Đánh giá nguy cơ và thiệt hại do ngập lụt vùng hạ du sông Sài Gòn – Đồng Nai dưới tác động xả lũ từ hồ chứa dầu tiếng

Bằng việc sử dụng công cụ mô hình toán MIKE, phần mềm ArcGIS và ngôn ngữ lập trình Matlab để mô phỏng chế độ thủy lực dòng chảy trên sông và bãi tràn; xử lý và phân tích không gian; và, thực hiện các thuật toán; nhóm tác giả phân tích nguy cơ và thiệt hại do ngập lụt vùng hạ du sông Sài Gòn – Đồng Nai dưới tác động xả lũ từ hồ chứa Dầu Tiếng trong những điều kiện khác nhau về địa hình, thủy văn, các quy hoạch chống ngập và có xét đến biến đổi khí hậu nhằm đánh giá hiệu quả của các quy hoạch.

TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ VÀ THIỆT HẠI DO NGẬP LỤT VÙNG HẠ DU SƠNG SÀI GỊN – ĐỒNG NAI DƯỚI TÁC ĐỘNG XẢ LŨ TỪ HỒ CHỨA DẦU TIẾNG ASSESSMENT OF FLOOD RISK AND DAMAGE IN SAIGON-DONGNAI RIVER DOWNSTREAM UNDER THE IMPACT OF OPERATING REGIME OF DAU TIENG RESERVOIR ThS Đinh Thị Thùy Trang, KS Đỗ Hồng Lam, Nguyễn Duy Khang, Hồ Lâm Trường Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam Trung tâm Ứng dụng Công nghệ Vũ Trụ TP.HCM TÓM TẮT Ngập lụt vùng hạ du sơng Sài Gịn – Đồng Nai bị tác động nguyên nhân chính: mưa, lũ, triều tổng hợp yếu tố Trong năm qua, nhiều quy hoạch thực nhằm chống ngập cho vùng hạ du Bằng việc sử dụng công cụ mơ hình tốn MIKE, phần mềm ArcGIS ngơn ngữ lập trình Matlab để mơ chế độ thủy lực dịng chảy sơng bãi tràn; xử lý phân tích khơng gian; và, thực thuật tốn; nhóm tác giả phân tích nguy thiệt hại ngập lụt vùng hạ du sơng Sài Gịn – Đồng Nai tác động xả lũ từ hồ chứa Dầu Tiếng điều kiện khác địa hình, thủy văn, quy hoạch chống ngập có xét đến biến đổi khí hậu nhằm đánh giá hiệu quy hoạch Kết cho thấy, tổng diện tích ngập tồn vùng giảm 45% QH1547 thực giảm 35% QH1547 giai đoạn hoàn thành, tương ứng giá trị thiệt hại giảm từ 78% - 63% so với trạng Từ khóa: ngập lụt sơng Sài Gịn, hồ Dầu Tiếng, xả lũ ABSTRACT Flooding in Saigon – Dongnai river downstream is caused by main factors: rain, flood, tide and the combinatioin of those factors In recent years, many preventing flooding plannings have been carried out With the application of mathematical models MIKE, ArcGIS software and programing language Matlab to simulate hydraulic regime in the Saigon River and floodplain; process and analyze geographic information; and, implement algorithms, the authors conduct research on flood risk analysis and flood damage assessment in Saigon – Dongnai river downstream under the impact of operating procedure of Dau Tieng reservoir in different condition of topohraphy, hydrology, flood prevention planning in the context of climate change in Bài báo sản phẩm đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp phân lũ, chậm lũ, giảm lũ sơng Sài Gịn nhằm giảm thiểu ngập lụt Tp.HCM hồ Dầu tiếng xả lũ theo thiết kế xảy vỡ đập” Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam thực 152 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 order to evaluate the efficacy of those plannings The results show that, total inundated area decreases by 45% with 1547 planning and 35% with 1547 planning – phase 1; the damage also reduce by 78% - 63% respectively Keywords: Saigon river flood, Dau Tiengreservoir, flood discharge GIỚI THIỆU Thành phố Hố Chí Minh nằm hạ lưu hệ thống sơng Sài Gịn - Đồng Nai, giáp biển Đông, nằm vùng cửa sông lớn, mặt chịu áp lực nước nguồn từ đổ xuống mùa mưa lũ, mặt chịu áp lực biển từ lên quanh năm: triều cao, gió bão Với đặc điểm địa hình thấp phẳng, 75% diện tích có cao trình thấp +2,0 m; nơi thường xuyên xảy tình trạng ngập úng Các nguyên nhân khách quan gây ngập úng tóm tắt sau: (i) ngập mưa, hệ thống kênh, cống tiêu nội thành chưa đủ đáp ứng, (ii) ngập lũ: lũ từ thượng nguồn sơng Sài Gịn – Đồng Nai cịn có lũ từ lưu vực sông Mê Kông thông qua hệ thống kênh rạch nối liền sông Vàm Cỏ với vùng TP.HCM, (iii) ngập triều, lúc triều lên triều cường, mực nước sông kênh lên cao gây khó khăn cho việc tiêu thốt, (iv) tổng hợp nguyên nhân Từ năm 1985, với vai trò điều tiết nhiều năm, hồ Dầu Tiếng giữ lại tồn dịng chảy hồ, với lũ có tần suất 10% Đối với lũ có tần suất 1%, hồ có tác dụng cắt đỉnh từ 20 - 40% làm giảm dòng lũ xuống hạ lưu Các quy hoạch phục vụ chống ngập cho vùng hạ du, đặc biệt khu vực Thành phố Hồ Chí Minh nghiên cứu thực Để đánh giá tác động xả nước hồ Dầu Tiếng hiệu quy hoạch đến ngập lụt Tp.HCM nói riêng hạ lưu hồ nói chung, nhóm tác giả tiến hành phân tích nguy tính tốn thiệt hại ngập cho kịch tính tốn phù hợp với điều kiện trạng, quy trình vận hành hồ chứa lớn, gắn liền với quy hoạch phê duyệt có cập nhật yếu tố biến đổi khí hậu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vùng nghiên cứu Vùng nghiên cứu lưu vực sông Sài Gịn phần hạ du lưu vực sơng Đồng Nai thuộc tỉnh Tây Ninh, Bình Dương, Long An, Đồng Nai trọng tâm Tp.HCM 2.2 Phương pháp thực a Nguy ngập lụt Nguy ngập lũ xác định phương pháp mơ hình tốn phân tích khơng gian mơ mức độ ngập theo độ sâu diện tích Để mơ tương tác dịng chảy bãi, mơ hình chiều MIKE 21 FM thiết lập cho toàn vùng hạ du (diện tích khoảng: 6.585 km²) đảm bảo bao phủ vùng có khả bị ngập Phạm vi vùng tính toán xây dựng dạng lưới tam giác bất quy VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 153 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 tắc với 523.627 997.612 điểm, kích thước khơng vượt q 10.000 m2, diện tích nhỏ 190 m2 Kết tính tốn độ sâu ngập lớn mơ hình trích xuất để xử lý phần mềm ArcGIS để tính tốn diện tích theo khoảng sâu ngập xây dựng đồ nguy ngập lũ b Tính tốn thiệt hại ngập Phần mềm ArcGIS MATLAB ứng dụng để xử lý thơng tin tính tốn thiệt hại ngập nhóm sử dụng đất 2.3 Dữ liệu đồ Mơ hình số độ cao vùng hạ lưu Sài Gòn - Đồng Nai khu vực Tp.HCM cung cấp từ trung tâm lưu trữ quốc gia Cục đo đạc đồ Việt Nam cập nhật từ đề tài, dự án trước Viện KHTL miền Nam thực Địa hình đến Hình Phạm vi vùng nghiên cứu năm 2025 dựa vào Điều chỉnh quy hoạch chung xây dựng đến năm 2025 Tp.HCM Viện Quy hoạch Xây dựng thực Bản đồ hành tỉnh /Thành phố thuộc phạm vi vùng nghiên cứu, đồ trạng sử dụng đất quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 thu thập từ Sở Tài nguyên Mơi trường tỉnh Long An, Bình Dương, Đồng Nai Tp Hồ Chí Minh 2.4 Cơ sở tính toán thiệt hại ngập Thiệt hại ngập vùng hạ du Sài Gịn – Đồng Nai tính tốn dựa vào báo cáo “Global flood depth-damage function” Ủy ban Châu Âu (Huizinga, De Moel, & Szewczyk, 2017) cho nhóm đất khác a Phân loại nhóm đất Các loại đất phân nhóm sau: 154 - Nhóm đất nhà “Residential buildings”: bao gồm loại hình nhà ở, kể hộ hình thức tương tự khác - Nhóm đất thương mại “Commercial buildings”: bao gồm nhà thương mại hình thức tương tự văn phịng, trường học, bệnh viện, khách sạn, cửa hàng - Nhóm đất cơng nghiệp “Industrial buildings”: bao gồm tịa nhà khu cơng nghiệp hình thức tương tự kho bãi, xưởng sản xuất, nhà máy, xí nghiệp VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 - Nhóm sở hạ tầng “Infrastructure”: bao gồm loại hình sở hạ tầng đường giao thơng, thủy lợi - Nhóm đất nông nghiệp “Agriculture”: loại đất phục vụ cho hoạt động canh tác nông nghiệp b Lập tham số thiệt hại Bộ tham số thiệt hại ngập thành lập cho nhóm đất khác ứng với độ sâu ngập (được tính từ – m) c Lập đồ dự báo thiệt hại Bản đồ dự báo thiệt hại tính tốn dựa giá trị thiệt hại theo công thức từ báo cáo “Global flood depth-damage function” Hình Biểu đồ tham số thiệt hại theo độ sâu ngập Ủy ban Châu Âu (Huizinga et al., 2017) cho nhóm đất khác Trong đó, giá tiền thiệt hại chuẩn hóa đơn vị VND (đồng), theo số CPI số GDP Việt Nam năm 2016 (Huizinga et al., 2017), Bảng Bảng Bảng đơn giá thiệt hại loại đất tính theo đơn giá Việt Nam đồng Loại đất Đơn giá thiệt hại (đồng/m2) Nhóm đất nhà 1.471.924,30 Nhóm đất thương mại 3.367.451,15 Nhóm đất cơng nghiệp 3.052.497,73 Nhóm đất nơng nghiệp 6.191,17 Nhóm sở hạ tầng 598.527,73 Từ bảng đơn giá thiệt hại kết hợp với đồ tham số thiệt hại, giá trị thiệt hại tính theo cơng thức: Giá trị thiệt hại = Tham số x Đơn giá thiệt hại loại đất KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Các kịch tính tốn Tổng cộng có tổ hợp với 35 kịch (KB) thủy lực phân tách sau: - Tổ hợp bao gồm kịch điều kiện trạng: KB0001 - hồ không xả nước, không mưa, triều tần suất 10%; KB0011 - Dầu Tiếng không xả, hồ lớn xả với tần suất 10%, không mưa, triều 10%; KB1011 - Dầu Tiếng không xả, hồ lớn xả 10%, mưa triều 10% VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 155 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 Từ tổ hợp đến tổ hợp 4, tổ hợp có mức xả 200, 300, 400, 500, 1.000, 1.500, 2.000, 2.800 (m3/s) Tên gọi kịch (KB) thủy lực sau: KB1.1 tổ hợp 1, mức xả 200 m³/s, KB1.8 – tổ hợp 8, mức xả 2.800 m³/s Tương tự tổ hợp 4, ký hiệu: KB4.1 (mức xả 200 m³/s) KB4.8 (mức xả 2.800 m³/s), tổng cộng 32 KB Bảng Các tổ hợp tính toán thủy lực Tổ hợp Xả thượng lưu Mưa Triều Phước Hòa, Trị An, Cần (có BĐKH) Dầu Tiếng Đăng Hiện trạng Hiện trạng 0/0/0 0/10%/10% 0/0/10% 10% Hiện trạng Hiện trạng 200 – 2.800 m /s 10% 10% 10% 2025 Hiện trạng 200 – 2.800 m /s 10% 10% 10% 2025 QH 1547 200 – 2.800 m /s 10% 10% 10% 3 2025 QH1547-GĐ1 200 – 2.800 m /s 10% 10% 10% Địa hình Cơng trình 3.2 Phân tích nguy ngập lụt Trong nội dung này, nguy ngập lụt phân tích hai phương diện độ sâu diện tích ngập Trong điều kiện nay, ngập lụt hạ du Sài Gòn – Đồng Nai chịu tác động sâu sắc từ triều Chỉ với triều cường (P = 10%, BĐKH) tổng diện tích ngập 185.101 (trong 62,5% ngập 0,5 m) Hình So sánh diện tích ngập điều kiện trạng Khi có xả lũ thượng nguồn với tần suất 10% (từ hồ Trị An, Phước Hịa, Cần Đăng) mưa lớn (P=10%, BĐKH) có thêm 26.280 đất bị ngập Kết hợp với xả hồ Dầu Tiếng với cấp xả từ 200 m3/s – 2.800 m3/s diện tích ngập tăng thêm từ 2.942 đến 18.617 ha, phần lớn với độ sâu ngập m Tổng diện tích ngập từ 214 đến 235 nghìn ha, TP.HCM chiếm 62% - 66% Có thể dễ dàng nhận thấy, tình trạng ngập lụt hạ du sơng Sài Gịn – Đồng Nai nghiêm trọng, nhiên quy hoạch chống ngập cho thấy hiệu đáng kể việc giảm diện tích ngập hạ du Quy hoạch 1547 gây ngập sâu với tất cấp độ xả hồ Dầu Tiếng, nhiên diện tích ngập trường hợp Quyết định 1547/QĐ-TTg ngày 28 tháng 10 năm 2008 Quyết định 5967/QĐ-UBND ngày 12 tháng 11 năm 2015 156 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 nhỏ nhất, tổng diện tích ngập ứng với cấp xả từ 117 đến 132 nghìn Vùng ngập sâu tập trung khu trũng thuộc Huyện Cần Giờ, huyện Nhơn Trạch, ven bờ sơng chân đập Hình So sánh diện tích ngập tổ hợp tính tốn có xả lũ từ hồ chứa Dầu Tiếng Bảng Độ sâu ngập lớn trung bình tổ hợp tính tốn Tổ hợp Giá trị Max TB Max TB Max TB Max TB Max TB Độ sâu ngập (m) KB0001 KB0011 KB1011 2,4 2,4 2,6 0,46 0,5 0,5 Q200 Q300 Q400 Q500 Q1000 Q1500 Q2000 Q2800 2,4 2,4 2,6 2,9 3,9 4,9 5,6 8,8 0,50 0,51 0,51 0,52 0,54 0,57 0,59 0,64 2,4 2,4 2,7 2,9 4,1 5,1 6,1 10,7 0,48 0,49 0,49 0,50 0,53 0,57 0,60 0,66 2,4 2,4 2,7 3,0 4,3 5,2 6,3 10,8 0,52 0,53 0,54 0,55 0,58 0,63 0,68 0,75 2,4 2,4 2,7 3,0 4,2 5,1 6,0 10,8 0,49 0,50 0,50 0,51 0,55 0,59 0,62 0,69 Hiện trạng – xả 2.800 m3/s Địa hình 2025 – xả 2.800 m3/s QH1547 - xả 2.800 m3/s Hình Bản đồ ngập lụt vùng hạ du ứng với trường hợp tính tốn VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 157 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 3.3 Tính tốn thiệt hại ngập Hình thể giá trị gia tăng thiệt hại ứng với cấp độ xả hồ Dầu Tiếng điều kiện trạng Rõ ràng lưu lượng xả tăng mức độ thiệt hại lớn diện tích độ sâu ngập tăng Giá trị thiệt hại tăng từ 102% đến 144% (ứng với cấp xả từ 200 m3/s đến 2.800 m3/s) so với hồ Dầu Tiếng không xả, điều kiện địa hình, mưa, triều Bảng Chi tiết tỷ lệ thiệt hại tỉnh/thành thuộc vùng hạ du Sài Gòn – Đồng Nai, tổ hợp (hiện trạng) Phần trăm thiệt hại (%) Tỉnh KB 1.1 KB 1.2 Long An 20% 20% Tây Ninh 0% 1% Bình Dương 2% 3% Đồng Nai 12% 11% Tp.HCM 65% 65% Tổng cộng 100% 100% KB 1.3 20% 1% 3% 11% 65% 100% KB 1.4 20% 1% 3% 11% 65% 100% KB 1.5 KB 1.6 19% 18% 2% 2% 5% 6% 11% 10% 64% 64% 100% 100% KB 1.7 17% 2% 7% 10% 64% 100% KB 1.8 18% 3% 9% 9% 62% 100% Kết phân tích nguy ngập lụt cho thấy QH1547 giảm diện tích ngập đáng kể lại gây ngập sâu số khu vực Do giá trị thiệt hại ngập yếu tố định tính hiệu phương án Hình so sánh mức độ thiệt hại tổ hợp 1, 2, điều kiện khác Có thể dễ dàng thấy được, việc thực QH1547 giảm từ 72% - 78% thiệt hại so với trạng, phương án Vành đai III (QH1547 – giai đoạn 1) phương án nâng cao độ địa hình theo quy hoạch đến năm 2025, có mức giảm từ 63% - 69% Hình So sánh thiệt hại ngập kịch – tổ hợp 158 Hình So sánh thiệt hại ngập tổ hợp tính tốn VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 Hiện trạng – xả 2.800 m3/s QH1547 – xả 2.800 m3/s QH1547 GĐ1 – xả 2.800 m3/s Hình Bản đồ dự báo thiệt hại ngập lụt vùng hạ du ứng với trường hợp tính tốn Trong điều kiện trạng, TP Hồ Chí Minh bị thiệt hại nặng nề nhất, chiếm tỷ lệ khoảng 65% tổng giá trị thiệt hại toàn vùng hạ du Sau nâng cao địa hình giảm cịn 21%; với QH1547, thiệt hại TP.HCM giảm 19%, giảm xuống thấp (16%) QH1547 giai đoạn hồn thành KẾT LUẬN Triều có tác động sâu sắc đến ngập lụt vùng hạ du sơng Sài Gịn – Đồng Nai Khi triều cường kết hợp với mưa lớn xả lũ thượng nguồn tình trạng ngập úng nghiêm trọng, đặc biệt Tp.Hồ Chí Minh Nguy thiệt hại ngập tăng theo cấp xả hồ Cụ thể ứng với cấp xả hồ Dầu Tiếng từ 200 m3/s đến 2800 m3/s, diện tích ngập tăng thêm 1% - 10% thiệt hại tăng thêm 2% - 44% so với hồ Dầu Tiếng không xả Trong điều kiện trạng, diện tích đất bị ngập chiếm đến khoảng 35% diện tích đất tự nhiên tồn vùng với độ ngập sâu trung bình 0,64 m (ứng với lưu lượng xả 2.800 m3/s) Thiệt hại ngập Tp.HCM nặng nề nhất, chiếm 65% tổng giá trị thiệt hại toàn vùng Việc thực quy hoạch với mục tiêu trọng tâm bảo vệ Tp.HCM phát huy tác dụng tốt Tổng diện tích ngập tồn vùng giảm 45% QH1547 thực giảm 35% QH1547 giai đoạn hoàn thành, tương ứng giá trị thiệt hại giảm từ 78% - 63% so với trạng Phương án nâng cao độ địa hình theo quy hoạch đến năm 2025, có mức giảm QH1547 giai đoạn Đặc biệt, thiệt hại TP.HCM giảm từ 65% xuống 16% - 21% tổng giá trị thiệt hại toàn vùng quy hoạch VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 159 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Tài nguyên Môi trường (2016) “Kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng cho Việt Nam năm 2016 [2] Jan Huizinga, Hans de Moel, Wojciech Szewczyk (2017) “Global flood depth-damage function” [3] Quyết định 1547/QĐ-TTg ngày 28 tháng 10 năm 2008 “Phê duyệt quy hoạch Thủy lợi chống ngập úng khu vực Thành phố Hồ Chí Minh” [4] Quyết định 5967/QĐ-UBND ngày 12 tháng 11 năm 2015 “Duyệt Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án Giải ngập triều khư vực Thành phố Hồ Chí Minh có xét đến yếu tố Biến đổi khí hậu (giai đoạn 1) theo hình thức đối tác cơng tư (Hợp đồng BT)” Phản biện: PGS TS Đinh Cơng Sản 160 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM ... 2020 thu thập từ Sở Tài nguy? ?n Môi trường tỉnh Long An, Bình Dương, Đồng Nai Tp Hồ Chí Minh 2.4 Cơ sở tính tốn thiệt hại ngập Thiệt hại ngập vùng hạ du Sài Gịn – Đồng Nai tính tốn dựa vào báo cáo... tốn thiệt hại ngập Hình thể giá trị gia tăng thiệt hại ứng với cấp độ xả hồ Dầu Tiếng điều kiện trạng Rõ ràng lưu lượng xả tăng mức độ thiệt hại lớn diện tích độ sâu ngập tăng Giá trị thiệt hại. .. Phân tích nguy ngập lụt Trong nội dung này, nguy ngập lụt phân tích hai phương diện độ sâu diện tích ngập Trong điều kiện nay, ngập lụt hạ du Sài Gòn – Đồng Nai chịu tác động sâu sắc từ triều