinh sống và làm việc tại TP Hà Tĩnh

Vấn đề ngập lụt do mưa lớn ở khu vực đô thị ngày càng trở nên trầm trọng

do hệ thống tiêu thoát nước không theo kịp tốc độ đô thị hóa và các thiên tai ngày càng khắc nghiệt hơn dưới tác động của biến đổi khí hậu Đô thị là khu vực có kinh

tế phát triển, do đó, khi xảy ra tình trạng ngập lụt thì mức độ thiệt hại về kinh tế ở khu vực đô thị sẽ nghiêm trọng hơn rất nhiều so với các khu vực khác Để giải

quyết vấn đề này, ngoài việc cải tạo và xây dựng bổ sung hệ thống tiêu thoát nước thì cần thiết phải dự báo ngập lụt đô thị, để dự báo sớm những khu vực có khả năng ngập lụt Hầu hết các nghiên cứu về dự báo ngập lụt đa phần mới chỉ sử dụng số liệu quan trắc tại trạm, trong khi đó trên khu vực nghiên cứu chỉ có duy nhất một trạm khí tượng là trạm Hà Tĩnh Với sự ra đời và phát triển của sản phẩm mưa lưới

đã mở ra một kỷ nguyên mới trong giám sát và tính toán dự báo tài nguyên nước, đặc biệt là vùng thiếu số liệu Hiện nay có nhiều sản phẩm mưa lưới khác nhau, nên việc lựa chọn dữ liệu mưa đầu vào cho mô hình thủy văn đô thị phục vụ dự báo, cảnh báo ngập lụt đô thị cho thành phố Hà Tĩnh là hết sức cần thiết và quan trọng

Chính vì vậy, đề tài nghiên cứu: “ Nghiên cứu ứng dụng sản phẩm mưa

lưới kết hợp với mô hình thủy văn đô thị để dự báo ngập lụt cho thành phố Hà Tĩnh” là cần thiết và cấp bách trong giai đoạn hiện nay Để có thể góp phần nâng

cao khả năng dự báo, cảnh báo ngập lụt đô thị trên địa bàn, giúp hạn chế thiệt hại về người và của

2 Mục tiêu của luận văn

Mục tiêu tổng quát: Sử dụng mô hình Thủy văn đô thị đánh giá hệ thống thoát nước của thành phố Hà Tĩnh Lựa chọn nguồn dữ liệu mưa lưới phù hợp, kết nối với mô hình thủy văn đô thị để tính toán ngập lụt cho thành phố Hà Tĩnh

3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống thoát nước thành phố Hà Tĩnh và nguồn

dữ liệu mưa lưới trên lưu vực thành phố Hà Tĩnh

Phạm vi nghiên cứu:

+ Phạm vi không gian: khu vực thành phố Hà Tĩnh, tỉnh Hà Tĩnh;

+ Phạm vi thời gian: Theo thời gian xuất hiện các trận ngập thực tế đã xảy ra

tại thành phố Hà Tĩnh từ 2015 cho tới nay

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phân tích và tổng hợp số liệu: Thu thập và tổng hợp các tài

liệu hiện có liên quan như điều kiện khí hậu tự nhiên, kinh tế - xã hội, số liệu quan trắc tại các trạm trên lưu vực nghiên cứu Thu thập, sử dụng các tài liệu quy hoạch, thiết kế hệ thống thoát nước của thành phố Hà Tĩnh Tham khảo và kế thừa các tài liệu, kết quả của các nghiên cứu đã tiến hành trong khu vực được công bố trên các tạp chí, báo cáo, Internet

- Phương pháp mô hình hóa: Sử dụng các công thức toán học để mô phỏng lại các quá trình thủy văn trên lưu vực đô thị Các thiết lập hệ thống bao gồm thông tin về lưu vực và hệ thống thoát nước của thành phố Hà Tĩnh được xây dựng trong

bộ phần mềm tính toán, biên tính toán và đầu vào gồm mưa, mực nước sông, các kịch bản tính toán được ứng dụng sau khi mô hình được hiệu chỉnh đạt yêu cầu với các số liệu thực tế thu thập được

- Phương pháp viễn thám và GIS: Xử lý lớp thảm phủ và các thông số bề mặt của thành phố, ứng dụng trong việc thiết kế xanh đô thị, các thông tin tiếp nhận từ ảnh vệ tinh, radar sẽ được đưa vào trong nghiên cứu để nâng cao độ chính xác cũng như các tính năng khác của mô hình thủy văn đô thị Được sử dụng để chồng lớp bản đồ mưa lưới lên khu vực nghiên cứu để phân tích và xử lý dữ liệu mưa Xây dựng các bản đồ từ kết quả tính toán ngập lụt cho khu vực nghiên cứu Đồng thời,

sử dụng công cụ Google Earth Engine trong việc thu thập dữ liệu mưa lưới

5 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn gồm

3 chương:

Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

Chương 2: Phương pháp tiếp cận, lý thuyết mô hình và dữ liệu thu thập Chương 3: Ứng dụng sản phẩm mưa lưới kết hợp mô hình thủy văn đô thị để tính toán ngập lụt cho thành phố Hà Tĩnh

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu

1.1.1 Vị trí địa lý

Thành phố Hà Tĩnh trải dài từ 18°18’ đến 18°24’ vĩ Bắc và từ 105°53’ đến 105°56’ kinh Đông, nằm trên trục đường Quốc lộ 1A, cách thủ đô Hà Nội 340 km, cách thành phố Vinh 50 km về phía Bắc; cách thành phố Huế 314 km về phía Nam

và cách biển Đông 12,5 km

Hình 1.1 Bản đồ hành chính thành phố Hà TĩnhHiện tại Thành phố gồm 10 phường và 5 xã gồm có: Phường Bắc Hà, Phường Nam Hà, Phường Tân Giang, Phường Trần Phú, Phường Đại Nài, Phường

Hà Huy Tập, Phường Thạch Linh, Phường Nguyễn Du, Phường Thạch Quý, Phường Văn Yên, Xã Đồng Môn, Xã Thạch Hạ, Xã Thạch Trung, Xã Thạch Hưng,

người (năm 2020)

1.1.2 Đặc điểm địa hình

Thành phố Hà Tĩnh nằm trong vùng đồng bằng ven biển miền Trung, địa hình tương đối bằng phẳng, cao độ nền biến thiên từ +0,5m đến +3,0m Địa hình của các khu vực đã xây dựng trong nội thị có cao độ từ +2,0 đến +3,0m, các khu ruộng trũng có cao độ nền từ +1,0m đến +2,3m và khu vực dọc theo sông Rào Cái

có cao độ nền từ + 0,7 đến + 1,1m

Địa hình thành phố thấp dần từ Tây sang Đông Phía Tây thành phố là hồ Kẻ

Gỗ, phía Đông thành phố bao quanh bởi hệ thống đê sông Phủ nên khi hồ Kẻ Gỗ xả

lũ vào mùa mưa ở phía Tây kết hợp với triều cường lên ở phía Đông thành phố phải đóng hệ thống ngăn triều sẽ dẫn đến hiện tượng ngập úng nội đồng bên trong thành phố Việc tiêu thoát phải sử dụng chế độ tiêu tự chảy kết hợp tiêu động lực và cần xây dựng hệ thống hồ chứa nước để giảm thiểu hiện tượng ngập úng

Vùng phụ cận có nền địa hình tương đối thuận lợi, các trung tâm xã có nền từ +2,5 đến +4m Khi mưa lớn kết hợp triều cường lên hệ thống cống ngăn triều được đóng lại vì vậy gây ngập úng một số cánh đồng thuộc các xã Thạch Hưng, Thạch Đồng, Thạch Môn và phường Văn Yên

1.1.3 Đặc điểm địa chất, thảm phủ

Trong vùng nghiên cứu xuất lộ gần như đầy đủ địa tầng địa chất có tuổi từ cổ đến trẻ: Giới Proteozoi (Pt), giới Paleozoi (Pz), giới Mezozoi (Mz), trầm tích đệ tứ, các thành tạo măcma xâm nhập Các hệ thống đứt gãy trong vùng nghiên cứu có liên quan đến đặc điểm địa chất, công trình, địa chất thuỷ văn và còn là tiền đề cho

sự phát triển của các dòng sông lớn nhỏ trong vùng Các hiện tượng đá đổ, đá trượt, đất đá bị Laterit hoá, hoà tan, cacstơ, xói lở bờ, đều là những hiện tượng đã và đang xảy ra cần được quan tâm đầy đủ vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống nhân dân và vấn đề các công trình thủy lợi, thuỷ điện trong vùng

TP Hà Tĩnh hiện có 276.003 ha rừng Trong đó rừng tự nhiên 199.847 ha, trữ lượng 21,13 triệu m3, rừng trồng 76.156 ha, trữ lượng 2,01 triệu m3, độ che phủ rừng đạt 45 %

1.1.4 Đặc điểm khí hậu

Tỉnh Hà Tĩnh nói chung và thành phố Hà Tĩnh nói riêng nằm trong vùng khí hậu Bắc Trung Bộ, có hai mùa rõ rệt là mùa đông khô và lạnh kéo dài từ tháng XI đến tháng IV, mùa hè nóng ẩm từ tháng V đến tháng X Vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng của chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa Hàng năm bị chi phối bởi hai luồng gió mùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam và các nhiễu động thời tiết gây mưa khác

Chế độ nhiệt:

Hương Khê đạt 23,80C Nhiệt độ trung bình tháng nhỏ nhất tại Hương Khê đạt

Bảng 1.1 Nhiệt độ tháng, năm trung bình nhiều năm tại các trạm

(Đơn vị: o C)

Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Hà Tĩnh 17,6 18,7 20,9 25,1 27,9 29,7 29,6 28,6 26,9 24,5 21,7 18,8 24,2 Hương Khê 17,3 19,0 21,3 25,0 27,7 29,1 29,1 27,9 26,3 23,9 20,8 18,4 23,8

Kỳ Anh 17,5 19,5 21,2 25,1 27,9 30,4 30,0 28,8 27,1 25,2 22,4 19,2 24,5

Độ ẩm tương đối:

Độ ẩm tương đối trung bình năm đạt 85% tại các trạm Độ ẩm thấp nhất xảy

ra vào các tháng có gió Tây khô nóng - tháng VI, VII và đạt 71% ở Kỳ Anh, 76% ở Hương Khê, 74% ở Hà Tĩnh Độ ẩm cao nhất xảy ra vào các tháng cuối mùa đông khi có mưa phùn hoặc các tháng mùa mưa, độ ẩm tương đối cao nhất đạt 92%

Bảng 1.2 Độ ẩm tương đối tháng, năm trung bình nhiều năm tại các trạm

(Đơn vị:%)

Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Hà Tĩnh 88 90 90 86 79 74 74 79 85 87 87 88 84 Hương Khê 90 90 89 86 81 77 76 82 87 89 88 88 85

Kỳ Anh 91 92 91 87 79 71 71 77 85 87 87 87 84

Bốc hơi:

Bốc hơi Piche trung bình năm đạt 862mm tại Hà Tĩnh, 892mm tại Hương Khê 1080mm tại Kỳ Anh Lượng bốc hơi lớn xảy ra vào tháng VI, VII với lượng bốc hơi trung bình tháng đạt từ 133 ÷ 197mm Tháng II có lượng bốc hơi nhỏ nhất đạt từ 30 ÷ 35mm

Bảng 1.3 Lượng bốc hơi ống piche trung bình nhiều năm tại các trạm

(Đơn vị:mm)

Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Hà Tĩnh 37 30 37 60 102 133 141 101 67 58 52 45 862 Hương Khê 36 34 47 71 110 136 157 103 61 51 45 40 892

Kỳ Anh 38 34 42 69 132 197 184 129 77 67 62 51 1080

Số giờ nắng:

thường vào tháng V ÷ VII với số giờ nắng trên 200 giờ trong tháng, cao nhất tại Hà Tĩnh đạt 223 giờ vào tháng VII, các tháng có số giờ nắng thấp nhất trong năm là tháng I, II và XII với tổng số giờ nắng trong tháng từ 50 ÷ 70 giờ, thấp nhất tại Hà Tĩnh đạt 51 giờ vào tháng II

Bảng 1.4 Tổng số giờ nắng tháng, năm tại các trạm

Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Hà Tĩnh 70 51 71 132 213 205 223 185 151 127 93 74 1595 Hương Khê 55 47 77 121 169 178 187 153 113 88 69 55 1311

Kỳ Anh 70 61 87 150 223 221 231 193 156 121 82 63 1659

Chế độ gió:

Về mùa đông gió thịnh hành là gió Bắc và gió Đông, bắt đầu từ tháng XII đến tháng III năm sau Từ tháng IV ÷ VII là thời kỳ giao thời giữa gió Đông Bắc yếu dần, gió Tây và Tây Nam bắt đầu hoạt động mạnh dần lên và thổi suốt đến tháng XI hàng năm Tốc độ gió lớn nhất trong mùa đông là 1,9m/s, tốc độ gió lớn nhất trong mùa hè là 2,7m/s Gió Tây khô nóng thương thổi vào tháng V ÷ VII, một năm thường có 5 ÷7 đợt, mỗi đợt kéo dài từ 5 ÷ 6 ngày Tốc độ gió từ 1,8 ÷ 2,0 m/s, đặc điểm là gió này rất khô

Trong mùa gió Tây và Tây Nam thường xảy ra bão và áp thấp nhiệt đới là vùng nằm sát với vịnh Bắc Bộ nên ảnh hưởng bão và mưa do bão gây nên ở đây là thường xuyên Có năm hai, ba trận bão liên tiếp đổ bộ trực tiếp vào vùng, cũng có năm không có trận nào, bình quân mỗi năm có từ 0,8 ÷ 1 cơn bão đổ bộ vào vùng sông Nghèn và có từ 1,2 ÷ 1,4 lần bão và ảnh hưởng mưa do bão gây nên Bão thường xuất hiện muộn hơn vùng Bắc Bộ từ 20 ÷ 30 ngày và xuất hiện nhiều vào tháng X hàng năm Tốc độ bão đổ bộ vào vùng thường là cấp 10, giật trên cấp 10 Bão thường gây ra mưa lớn Những trận mưa lớn gây ngập lụt với diện rộng trong vùng là mưa do bão gây nên

Tốc độ gió trung bình năm 2,3 m/s tại Kỳ Anh, 1,7 m/s tại Hà Tĩnh, 1,6m/s tại Hương Khê Tốc độ gió lớn nhất khi có bão đạt 48 m/s ngày 8/X/1964, 40m/s tại

30m/s Hướng gió mùa đông là hướng Đông Bắc, mùa hè thịnh hành gió Tây Nam hoặc gió Đông Nam

Bão và các hiện tượng cực đoan

Hà Tĩnh hàng năm thường bị ảnh hưởng trực tiếp của bão, áp thấp nhiệt đới, dông lốc, nước dâng trong bão Hàng năm tỉnh chịu sự ảnh hưởng từ 1 ÷ 2 cơn bão

đổ bộ đạt tỷ lệ là 59%, từ 3 ÷ 4 cơn bão đạt 8% Trong năm số trận bão đổ bộ, ảnh hưởng tới vùng nhiều nhất vào tháng IX chiếm tỷ lệ 65%, tháng X là 37%, thángVII

là 20% trong mùa bão từ tháng VII tới tháng XI

Gần đây là cơn bão số 5 năm 2007 (Lekima) từ 3 ÷ 4/10/2007 đổ bộ vào Hà Tĩnh và Quảng Bình, mưa to tạo lũ quét và sạt lở đất gây tổn thất nặng nề Cơn bão

số 8 năm 2013 (Wutip) từ 16 ÷ 21/09/2013 gây mưa vừa, mưa to và đợt lũ cho các tỉnh miền Trung Cơn bão số 10 (Doksuri) từ 10 đến 17/09/2017 với sức gió cấp 11

÷ 12, giật cấp 15 đổ bộ vào Hà Tĩnh, Quảng Bình gây thiệt hại nặng nề

Chế độ mưa:

Hà Tĩnh có lượng mưa năm khá phong phú, lượng mưa trung bình năm đạt

3.220mm Những tâm mưa lớn thượng nguồn sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu, Rào Trổ, Hoành Sơn có năm lượng mưa năm đạt 4.586 mm năm 1978 ở Bàu Nước, 4.386mm tại Kỳ Anh năm 1990, 4.450 mm năm 1990 tại Kỳ Lạc

TP Hà Tĩnh với trạm Hà Tĩnh có lượng mưa năm thuộc lượng mưa trung bình của tỉnh với lượng mưa năm đạt 2690 mm Lượng mưa năm lớn nhất đạt 4.391mm tương đương với các tâm mưa lớn ở thượng nguồn các sông trong tỉnh

Mùa mưa bắt đầu từ tháng VIII tới tháng XI Tuy nhiên tháng V, VI có mưa Tiểu mãn gây ra lũ Tiểu mãn Lượng mưa mùa mưa đạt 65 ÷ 70% lượng mưa năm, còn lại là mùa khô

Bảng 1.5 Lượng mưa tháng năm trung bình nhiều năm tại một số trạm

Đồng

X(mm) 86.6 52.6 54.9 69.8 142.9 130.6 84.7 223.7 453.0 726.2 242.4 156.7 2424 K% 3.57 2.17 2.26 2.88 5.90 5.39 3.50 9.23 18.7 30.0 10.0 6.46 100 Cẩm

Xuyên

X(mm) 94,3 76,8 59,4 58,6 148,4 102,4 96,5 233,9 506,1 782,0 342,2 159,5 2660 K% 3,5 2,9 2,2 2,2 5,6 3,8 3,6 8,8 19,0 29,4 12,9 6,0 100

Bão và áp thấp nhiệt đới là nguyên nhân chính gây mưa lớn trong vùng Nguyên nhân gây mưa lớn xuất phát từ một hoặc nhiều hình thế thời tiết khác nhau kết hợp như bão hoặc nhiều trận bão đổ bộ liên tiếp; bão, áp thấp nhiệt đới, không khí lạnh kết hợp; không khí lạnh kết hợp hội tụ nhiệt đới; không khí lạnh phía Bắc tràn xuống kết hợp với rãnh thấp phía Tây; …

Với chuỗi mưa thực đo dài từ năm 1958 đến nay, hơn 60 năm thì lượng mưa

1 ngày lớn nhất tại trạm Hà Tĩnh đạt là 657,2mm vào tháng X/1992, cùng thời kỳ này trạm Thạch Đồng đạt Hmax là 166cm tương đương mực nước lớn nhất trung bình Từ năm 1992 đến nay chỉ có 6 năm có lượng mưa 1 ngày lớn nhất đạt trên 400mm, với 2 năm đạt trên 400mm trong 10 năm gần đây

Trong 10 năm trở lại đây lượng mưa 1, 3, 5 ngày lớn nhất tại Hà Tĩnh có xu hướng tăng đáng kể Trong 10 năm có 6 năm có lượng mưa 1 ngày lớn nhất trên 200mm, vào những năm gần đây từ 2013, 2015 ÷ 2017 Trong đó năm 2010 và

2016 lượng mưa 1 ngày lớn nhất đạt 455,6mm và 445,8mm, lượng mưa 3 ngày lớn nhất cũng đạt trên 870mm và lượng mưa 5 ngày lớn nhất đạt trên 930mm

Bảng 1.6 Lượng mưa 1, 3, 5 ngày lớn nhất trạm Hà Tĩnh giai đoạn 2009 - 2017

TT

1 ngày lớn nhất 3 ngày lớn nhất 5 ngày lớn nhất X1max

(mm) Thời gian X3max

(mm) Thời gian X5max

Hình 1.2 Xu thế biến đổi lượng mưa 1, 3, 5 ngày lớn nhất tại trạm Hà Tĩnh Biến đổi lượng mưa 1, 3, 5 ngày lớn nhất có xu thế tăng, trong đó lượng mưa

3, 5 ngày lớn nhất có xu thế rõ rệt hơn xu thế tăng lượng mưa 1 ngày lớn nhất với các đỉnh mưa 3, 5 ngày lớn nhất vượt hơn hẳn so với đường xu thế Trong đó xu thế lượng mưa 3 ngày lớn nhất là tăng rõ rệt nhất

1.1.5 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi

Sông Nghèn là phân lưu cấp 1 của hệ thống sông Cả Hiện nay lưu vực sông Nghèn phân lưu với lưu vực sông Cả bằng đê La Giang và các cống dưới đê như Trung Lương, Đức Xá, Cầu Khống Vì vậy chế độ thuỷ văn lưu vực sông Nghèn chịu sự chi phối của hệ thống sông Cả (chủ yếu về mùa kiệt) và sông trong vùng Sông nội vùng gồm dòng chính sông Nghèn và các nhánh, trong đó có hai nhánh lớn là sông Cày và sông Rào Cái

Ngoài hệ thống sông ngòi, thành phố có nhiều ao, hồ, đập, hói, bàu nhưng phần lớn ao, hồ nhỏ Hồ Thành, Dâu, Xã Tắc, Bồng Sơn, Bảy Mẫu, Nhà Hát, Hào Thành, hồ nuôi tôm Đồng Hà 44 ha (được đào từ trước năm 1955, thuộc xã Trung Tiết cũ, nay là xã Thạch Hưng); hồ nước ngọt sinh thái Đập Lỗ 18 ha ở xã Thạch

Hưng, Rào, hói ở Văn Yên, hồ huyện (Đại Nài), Bàu Rạ (phường Hà Huy Tập)

Hồ Dâu hiện nay phần lớn diện tích đã bị lấp Hiện nay, toàn bộ hồ Bồng Sơn được đào nối tiếp thành hồ công viên trung tâm có chiều dài gần 1km, lòng hồ rộng, vị trí thoáng đẹp, có cầu bắc qua

Bên cạnh hệ thống sông ngòi, ao hồ, Thành phố còn có hệ thống kênh mương khá dày đặc thoát nước cho các cánh đồng ngoại ô như Kênh N1-9, kênh N7, N9… Hệ thống kênh mương này thuộc hệ thống thủy nông Kẻ Gỗ chạy dọc theo suốt chiều dài đô thị Là địa bàn có 8 phường, xã nằm gần các triền sông với tổng chiều dài hơn 33 km Cùng với tuyến đê ngăn mặn của xã thạch Hạ, tuyến đê này kéo dài qua xã Thạch Trung lên phường Thạch Linh theo sông Cày ngược lên Đập Vịt, Cầu Đông

Hình 1.3 Mạng lưới sông ngòi thành phố Hà Tĩnh

- Sông Cày: Là nhánh của sông Nghèn, có diện tích lưu vực 93,8 km2 với chiều dài dòng chính 24km, bắt đầu từ vùng đồi Thạch Hà đổ vào sông Nghèn tại

Hộ Độ

- Sông Rào Cái: Có diện tích lưu vực 500 km2, sông bắt nguồn từ vùng đồi núi hồ Kẻ Gỗ đổ ra sông Nghèn tại hạ lưu cầu Hộ Độ với chiều dài dòng chính 67

km

Khu vực thành phố Hà Tĩnh hiện đang được bảo vệ bởi đê Cầu Phủ - Cầu Nủi, Trung Linh, Đồng Môn và tuyến đường tránh thành phố Hà Tĩnh Chiều dài tuyến đường tránh là 16 km, theo lý trình Quốc lộ 1A là từ K504+300 thuộc xã Thạch Long, huyện Thạch Hà đến K517,653 thuộc xã Cẩm Vĩnh, huyện Cẩm Xuyên

Tuyến đê Hữu Phủ: Đê hữu sông Rào Cái từ K0+00 - K22+800 dài 22,8 km,

mặt đê rộng từ 3 ÷ 5m, cao trình đỉnh đê hiện tại (+4,0m) Đây là tuyến đê ngăn mặn, chống lũ bảo vệ sản xuất Trong đó: đê nằm trên địa phận TP Hà Tĩnh từ K0+00 - K3+500 dài 3,5km Đê Hữu Phủ đoạn từ K0-K10+00 được nâng cấp đảm

bảo chống bão cấp 10 và triều P = 5%

Tuyến đê Đồng Môn và đê Yên Hòa: Dài 28,5km, mặt đê rộng 4 ÷ 6m, cao

trình đỉnh đê +(4,3 ÷ 4,5)m Đây là tuyến đê có nhiệm vụ ngăn lũ và triều cho vùng thành phố Hà Tĩnh Trong đó: đê Đồng Môn thuộc sông Cày, sông Rào Cái dài 23,4km, từ K0+00 (thuộc xã Thạch Trung) đến K23+400 (thuộc phường Đại Đài) nằm trên địa phận TP Hà Tĩnh Đê Yên Hòa dài 5,1 km trên địa bàn phường Đại

Nải từ Cầu Phủ đến nối với đê Đồng Môn

Tuyến đê Cầu Phủ - Cầu Nủi và đê Trung Linh: Đê cầu Phủ - cầu Nủi thuộc

sông Rào Cái dài 2,9 km; tuyến đê Trung Linh thuộc sông Cày dài 4 km, từ K0 - K4+00 nằm trên địa phận thành phố Hà Tĩnh hiện tại đã được đầu tư nâng cấp theo

Quyết định 58/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ

Cống dưới đê:

- Tuyến đê Hữu Phủ thuộc TP Hà Tĩnh có 4 cống tiêu dưới đê (Kết cấu BTCT) gồm cống Liên Tứ, Hói Lò, Cồn Cao, Hoàng Hà hiện tại đều hoạt động tốt

- Tuyến đê Cầu Phủ - Cầu Nủi có 3 cống tiêu dưới đê (kết cấu BTCT) hiện tại

đã được xây dựng mới

- Tuyến đê Trung Linh có 3 cống tiêu dưới đê (kết cấu BTCT) gồm cống Cầu

Sú, Đập Vịt, Đập Nỏ Cả 3 cống này được tiến hành nâng cấp cùng với quá trình nâng cấp đê

- Tuyến đê Đồng Môn thuộc TP Hà Tĩnh có 8 cống tiêu dưới đê (Kết cấu bằng BTCT) do thành phố và các xã ven đê quản lý Cả 8 cống đều được tu bổ từ năm 2002, trong đó có cống Vạn Hạnh hiện tại hỏng nhẹ tiêu năng, 7 cống Sác Chai, Hạ Nhật, Hói Tuần, Hói Nghem, Thạch Đồng 1, Thạch Đồng 2, Hói Lỗ hiện tại còn tốt

Bảng 1.7 Hiện trạng các tuyến đê bảo vệ thành phố Hà Tĩnh

TT Tuyến đê Lđê (km) đê (m) Bđê (m) ms mđ Ghi chú

1 Đê Hữu Nghèn

(đoạn HL cống Đò Điểm) 6 3-4 2-5 1,5-2 1,5-3 Ngăn lũ, mặn

2 Đê Tả Nghèn

(đoạn HL cống Đò Điểm) 26,9 3-4 2-5 1,5-2 1,5-3 Ngăn lũ, mặn

3 Đê Hữu Phủ 22,8 3,7-4 3-5 1,5-2 1,5-3 Ngăn lũ, mặn

5 Đê Cầu Phủ - Cầu Nủi 2,9 3,7 6,0 2 3 Ngăn lũ, mặn

Các tuyến đê Hữu Phủ, Đồng Môn, Yên Hòa và Trung Linh với nhiệm vụ chống lũ, triều và ngăn mặn bảo vệ thành phố, tuyến đường tránh thành phố Hà Tĩnh từ cầu Phủ 2 đến cầu Đông 2 có cao trình từ +3,5m đến +3,76m, tỉnh lộ 17 đoạn từ đường tránh đến cầu Nủi hiện nay có cao trình xấp xỉ +2,0m đến +2,2m và kênh dẫn nước tưới N9 từ hồ Kẻ Gỗ có cao độ trong địa phận thành phố từ 3,75 ÷ 5,16m Cùng với việc các cống tiêu dưới đê được đóng lại khi có lũ có thể coi thành phố Hà Tĩnh là một lưu vực kín Khi mực nước hạ du thấp các cống được mở hết để tiêu thoát và khi mực nước cao các cống được đóng lại để ngăn lũ, mặn

Công trình hạ tầng chính ảnh hưởng đến dòng chảy của nước xung quanh thành phố, gồm: Hệ thống đê ngăn mặn cao 2,4 m đến 3,2 m, chiều dài 36 km với

42 cống ngăn triều/xả lũ bao bọc hầu như toàn bộ thành phố Hà Tĩnh; Đường tránh thành phố nằm ở phía Tây Nam thành phố dài 16 km giúp ngăn chặn dòng nước đổ vào thành phố, vì con đường hoạt động như một con đê nhờ độ cao của nó; nhưng lại gây ngập lụt cho các xã vùng phía Tây- Nam Thành phố;

1.1.6 Đặc điểm thủy văn

Chế độ dòng chảy trên các sông có hai mùa rõ rệt là mùa cạn và mùa lũ: Dòng chảy mùa cạn từ tháng XII đến tháng VII dòng chảy ổn định Khi có mưa tiểu mãn dòng chảy tăng lên khá nhiều vào tháng V Dòng chảy mùa lũ thường từ tháng VIII đến XI thường có biến động lớn đạt bình quân 50% tổng lưu lượng cả năm

Những năm lũ đặc biệt lớn xảy ra trên lưu vực sông Nghèn, Rào Cái là các năm 1989, 1986, 1978, 1992, 1983, 1984 Mực nước lũ cao nhất tại Cầu Nghèn đạt 4,07 m (1989), 4,02 m (1986) Mực nước cao nhất năm 1989 trên sông Rào Cái tại trạm Thạch Đồng đạt 2,57m và tại Hộ Độ đạt 2,76m

Bảng 1.8 Mực nước lũ cao nhất năm tại các vị trí

Theo chuỗi số liệu thực đo tại Thạch Đồng và Hộ Độ mực nước lớn nhất đều

có xu hướng tăng tuy nhiên mức độ tăng không nhiều Mực nước lớn nhất trung bình thời kỳ từ 2000 – nay chỉ tăng hơn 4 cm so với thời kỳ 1980 – 1999

- Dòng chảy sông Nghèn: Dòng chảy lũ trên sông Nghèn tương đối lớn

nhưng đã được điều tiết ở đồng bằng trũng trước khi thoát ra biển qua cửa Sót Các nhánh suối có lưu vực dốc, tốc độ tập trung lũ nhanh nên có mô số dòng chảy lũ lớn

thường bị ngập trên diện rộng, cao độ từ +1,5 trở xuống trong mùa lũ chính vụ trở thành khu trữ lũ

- Dòng chảy sông Rào Cái: Thượng lưu sông Rào Cái có hồ Kẻ Gỗ với diện

của hồ là trữ nước tưới cung cấp cho vùng Cẩm Xuyên, Thạch Hà, Lộc Hà Theo số liệu quan trắc ở thượng nguồn sông Rào Cái, tại Kẻ Gỗ Qmax=1.430 m3/s, Mmax = 6,2m3/s.km2 (ngày 5/10/1963)

Hình 1.4 Xu thế biến đổi mực nước lớn nhất tại trạm Thạch Đồng

1.1.7 Hiện trạng và phương hướng phát triển kinh tế - xã hội

1.1.7.1 Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội

độ tuổi lao động chiếm hơn 60% tổng dân số

Bảng 1.9 Hiện trạng phân bố dân cư thành phố Hà Tĩnh năm 2020

Đơn vị

hành chính

Tổng số nhân khẩu (Người)

Phân theo thành thị, nông thôn

Tổng diện tích

tự nhiên

Mật độ dân số

0 50

Đơn vị

hành chính

Tổng số nhân khẩu (Người)

Phân theo thành thị, nông thôn

Tổng diện tích

tự nhiên

Mật độ dân số

1.1.7.2 Định hướng phát triển kinh tế - xã hội

Về dân số: Dự báo đến năm 2030 dân số thành phố Hà Tĩnh khoảng 315.000

người (dân số đô thị khoảng 200.000 người chiếm 80%), vùng phụ cận 115.000

người

Về phân vùng phát triển đô thị: Quy hoạch 14 khu vực phát triển chính cho

toàn khu vực nghiên cứu Khu vực phụ cận xác định các hướng phát triển nhằm kết nối hạ tầng, kết nối không gian với các khu vực trong thành phố, đảm bảo tính bền vững cho các khu phát triển

Về quy hoạch sử dụng đất: Định hướng quy hoạch sử dụng đất tới năm 2030:

Đất xây dựng đô thị TP Hà Tĩnh khoảng 4.116ha bao gồm đất dân dụng khoảng 2.720,3ha và đất ngoài dân dụng khoảng 1.395,7ha

Về phát triển hạ tầng kỹ thuật – Chuẩn bị kỹ thuật: Việc san nền các công

tình xây dựng mới phải cùng cốt với nền cũ để đảm bảo cho nước mưa tự chảy, không gây ứ đọng ngập úng cục bộ Khu vực xây mới: Cao độ nền xây dựng ≥ +2,5m, ứng với tần suất P = 5% Khu công nghiệp ≥ +3,0m (ứng với P = 1%)

Hình 1.5 Quy hoạch sử dụng đất thành phố Hà Tĩnh theo các giai đoạn

Nguồn: Điều chỉnh Quy hoạch chung thành phố Hà Tĩnh và vùng phụ cận đến năm

2030 và tầm nhìn đến năm 2050

1.2 Tổng quan về hiện trạng thoát nước thành phố Hà Tĩnh

1.2.1 Hệ thống thoát nước của thành phố Hà Tĩnh

TP Hà Tĩnh hiện nay đang dùng hệ thống thoát nước chung cho cả nước mưa và nước thải sinh hoạt Nước thoát được thu gom vào các kênh, mương, hồ rồi

đổ ra sông chính Hệ thống hiện trạng chủ yếu bố trí trên các đường giao thông chính còn trong khu ở hầu như chưa có cống thu gom nước thải

Tỉnh đã có một số kênh và cửa xả được liệt kê trong Bảng 1.10 Trong đó các cửa xả chính là Đập Cót, cống ngăn triều, cống Đập Bợt, Đập Vịt và Vạn Hạnh Tỉnh đang có kế hoạch sẽ xây dựng thêm hai cống ngăn triều Đây là những cống thoát nước và cống ngăn triểu nằm trên tuyến kênh chính Có 35 cống nhỏ nằm dọc theo các tuyến kênh phụ

Bảng 1.10 Đặc điểm của hệ thống kênh tiêu chính tại thành phố Hà Tĩnh [15]

TT Tên Kênh (m) Chiều rộng Chiều dài (m) Cửa xả

Hệ thống thoát nước của thành phố chỉ bao phủ 57% khu vực thành phố Các tuyến đường có cống hệ thống thoát nước chung không đủ vì quy mô nhỏ, lại trong tình trạng hoạt động yếu kém do không được duy tu bảo dưỡng và quá tải do tốc độ

đô thị hoá quá nhanh, nhiều cống xây dựng không đúng kích cỡ và xây dựng không

đủ vận tốc tự làm sạch, ở một vài nơi cống bị tách rời khỏi hệ thống thoát chính Hệ thống thoát nước phần lớn được xây dựng bằng gạch và có nắp đậy bằng bê tông, mương hở với chiều rộng 0,4 - 1,25m, cống tròn bê tông với đường kính 0,6 - 1m Tổng chiều dài hệ thống thoát nước hiện có của thành phố khoảng 43km [15]

- Toàn thành phố thoát nước theo 7 lưu vực chính [16] (hình 1.6):

Hình 1.6 Hình minh họa các hướng thoát nước chính thành phố Hà Tĩnh

+ Lưu vực 1 gồm phường Bắc Hà, Tân Giang, Nam Hà và một phần phường Nguyễn Du, phường Thạch Quý thoát ra Hào Thành, sông Cụt và tuyến T1 qua hồ điều hòa ra sông Rào Cái

+ Lưu vực 2 gồm phường Nguyễn Du, phường Trần Phú, xã Thạch Trung, thoát theo kênh T4, hồ điều hòa Thạch Trung qua cống Vạn Hạnh ra sông Cày

+ Lưu vực 3 gồm phường Đại Nài, phường Văn Yên, Nam Hà, một phần phường Hà Huy Tập thoát theo kênh T2, hồ Bồng Sơn, hồ điều hòa xây mới ở phường Văn Yên ra Đập Cót rồi thoát ra sông Rào Cái

+ Lưu vực 4 gồm phường Trần Phú, một phần phường Thạch Linh thoát ra kênh T3 qua cống Đập Vịt rồi thoát ra sông Cày

+ Lưu vực 5 gồm xã Thạch Hạ một phần thoát về kênh T4 thoát ra sông Cày, một phần thoát theo kênh T8 ra sông Rào Cái

+ Lưu vực 6 gồm phường Thạch Quý, xã Thạch Hưng, Đồng Môn thoát ra kênh T8, hồ điều hòa Thạch Quý ra sông Rào Cái

+ Lưu vực 7 gồm một phần phường Thạch Linh, Thạch Đài, một phần phía Tây phường Trần Phú thoát ra sông Cầu Đông

Hệ thống trục tiêu và kênh tiêu

Các trục tiêu trong thành phố thường xuyên bị bồi lấp, bị xây dựng lấn chiếm khiến khả năng tiêu thoát kém và không đảm bảo

- Trục tiêu Bắc thành phố Hà Tĩnh: Đây là trục tiêu chính đi qua phường Trần Phú, phường Thạch Linh, xã Thạch Trung đổ chảy về các cống Vạn Hạnh, cống Sác Chai, cống Hói Tuần dưới đê Đồng Môn Hiện tại các trục tiêu bị bồi lấp, sạt lở và lấn chiếm không đảm bảo khả năng tiêu thoát

- Trục tiêu Cầu Vọoc - Sông Cụt: Trục tiêu này có nhiệm vụ tập trung nước thuộc phường Đại Nài, phường Nam Hà, 1 phần phường Bắc Hà, một phần phường Hà Huy Tập và tiêu nước từ Cầu Vọoc vào Sông Cụt rồi đổ xuống sông Rào Cái Hiện tại các trục tiêu bị bồi lấp, sạt lở và lấn chiếm không đảm bảo khả năng tiêu thoát

- Trục tiêu sông Cầu Đông 1 (Cửa Ải): bắt nguồn từ Thạch Xuân – Thạch Đài - một phần phường Thạch Linh đổ ra sông cầu Đông

- Trục tiêu sông Cầu Đông 2: Tiêu nước cho 1 phần phường Hà Huy Tập, một phần phường Trần Phú, một phần xã Thạch Đài, một phần phường Thạch Linh, đổ ra sông Cày qua cống Cầu Sú

- Trục tiêu Văn Yên - Đại Nài: Trục tiêu này tập trung nước từ phường Văn Yên, phường Đại Nài, phường Hà Huy Tập sau đó tiêu qua các kênh nhỏ trong nội thành ra các cống Hói Cót, cống Thanh Danh, Đập Tùng rồi đổ ra sông Rào Cái

- Trục tiêu Thạch Quý - Thạch Hưng - Thạch Đồng: Tiêu nước qua các kênh nhánh nhỏ rồi đổ về sông Rào Cái qua các cống Đập Bợt, cống Hói Lồ, cống tại K13

xã Thạch Môn và một phần diện tích xã Thạch Quý

Hệ thống kênh tiêu hiện có trong địa phận TP Hà Tĩnh

Hệ thống kênh tiêu nội thị thành phố bao gồm sông Cụt dài 1,6km, rộng 25÷30m, các kênh thủy lợi từ T1 - T4 có độ rộng từ 4 ÷ 5m với tổng chiều dài 13km như sau:

+ Kênh Hào Thành, Sông Cụt đổ ra sông Rào Cái

+ Kênh tiêu T1 dẫn nước khu Nguyễn Công Trứ qua cống ADB xả ra sông Rào Cái qua cống Đập Bợt

+ Kênh tiêu T2 dẫn nước khu Hà Huy Tập ra sông Rào Cái qua cống Đập Cót

+ Kênh tiêu T3 dẫn nước khu Trần Phú, Nguyễn Du ra sông Cày qua cống Đập Vịt + Kênh tiêu T4 dẫn nước khu Thạch Trung ra sông Cày qua cống Vạn Hạnh

+ Kênh tiêu T5 dẫn nước khu Bắc Hà, Nam Hà đổ vào sông Cụt ra sông Rào Cái

+ Kênh tiêu T6 dẫn nước một số đường thuộc phường Hà Huy Tập vào sông Cụt

1.2.2 Tình hình ngập lụt và nguyên nhân gây ngập lụt cho thành phố Hà Tĩnh

Hiện tượng ngập úng TP Hà Tĩnh đã và đang xảy ra ngày càng thường xuyên hơn Những năm gần đây, thành phố đều xảy ra ngập úng sau mỗi trận mưa, có

những năm như năm 2016, năm 2020, TP phải đón nhận 4 ÷ 5 lần ngập lụt trong mùa mưa

Hiện nay trong thành phố còn có một vài tuyến phố bị ngập úng cục bộ như tuyến trên đường Trần Phú từ ngã ba Phan Đình Phùng đến ngã tư Vũ Quang, một đoạn đường phía Tây bệnh viện tỉnh ngập với mực nước 0,4m, nguyên nhân chủ yếu là do hệ thống thoát nước kém và xây dựng thiếu quy hoạch Một số nhà dân khi xây dựng đã lấp một đoạn kênh tiêu nước trên đường Vũ Quang Ngoài ra, các công trình khác như hệ thống cáp quang đi qua đã làm cản trở dòng chảy gây ách tắc cục bộ

Năm 2010, khu vực thành phố Hà Tĩnh ngập 47,4km2 trên tổng diện tích

chủ yếu trong mức ngập từ 0,5÷2,5m Cụ thể, đối với toàn lưu vực diện tích ngập ứng với các mức độ ngập từ 0,5÷1m; từ 1÷1,5m; từ 1,5÷2m và từ 2÷2,5m lần lượt là

và 6,6% tổng diện tích ngập của lưu vực Đối với khu vực thành phố diện tích ngập ứng với các mức độ ngập từ 0,5÷1m; từ 1÷1,5m; từ 1,5÷2m và từ 2÷2,5m lần lượt là

và 15,3% tổng diện tích ngập của khu vực thành phố

Năm 2015, các điểm ngập tháng 4/2015 từ 0,20 ÷ 0,40m, các tuyến đường trung tâm đều bị ngập, các tuyến đường ngập sâu nhất là Xô Viết Nghệ Tĩnh, Nguyễn Du, Lê Ninh, Hải Thượng Lãn Ông và Nguyễn Thị Minh Khai Cùng năm đợt mưa tháng 9/2015 gây ngập với độ sâu ngập từ 0,20 ÷ 0,50m với độ sâu ngập lớn nhất ở các tuyến Nguyễn Du, Lê Ninh và Hải Thượng Lãn Ông

Năm 2016, từ tháng 9 đến cuối tháng 11 có 4 lần ngập Trận mưa lớn từ ngày

13 - 16/10/2016 đã khiến TP Hà Tĩnh ngập sâu Một số điểm như: đoạn đường Trần Phú từ ngã ba Phan Đình Phùng đến ngã tư Vũ Quang, đoạn đường phía Tây Bệnh viện Đa khoa tỉnh chỉ sau 1 giờ mưa lớn đã ngập đến 0,40m, Nguyễn Du, Hải Thượng Lãn Ông, Nguyễn Công Trứ, Trần Phú… bị ngập sâu gần 1m

Năm 2020, do ảnh hưởng của bão số 5, từ đầu giờ chiều ngày 18/9/2020 nhiều tuyến đường trên địa bàn thành phố Hà Tĩnh ngập sâu, làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc đi lại của người dân Một số tuyến đường được ghi nhận là điểm ngập úng sâu và lâu thoát nhất đó là ngã tư đường Nguyễn Du – Nguyễn Công Trứ, ngã tư đường Nguyễn Huy Tự - Nguyễn Du, Hải Thượng Lãn Ông Một số tuyến đường khác như Phan Đình Phùng, Lê Duẩn, Nguyễn Biểu cũng trong tình trạng mênh mông nước Mưa lớn trong thời điểm đầu giờ làm việc buổi chiều đã khiến cho việc đi lại của người dân trên địa bàn thành phố hết sức khó khăn; cũng làm nhiều nhà dân bị nước tràn vào nhà

Cũng trong năm 2020, trong 6h (từ 22h ngày 18/10 tới 4h ngày 19/10), tại thành phố Hà Tĩnh mưa 110 – 170mm Từ 11h ngày 18/10 - 11h ngày 19/10, lượng mưa đo được tại TP Hà Tĩnh là 872 mm, trở thành trận mưa có lượng mưa lớn nhất trong 24h, lớn nhất từ trước tới nay Mưa được ghi nhận với cường độ lớn trong suốt 53h25 phút (từ 11h10 ngày 17/10 đến 16h35 ngày 19/10), TP Hà Tĩnh đạt lượng mưa

kỷ lục 1.100mm và được đánh giá là lượng mưa lớn nhất trong một đợt liên tục Mưa lớn đã khiến nhiều tuyến đường ngập sâu, hàng loạt tuyến đường lớn ở trung tâm thành phố như Phan Đình Phùng, Trần Phú, Hàm Nghi, Lê Duẩn…bị ngập từ 0,3 – 0,8m Tại ngã tư Lê Duẩn – Hàm Nghi, nước lũ mênh mông, giao thông tê liệt Chỉ

có xe tải và phương tiện chuyên dụng mới có thể ra vào khu dân cư

Cuối tháng 10/2020, mưa lớn khiến nhiều tuyến phố trung tâm ở thành phố

Hà Tĩnh bị ngập sâu từ 0,5m trở lên Các tuyến đường như Lê Duẩn, Xô Viết Nghệ Tĩnh, Phan Đình Phùng, Lý Tự Trọng, Nguyễn Xí, Phan Đình Giót, Hà Huy Tập, Nguyễn Biểu tiếp tục ngập sâu Các phương tiện hầu như không thể di chuyển được, giao thông bị tê liệt Mặc dù thành phố Hà Tĩnh đã chỉ đạo mở tất cả các cống nhằm tiêu thoát nhanh nước từ nội thành Tuy nhiên, cường độ mưa lớn, các cống tiêu thoát đã đầy khiến cho toàn thành phố vẫn bị ngập nặng

Hình ảnh ngập tại ngã tư Hải Thượng

Lãn Ông – Nguyễn Công Trứ năm 2016

Hình ảnh ngập tại tuyến đường Nguyễn Du

Năm 2021, do ảnh hưởng của áp thấp nhiệt đới, từ trưa đến chiều tối ngày 5/10, thành phố Hà Tĩnh đã có mưa lớn Lượng mưa đo được ước tính khoảng 120mm – là một trong những địa phương có lượng mưa lớn toàn tỉnh Mưa lớn đã khiến cho nhiều tuyến đường bị ngập sâu, ảnh hưởng đến giao thông như: một số tuyến đường như Hải Thượng Lãn Ông, Nguyễn Du, Nguyễn Công Trứ, Phan Đình Phùng, Xô Viết Nghệ Tĩnh, Nguyễn Biểu, Lý Tự Trọng bị ngập sâu, có điểm sâu

hơn 0,6m

Nguyên nhân gây ngập:

Tình trạng ngập úng tại TP Hà Tĩnh nguyên nhân chính là do mưa lớn kèm theo hệ thống thoát nước chưa hoàn chỉnh, việc đấu nối giữa hệ thống mới và cũ chưa đồng bộ, các hồ điều hòa chưa phát huy hiệu quả Theo số liệu từ phòng quản

lý đô thị thành phố Hà Tĩnh: toàn thành phố hiện có 60km mương chính (mật độ 8,3km/km2, thấp hơn nhiều so với quy định chung) và hơn 40km chiều dài các tuyến mương nhỏ nằm trong khu vực dân cư Hệ thống thoát nước chỉ mới bảo phủ được 57% khu vực thành phố, hoạt động yếu kém do không được duy tu và quá tải

do tốc độ đô thị hóa quá nhanh [3, 5, 18]:

+ Hệ thống thoát nước đầu tư chưa hiệu quả, chưa tương xứng với mức độ mưa lũ trong vùng Toàn bộ hệ thống thoát nước hiện nay của thành phố Hà Tĩnh mới chỉ đáp ứng việc tiêu thoát nước thải sinh hoạt mà chưa kể tới việc tiêu úng do mưa nên hiện tượng ngập úng sau mỗi trận mưa là không thể tránh khỏi

+ Các trục tiêu trong thành phố thường xuyên bị bồi lấp, bị xây dựng lấn chiếm khiến khả năng tiêu thoát kém và không đảm bảo

+ Hệ thống kênh mương bị lấn chiếm, bồi lấp, thậm chí bị xóa sổ đã khiến tình hình ngập tại thành phố trở nên trầm trọng hơn

+ Với tốc độ đô thị hóa mạnh mẽ, quy hoạch các khu đô thị mới (khu đô thị sông Đà, khu đô thị Bắc Nguyễn Du…) chưa có định hướng phát triển bền vững cũng

là một trong những tác nhân gây ngập lụt Quá trình đô thị hoá thành phố đã làm giảm sự điều tiết tự nhiên của bề mặt lưu vực Đối với nội thành, phần lớn đất đai được bê tông hoá, nhựa hoá, xây dựng nhà, công xưởng, đường sá Do vậy, khi mưa xuống, hầu như toàn bộ mưa đều tập trung thành dòng chảy, không thể thấm xuống đất để giảm bớt lượng dòng chảy tập trung Do điều kiện địa hình nên khu vực phía bắc và đông bắc thành phố là hướng tiêu úng, thoát lũ chủ yếu của thành phố, nhưng mấy năm nay, khi các khu đô thị, chung cư được quy hoạch xây dựng vô hình dung gây ra tình trạng ngăn dòng chảy

Hiện nay, ở lưu vực Hà Huy Tập, Đại Nài và một phần của Nam Hà đang chảy theo kênh tiêu T18 ra cống Đập Cót Một phần của Hà Huy Tập, Nam Hà, Bắc

Hà, Tân Giang, Thạch Quý chảy về sông Cụt Một phần của Bắc Hà, Nguyễn Du

chảy về cống Vạn Hạnh đổ ra Sông Cày Phần lưu vực Trần Phú, Thạch Linh đổ ra sông Cầu Đông Trên các hướng thoát này do việc đấu nối các tuyến cống thiếu hoặc chưa hợp lý, tốc độ phát triển nhanh của đô thị hóa, quy hoạch không đồng bộ

hệ thống tiêu thoát nước, dẫn đến ngập lụt cục bộ trên một số tuyến đường như: Nguyễn Du, Hải Thượng Lãn Ông, Phan Đình Phùng, Nguyễn Biểu, Vũ Quang

Một trong những nguyên nhân không nhỏ gây ngập úng trên địa bàn thành phố Hà Tĩnh là ở ý thức của người dân Việc tự ý xây dựng, cơi nới nhà cửa lên mương thoát nước; xả rác vô tư của người dân cũng vô tình bịt những lỗ thoát nước trên các tuyến đường Trong quá trình xây dựng, vận chuyển các vật liệu như cát sỏi gây vương vãi, khi mưa đến tập trung vào các hố ga, miệng cống làm giảm tiết diện tải nước cũng như làm tăng độ nhám của hệ thống Đặc biệt, một số hộ còn xả rác bừa bãi ra đường dẫn đến bít đường ống làm cho tình trạng tiêu thoát nước khó khăn [18]

Hình 1.8 Tình trạng ứ tắc tại hố ga do xả rác

1.3 Tổng quan các loại dữ liệu mưa lưới

Sự ra đời và phát triển của sản phẩm mưa lưới (Gridded Precipitation Products - GPPs) đã mở ra một kỷ nguyên mới trong giám sát, tính toán và dự báo tài nguyên nước, đặc biệt là những vùng không có hoặc thiếu số liệu Thuật ngữ sản phẩm mưa lưới ở đây chỉ dữ liệu mưa phân bố không gian theo các ô lưới, lượng mưa trong mỗi ô lưới là lớp nước trải đều trên mỗi ô Các điểm (vùng) nằm trong

phạm vi của ô lưới mưa có cùng một giá trị mưa Các sản phẩm mưa này đã góp phần nâng cao hiệu quả tính toán các thông tin khí tượng thủy văn nói chung và tính toán ngập lụt nói riêng Tuy nhiên, giữa các sản phẩm có độ chính xác và độ phân giải khác nhau cả về không gian và thời gian trên quy mô toàn cầu do thiết bị sử dụng, thuật toán xử lý khác nhau hoặc do thuộc tính vật lý của đám mây ở vùng nghiên cứu [35, 37]

Sản phẩm mưa lưới dựa trên 3 loại đầu vào (1) dữ liệu quan trắc tại trạm; (2) mưa tái phân tích; (3) mưa vệ tinh/radar:

các thuật toán nội suy Các sản phẩm này (bảng 1.11) bao gồm dữ liệu mưa tháng của Trung tâm Khí hậu Giáng thủy Toàn cầu (GPCC); dữ liệu mưa tháng của Cơ quan nghiên cứu Khí hậu (CRU); dữ liệu mưa ngày từ Trung tâm Dự báo Khí hậu

0,1o trong thời kỳ 1980 – 2010

Bảng 1.11 Thông tin các sản phẩm mưa lưới nội suy từ dữ liệu trạm quan trắc

Dữ liệu mưa Thời kỳ Độ phân giải

không gian

Độ phân giải thời gian Vùng có số liệu Nguồn VnGP 1980 - 2010 0,1° và 0,25° Ngày Việt Nam [31] APHRODITE 1951 - 2015 0,25° và 0,5° Ngày 50°N - 50°S [37] GPCC 1900 - 2019 0,5° và 1° Tháng 50°N - 50°S [34]

(2) Mưa tái phân tích là sản phẩm từ mô hình dự báo số (NWP), mô hình khí quyển Những sản phẩm này được đồng bộ hóa với dữ liệu vệ tinh và trạm quan trắc mặt đất nhằm tăng độ chính xác cho sản phẩm mô hình [22]

Bảng 1.12 Thông tin một số sản phẩm mưa tái phân tích từ mô hình NWP

Dữ liệu mưa Thời kỳ Độ phân giải

không gian

Độ phân giải thời gian

Vùng có

số liệu Nguồn NCEP1 1948 - nay 2,5° Tháng/ngày/6 giờ Toàn cầu NCEP/NCAR NCEP2 1979 - nay 1,875° Tháng/6 giờ Toàn cầu NCEP/NCAR ERA 40 1957 - 2002 2,5° và 1,125° Tháng/6 giờ Toàn cầu ECMWF ERA Interim 1979 - 2019 1,5° và 0.75° Tháng/6 giờ Toàn cầu ECMWF ERA-20C 1900 - 2014 125 km Tháng/3 giờ Toàn cầu ECMWF ERA5 - Land 1950 - nay 0,1° Tháng/ngày/1 giờ Toàn cầu ECMWF

Những sản phẩm này thường có độ phân giải khá thô và độ phân giải thời gian từ 3 giờ trở lên, phù hợp cho các mô hình dự báo thời tiết và khí hậu khu vực hoặc đánh giá BĐKH Riêng dữ liệu ERA5 – Land có độ phân giải không gian 0,1°

và độ phân giải thời gian theo từng giờ, phù hợp để nghiên cứu tính toán mô phỏng ngập lụt đô thị

TIROS (Television and IR Observation Satellite) chụp ảnh đám mây từ trên cao Với sự phát triển của kỹ thuật viễn thám, một loạt các thuật toán phân tích lượng mưa dựa trên vệ tinh đã được đề xuất bằng cách kết hợp từ các cảm biến khác nhau như hồng ngoại (Infrared-IR) và siêu cao tần thụ động (Passive microwave- PMW), như phân tích lượng mưa nhiều vệ tinh (Multi-satellite Precipitation Analysis-TMPA) của TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission-TRMM) [23], Công nghệ Morphing của Trung tâm Dự báo Khí hậu (Climate Prediction Center MORPHhing technique-CMORPH) [27], Mưa của Bản đồ Vệ tinh Toàn Cầu (Global Satellite Mapping of Precipitation-GSMaP) [26], ước tính lượng mưa vệ tinh từ Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ (Naval Research Laboratory-NRL) [29] và Ứớc lượng lượng mưa từ viễn thám sử dụng mạng thần kinh nhân tạo (Precipitation Estimation from Remotely Sensed using Artificial Neural Networks-PERSIANN) [30]

Sản phẩm mưa vệ tinh thường từ 2 loại cảm biến: cảm biến hồng ngoại (IR)

từ vệ tinh địa tĩnh GEO và cảm biến vi sóng (PMW) từ vệ tinh quỹ đạo Trái đất tầng thấp LEO Dữ liệu IR có tính ưu việt về độ phủ không gian và thời gian (1 - 4km, 10 - 30 phút) Các ảnh này sẽ cho bức tranh về trường mây và bề mặt mây được hiển thị bằng tông độ ánh sáng của ảnh, mây càng dày thì ảnh càng sáng, mây càng mỏng thì ảnh càng tối Vì thế sản phẩm IR không có khả năng phát hiện các tín hiệu từ cấu trúc đám mây, điều này ảnh hưởng đến khả năng xác định lượng mưa Cảm biến PMW có thể xác định lượng mưa tương đối chính xác theo nguyên lý tán

xạ (trên đất liền) và phát xạ (trên đại dương) nhờ quan hệ vật lý chặt với các yếu tố khí tượng thủy văn Tuy nhiên, các vệ tinh LEO chỉ cung cấp 1 – 2 ảnh trong 1 ngày

và có khoảng trống lớn về không gian

Do đó, để tận dụng ưu điểm của mỗi loại dữ liệu, nhiều kỹ thuật kết hợp IR

và PMW hoặc mưa trạm hoặc mưa tái phân tích đã được phát triển Kỹ thuật này dẫn đến sự ra đời của một loạt các sản phẩm mưa có độ phân giải cao và chính xác hơn Bảng 1.13 thể hiện các sản phẩm mưa được phân tích từ vệ tinh, tuy nhiên còn nhiều sản phẩm lượng mưa khác ở các độ phân giải không gian khác nhau rất đa dạng và phong phú Các sản phẩm mưa mặc dù từ cùng một loại cảm biến, nhưng thuật toán sử dụng để hiệu chỉnh, nội suy và kết hợp khác nhau nên có sự khác biệt rất lớn giữa các sản phẩm Độ chính xác của các sản phẩm mưa đã được đánh giá ở nhiều vùng nghiên cứu, trên nhiều quy mô Các nghiên cứu đều khẳng định độ chính xác của các sản phẩm mưa cũng biến đổi theo mức độ phức tạp của từng vùng, từng mùa, chế độ mưa và địa hình

Dữ liệu mưa TRMM là sản phẩm được phối hợp giữa NASA và Cơ quan Thám hiểm không gian Vũ trụ Nhật Bản (Japan Aerospace Exploration Agency – JAXA) trong việc nghiên cứu và giám sát mưa nhiệt đới và cận nhiệt đới Các sản phẩm lượng mưa được sử dụng rộng rãi nhất là phân tích mưa bằng nhiều vệ tinh TMPA TMPA nhận được nhiều sự quan tâm sau khi ra mắt của TRMM vào tháng

11 năm 1997 TMPA có sẵn cho các chuỗi thời gian trong quá khứ (3B42) và trong thời gian thực (3B42RT) Nhiều tác giả đã sử dụng mưa của TRMM để nghiên cứu