Ứng dụng mô hình thủy văn đô thị đánh giá mức độ ngập lụt tại quận ninh kiều, thành phố cần thơ trong bối cảnh biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN PHƢỚC THỌ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN ĐƠ THỊ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT TẠI QUẬN NINH KIỀU, THÀNH PHỐ CẦN THƠ TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN PHƢỚC THỌ ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT TẠI QUẬN NINH KIỀU, THÀNH PHỐ CẦN THƠ TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 8440224.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN Ý NHƢ Hà Nội – Năm 2019 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sỹ khoa học”Ứng dụng Mơ hình Thủy văn Đơ thị đánh giá mức độ ngập lụt quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ bối cảnh Biến đổi khí hậu” Trước hết, Tác giả xin chân thành cám ơn đến TS Nguyễn Quang Hưng TS Nguyễn Ý Như người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ suốt q trình hồn thành luận văn Tác giả xin chân thành cám ơn TS Cấn Thu Văn, trường Đại học Tài nguyên Mơi trường TP Hồ Chí Minh tận tình giúp đỡ suốt trình học tập Tác giả xin chân thành cảm ơn đến lãnh đạo, đồng nghiệp Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ, Tổng cục Khí tượng Thủy văn, tạo điều kiện tốt q trình học tập hồn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới q Thầy, Cơ giáo khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học nói riêng trường ĐH Khoa học Tự nhiên ĐHQGHN nói chung truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, giúp đỡ, tạo điều kiện tốt cho tác giả trình học tập nghiên cứu luận văn Trong khuôn khổ luận văn khơng tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp từ phía độc giả bạn đồng nghiệp Trân trọng Tác giả Nguyễn Phƣớc Thọ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu cá nhân thực dƣới hƣớng dẫn khoa học TS Nguyễn Ý Nhƣ, khơng chép cơng trình nghiên cứu ngƣời khác Các số liệu, kết luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khoa học ngƣời khác Các thông tin thứ cấp sử dụng luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đƣợc trích dẫn đầy đủ, trung thực quy cách Tôi hồn tồn chịu trách nhiệm tính xác thực nguyên luận văn TÁC GIẢ Nguyễn Phƣớc Thọ MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu luận văn: Phạm vi nghiên cứu: Phƣơng pháp nghiên cứu: Tóm tắt nội dung nghiên cứu: CHƢƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI THÀNH PHỐ CẦN THƠ 1.1 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Đặc điểm địa hình 1.1.3 Đặc điểm khí hậu 1.1.4 Đặc điểm hệ thống sơng ngịi đặc điểm thủy văn, thủy triều 11 1.1.5 Điều kiện kinh tế xã hội 20 1.2 TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG THOÁT NƢỚC CẦN THƠ 21 1.2.1 Hệ thống thoát nƣớc mƣa, nƣớc thải xử lý nƣớc thải 21 1.2.2 Tình hình ngập nguyên nhân gây ngập khu vực TP Cần Thơ .22 1.3 BIỂU HIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Ở THÀNH PHỐ CẦN THƠ 29 1.3.1 Biểu biến đổi khí hậu nƣớc biển dâng toàn cầu .29 1.3.2 Biểu biến đổi khí hậu Việt Nam 29 1.3.3 Biểu biến đổi khí hậu thành phố Cần Thơ .29 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP TIẾP CẬN VÀ LÝ THUYẾT MƠ HÌNH .33 2.1 PHƢƠNG PHÁP TIẾP CẬN 33 2.2 LÝ THUYẾT MÔ HÌNH 344 2.3 CÁC NGHIÊN CỨU CŨ SỬ DỤNG MƠ HÌNH MÔ PHỎNG NGẬP LỤT ĐÔ THỊ 39 2.3.1 Trên giới 39 2.3.2 Trong nƣớc 44 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT QUẬN NINH KIỀU TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 48 3.1 TÌNH HÌNH THU THẬP SỐ LIỆU 3.1.1Số liệu hệ thống khu vực nghiên 3.1.2Dữ liệu địa hình 3.1.3 Số liệu biên đầu vào 3.2 THIẾT LẬP MƠ HÌNH MIKE URBAN CHO HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC QUẬN NINH KIỀU 3.2.1Xây dựng mơ hình tốn 3.2.2Hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình 3.3 THIẾT LẬP MƠ PHỎNG TRẬN NGẬP DO MƢA NGÀY 28/01/2018 VÀ CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 3.3.1 Kết mô theo kịch trạng ngày 28/01/2018 3.3.2 Kết mô theo kịch thấp giai đoạn đầu kỉ 3.3.3 Kết mô theo kịch cao giai đoạn đầu kỉ 3.3.4 Kết mô giả định trƣờng hợp mƣa (28/01/2018) triều (09/10/2018) 3.4 PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY NGẬP VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 76 3.4.1 3.4.2 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH Hình 1-1 Bản đồ hình Tp Cần Thơ Hình 1-2 Bản đồ hành quận Ninh Kiều Hình 1-3 Bản đồ cao độ Thành phố Cần Thơ Hình 1-4 Bản đồ đẳng trị mƣa năm ĐBSCL Hình 1-5 Biểu đồ lƣợng mƣa trung bình tháng Cần Thơ 10 Hình 1-6 Bản đồ hệ thống sơng ngịi Cần Thơ 11 Hình 1-7 Hệ thống trạm thuỷ văn khảo sát điều tra mùa lũ khu vực ĐBSCL .13 Hình 1-8 Biểu diễn biến mực nƣớc hàng năm sông Hậu trạm Cần Thơ 14 Hình 1-9 Biểu đồ lƣu lƣợng trung bình tháng sơng Hậu Cần Thơ 15 Hình 1-10 Hệ thống nƣớc quận Ninh kiều 22 Hình 1-11 Biểu đồ yếu tố thủy văn đặc trƣng tháng trạm Thủy văn Cần Thơ 24 Hình 1-12 Bản đồ ngập thành phố Cần Thơ 27 Hình 1-13 Biểu đồ nhiệt độ trung bình năm Cần thơ 30 Hình 1-14 Biểu đồ diễn biến tổng lƣợng mƣa năm Cần Thơ (1981-2000) .30 Hình 1-15 Biểu đồ diễn biến tổng lƣợng mƣa năm Cần Thơ (2001-2017) .30 Hình 1-16 Biểu đồ diễn biến mực nƣớc cao nhất, thấp nhất, trung bình năm 31 Hình 1-17 Biểu đồ diễn biến mực nƣớc cao năm 32 Hình 1-18 Biểu đồ diễn biến mực nƣớc trung bình năm 32 Hình 1-19 Biểu đồ diễn biến mực nƣớc thấp năm 32 Hình 2-1 Sơ đồ tính tốn 33 Hình 2-2 Sơ đồ tính tốn mƣa – dịng chảy 34 Hình 2-3 Sơ đồ tính tốn dịng chảy hệ thống nƣớc chiều 37 Hình 2-4 Sơ đồ kết hợp mơ hình chiều chiều 39 Hình 2-5 Quy hoạch nƣớc khu vực nội thành Hà Nội (JICA, 1995) 45 Hình 3-1 Bản đồ DEM khu vực nghiên cứu 49 Hình 3-2 Thiết lập node mơ hình MIKE URBAN 50 Hình 3-3 Hình ảnh nhập Link MIKE URBAN 50 Hình 3-4 Trắc dọc tuyến cống Hình 3-5 Nhập số liệu lƣu vực MIKE URBAN Hình 3-6 Thiết lập thơng số Hình 3-7 Sơ đồ mạng lƣới tính Hình 3-8 Bản đồ DEM sau Hình 3-9 Thiết lập lƣới 2D Hình 3-10 Độ sâu ngập Hình 3-11 Trắc dọc Quang Trung Hình 3-12 Kết ngập Hình 3-13 Trắc dọc tuyến đƣờng Mậu Thân từ đoạn giao với đƣờng 30/4 đến cửa xả (node 157) Hình 3-14 Độ sâu ngập lớn trận – 11/10/2018 Hình 3-15 Trắc dọc tuyến đƣờng Quang Trung Hình 3-16 Kết ngập Google Earth số vị trí kiểm định trận 10/10/2018 Hình 3-17 Trắc dọc Hình 3-18 Độ sâu ngập Hình 3-19 Kết ngậ ngày 4/10/2018 Hình 3-20 Biểu đồ trận Hình 3-21 Biểu đồ trận mƣa trạng ngày 28/01/2018 theo kịch thấp năm 2030 Hình 3-22 Biểu đồ trận mƣa trạng ngày 28/01/2018 theo kịch cao năm 2030 Hình 3-23 Biểu đồ mực nƣớc triều trạng ngày 9-10-11 tháng 10 năm 2018 Hình 3-24 Độ sâu ngập lớn mƣa ngày 28/01/2018 Hình 3-25 Diễn biến Hình 3-26 Tuyến đƣ Hình 3-27 Độ sâu ngập lớn mƣa ngày 28/01/2018 theo kịch thấp năm 2030 72 Hình 3-28 Diễn biến lƣu lƣợng mực nƣớc tuyến cống đƣờng Mậu Thân theo kịch thấp năm 2030 Hình 3-29 Độ sâu ngập lớn mƣa ngày 28/01/2018 theo kịch cao năm 2030 73 Hình 3-30 Diễn biến lƣu lƣợng mực nƣớc tuyến cống đƣờng Mậu Thân theo kịch cao năm 2030 Hình 3-31 Độ sâu ngập lớn tổ hợp mƣa ngày 28/01/2018 triều ngày 09/10/2018 Hình 3-32 Vị trí thiết lập cống ngăn triều hệ thống thoát nƣớc quận Ninh Kiều Hình 3-33 Thiết lập cống ngăn triều chế hoạt động RTC Hình 3-34 Thiết lập vị trí cảm biến Hình 3-35 Thiết lập chế điều khiển Hình 3-36 Xác định Hình 3-37 Thiết lập Hình 3-38 Chạy mơ RTC Hình 3-39 Hình 3-40 Vị trí thiết lập thêm cống hầm ga cho khu vực đoạn P Thới Bình P Cái Khế 82 Hình 3-41 Kết mô trƣớc sau lắp đặt tuyến cống nâng cao độ mặt đƣờng 83 Kết m DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1 Phân bố diện tích theo cao độ Bảng 1-2 Các đặc trƣng khí tƣợng trung bình Tp Cần Thơ Bảng 1-3 Các đặc trƣng khí tƣợng trung bình Tp Cần Thơ Bảng 1-4 Kết tính tốn lƣợng mƣa thời đoạn (mm) ứng với tần suất Bảng 1-5 Lƣu lƣợng bình quân tháng (m /s) trạm thủy văn Bảng 1-6 Đặc trƣng mực nƣớc hàng tháng Tp Cần Thơ Bảng 1-7 Đặc trƣng mực nƣớc năm trạm Thủy văn Cần Thơ Bảng 1-8 Mực nƣớc đỉnh lũ lớn (năm 2000, 2001, 2002, 2011) số trạm Bảng 1-9 Mực nƣớc thời gian xuất đỉnh lũ trạm dọc sông Hậu Bảng 1-10 Mực nƣớc, lƣu lƣợng thời gian xuất đỉnh lũ Cần Thơ Bảng 1-11 Lƣu lƣợng trung bình (m /s) Tân Châu – Châu Đốc, Vàm Nao, Mỹ Thuận, Cần Thơ Bảng 1-12 Mực nƣớc cao năm từ 2000-2017 trạm Cần Thơ Bảng 1-13 Thống kê mực nƣớc năm có lũ Tân Châu Châu Đốc Bảng 1-14 Hiện trạng ngập úng thành phố Cần Thơ qua số năm Bảng 3-1 Kết độ sâu ngập lớn số vị trí điển hình trận ngập 12/9/2018 Bảng 3-2 Kết độ sâu ngập lớn số vị trí điển hình trận ngập 10/10/2018 Bảng 3-3 Kết độ sâu ngập lớn số vị trí điển hình trận ngập 4/10/2018 Ảnh chụp lúc 6g39’ ngày 11/10/2018, H = 210cm, Đƣờng Ngô Quyền (Ngập sâu 35cm, ngập cao vĩa hè 25cm) Ảnh chụp lúc 6g39’ ngày 11/10/2018, H = 210cm, Đƣờng Ngô Quyền (Ngập sâu 35cm, ngập cao vĩa hè 25cm) 118 Ảnh chụp lúc 6g53’ ngày 11/10/2018, H = 200cm, Đƣờng Châu Văn Liêm (Chợ An Lạc) Ngập sâu 40cm, ngập cao vĩa hè 15cm) Ảnh chụp lúc 6g58’ ngày 11/10/2018, H = 200cm, Đƣờng Hai Bà Trƣng 119 Ảnh chụp lúc 6g58’ ngày 11/10/2018, H = 200cm, Đƣờng Nguyễn An Ninh Ảnh chụp lúc 7g25’ ngày 11/10/2018, H = 180cm, Đƣờng Mậu Thân (giáp với đƣờng 3/2) Ngập sâu 16cm, ngập cao vĩa hè 5cm 120 Ảnh chụp lúc 7g48’ ngày 12/10/2018, H = 185cm, Đƣờng Mậu Thân (gần cầu rạch Ngỗng) Ngập sâu 35cm, ngập cao vĩa hè 15cm Ảnh chụp lúc 7g53’ ngày 12/10/2018, H = 185cm, Đƣờng Mậu Thân, nơi ngập sâu (gần cầu rạch Ngỗng) Ngập sâu 50cm, ngập cao vĩa hè 35cm 121 Ảnh chụp lúc 7g54’ ngày 12/10/2018, H = 185cm, Đƣờng Mậu Thân Ảnh chụp lúc 7g29’ ngày 11/10/2018, H = 180cm, Đƣờng Nguyễn Văn Cừ (giáp với đƣờng Mậu Thân) Ngập sâu 25cm, ngập cao vĩa hè 15cm 122 Ảnh chụp lúc 7g29’ ngày 11/10/2018, H = 180cm, Đƣờng Nguyễn Văn Cừ (giáp với đƣờng Mậu Thân) Ngập sâu 25cm, ngập cao vĩa hè 15cm Ảnh chụp lúc 7g29’ ngày 11/10/2018, H = 180cm, Đƣờng Nguyễn Văn Cừ (giáp với đƣờng Mậu Thân) Ngập sâu 25cm, ngập cao vĩa hè 15cm 123 Ảnh chụp lúc 7g33’ ngày 12/10/2018, H = 195cm, Bến Ninh Kiều, Ngập sâu 15cm 124 ... văn thị đánh giá mức độ ngập lụt quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ bối cảnh BĐKH” nhằm đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến ngập lụt thành phố Cần Thơ, xây dựng kịch ngập lụt điển hình cho quận. .. PHƢỚC THỌ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN ĐƠ THỊ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT TẠI QUẬN NINH KIỀU, THÀNH PHỐ CẦN THƠ TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 8440224.01 LUẬN VĂN THẠC... CẢM ƠN Luận văn thạc sỹ khoa học? ?Ứng dụng Mơ hình Thủy văn Đơ thị đánh giá mức độ ngập lụt quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ bối cảnh Biến đổi khí hậu? ?? Trước hết, Tác giả xin chân thành cám ơn