Bài báoviết trình bày việc áp dụng hai phần mềm SOBEK và MIKE11 để xem xét khả năng giảm mực nước sông Sài Gòn khi xây dựng một số hồ điều tiết ở huyện Cần Giờ (TP. HCM). Kết quả tính toán cho thấy diện tích hồ càng lớn thì mực nước max của sông Sài Gòn càng giảm, nghĩa là khả năng thoát nước mưa trong nội thành TP. HCM càng tăng.
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU BƯỚC ĐẦU TÁC ĐỘNG CỦA CÁC HỒ ĐIỀU TI ẾT CẦN GIỜ (DỰ KIẾN) ĐẾN MỰC NƯỚC TRÊN SƠNG SÀI GỊN (TP HCM) Võ Quang Tường Trường ĐH Mở TP HCM Phạm Thế Vinh Viện KHTL Miền Nam Nguyễn Quý Công ty EPT Huỳnh Thanh S ơn Trường ĐH Bách khoa – ĐHQG TP HCM Tóm tắt:Bài báo trình bày việc áp dụng hai phần mềm SOBEK MIKE11 để xem xét khả giảm mực nước sơng Sài Gòn xây dựng số hồ điều tiết huyện Cần Giờ (TP HCM) Kết tính tốn cho thấy diện tích hồ lớn mực nước max sơng Sài Gòn giảm, nghĩa khả thoát nước mưa nội thành TP HCM tăng Từ khóa: hồ điều tiết, sơng Sài Gòn, mơ hình tốn số, mực nước sơng, giảm ngập Summary:This paper presents the application of SOBEK and MIKE11 softwares to consider the possibility of reducing the Saigon River's water level when building a series of regulating reservoirs in Can Gio district The results obtained show that the larger the reservoir area, the lower the max water level of the Saigon River, which means that the drainage capacity in the urban areas of HCM city increases Keywords: regulation reservoir, Sai Gon river, numerical model, water river level, inundation reduction ĐẶT VẤN ĐỀ* Từ nhiều năm qua, ngập lụt mưa triều hàng năm TP HCM vấn đề gây nhiều xúc cho người dân quyền thành phố đơng dân nước xem đầu tàu phát triển kinh tế Việt Nam Đã có nhiều đề tài nghiên cứu dự án (gọi tắt NC) nhằm giải tình trạng ngập lụt Có thể kể số NC quan trọng sau đây: (1) Nghiên cứu hệ thống thoát nước mưa nước thải đô thị TP HCM Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật (JICA) thực từ cuối năm 1990 Đến năm 2001 “Quy Ngày nhận bài: 15/12/2017 Ngày thông qua phản biện: 18/01/2018 Ngày duyệt đăng: 20/4/2018 hoạch tổng thể thoát nước TP HCM đến năm 2010” đời (thường gọi tắt dự án 752) 1 (2) Nghiên cứu Quy hoạch thủy lợi chống ngập úng cho TP HCM Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (Bộ NN &PTNT) (thường gọi tắt dự án 1547) 2 (3) Đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp chống ngập cho TP HCM” Viện Khoa học Thủy lợi M iền Nam thực (2007-2010), có việc định hướng phát triển hồ điều tiết cho toàn thành phố giải pháp tiêu thoát nước cho tiểu vùng 3 (4) Trong nỗ lực tìm kiếm giải pháp giải triệt để vấn đề ngập úng tổ hợp tác động lũ thượng nguồn, mưa lớn triều cường cho Tp Hồ Chí M inh, Bộ NN & PTNT TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ đề xuất ý tưởng dự án đê biển Vũng Tàu Gò Cơng 4 Tuy nhiên dự án với vốn đầu tư lớn (khái toán khoảng 30.000 tỉ đồng tính theo thời giá 2010) khơng tiếp tục Gần đây, theo đề nghị Công ty EPT (Công ty M ục tiêu M trường Cộng đồng), giải pháp tích hợp bao gồm việc xây dựng chuỗi hồ chứa nước đóng vai trò hồ điều tiết huyện Cần Giờ (hình 1) nhằm hai mục đích: (1) Phát triển kinh tế-xã hội bền vững cho vùng Cần Giờ; (2) Hạ thấp mực nước sơng Sài Gòn nhằm tăng khả nước giảm ngập cho thành phố Bài báo bước đầu tập trung xem xét vấn đề sau: hồ điều tiết dự kiến làm mực nước sơng Sài Gòn tăng hay giảm? thuộc Hiện có mơ hình 1D dùng phổ biến là: (1) SOBEK DELFT (Hà Lan) phát triển, (2) M IKE11 DHI (Đan M ạch) phát triển, (3) DELTA GS TS Nguyễn Tất Đắc (Viện KHCN & QLMT) (4) VRSAP Cố GS Nguyễn Như Khuê (Viện QHTL Nam Bộ) Do giới hạn độ dài nên báo khơng sâu vào chi tiết mơ hình mà trình bày kết tính tốn mơ hình (1) (2) với số liệu thủy văn đầu vào tốn nói Chi tiết kỹ thuật hai mơ hình 1D tìm thấy 5 6 VÙNG NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO Vùng nghiên cứu nằm hạ du lưu vực Sài Gòn - Đồng Nai từ hồ Dầu Tiếng, Trị An, trạm thuỷ văn Phước Hồ, M ộc Hố Cần Đăng M ực nước sơng (Sài Gòn, Đồng Nai, Nhà Bè, Sồi Rạp, …) chịu ảnh hưởng mạnh triều biển Đông lưu lượng xả hồ chứa lưu vực Chính mối liên quan mật thiết hệ thống sông lưu vực nên nghiên cứu sơ đồ tính mở rộng sang lưu vực sơng Đồng Nai, sơng Bé,… Hình Sơ đồ chuỗi hồ điều tiết Cần Giờ (dự kiến) CHỌN LỰA CÁC MƠ HÌNH TỐN S Ố Để xem xét vấn đề trên, cơng cụ thích hợp sử dụng mơ hình tốn số Thơng thường giải tốn dòng chảy, bước đầu dùng mơ hình tốn số 1Dgiải hệ phương trình Saint-Venant 1D quen Phạm vi sơ đồ tính từ phía sau chân đập hồ thủy lợi Dầu Tiếng sông Sài Gòn, phía sau chân đập hồ thuỷ điện Trị An sơng Đồng Nai, sơng Bé tới vị trí xây dựng đập hồ Phước Hòa, sơng Vàm Cỏ Đông lấy từ sau trạm thuỷ văn Cần Đăng, sơng Vàm Cỏ Tây từ M ộc Hố tới biển Đơng (hình 2) Sơ đồ tính với địa hình năm 2009 bao gồm 255 nhánh sông với tổng chiều dài khoảng 2340 km Tổng số mặt cắt sử dụng mơ hình xấp xỉ 1100 mặt cắt Sơ đồ dùng để hiệu chỉnh mơ hình với tài liệu thuỷ văn trạm đo Quốc gia trạm đo thuỷ văn tăng cường năm 2008, 2009 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Hình Sơ đồ mạng lưới sơng rạch vùng nghiên cứu Hình Sơ đồ mạng lưới tính tốn thủy lực kết hợp với hồ điều tiết Sơ đồ mạng lưới tính tốn thủy lực kết hợp với hồ điều tiết trình bày hình phương án PA1 có diện tích hồ F = 172 km2 ứng với chuỗi hồ bên trái sơng Sồi Rạp (nhìn từ thượng lưu); phương án PA2 có diện tích hồ F = 214 km2 bao gồm hồ bên trái (diện tích 172 km2) cộng với hồ diện tích 42 km2 bên phải thuộc tỉnh Long An (hình 1) phương án PA3 ứng với diện tích hồ F = 286 km2 bao gồm hồ bên trái (diện tích 172 km2) cộng với hồ diện tích 114 km2 bên phải thuộc tỉnh Long An (hình 3) Trong tính tốn bước đầu với mơ hình 1D nói trên, hồ điều tiết mơ hình hóa thành hệ thống gồm kênh có chiều rộng đáy b (m) dẫn nước vào hồ có diện tích mặt thống F (km2), hai có cao độ đáy Z đ (m) Các thơng số tính tốn kênh hồ tóm tắt bảng 1, phương án PA0 xem trạng (khơng có hồ); Bảng Các thơng số tính tốn kênh hồ Diện tích hồ F (km ) Chiều rộng kênh dẫn vào hồ b (m) Cao độ đáy kênh đáy hồ Z đ(m) PA0 00 00 00 PA1 172 360 -4 PA2 214 450 -4 PA3 286 600 -4 Phương án Khi tính dòng chảy, mơ hình SOBEK M IKE11 chạy với số liệu thủy văn (mực nước, lưu lượng) đầy đủ biên năm 2009 KẾT QUẢ TÍNH TỐN Các hình trình bày số kết hiệu chỉnh mơ hình SOBEK M IKE11 Năm tính tốn 2009 chư a có hồ điều tiết (ứng với PA0) cho khoảng thời gian từ 02/11/2009 đến 06/11/2009, cho thấy sai khác giữ a giá trị tính tốn đo đạc khơng đáng kể triều lên Do vậy, dùng mơ hình để tính tốn mự c nước có hồ điều tiết Cần G iờ TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Hình Hiệu chỉnh mơ hình SOBEK (đường màu xanh: đo đạc, đường màu đỏ: tính theo SOBEK) Hình So sánh mực nước Phú An phương án có hồ tính tốn theo MIKE11 (đường màu xanh: đo đạc; đường có chấm: tính theo MIKE11 với PA3) Cả mơ hình cho kết mực nước sơng Sài Gòn giảm so với trước có hồ, mức độ giảm có khác Bảng trình bày Hình Hiệu chỉnh mơ hình MIKE11 (đường liền nét: đo đạc; đường có chấm: tính theo MIKE11) Các hình trình bày số kết tính mực nước Phú An ứng với phương án có hồ điều tiết nêu bảng theo mơ hình SOBEK M IKE11 kết tính mực nước trạm Phú An cho phương án ghi bảng Có thể nhận thấy diện tích hồ lớn mự c nư ớc t ại P hú An hạ thấp Nhưng mơ hình SOBEK cho độ giảm mự c nước lớn (trung bình 0,18 m), mơ hình M IKE11 cho độ giảm mự c nư ớc nhỏ (trung bình 0,11 m) Sự khác biệt phần thuật tốn hai mơ hình khơng giống nhau, phần khác quan trọng số liệu mạng lưới địa hình kích thước sơng rạch hai mơ hình khơng hồn tồn nhau, số liệu thủy văn năm 2009 đầu vào biên thượng hạ lưu vùng tính toán giống Để giảm khác biệt này, cần Hình 6.So sánh mực nước Phú An phương án có hồ tính tốn theo SOBEK(đường màu xanh: đo đạc; đường màu đỏ: tính theo SOBEK) thiết phải sử dụng số liệu mạng lưới sơng rạch chung cho mơ hình tương lai TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Bảng 2: Mức độ giảm mực nước theo phương án tính tốnvới SOBEK MIKE11 STT Phương án SOBEK M IKE 11 Z max(m) Z max (m) Z max (m) Z max (m) PA0 1,54 0,00 1,54 0,00 PA1 1,38 -0,16 1,46 -0,08 PA2 1,36 -0,18 1,44 -0,10 PA3 1,33 -0,21 1,39 -0,15 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ M ột số tính tốn thủy lực bước đầu cho thấy giải pháp xây dựng hồ điều tiết Cần Giờ Long An trình bày có khả làm giảm mực nước sơng Sài Gòn, nghĩa làm tăng khả chống ngập cho TP HCM Giải pháp xem giải pháp vòng ngồi, kết hợp với giải pháp vòng (đê cống ngăn triều theo dự án 1547) giải pháp vòng (xây dựng hồ điều tiết nội ngoại thành) hy vọng hồn tồn giải tốn chống ngập cho TP HCM M ột ưu điểm đề xuất việc xây dựng hồ kết hợp với việc phát triển bền vững kinh tế-xã hội huyện Cần Giờ cửa ngõ vào TP HCM Những nghiên cứu mặt thủy lực đề xuất sử dụng số mơ hình tốn số phức tạp M IKE21, Telemac 2D, để tính tốn chi tiết dòng chảy, xâm nhập mặn chuyển tải bùn cát xây dựng hồ điều tiết cho nhiều trường hợp, bao gồm có xả lũ từ hồ chứa nước Dầu Tiếng, Trị An thượng lưu, xét thêm ảnh hưởng biến đổi khí hậu, sở sử dụng số liệu cập nhật thống TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Bộ NN & PTNT (2001) Quy hoạch tổng thể thoát nước TP HCM đến năm 2010 2 Bộ NN & PTNT (2008) Quy hoạch thủy lợi chống ngập úng cho TP HCM 3 Viện KHTLM N (2010) Nghiên cứu đề xuất giải pháp chống ngập cho TP HCM 4 Viện KHTLM N (2014) Nghiên cứu biến động chế độ thủy thạch động lực vùng cửa sông ven biển chịu tác động Dự án đê biển Vũng Tàu - Gò Cơng 5 DELFT (2010) SOBEK User's M anual 6 DHI (2010) M IKE11 User's M anual TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 ... dựng chuỗi hồ chứa nước đóng vai trò hồ điều tiết huyện Cần Giờ (hình 1) nhằm hai mục đích: (1) Phát triển kinh tế-xã hội bền vững cho vùng Cần Giờ; (2) Hạ thấp mực nước sơng Sài Gòn nhằm tăng... LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ M ột số tính tốn thủy lực bước đầu cho thấy giải pháp xây dựng hồ điều tiết Cần Giờ Long An trình bày có khả làm giảm mực nước sơng Sài Gòn, nghĩa làm tăng khả chống ngập cho TP... xả hồ chứa lưu vực Chính mối liên quan mật thiết hệ thống sơng ngồi lưu vực nên nghiên cứu sơ đồ tính mở rộng sang lưu vực sơng Đồng Nai, sơng Bé,… Hình Sơ đồ chuỗi hồ điều tiết Cần Giờ (dự kiến)