Ứng dụng mô hình thủy văn Đô thị 2 chiều xây dựng bản Đồ ngập lụt cho thành phố long xuyên trong bối cảnh biến Đổi khí hậu
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
====***===
Phan Minh Đạt
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ 2 CHIỀU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT CHO THÀNH PHỐ LONG XUYÊN
TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - 2022
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
====***===
Phan Minh Đạt
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ 2 CHIỀU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT CHO THÀNH PHỐ LONG XUYÊN
TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 8440224.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN QUANG HƯNG
Hà Nội - 2022
Trang 3Tác giả xin chân thành cảm ơn đến quý lãnh đạo, đồng nghiệp Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ, Tổng cục Khí tượng Thủy văn đã tạo điều kiện tốt nhất trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này Qua đây, tác giả xin bày
tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý Thầy, Cô trong khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học nói riêng và trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN nói chung
đã giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu luận văn
Trong quá trình làm luận văn do giới hạn về thời gian cũng như còn hạn chế
về mặt kiến thức nên không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, tác giả rất mong nhận được sự cảm thông cũng như những ý kiến đóng góp quý báu cuả quý Thầy,
Cô
Tác giả
Phan Minh Đạt
Trang 4i
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC BẢNG BIỂU v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 4
1.1 Đặc điểm tự nhiên – 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 7
1.1.4 Đặc điểm khí hậu 7
1.1.5 Đặc điểm thủy văn 12
1.1.6 Điều kiện kinh tế - xã hội 14
1.1.7 Hiện trạng cơ sở hạ tầng kỹ thuật 15
1.1.8 Hiện trạng sử dụng đất 17
1.2 Hiện trạng mạng lưới thoát nước 18
1.2.1 Hệ thống thoát nước mưa 18
1.2.2 Hệ thống thoát nước thải 20
1.2.3 Tình hình ngập úng trong đô thị 21
1.3 Tổng quan các nghiên cứu đã qua 23
1.3.1 Nghiên cứu trên thế giới 23
1.3.2 Nghiên cứu trong nước 27
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN 35
2.1 Cơ sở lý thuyết mô hình Mike Urban 35
2.2 Phương pháp tiếp cận 41
2.3 Thu thập và xữ lý số liệu 43
2.3.1 Dữ liệu về hệ thống thoát nước 43
2.3.2 Dữ liệu địa hình 44
2.3.3 Số liệu Khí tượng Thủy văn 44
Trang 5ii
2.3.4 Dữ liệu trận ngập trong quá khứ 44
2.4 Thiết lặp mô hình 45
2.4.1 Thiết lập các điểm tập trung nước (Nodes) 45
2.4.2 Thiết lập các đường ống thoát nước (Links) 46
2.4.3 Lưu vực tập trung nước (Catchment) 47
2.4.4 Thiết lập mô hình số độ cao (DEM) 47
2.4.5 Thiết lập biên đầu vào cho mô hình 49
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE URBAN XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT CHO THÀNH PHỐ LONG XUYÊN THEO CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 50
3.1 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 50
3.1.1 Hiệu chỉnh mô hình 50
3.1.2 Kiểm định mô hình 55
3.2 Xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho thành phố Long Xuyên 64
3.2.1 Tính toán tần suất mưa thiết kế, trận mưa thiết kế 64
3.2.2 Kịch bản biến đổi khí hậu – nước biển dâng 66
3.3 Mô phỏng ngập thành phố Long Xuyên theo kịch bản 71
3.3.1 Kịch bản nền 71
3.3.2 Kịch bản thấp (RCP4.5) giai đoạn giữa thế kỉ (2046-2065) 75
3.3.3 Kịch bản cao (RCP8.5) giai đoạn giữa thế kỉ (2046-2065) 77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO 81
PHỤ LỤC 83
Trang 6iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Bản đồ hành chính thành phố Long Xuyên tỉnh An Giang 4
Hình 1.2: Bản đồ địa hình thành phố Long Xuyên 6
Hình 1.3: Mạng lưới sông, kênh, rạch khu vực nghiên cứu 13
Hình 1.4: Sơ đồ hiện trạng hệ thống thoát nước thành phố Long Xuyên 19
Hình 1.5: Hiện trạng hệ thống thoát nước thải 21
Hình 1.6: Bản đồ ngập khu vực Sukhumvit ở Bangkok 25
Hình 1.7: Quy hoạch thoát nước khu vực nội thành Hà Nội 28
Hình 1.8: Bản đồ độ sâu ngập lụt cực đại khu vực nội thành Hà Nội trong trận ngập lụt từ 31/10- 2/11/2008 trước và sau khi có giải pháp cải tạo cống 30
Hình 1.9: Kết quả xử lý ảnh Sentinel trên GEE qua các bước 31
Hình 1.10: Hình minh họa mô phỏng mức ngập lớn nhất trận mưa ngày 23-24 tháng 4 năm 2015 32
Hình 2.1: Sơ đồ tính toán mưa – dòng chảy 35
Hình 2.2: Sơ đồ tính toán dòng chảy trong hệ thống thoát nước 1 chiều 39
Hình 2.3: Sơ đồ kết hợp mô hình 1 chiều và 2 chiều 41
Hình 2.4: Sơ đồ quy trình xây dựng bản đồ ngập lụt 42
Hình 2.5: Thông số và thiết lập hệ thống hố ga cho thành phố Long Xuyên 46
Hình 2.6: Thiết lập các Links liên kết nút trong mô hình 46
Hình 2.7: Kết quả phân chia lưu vực (catchment) trong hệ thống thoát nước 47
Hình 2.8: Bản đồ DEM thành phố Long Xuyên sau khi biên tập 48
Hình 2.9: Kết nối mạng lưới tính toán dòng chảy tràn trên bề mặt 48
Hình 2.10: Vị trí trạm đo mực nước và mưa tự động tại khu vực nghiên cứu 49
Trang 7iv
Hình 3.1: Biểu đồ mực nước và lượng mưa ngày 28/9/2022 tại 2 trạm Long Xuyên
và Cái Sao 50
Hình 3.2: Kết quả mô phỏng và các vị trí hiệu chỉnh trận ngập ngày 28/9/2022 53
Hình 3.3: Biểu đồ tương quan giữa độ sâu ngập thực đo và tính toán 54
Hình 3.4: Trắc dọc tuyến đường Phạm Cự Lượng 54
Hình 3.5: Biểu đồ mực nước và lượng mưa ngày 21/10/2021 2 trạm Long Xuyên, Cái Sao 56
Hình 3.6: Kết quả mô phỏng và các vị trí kiểm định trận ngập ngày 21/10/2021 58
Hình 3.7: Biểu đồ tương quan giữa độ sâu ngập thực đo và tính toán 59
Hình 3.8: Trắc dọc tuyến đường Võ Thị Sáu – Hà Hoàng Hổ 59
Hình 3.9: Biểu đồ mực nước và lượng mưa ngày 6/11/2021 trạm Long Xuyên và Cái Sao 60
Hình 3.10: Kết quả mô phỏng và các vị trí kiểm định trận ngập ngày 6/11/2021 62
Hình 3.11: Trắc dọc tuyến đường Hà Hoàng Hổ đoạn giao Trần Hưng Đạo 62
Hình 3.12: Biểu đồ tương quan giữa độ sâu ngập tính toán và thực đo 63
Hình 3.13: Đường cong IDF trạm Cái Sao 64
Hình 3.14: Tương quan mực nước trạm Trần Đề - Long Xuyên 69
Hình 3.15: Biểu đồ mưa và mực nước ngày 17/10/2016 71
Hình 3.16: Độ sâu ngập lớn nhất theo kịch bản nền ngày 17/10/2021 72
Hình 3.17: Bản đồ ngập lụt thành phố Long Xuyên theo kịch bản RCP 4.5 75
Hình 3.18: Bản đồ ngập lụt thành phố Long Xuyên theo kịch bản RCP 8.5 77
Trang 8v
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Nhiệt độ trung bình tháng ở An Giang (1978-2019) 8
Bảng 1.2: Độ ẩm trung bình tháng (%) ở An Giang (1978-2019) 8
Bảng 1.3: Lượng bốc hơi trung bình tháng (mm) ở An Giang (1978-2019) 9
Bảng 1.4: Lượng mưa trung bình tháng (mm) trạm Long Xuyên (1978-2019) 10
Bảng 1.5: Mực nước đỉnh lũ năm (m) các trạm dọc sông Tiền, sông Hậu 12
Bảng 1.6: Bảng thống kê diện tích sử dụng đất thành phố Long Xuyên 17
Bảng 1.7: Thống kê hệ thống thoát nước thành phố Long Xuyên 20
Bảng 2.1: Mạng lưới trạm KTTV sử dụng trong nghiên cứu 44
Bảng 2.2: Dữ liệu hệ thống thoát nước hiện trạng 45
Bảng 3.1: Đặc điểm trận mưa ngày 28/9/2022 50
Bảng 3.2: Các chỉ số thống kê được sử dụng để đánh giá kết quả tính toán hiệu chỉnh, kiểm định mô hình 51
Bảng 3.3: Hệ số dòng chảy của mỗi loại mặt phủ xác định theo TCVN 7957:2008 52 Bảng 3.4: Bảng kết quả độ sâu ngập lớn nhất hiệu chỉnh mô hình tại một số vị trí điển hình trong trận ngập ngày 22/9/2022 52
Bảng 3.5: Bảng các chỉ số thống kê đánh giá kết quả hiệu chỉnh mô hình 54
Bảng 3.6: Đặc điểm trận mưa ngày 21/10/2021 56
Bảng 3.7: Bảng kết quả độ sâu ngập lớn nhất kiểm định mô hình tại một số vị trí điển hình trong trận ngập ngày 21/10/2021 56
Bảng 3.8: Bảng các chỉ số thống kê đánh giá kết quả hiệu kiểm định mô hình 59
Bảng 3.9: Đặc điểm trận mưa ngày 6/11/2021 60
Bảng 3.10: Bảng kết quả độ sâu ngập lớn nhất kiểm định mô hình tại một số vị trí điển hình trong trận ngập ngày 6/11/2021 60
Trang 9vi
Bảng 3.11: Bảng các chỉ số thống kê đánh giá kết quả kiểm định mô hình 63Bảng 3.12: Chu kỳ lặp lại P (năm) phụ thuộc vào quy mô công trình 65Bảng 3.13: Bảng giá trị mực nước, lượng mưa ứng với trận nền 66Bảng 3.14: Biến đổi của lượng mưa (%) so với thời kỳ cơ sở theo các kịch bản biến đổi khí hậu tỉnh An Giang 67Bảng 3.15: Lượng mưa trạm Long Xuyên và Cái Sao theo kịch bản BĐKH 68Bảng 3.16: Nước biển dâng (cm) theo các kịch bản cho khu vực cửa biển Đông 69Bảng 3.18: Kết quả tính toán mực nước (m) tại Long Xuyên theo kịch bản BĐKH70Bảng 3.19: So sánh diện ngập giữa kịch bản RCP4.5 và kịch bản RCP8.5 78
Trang 10(Geographic Information System)
Hệ thống thông tin địa lý
Trang 111
MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam là một trong số những quốc gia chịu tác động nghiêm trọng nhất của biến đổi khí hậu Hàng năm Việt Nam tổn thất từ 2% đến 6% GDP vì những thiệt hại do thiên tai Khoảng 70% dân số Việt Nam phải hứng chịu rủi ro từ thiên tai như ngập lụt Khu vực đồng bằng sông Cửu Long là nơi sinh sống của 20% dân
số cả nước, đồng thời là nơi đặc biệt dễ bị tổn thương do biến đổi khí hậu và những hiện tượng thiên tai liên quan đến ngập úng Điều này không những gây nên nhiều tác động tiêu cực cho sự phát triển kinh tế của khu vực này mà còn ảnh hưởng đến toàn quốc gia
Hàng năm, vào mùa mưa, đặc biệt từ giai đoạn từ tháng IX đến tháng X có mưa lớn kết hợp đỉnh lũ thượng nguồn và triều cường, hiện tượng ngập lụt cục bộ xuất hiện ở nội ô thành phố Long Xuyên Ngoài ra, do tác động của biến đổi khí hậu gây ra những trận mưa có cường suất lớn cũng đã gây ngập, lụt cục bộ tại nhiều nơi trong khu vực vào các thời điểm trong năm Do sự phân bố của các yếu tố gây ngập không giống nhau nên hiện tượng ngập úng diễn ra không đồng đều trên địa bàn TP Long Xuyên Các yếu tố gây ngập lụt tại thành phố Long Xuyên có thể kể đến như: yếu tố khí tượng thủy văn, do cơ sở hạ tầng chưa được đồng bộ, tốc độ đô thị hóa nhanh và các hoạt động dân sinh
Ngập úng trong khu vực đô thị ở mức vừa và nhẹ tuy không gây thiệt hại trực tiếp về người và vật chất, tuy nhiên cũng có những ảnh hưởng đến giao thông, sinh hoạt và môi trường đô thị Những năm lũ vừa và nhỏ như năm 2016-2017 hầu như không có thiệt hại đến hạ tầng và sản xuất nông nghiệp Những năm lũ lớn như năm 2011 và 2018 gây thiệt hại khá lớn cho sản xuất nông nghiệp như lúa và hoa màu
Long Xuyên là thành phố ven sông, vẫn có ảnh hưởng của thủy triều (cách
cử biển khoảng 150km), tình hình ngập lục xảy ra khá thường xuyên và ảnh hưởng nhiều đến đời sống sinh hoạt của người dân và các hoạt động phát triển kinh tế xã
Trang 122
hội Biến đổi khí hậu đang có những biểu hiện rất rõ rệt trên khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long và các nghiên cứu đã chỉ ra rất nhiều ảnh hưởng tới khu vực, đặc biệt là với địa hình trũng thì các tác động của nước biển dâng gây ra nhiều hiểm họa tiềm tàng Chính vì thế, học viên đã tiếp cận và xây dựng hướng nghiên cứu thiết lập và xây dựng một bộ bản đồ rủi ro ngập lụt theo các kịch bản cho thành phố Long Xuyên Đây là nghiên cứu rất cần thiết trong bối cảnh tác động biến đổi khí hầu ngày càng rõ rệt và ảnh hưởng lớn đến đời sống, kinh tế người dân và đất nước
2 Mục tiêu của luận văn
Mục tiêu tổng quát của luận văn là nghiên cứu và sử dụng mô hình Thủy văn đô thị 2 chiều để xây dựng bản đồ ngập lụt cho thành phố Long Xuyên với các kịch bản biến đổi khí hậu khác nhau
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận văn là khu vực thành phố Long Xuyên tỉnh
An Giang có tọa độ 10022’ vĩ độ Bắc, 104025’ kinh độ Đông
Kịch bản Biến đổi khí hậu sử dụng theo Kịch bản của Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố năm 2020
Đối tượng nghiên cứu: Ngập lụt tại thành phố Long Xuyên
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 tự nhiên, kinh tế - xã hội, số liệu quan trắc Khí
Trang 133
tượng Thuỷ văn tại các trạm trên lưu vực nghiên cứu Phân tích thống kê để tính toán mưa thiết kế cho lưu vực nghiên cứu
Phương pháp mô hình hóa: Dựa trên các số liệu thu thập được, tiến hành
mô hình hóa hệ thống lưu vực và hệ thống thoát nước của thành phố Long Xuyên, xây dựng các bản đồ ngập lụt trong các điều kiện biến đổi khí hậu trong tương lai Áp dụng cách tiếp cận mô phỏng đồng thời kết nối hệ thống thủy lực kênh mương và tính toán chảy tràn 2 chiều của mô hình MIKE URBAN mô phỏng và tính toán ngập lụt cho thành phố Long Xuyên tỉnh An Giang
Phương pháp viễn thám và GIS: Được áp dụng để truy xuất các thông tin từ bản đồ và xây dựng các bản đồ từ kết quả tính toán kết quả ngập lụt trên khu vực nghiên cứu
Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: Xác định, kiểm tra cao độ các hệ thống thoát nước đô thị ở khu vực nghiên cứu, điều tra khảo sát các vết ngập, vận hành của các công trình đơn vị trên hệ thống thoát nước của khu vực nghiên cứu
5 Câu trúc của luận văn
Luận văn ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Tài liệu tham khảo, còn lại bao gồm 03 Chương, cụ thể là:
Chương 1 Tổng quan nghiên cứu
Chương 2 Cơ sở lý thuyết và phương pháp tiếp cận
Chương 3 Ứng dụng mô hình Mike Urban xây dựng bản đồ ngập lụt cho thành phố Long Xuyên theo các kịch bản biến đổi khí hậu
Trang 14- Phía Bắc giáp huyện Châu Thành
- Phía Nam giáp TP Cần Thơ
- Phía Đông giáp sông Hậu và huyện Chợ Mới
- Phía Tây giáp huyện Thoại Sơn [5]
Hình 1.1: Bản đồ hành chính thành phố Long Xuyên tỉnh An Giang
Trang 155
Thành phố Long Xuyên có diện tích là 115,36km2 với dân số 286.683 người, mật độ dân số 2.485 người/km2 Có 13 đơn vị hành chính gồm 11 phường và 2 xã:
Mỹ Bình, Mỹ Long, Đông Xuyên, Mỹ Xuyên, Bình Đức, Bình Khánh, Mỹ Phước,
Mỹ Quý, Mỹ Thới, Mỹ Thạnh, Mỹ Hòa và 2 xã: Mỹ Khánh, Mỹ Hòa Hưng (Theo Niên giám thống kê tỉnh An Giang năm 2018)
1.1.2 Đặc điểm địa hình
Đồng bằng phù sa ở An Giang là một bộ phận của ĐBSCL, có nguồn gốc trầm tích lâu dài của phù sa sông Mekong, do môi trường và điều kiện trầm tích khác nhau mà hình thành nên các cánh đồng lũ hở, lũ kín, cồn bãi,
gò, gờ, đê sông, đầm lầy, rất phức tạp.
Địa hình thành phố Long Xuyên tương đối bằng phẳng nhưng cao độ mặt đất tương đối thấp: cao độ mặt đất trung bình từ 1 - 2,5m Khu vực có cao độ mặt đất từ
2 - 3 m là khu vực nội ô gồm 2 phường Mỹ Long, Mỹ Bình và ven trục quốc lộ 91 Khu vực có cao độ mặt đất từ 1,5 - 2,5m phần lớn là ven các sông rạch chính như sông Hậu, rạch Long Xuyên và ven các trục lộ [12]
Khu vực thành phố Long Xuyên nằm bên phía hữu ngạn sông Hậu với địa hình khá thấp và tương đối bằng phẳng, cấp có độ cao từ 3.00m trở lên nằm ở ven Sông Hậu và thấp dần vào trong nội đồng và cấp có độ cao dưới l.50m Hình dạng, đồng bằng phù sa ở An Giang có 3 dạng chính và 01 dạng phụ Dạng hơi nghiêng tập trung ở phía hữu ngạn sông Hậu thuộc vùng trũng TGLX, thấp dần từ bờ sông Hậu vào trong nội đồng cho đến tận ranh giới với tỉnh Kiên Giang Dạng gợn sóng là một dạng phụ nằm trong khu vực dạng lòng chảo, được hình thành do sự kết nối đan xen các bãi bồi ven các sông và các rạch tự nhiên đã bị phù sa sông bồi lấp
Cao độ địa hình hiện trạng của thành phố Long Xuyên với Quốc lộ 91 là trục phát triển chính của thành phố (theo hướng Tây Bắc - Đông Nam):
Trang 166
- Khu vực phường Bình Đức: cao độ nền đã xây dựng từ +2.80m đến +3.90m, khu vực chưa xây dựng cao độ từ +1.0m đến +1.5m
- Khu vực phường Bình Khánh: cao độ nền từ +2.60m đến +3.30m
- Khu vực các phường Mỹ Bình, Mỹ Long, Mỹ Xuyên cao độ nền từ +2.80m đến +3.20m
- Khu vực các phường Mỹ Quý, Mỹ Thới, Mỹ Thạnh cao độ nền từ +2.50m đến +3.30m
Hình 1.2: Bản đồ địa hình thành phố Long Xuyên [12]
Trang 177
1.1.3 Đặc điểm địa chất
Cấu tạo địa tầng ở khu vực thành phố Long Xuyên nói riêng và tỉnh An Giang nói chung có nguồn gốc trầm tích biển, cột địa tầng được phân bố thành các phần chính như sau: Tầng có đất đỏ hoặc xám trên cùng hình thành trong điều kiện trầm tích của sông Cửu Long, tầng đất xuất hiện tại những nơi có thế đất cao Tiếp theo tầng đất đỏ là tầng đất sét lam có bề dày đều đặn trung bình từ 1,8 đến 2,3m nằm trong khoảng trung bình từ +0,5 đến +2,0 Nhóm tinh thể thạch cao Sennite, các lớp mùn, bã thực vật như rong, tảo, bần được xen kẽ chứng tỏ tầng sét lam được hình thành trong điều kiện biển ẩm chứa nhiều gốc Sunfat, đây là yếu tố chủ yếu làm chua hoá chất Đặc tính của tầng sét lam là ngăn thấm rất tốt Đất dưới tầng sét lam là bùn có phạm vi cỡ hạt rất rộng từ sỏi, cát đến hạt bột và sét Đặc tính của chúng là ở dạng bùn có tính chất phân ly trong nước rõ rệt Đây là tầng đất mềm yếu, thấm nước mạnh có chiều dày biến đổi từ vài mét đến vài chục mét [12]
1.1.4 Đặc điểm khí hậu
Thành phố Long Xuyên nằm trong vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa với 2 mùa phân biệt khá rõ rệt là mùa khô từ tháng XII đến tháng IV năm sau, có gió thịnh hành là gió Đông Bắc, và mùa mưa từ tháng V đến tháng XI có gió thịnh hành
là gió mùa Tây Nam
Tại thành phố Long Xuyên có các trạm đo mưa và trong tỉnh An Giang có trạm quan trắc khí tại thành phố Châu Đốc trạm quan trắc đầy đủ 06 yếu tố khí tượng bao gồm mưa, độ ẩm, nhiệt độ, nắng, gió, bốc hơi
a) Nhiệt độ
Tỉnh An Giang nằm ở vị trí có vĩ độ thấp, chịu ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới gió mùa, điều kiện bức xạ mặt trời quanh năm dồi dào, ít chịu ảnh hưởng của khối không khí lạnh cực đới phía Bắc mà chủ yếu bị chi phối của các khối không khí nóng ẩm phía Đông và Nam nên nhiệt độ trung bình hàng năm cao (27,40C) và thay đổi từ 25,9 - 28,70C
Trang 18b) Độ ẩm
Độ ẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng điều thấy rõ nét nhất là có quan hệ đồng biến với mưa, nghĩa là lượng mưa lớn thì độ ẩm lớn và ngược lại, nhưng lại nghịch biến với nhiệt độ, nhiệt độ càng cao thì độ ẩm càng giảm Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm thay đổi từ 77% đến 84% Trong năm, các tháng mùa mưa từ tháng VII, VIII và IX độ ẩm trung bình đạt giá trị cao nhất (87÷89%) Tháng II và III độ ẩm trung bình đạt giá trị thấp nhất 71÷83%
Bảng 1.2: Độ ẩm trung bình tháng (%) ở An Giang (1978-2019)
Trạm
Bình quân
c) Bốc hơi
Lượng bốc hơi nước tại Long Xuyên cũng chịu ảnh hưởng theo mùa Mùa khô lượng bốc hơi rất lớn thường chiếm 2/3 lượng bốc hơi cả năm, mà cao nhất là vào tháng 3 (hơn 160 mm) lượng bốc hơi nhỏ nhất vào tháng 9 và tháng 10 là các tháng chín vụ mùa mưa và độ ẩm lớn (khoảng 80 mm) Lượng bốc hơi trung bình cả năm tại Long Xuyên khoảng 1226 mm Mặc dù có lượng bốc hơi nước và có mùa khô kéo dài nhưng khí hậu Long Xuyên vẫn thuộc loại ẩm
Trang 19và đạt đỉnh vào tháng III năm sau [5]
e) Chế độ gió
Trong năm có hai mùa gió: gió mùa Đông bắc thịnh hành từ tháng XI đến tháng IV và gió mùa Tây nam thịnh hành từ tháng V đến tháng X Gió mùa Đông bắc với thành phần chính là gió hướng Đông chiếm 50-70% số lần xuất hiện trong tháng, tốc độ gió trung bình tháng lớn nhất là 2,4 m/s (tháng VIII) Gió mùa Tây Nam với thành phần chính là gió hướng Tây, chiếm từ 40-50% số lần xuất hiện trong tháng, tốc độ gió trung bình tháng lớn nhất 1,8 m/s
Thành phố Long Xuyên hầu như rất ít bị ảnh hưởng trực tiếp bởi bão xuất phát từ biển Đông, tuy nhiên hàng năm cũng thường xuất hiện những cơn lốc, gió xoáy có sức gió khá mạnh gây thiệt hại nhà cửa và hoa màu [12]
f) Đặc điểm mưa [12]
Đặc điểm mưa năm, mưa tháng
Chế độ mưa tại Long Xuyên ảnh hưởng theo 2 mùa gió, sự biến động của mưa tương đối phức tạp nhưng mức độ biến động không lớn Lượng mưa chủ yếu
Trang 2010
tập trung vào mùa mưa từ tháng V đến XI chiếm 90% lượng mưa cả năm Lượng mưa trung bình cả năm tại Long Xuyên từ 1.200 - 1.700mm, trong đó mùa mưa chiếm từ 1.050 - 1.550mm và tập trung nhiều nhất vào tháng X với lượng mưa bình quân là 281,6mm Lượng mưa hàng năm tại Long Xuyên không lớn với cường độ mưa trung bình một ngày là 3,4 mm, tuy nhiên lượng mưa ngày lớn nhất lại lớn
Lượng mưa trung bình tăng dần từ tháng V và trung bình 14 ngày có mưa, đạt giá trị lớn nhất vào tháng X Sang tháng XI nhìn chung lượng mưa trung bình giảm nhiều, chỉ còn khoảng bằng 2/3 lượng mưa tháng X (150 mm) với số ngày mưa trung bình 12 ngày/tháng
Đặc điểm lượng mưa nhóm ngày
Phân tích tài liệu mưa ngày trạm Long Xuyên cho thấy khả năng xảy ra lượng mưa nhóm ngày max ứng với các cấp cho thấy:
- Tháng IX và X khả năng xảy ra lượng mưa ngày trên 50 mm đạt giá trị cao nhất (>50%) các tháng còn lại trên 15%
- Lượng mưa 1 ngày max khá ổn định trong tháng IX và X, do vậy lượng mưa bình quân 1 ngày max tháng IX và X đạt mức lớn nhất (51.1-56.5 mm), các tháng còn lại, lượng mưa bình quân 1 ngày max chỉ từ 39.5-46.5 mm
- Tháng IX và X, có khoảng 60-70% lượng mưa 5 ngày max bao gồm lượng mưa 3 ngày max và 1 ngày max (lượng mưa 3 ngày max luôn bao gồm lượng mưa 1 ngày max) Các tháng còn lại, khả năng bao trùm lượng mưa 5 ngày max trong 3 ngày max đều không quá 50% số năm quan trắc
Bảng 1.4: Lượng mưa trung bình tháng (mm) trạm Long Xuyên (1978-2019)
Trang 21 Lượng mưa thời đoạn (mưa trận)
Tình hình ngập úng và khả năng tiêu thoát trong đô thị có liên quan mật thiết với lượng mưa thời đoạn Trong khu vực nghiên cứu hiện tại có 2 trạm đo mưa tự động: trạm Long Xuyên bắt đầu thu thập dữ liệu đo mưa từ năm 2020 và trạm Cái Sao bắt đầu có số liệu từ cuối năm 2012 Vì vậy việc tính toán mưa thời đoạn cho khu vực nghiên cứu dựa vào tài liệu đo mưa trạm Cái Sao
Trang 2212
1.1.5 Đặc điểm thủy văn
a) Đặc điểm thủy văn tỉnh An Giang
Là tỉnh đầu nguồn nhận nước từ sông Mekong chảy về Việt Nam, chế độ thuỷ văn của An Giang phụ thuộc chặt chẽ chế độ nước sông Mekong và chịu ảnh hưởng của 4 yếu tố chính: chế độ thuỷ triều, chế độ dòng chảy, chế độ mưa nội đồng và đặc điểm về địa hình, hình thái kênh rạch Hàng năm, mùa lũ ở ĐBSCL bắt đầu từ tháng VII và kéo dài đến tháng XI, chậm hơn so với quá trình lũ ở thượng nguồn 01 tháng và mưa tại nội đồng 02 tháng Chế độ dòng chảy mùa kiệt ở An Giang lại phụ thuộc vào tình hình lũ lụt năm trước và kết hợp diễn biến thủy triều ở biển Đông và biển Tây trong mùa kiệt năm sau mà các đặc trưng thủy văn nhỏ nhất mùa kiệt có thể xuất hiện vào tháng IV hoặc đầu tháng V
- Đặc điểm thủy văn mùa lũ: Chuỗi tài liệu mực nước đỉnh lũ lớn nhất năm
từ 1926 đến 2020 của các trạm dọc sông Tiền và sông Hậu cho thấy, khu vực phía trên Vàm Nao đa số lũ lớn nhất năm xảy ra vào tháng IX, X; khu vực phía dưới Vàm Nao do ảnh hưởng của sự phân chia nước và thủy triều nên lũ lớn nhất năm xảy ra muộn hơn so với phía trên Vàm Nao khoảng từ 10 ngày đến 01 tháng Chênh lệch đỉnh lũ cao nhất và thấp nhất tại Tân Châu là 2.56m [5]
Bảng 1.5: Mực nước đỉnh lũ năm (m) các trạm dọc sông Tiền, sông Hậu
Trạm H max trung bình/năm H max lớn nhất/năm H max nhỏ nhấ/năm
- Đặc điểm thủy văn mùa kiệt: Tại An Giang, tùy tình hình lũ lụt năm trước
và kết hợp diễn biến thủy triều ở biển Đông và biển Tây trong mùa kiệt năm sau mà các đặc trưng thủy văn nhỏ nhất mùa kiệt có thể xuất hiện vào tháng IV hoặc đầu tháng V ở mức cao hay thấp
Trang 2313
b) Chế độ thủy văn khu vực nghiên cứu
Chế độ thủy văn khu vực thành phố Long Xuyên mang đặc điểm chung của
hệ thống sông Tiền – sông Hậu, chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều biển Đông, trong thời kỳ mùa lũ còn chịu ảnh hưởng bởi lũ thượng nguồn sông Mekong và tổng hợp của quá trình triều-lũ-mưa lớn làm cho mực nước dâng cao gây ngập lụt, úng
Thành phố Long Xuyên có sông Hậu chảy dài theo trục từ bắc xuống nam và mạng lưới kênh, rạch khá dày, trong đó có một số kênh trục nối từ sông Hậu đến biển Tây, đó cũng là các hướng thoát nước chính cho khu vực
Hình 1.3: Mạng lưới sông, kênh, rạch khu vực nghiên cứu
c) Chế độ triều [5]
Thủy triều trong sông ở An Giang là do từ biển truyền vào Từ phía biển Đông thủy triều mang tính chất bán nhật triều truyền vào hạ lưu châu thổ Mekong qua chín cửa của sông Tiền và sông Hậu với độ lớn thủy triều dao động từ 2.00-3.50m Từ phía biển Tây, thủy triều truyền vào qua các sông dọc từ Rạch Sỏi đến
Trang 24do nước sông từ thượng nguồn vế ít dần, nên mực nước đỉnh triều và chân triều lại bắt đầu giảm và đạt trị số thấp nhất vào tháng IV hoặc tháng V
1.1.6 Điều kiện kinh tế - xã hội
a) Hiện trạng dân số
Theo thống kê, dân số năm 2018 của thành phố Long Xuyên là 286.638 người chiếm khoảng 13,24% dân số toàn tỉnh An Giang, tốc độ tăng trung bình 1,07% mỗi năm, tăng tự nhiên 0,94% mỗi năm, mật độ dân số trung bình là 2.485 người/km2 Dân cư của thành phố phân bố không đều giữa các đơn vị hành chính phường xã, tập trung mật độ cao chủ yếu ở khu vực nội thị và các vùng ven đô Mật
độ dân số tập trung cao ở khu vực trung tâm tại các phường Mỹ Bình, Đông Xuyên,
Mỹ Long, Mỹ Xuyên (11.487 đến 22.530 người/km2), mật độ dân thấp ở các
Trang 2515
phường/xã như Bình Đức, Mỹ Thới, Mỹ Thạnh, Mỹ Hòa,Mỹ Khánh và Mỹ Hòa Hưng (1.211 đến 2.042 người/km2) Mức độ đô thị hóa thuộc vào mức cao so với các thành phố vùng ĐBSCL, đến năm 2018 dân số thành thị khoảng 88,28%
(Nguồn: Niên giám thống kê tỉnh An Giang năm 2018)
b) Tình hình phát triển kinh tế - xã hội
Theo thống kê măm 2018, tổng mức bán lẻ hàng hóa tăng 11,24% so với năm 2017; doanh thu dịch vụ lưu trú và ăn uống tăng 14,33%, Giá trị sản xuất các ngành (theo giá 2010) đều tăng so với năm trước, cụ thể: Giá trị sản xuất công nghiệp tăng 9,04%, giá trị xây dựng tăng 10,98%, giá trị sản xuất nông nghiệp tăng 3,96% Cơ cấu kinh tế tập trung vào thương mại-dịch vụ (tổng mức bán lẻ hàng hóa đạt 14.203 tỷ đồng, chiếm 41,5%) và công nghiệp-tiểu thủ công nghiệp (18.343 tỷ đồng, chiếm 53,6%, chủ yếu từ công nghiệp chế biến) Lĩnh vực nông nghiệp chỉ đạt 1.655 tỷ đồng, chiếm 4,8% Lĩnh vực xây dựng có 216 công trình với tổng mức đầu tư là 168,203 tỷ đồng Ngoài ra, thành phố thực hiện đầu tư nâng cấp 168 tuyến đường nội ô trong giai đoạn 2017-2019 với tổng kinh phí dự trù là 617,822 tỷ đồng, trong đó ngân sách tỉnh hỗ trợ đầu tư là 207,734 tỷ đồng Năm 2018 thành phố thực hiện được 62 tuyến, nâng tổng số công trình hoàn thành là 140 tuyến Tổng thu ngân sách của thành phố năm 2018 là 1234,959 tỷ đồng, tăng 30% so với năm 2017
và tăng 103% so với năm 2014 Tổng chi ngân sách năm 2018 là 1210,466 tỷ đồng, trong đó chi xây dựng cơ bản là 360,485 tỷ đồng (chiếm khoảng 30%), còn lại là chi
thường xuyên (Nguồn: Niên giám thống kê tỉnh An Giang năm 2018)
1.1.7 Hiện trạng cơ sở hạ tầng kỹ thuật
a) Hiện trạng giao thông
So với các thành phố, thị xã trong vùng ĐBSCL thì thành phố Long Xuyên
có mạng đường giao thông nội thị khá phát triển, với tổng số 540 tuyến đường phân
bố đều khắp thành phố Hai trục đường đôi Nguyễn Huệ và Hai Bà Trưng với chiều rộng lộ giới 44m, tạo cho không gian thành phố thoáng mát, khang trang Các đường phố khác có chiều rộng mặt đường trung bình 7-15m, hệ thống đường phố đã
Trang 2616
đáp ứng được nhu cầu giao thông của thành phố Hệ thống đường đô thị thành phố Long Xuyên có tổng chiều dài khoảng 301,5km, trong đó đường giao thông từ cấp khu vực với tổng chiều dài khoảng 120,5km Mật độ đường giao thông chính khu vực nội thị đạt 6,05 km/km2 Diện tích đất giao thông trên dân số nội thị đạt khoảng 13,02 m2/người Một số trục giao thông chính thành phố Long Xuyên gồm:
- Quốc lộ 91 vừa đóng vai trò là trục đường chính huyết mạch của thành phố Long Xuyên QL.91 chạy từ Bắc xuống Nam đảm nhận mọi giao thông theo hướng dọc của thành phố Đoạn chạy xuyên qua trung tâm thành phố Long Xuyên (từ phà Vàm Cống đến cầu Trà Ôn) có chiều dài khoảng 15,4km với bề rộng mặt đường 14-16m và lộ giới 24-28m
- Tỉnh lộ 943 là tuyến giao thông nối thành phố Long Xuyên với huyện Thoại Sơn
- Các trục dọc hiện hữu: gồm QL91, Đường Nguyễn Hoàng, Đường Thoại Ngọc Hầu, Đường Hùng Vương, Đường Ung Văn Khiêm
- Các trục ngang hiện hữu: gồm đường Nguyễn Trường Tộ, Nguyễn Thái Học, Lý Thái Tổ, Phạm Cư Lượng và Hà Hoàng Hổ
c) Hiện trạng cấp điện [12]
Trang 2717
Hiện tại lưới điện trung thế đã phủ kín trên toàn bộ địa bàn thành phố và 100%
hộ dân cư đã được nhận điện từ lưới điện quốc gia Lưới điện trung thế chủ yếu là lưới điện trên không, sử dụng cấp điện áp 220kV, vận hành theo chế độ trung tính nối đất trực tiếp thuộc hệ 3 pha 4 dây Khu vực trung tâm một số tuyến trung thế đã được hạ ngầm Toàn bộ các lộ xuất tuyến trung thế sau các trạm 110kV đều kết nối lưới hỗ trợ qua lại lẫn nhau Tuy nhiên vẫn còn tồn tại nhiều chủng loại dây khác nhau, nhiều nhánh rẽ trung áp có tiết diện còn nhỏ nên khả năng tải ở mức độ trung bình
d) Hiện trạng viễn thông
Toàn thành phố đã được phủ sóng điện thoại di động và điện thoại cố định của các mạng Viettel, Vinaphone, Mobiphone; mạng cáp truyền hình kỹ thuật số VTV, mạng Internet WiFi tốc độ cao
Bảng 1.6: Bảng thống kê diện tích sử dụng đất thành phố Long Xuyên
Quy mô sử dụng đất Tổng số (ha) Cơ cấu (%)
Trang 28e Đất sông suối, mặt nước chuyên dùng 1480.15
(Nguồn: Niên giám thống kê thành phố Long Xuyên năm 2018)
1.2 Hiện trạng mạng lưới thoát nước
1.2.1 Hệ thống thoát nước mưa
Thành phố Long Xuyên có mạng lưới sông, kênh, rạch dày đặc, trong đó có sông rạch chính là sông Hậu và kênh Rạch Giá-Long Xuyên (sông Hậu đạt cấp đường thủy nội địa đặc biệt, kênh Rạch Giá-Long Xuyên được quy hoạch đạt cấp III đường thủy nội địa) Thành phố Long Xuyên thuộc khu vực địa hình đồng bằng phù
sa, địa hình bằng phẳng (độ dốc rất nhỏ) cao độ mặt đất tương đối thấp Do vậy, ảnh hưởng rất lớn đến hệ thống thoát nước của thành phố Vào mùa khô, khi mực nước sông kênh thấp, hệ thống thoát nước không bị ứ đọng nhưng vào mùa mưa, nước lũ
và triều tràn vào cống khiến hệ thống cống thoát nước mưa tại thành phố đều trong tình trạng chảy ngập
Trang 2919
Sông Hậu và kênh Rạch Giá-Long Xuyên ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ thoát nước của thành phố Ngoài ra còn có hệ thống các kênh, rạch như Long Xuyên, Bà Bầu, Cái Sơn, Tầm Bót, Gòi Lớn, Gòi Bé, Trà Ôn Hệ thống sông kênh nhiều đã phân nhỏ lưu vực thoát nước của thành phố
Hình 1.4: Sơ đồ hiện trạng hệ thống thoát nước thành phố Long Xuyên
Tính đến năm 2015 toàn thành phố Long Xuyên có 161 tuyến kênh (đáy kênh rộng 6m đến 18m, cao trình đáy kênh -0,5m đến -3,0m) với tổng chiều dài 263,023 km, trong đó thành phố quản lý 34 tuyến với tổng chiều dài 111,464 km và các phường/xã quản lý 127 tuyến với tổng chiều dài 151,559 km Ngoài ra còn có các công trình thủy lợi khác như 33 cống với tổng chiều rộng cửa 82 m, với khẩu độ cống B = 2÷3m, 11 tuyến kè với tổng chiều dài 5469m [12]
Hiện trạng hệ thống đê bao toàn thành phố có chiều dài 230.495m Các tuyến
đê bảo vệ cơ bản đạt yêu cầu chống lũ, có chiều rộng B mặt từ 4,0 ÷ 5.0 m, cao
Trang 30Bảng 1.7: Thống kê hệ thống thoát nước thành phố Long Xuyên
1.2.2 Hệ thống thoát nước thải
Hệ thống nước thải sinh hoạt tại thành phố Long Xuyên được đầu tư xây dựng tách rời với hệ thống tiêu thoát nước mưa Hiện nay thành phố có 2 trạm xử lý nước thải giai đoạn I với tổng công suất 30.000m3/ngđ
- Trạm xử lý nước thải phía bắc đặt tại phường Bình Đức với cống suất 10.000 m3/ngđ, thu gom nước thải từ phường Bình Khánh và Mỹ Bình;
Trang 3121
- Trạm xử lý nước thải phía nam đặt tại phường Mỹ Hòa có cống suất 20.000m3/ngđ, thu gom nước thải từ các phường Mỹ Long, Mỹ Xuyên, Đông Xuyên, Mỹ Quý và Mỹ Phước[12]
Hình 1.5: Hiện trạng hệ thống thoát nước thải
Mạng lưới đường ống thoát nước thải và các trạm bơm nước thải hiện có là 58,8km Nước thải sẽ được xử lý và sẽ giải quyết được một phần ô nhiễm môi trường trên địa bàn thành phố
1.2.3 Tình hình ngập úng trong đô thị
Hàng năm, vào mùa mưa, đặc biệt từ giai đoạn tháng cuối tháng IX đến tháng X có mưa lớn kết hợp đỉnh lũ thượng nguồn và triều cường, hiện tượng ngập lụt cục bộ xuất hiện ở nội ô thành phố Long Xuyên Do sự phân bố của các yếu tố
Trang 3222
gây ngập không giống nhau nên hiện tượng ngập úng diễn ra không đồng đều trên địa bàn thành phố Long Xuyên
a) Ngập úng theo không gian
Trước năm 2017, khi các tuyến đường chưa được nâng cấp, tình trạng ngập ở nội ô Long Xuyên chủ yếu ở mức ngập nhẹ và vừa Số lượng các điểm ngập tập trung nhiều nhất ở phường Mỹ Phước và Mỹ Xuyên, Đông Xuyên Trong đó các điểm ngập sâu tập trung ở phường Mỹ Phước, Mỹ Bình và Mỹ Xuyên Các điểm ngập vừa từ 0.2-0.5m và ngập nhẹ dưới 0.2m phân bố rải rác ở các phường Tần suất xuất hiện các điểm ngập cũng có sự phân hóa qua không gian
Các khu vực có tần suất ngập xuất hiện thường xuyên là Mỹ Phước, Mỹ Xuyên Trong đó, số lần ngập úng xuất hiện nhiều nhất ở các tuyến Võ Thị Sáu, Yết Kiêu, Phan Đăng Lưu Đây cũng là các tuyến có mức ngập nặng, phạm vi ngập từ 1/2 đến ngập toàn tuyến trong điều kiện mưa lớn và kéo dài Bên cạnh các tuyến ngập nặng, các phường Mỹ Xuyên và Mỹ Phước còn tồn tại một số điểm ngập nhẹ
và vừa với tần suất xuất hiện khá thường xuyên
b) Ngập úng theo thời gian
Do đặc điểm của khí tượng ở Long Xuyên, các hiện tượng ngập lụt cục bộ tại nội ô thành phố tập trung chủ yếu từ tháng V đến tháng X Thực trạng ngập lụt cục
bộ tại các địa điểm có sự thay đổi theo thời gian
Trong giai đoạn 2010 đến nay, một số tuyến điểm ngập cũ được cải tạo, hoạt động tu bổ nạo vét hệ thống cấp thoát nước được tiến hành thường xuyên Riêng năm 2011, sự gia tăng đột biến của hiện tượng ngập lụt cục bộ tại khu vực thành phố gắn liền với sự xuất hiện của đợt mưa kỷ lục, cộng với lũ và triều cường ở mức cao khiến gần 70% tuyến phố của nội ô thành phố ngập trong nước
c) Nguyên nhân ngập úng đô thị
- Nguyên nhân do yếu tố Khí tượng Thủy văn: Sự xuất hiện của ngập lụt cục
bộ trước hết do sự xuất hiện của mưa cường suất lớn, kéo dài, tổng lượng mưa lớn
Trang 3323
Theo thống kê về lượng mưa thời đoạn ngắn thì đặc điểm mưa tại thành phố Long Xuyên thường kéo dài từ 30 – 120 phút Lượng mưa trận thường dao động trong khoảng 30 – 70 mm
- Theo thống kê của Trung tâm dịch vụ đô thị thành phố Long Xuyên, bên cạnh nguyên nhân gây ngập do mưa có cường độ lớn còn do lũ thượng nguồn đổ về làm mực nước trên các sông, kênh, rạch dâng cao, gây cản trở khả năng tiêu thoát nước Đối với các vị trí cửa xả không có hệ thống van ngăn triều hoặc hệ thống van ngăn triều không hoạt động thì lượng nước nước lũ trong sông cũng truyền vào gây ngập nhiều tuyến đường có cao trình thấp hơn so với cao trình nước lũ thông qua hệ thống cống, rãnh thoát nước
1.3 Tổng quan các nghiên cứu đã qua
1.3.1 Nghiên cứu trên thế giới
Dưới đây là một số nghiên cứu mô phỏng ngập lụt trên thế giới:
1 Năm 2001 Chusit Apirumanekul và Ole Mark (Kỹ sư về nước và Quản lý thuộc Viện công nghệ châu Á) đã công bố đề tài Mô hình hóa lũ lụt tại thành phố Dhaka, Banglades nghiên cứu tính khả thi của việc áp dụng kiểm soát thời gian thực vào hệ thống thoát nước đô thị để giảm vấn đề lũ lụt Hiện trạng hệ thống thoát nước năm 1996 của thành phố Dhaka là thu thập nước mưa từ dọc cống hộp đến ao, nước chảy dọc theo kênh hở đến lưu vực ở phía trước của cửa cống, bơm hoạt động với công suất 2,55 m3/s bắt đầu hoạt động khi mực nước trong lưu vực đạt 3,8 m và dừng lại khi mực nước đạt 1,4 m; cửa cống đã được đóng cửa bất cứ khi nào mực nước trong sông cao hơn mực nước ở phía thành phố Khi mô hình MOUSE tính toán mực nước trong hố ga cao hơn mặt đất sẽ xảy ra hiện tượng úng ngập bề mặt
Mô phỏng ngập úng năm 1996: Hệ thống tiêu nước thời kỳ năm 1996 khi
hoàn thành tuyến cống hộp quan trọng nên các hệ thống tiêu nước còn khó khăn để thu gom nước vào kênh tiêu
Trang 3424
Mô phỏng hiện trạng hệ thống tiêu nước: Với hệ thống công trình tiêu thoát
nước năm 1996 và hiện trạng đều cho thấy ngập úng cục bộ trên đường phố Shantinagar với độ sâu ngập 55 cm trong vòng 16 giờ Nguyên nhân ngập được khẳng đinh là do hệ thống cống ngầm và hố ga thoát nước chưa đủ khả năng tiêu thoát nước mưa
Giải pháp chống ngập: Kết quả mô hình cho thấy hệ thống cống ngầm thoát nước chưa hợp lý, xảy ra hiện tượng thắt cổ chai ở khu vực thoát nước làm ngập úng bề mặt đô thị Biện pháp cải tạo đường ống thoát nước hợp lý giảm được úng ngập ở khu vực nghiên cứu [18]
2 Năm 2005, Ole Mark, Surajate Boonya-Aroonnet, Nguyễn Quang Hưng, Varaporn Buranautama, Uruya Weesakul, Chavalit Chaliraktrakul, Lars Chr Larsen
đã công bố nghiên cứu của dự án về hệ thống thông tin thủy văn thời gian thực cho khu vực Sukhumvit, BangKok Nhóm tác giả đã nghiên cứu việc kết hợp mô hình
mô phỏng ngập lụt đô thị (MOUSE) với thông tin lượng mưa theo thời gian thực để cung cấp các hệ thống hỗ trợ và cảnh báo nhằm đối phó với lũ lụt đô thị Bangkok
là khu vực có nhiều hoạt động kinh tế và các văn phòng quốc gia quan trọng nhất đều được đặt tại đây, do đó khi lượng mưa lớn xảy ra ở Bangkok thì sẽ gây ra một
số hậu quả như là: tắc đường, ngập úng, mất điện và thiệt hại lớn về kinh tế do thiệt hại tài sản
Trang 3525
Hình 1.6: Bản đồ ngập khu vực Sukhumvit ở Bangkok
Do đó dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn có vai trò quan trọng, là công cụ hữu hiệu để phòng chống thiệt hại về tài sản do mưa và lũ lụt Mục tiêu của dự án là thiết lập dịch vụ thời tiết công cộng và khám phá các khả năng cung cấp dự báo, cảnh báo về lượng mưa và ngập lụt đô thị ở Bangkok Mô hình ngập lụt đô thị đã được thiết lập trong giai đoạn 2001-2002 là một phần của nghiên cứu AIT về ngập lụt đô thị, đầu vào của mô hình là chuỗi thời gian thực của lượng mưa, và các mô hình sẽ được chạy tự động khi lượng mưa tại các địa điểm được chỉ định vượt quá các giá trị ngưỡng đặt trước Kết quả của mô hình MOUSE cho Bangkok là bản đồ ngập lụt, hiển thị các khu vực và độ sâu ngập cho khu vực kinh doanh Sukhumvit ở Bangkok (Hình 2.5) Mô hình đã được thiết lập và áp dụng thành công cho các nghiên cứu ngoại tuyến đối với ngập lụt ở Bangkok [19]
3 Năm 2012, V Vidyapriya và Dr M Ramalingam thuộc Viện Viễn thám, Đại học Anna, Ấn Độ đã công bố kết quả ứng dụng mô hình Mike Urban cho lưu vực Jafferkhanpet trên tạp chí quốc tế về công nghệ giảm thiểu ô nhiễm Trong nghiên cứu này, mô hình dòng chảy MOUSE được xây dựng theo mô Model A Nó được giả định: dòng chảy chỉ được tạo ra từ các khu vực không thấm nước, được
Trang 3626
mô tả bằng các tỷ lệ phần trăm của tổng số lưu vực trong mô hình Dòng chảy thoát nước và dòng chảy kênh được mô hình hóa dựa trên mặt cắt ngang trung bình, phương trình Saint-Venant mô tả sự phát triển về độ sâu mực nước và lưu lượng
Khu vực nghiên cứu nằm ở phần phía Nam của thành phố Chennai và có diện tích khoảng 2,94 sq.km Thời tiết ở khu vực này chủ yếu là khí hậu lục địa gió mùa, lượng mưa tập trung vào mùa mưa từ tháng X - XII Các dữ liệu khí tượng được cung cấp bởi máy đo mưa tự ghi trong vùng lân cận của khu vực nghiên cứu Zheng năm 2006 Trong tất cả, bốn cơn bão khác nhau 5 năm, 10 năm, 20 năm và thời gian quay trở lại 50 năm được xác định Để mô phỏng càng chính xác, độ phân giải cao 3mx3m của mô hình DEM được thành lập cho khu vực DEM bao gồm các mức độ khác biệt của đường phố cắt ngang, vị trí và chiều cao của các hố ga, vỉa hè đường phố Khu vực nghiên cứu được chia thành 150 đơn vị lưu vực, trong đó có
146 kết nối với hố ga tương ứng và 4 kết nối với kênh Yếu tố thủy văn được sử dụng làm điều kiện biên đầu vào Đối với các biên dưới, mực nước quan sát được thực hiện tại đầu ra của kênh đã được xác định Tất cả các cấu trúc thủy lực được giả định tại các điều kiện ban đầu Thời gian mô phỏng là 7 giờ với bước thời gian 1 phút
Hai kịch bản được xem xét để phân tích lũ lụt Một là cống được xây dựng từ năm 1980 và cống mới được dự kiến trong năm 2009 Theo các cơn bão 5 năm, không có lũ lụt tại các nút của các vùng đầu nguồn Jafferkhanpet, Chennai Tuy nhiên, theo các cơn bão 10 năm: lũ lụt tối thiểu là 0,6m và lũ lụt tối đa là 1,34m Một lần nữa theo các cơn bão 25 năm: lũ lụt tối thiểu là 0,55m và lũ lụt tối đa là 2,51m Và theo những cơn bão 50 năm: lũ lụt tối thiểu là 0,57m và lũ lụt tối đa là 2,63m Trong thời gian mô phỏng là 13 giờ, lũ lụt tại các nút tự động tăng lên và sau đó dần dần rút đi sau 24 giờ Kết quả mô phỏng được so sánh với các câu hỏi từ cuộc khảo sát Nói chung, mực nước lũ mô phỏng lớn hơn so với mực nước lũ quan sát Vì vậy, các kết quả mô phỏng cho thấy những cải tiến của thiết kế hệ thống thoát nước là cần thiết [20]
Trang 3727
1.3.2 Nghiên cứu trong nước
Việt Nam là một trong số các quốc gia đang phát triển phải thường xuyên đối mặt với các đợt lũ lụt nghiêm trọng gây ra chủ yếu bởi mưa gió mùa, bão nhiệt đới và triều cường; mức độ xảy ra khá thường xuyên tại các thành phố như Hà Nội,
TP Hồ Chí Minh, Đà Nẵng và Cần Thơ
Dưới đây là một số nghiên cứu về ngập lụt ở Việt Nam:
1 Năm 1995 quy hoạch tổng thể hệ thống thoát nước Hà Nội do Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA) lập chỉ gói gọn trong 4 quận là: Hoàn Kiếm; Đống Đa; Hai Bà Trưng, Ba Đình và một phần của quận Tây Hồ, Cầu Giấy, Thanh Xuân
và Hoàng Mai trên diện tích 135,4km2 thuộc lưu vực sông Tô Lịch Khả năng thoát nước hiện trạng của sông Tô Lịch chỉ vào khoảng 30-35m3/s trong khi công suất yêu cầu để thoát cho trận mưa có chu kỳ 10 năm là 170m3/s Đây có thể nói là một trong những nguyên nhân chính gây ra tình trạng ngập úng cho thành phố Hà Nội
Hiện nay, tiêu thoát nước ở các khu vực đồng bằng chủ yếu bằng bơm Các công trình này có thể bơm trực tiếp ra sông Đáy, sông Hồng, hoặc bơm trực tiếp vào các trục tiêu nội đồng như sông Nhuệ, sông Tích, sông Mỹ Hà Ngoài ra còn
có hàng loạt các cống dưới đê sông Đáy, sông Tích cũng tiêu thoát ra các sông trục bằng tự chảy khi có điều kiện
Trang 3828
Hình 1.7: Quy hoạch thoát nước khu vực nội thành Hà Nội (JICA, 1995) Công trình đầu mối tiêu của toàn thành phố hiện có 723 công trình (diện tích tiêu thiết kế là 237.245 ha, diện tích cần tiêu là 209.028 ha) nhưng khả năng thực tế các công trình tiêu này chỉ đạt 80% so với diện tích cần tiêu Tuy nhiên toàn bộ hệ thống tiêu ứng với năm có tần suất mưa và mực nước 10% chỉ đạt 60-70%
Thành phố Hà Nội đã đầu tư thực hiện dự án thoát nước giai đoạn I: xây dựng trạm bơm Yên Sở và kênh dẫn, cải tạo 04 con sông thoát nước chính trong Thành phố, cải tạo các hồ điều hòa, cải tạo 07 cửa xả lũ và cửa điều tiết Dự án đã nâng cao năng lực quản lý hệ thống thoát nước, trình độ chuyên môn của đội ngũ cán bộ quản lý và trang bị cho Công ty TNHHNN Một thành viên Thoát nước Hà Nội dàn thiết bị nạo vét cơ giới góp phần nâng cao hiệu quả công tác duy trì hệ thống, giải quyết cơ bản thoát nước trong khu vực nội thành Hà Nội cũ gồm các
Trang 392 Năm 2013, Phạm Mạnh Cổn và các cộng sự đã trình bày nghiên cứu ứng dụng MIKE FLOOD kết hợp từ các mô đun MIKE URBAN, MIKE 11 và MIKE 21
để thiết lập hệ thống thoát nước khu vực nội đô Hà Nội bao gồm toàn bộ lưu vực sông Tô Lịch theo quy hoạch thoát nước giai đoạn 1 của JICA Lưu vực sông Tô Lịch có 4 con sông có cùng chức năng thoát nước thải và nước mưa chính cho toàn
bộ khu vực nội đô: + Lưu vực sông Tô Lịch, lấy sông Tô Lịch có chiều dài 7.036m làm chủ thể, diện tích khoảng 7759 ha được chia thành 7 tiểu lưu vực nhỏ là Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu, Hoàng Liệt, Yên Sở và hồ Tây gồm toàn bộ các quận Hoàn Kiếm, Ba Đình, Hai Bà Trưng, Đống Đa, một phần các quận Thanh Xuân, Hoàng Mai, Cầu Giấy Tác giả đã sử dụng 2 trận mưa từ ngày 31/10-1/11/2008 và
từ ngày 8-9/8/2013 để hiệu chỉnh và kiểm định hệ thống thoát nước trên Nghiên cứu đã chỉ ra được tình trạng mất cân bằng cục bộ trong hệ thống là nguyên nhân gây nên úng ngập cho khu vực nội đô Hà Nội Từ việc xác định được nguyên nhân của úng ngập, nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật tác động lên các nút mất cân bằng chủ đạo của hệ thống cân bằng nước mặt, nhằm cải thiện tình trạng úng ngập cho khu vực nội đô Các kết quả mô phỏng đã chỉ ra tính khả thi của giải pháp này; từ đó dẫn đến kết luận rằng giải pháp đề xuất có thể được ứng dụng trong thực tiễn phòng chống úng ngập hiện tại, cũng như góp phần vào công tác quản lý môi trường nước và dự báo úng ngập đối với nội đô Hà Nội trong tương lai [1]
Trang 4030
Hình 1.8: Bản đồ độ sâu ngập lụt cực đại khu vực nội thành Hà Nội trong trận ngập
lụt từ 31/10- 2/11/2008 trước và sau khi có giải pháp cải tạo cống
3 Năm 2018, Vũ Hữu Long, Nguyễn Vũ Giang, Phạm Việt Hòa, Nguyễn Thanh Hùng đã công bố nghiên cứu về ứng dụng công nghệ điện toán đám mây GOOGLE EARTH ENGINE trong nghiên cứu lũ lụt tại Đồng Tháp, hạ lưu sông
Mê Công Nghiên cứu này ứng dụng khai thác công nghệ điện toán đám mây Google Earth Engine (GEE) để xử lý chiết tách thông tin diện tích ngập lụt từ dữ liệu ảnh vệ tinh quang học Landsat (TM, ETM, OLI) giai đoạn 1996-2016 và vệ tinh radar Sentinel-1 giai đoạn 2015-2017 cho khu vực tỉnh Đồng Tháp, hạ lưu sông
Mê Công Kết quả chuỗi các bản đồ ngập lụt được thành lập chỉ ra lũ ở khu vực Đồng Tháp gây ra diện ngập lớn nhất vào thời điểm năm 2000 chiếm 77.68% diện tích toàn tỉnh và giảm rõ rệt những năm gần đây, ngập 27,76% năm 2015 Ngoài việc sử dụng để hiệu chỉnh mô hình dự báo ngập lụt, kết quả này cung cấp thêm luận cứ khoa học và thông tin tin cậy cho việc quản lý khai thác và sử dụng nguồn nước ở địa phương Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng cho thấy công cụ GEE có tốc độ truy cập và xử lý ảnh vệ tinh rất nhanh với độ tin cậy cao Đây là công cụ rất có tiềm năng trong việc khai thác, xử lý, phân tích ảnh vệ tinh và các dữ liệu không gian khác cho nhiều mục tiêu nghiên cứu [4]