Hiệu chỉnh mơ hình
Do gặp khó khăn về số liệu địa hình, số liệu thủy văn và nhiều tài liệu khác nên nghiên cứu dừng lại ở việc hiệu chỉnh và kiểm định 2 trận lũ: năm 2007 và 2008 trên mơ hình 1D sau khi đã được kết nối với 2D. Kết quả hiệu chỉnh với trận lũ 2007 thu được tốt, theo chỉ tiêu NASH đạt 97,5% (Hình 14).
Hệ số nhám manning sau khi hiệu chỉnh cho năm 2007 được lấy theo từng đoạn sông, trong khoảng 0.028 - 0.035, tùy thuộc từng đoạn.
Hình 14: Đƣờng q trình mực nƣớc thực đo và tính tốn tại trạm Phủ Lý
(Trận lũ 10/2007)
Kiểm định mơ hình
Kiểm định với trận lũ năm 2008 tại trạm Phủ Lý, Ba Thá và Hà Đông báo cáo thu được kết quả tốt, chỉ tiêu NASH đạt lần lượt: 94,1%; 90,2%; 91,1% (Hình 15 - 17).
Hình 15: Đƣờng q trình mực nƣớc thực đo và tính tốn tại trạm Phủ Lý
Hình 16: Đƣờng quá trình mực nƣớc thực đo và tính tốn tại trạm Ba Thá
(Trận lũ 11/2008)
Hình 17: Đƣờng q trình mực nƣớc thực đo và tính tốn tại trạm Hà Đơng
(Trận lũ 11/2008)
Diện tích ngập thực tế và tính tốn trận mưa 2008 được dùng làm tiêu chí kiểm định mơ hình ngập lụt (Bảng 12), sai số diện tích ngập từng quận giữa tính tốn và thực tế cịn nhiều sai số, tuy nhiên cũng nằm trong phạm vi cho phép. Như vậy, áp dụng mơ hình MIKE FLOOD mơ phỏng ngập lụt hệ thống sông Nhuệ Đáy bước đầu cho kết quả khả quan. Mơ hình đã tái hiện tương đối rõ nét bức tranh ngập lụt do các trận lũ gây ra. Bộ mơ hình với các thơng số trên được áp dụng để mô phỏng ngập lụt theo các kịch bản mưa tần suất: 1%, 2%, 5%, 10%, các giá trị mưa thiết kế này đã tính đến sự ảnh hưởng cực đoan của biến đổi khí hậu (Bảng 13, hình
Bảng 12: Diện tích ngập lớn nhất tính tốn và thực tế trong trận mƣa 2008 TT Quận/Huyện TT Quận/Huyện Diện tích ngập thực tế (km2) Diện tích ngập tính tốn (km2) Sai số (km2) 1 Q. Tây Hồ 7.632 7.214 0.418 2 Q. Ba Đình 1.741 0.6219 1.119 3 Q. Cầu Giấy 2.550 0.5481 2.002 4 Q. Hoàn Kiếm 1.004 0.1721 0.832 5 Q. Đống Đa 1.277 0.9863 0.291 6 Q. Hai Bà Trưng 2.051 1.35 0.701 7 Q. Thanh Xuân 0.333 0.1566 0.176 8 Q. Hà Đông 3.952 2.464 1.488 9 Ba Vì 41.124 72.88 31.756 10 TX. Sơn Tây 44.664 28.37 16.294 11 Phúc Thọ 42.794 34.52 8.274 12 Đan Phượng 25.406 24.51 0.896 13 Thạch Thất 68.972 60.53 8.442 14 Quốc Oai 56.911 64.06 7.149 15 Hoài Đức 33.926 29.87 4.056 16 Từ Liêm 18.442 14.32 4.122 17 Thanh Trì 22.963 19.06 3.903 18 Thường Tín 31.808 28.58 3.228 19 Thanh Oai 28.894 22.99 5.904 20 Chương Mỹ 40.330 32.93 7.400 21 Mỹ Đức 67.987 58.78 9.207 22 Ứng Hòa 102.333 128.4 26.067 23 Phú Xuyên 143.536 146.9 3.364 Tổng 780.213 790.63 10.417
Bảng 13: Giá trị mƣa 2 ngày lớn nhất ứng với các tần suất thiết kế Đặc trưng Lượng mưa ứng với tần suất Đặc trưng Lượng mưa ứng với tần suất
P=1% P=2% P=5% P=10%
X2MAX 501,0 441,1 351,3 293,9
Hình 18: Quá trình mƣa giờ thực đo trận mƣa thiết kế 1%
Năm 2008 là một năm mưa lớn điển hình gây ra đợt ngập lụt diện rộng trên tồn thành phố Hà Nội. Diện tích ngập lớn nhất tính tốn được là 791 km2
(chiếm 34% diện tích vùng nghiên cứu). Các điểm ngập sâu phổ biến từ 0-1m, có khá nhiều điểm ngập trên 1m cá biệt có những nơi hiện tượng ngập xảy ra hết sức nghiêm trọng trên 2m nước.
Hình 19: Bản đồ ngập lụt lƣu vực sơng Nhuệ Đáy(phần thuộc thành phố Hà Nội) ứng
Hình 20: Bản đồ ngập lụt lƣu vực sông Nhuệ Đáy(phần thuộc thành phố Hà Nội) ứng
Hình 21: Bản đồ ngập lụt lƣu vực sông Nhuệ Đáy(phần thuộc thành phố Hà Nội)
Hình 22: Bản đồ ngập lụt lƣu vực sông Nhuệ Đáy(phần thuộc thành phố Hà Nội) ứng
3.4. XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HIỂM HỌA LŨ, NGẬP LỤT VỚI TẦN SUẤT 1%
Dựa trên bộ thơng số của mơ hình đã được hiệu chỉnh và kiểm định với các trận lũ năm 2007 và năm 2008 tiến hành xây dựng bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 1%, với số liệu đầu vào của mơ hình được tính từ mưa thiết kế thơng qua mơ hình mưa dịng chảy NAM. Các kết quả mơ phỏng và xây dựng bản đồ độ sâu ngập và thời gian ngập lụt được thể hiện trên hình 19 và hình 23.
Các mối nguy hiểm trong lũ bao gồm: độ sâu ngập lụt, vận tốc dòng lũ, thời gian ngập lụt được tích hợp trong bản đồ hiểm họa lũ dựa trên phương pháp chồng xếp bản đồ theo trọng số. Các trọng số được kế thừa trong nghiên cứu của Mai Dang (2010) [11] được thể hiện trong bảng 14.
Bảng 14: Trọng số của các yếu tố tạo lên hiểm họa lũ, ngập lụt
Cấp độ Độ sâu ngập Thời gian ngập Vận tốc đỉnh lũ
Trọng số 0.0974 0.5695 0.3331 (m) Trọng số (days) Trọng số (m/s) Trọng số 1 0.5 0.0282 1 0.0425 0.0-1.0 0.0286 2 0.5-1.2 0.0596 1-5 0.0853 1.0-2.0 0.0633 3 1.2-2.0 0.1588 5-10 0.2241 2.0-3.8 0.1174 4 2.0-3.0 0.2744 >10 0.6482 3.8-5.8 0.2344 5 >3.0 0.4800 >5.8 0.5563
Trong đó, thời gian ngập lụt có trọng số 0.5695 là nhân tố chủ yếu trong việc xác định hiểm họa lũ do gây ra ứ đọng nước làm ngập úng hoa màu, chết vật nuôi và làm gián đoạn các hoạt động kinh tế - xã hội. Độ sâu ngập có trọng số là 0.0974, cịn vận tốc lũ có trọng số là 0.3332 đóng vai trị quan trọng thứ 2 trong nguy cơ lũ bởi với vận tốc dịng lũ lớn sẽ quấn trơi các vật liệu như đất đá, cây cối, nhà cửa, các cơng trình gây nguy hiểm cho người và thiệt hại lớn về kinh tế. Kết quả bản đồ nguy cơ lũ được thể hiện trên hình 24.
Hình 23: Bản đồ thời gian ngập lụt lƣu vực sông Nhuệ Đáy(phần thuộc thành
Hình 24: Bản đồ hiểm họa lũ, ngập lụt lƣu vực sông Nhuệ Đáy(phần thuộc
CHƢƠNG 4
XÂY DỰNG BẢN ĐỒ TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG DO NGẬP LỤT LƢU VỰC SÔNG NHUỆ ĐÁY, TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI
4.1. XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ĐỘ LỘ DIỆN TRƢỚC HIỂM HỌA LŨ, NGẬP LỤT LƢU VỰC SÔNG NHUỆ ĐÁY, TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI
Bản đồ hiểm họa lũ, ngập lụt chỉ cho ta thấy những vị trí có mức độ nguy hiểm cao khi xuất hiện mưa lớn gây nên các hiện tượng trên, tuy nhiên không hẳn những khu vực có hiểm họa cao thì mức độ nguy hiểm lớn. Ví dụ ở các khu vực đồng trũng, nơi thường xuyên xảy ra ngập lụt khi mưa lớn, thời gian ngập kéo dài, vận tốc dịng chảy lớn, nói cách khác đây là những khu vực có hiểm họa lớn, nhưng nếu đó chỉ là một cánh đồng cỏ, khơng có tài sản giá trị thì mức độ nguy hiểm của nó khơng hẳn đã cao; ngược lại, với khu vực dân cư, có hiểm họa lũ, ngập lụt ở mức độ trung bình, nhưng do tập trung một lượng lớn tài sản nên mức độ rủi ro sẽ cao hơn nhiều. Sự lộ diện của các đối tượng trước hiểm họa lũ, ngập lụt được xác định bằng cách xem xét vị trí các đối tượng trước hiểm họa lũ, ngập lụt.
Với lý luận đó, bản đồ độ lộ diện của các đối tượng trước nguy cơ lũ được xây dựng dựa trên việc chồng ghép bản đồ hiểm họa lũ và bản đồ hiện trạng sử dụng đất trên khu vực nghiên cứu. Luận văn đã sử dụng bản đồ hiện trạng sử dụng đất được cung cấp bởi sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Hà Nội năm 2005 với 63 loại đất. Sau khi nghiên cứu, tổng hợp và phân tích đã chia thành 6 loại đất: đất trống và đất thủy lợi, đất rừng, đất nông nghiệp, đất nhà ở tại nông thôn, đất nhà ở đơ thị, đất cơng cộng và an ninh quốc phịng (Hình 25).
Mức độ nguy hiểm gây ra do ngập lụt với các nhóm đất sử dụng cho thấy: nhóm đất sử dụng cho các cơng trình cơng cộng như: trường học, bệnh viện, khu vực quốc phòng an ninh, khu vực sản suất kinh doanh… là những nơi bị thiệt hại về giá trị nặng nhất, bơi đây là nơi tập trung nhiều dân cư cũng như tài sản, là trung tâm của các hoạt động cứu trợ. Một ví dụ dễ dàng nhận thấy là nếu đường giao thơng bị ngập thì người dân sẽ bị cơ lập trong vùng lũ, dẫn đến thiệt hại gây ra sẽ vô
cùng lớn. Nhóm đất nhà ở đơ thị và nhà ở nơng thơn ít bị thiệt hại so với đất cơng cộng nhưng vẫn ở mức cao và trung bình do nhà ở của người dân cũng là nơi tập trung nhiều của cải, tài sản của cả gia đình như: vật dụng sinh hoạt, lương thực thực phẩm, vật ni, và đương nhiên khi xảy ra ngập lụt thì nhóm đất dân cư đơ thị sẽ bị thiệt hại về tài sản quy ra giá trị vật chất lớn hơn nhiều so với nhóm đất dân cư nơng thơn.
Khu vực nghiên cứu có khoảng 1237.70 km2
đất phục vụ nơng nghiệp, chiếm 52.4% diện tích tự nhiên tồn vùng. Nếu như với cộng đồng dân cư đơ thị thì cơng việc kinh doanh, cơng nghiệp, dịch vụ…chiếm phần lớn thu nhập thì các cộng đồng dân cư vùng nơng thơn có nguồn thu chính phụ thuộc vào nơng nghiệp như: trồng các loại cây lương thực, hoa màu, các loại cây trồng phục vụ làng nghề… Khi các loại cây trồng này bị ngập úng, việc không thể phục hồi sẽ gây nên những thiệt hại đáng kể và ảnh hưởng lâu dài tới cuộc sống của người dân. Các khu vực đất trống, đất thủy lợi, sơng ngịi là những nơi ít bị ảnh hưởng nhất bởi lũ, ngập lụt. Sáu nhóm đất chính được tổng hợp trong nghiên cứu này được thể hiện trong bảng 15.
Bảng 15: Tính dễ bị tác động của nhóm sử dụng đất TT Nhóm sử dụng đất Diện tích TT Nhóm sử dụng đất Diện tích (km2) Mức độ thiệt hại 1 Đất công cộng và an ninh quốc phòng 97.62 Rất cao 2 Đất ở đô thị và cơ sở sản
xuất kinh doanh 457.07 Cao
3 Đất ở nơng thơn 33.87 Trung bình
4 Đất nông nghiệp 1237.70 Thấp
5 Đất trồng rừng và cây
công nghiệp 153.99 Rất thấp
6 Đất trống, đất thủy lợi và
sơng ngịi 381.2 Khơng bị tổn thương
Độ lộ diện của một đối tượng trước lũ, ngập lụt tại một vị trí nhất định khơng chỉ phụ thuộc vào giá trị của đối tượng tại nơi đó mà cịn phụ thuộc vào mức độ ngập lụt, vận tốc dòng lũ và thời gian ngập. Do vậy, việc kết hợp giữa bản đồ sử dụng đất và bản đồ hiểm họa lũ, ngập lụt sẽ cho ta bản đồ thể hiện sự lộ diện, phơi bày của các đối tượng trước khi có lũ, ngập lụt. Phương pháp chồng xếp bản đồ theo
ma trận sử dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ sự lộ diện của các đối tượng trước lũ, ngập lụt từ bản đồ sử dụng đất và bản đồ hiểm họa lũ, ngập lụt (Hình 26), trọng số tính tốn độ độ diện dựa trên mức hiểm họa lũ và các giá trị kinh tế xã hội được trình bày trong bảng 16.
Bảng 16: Ma trận tính tốn sự lộ diện của các đối tƣợng trƣớc lũ, ngập lụt
Các giá tr ị k in h tế xã h ội Rất cao (5) 6 7 8 9 10 10 Rất cao Cao (4) 5 6 7 8 9 8-9 Cao Trung bình (3) 4 5 6 7 8 6-7 Trung bình Thấp (2) 3 4 5 6 7 4-5 Thấp Rất thấp (1) 2 3 4 5 6 2-3 Rất thấp + Rất thấp (1) Thấp (2) Trung bình (3) Cao (4) Rất cao (5) Mức
Hình 26: Bản đồ độ lộ diện trƣớc hiểm họa lũ, ngập lụt của các đối tƣợng trên
4.2. XÂY DỰNG BẢN ĐỒ KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU CỦA NGƢỜI DÂN
Khả năng chống chịu hay khả năng thích nghi thể hiện qua các giải pháp mà con người sử dụng trước, trong và sau thiên tai đề ứng phó, thích nghi với những hậu quả bất lợi và là một hàm của nhiều yếu tố xã hội [29]. Để định lượng hóa khả năng chống chịu của hệ thống (hay vùng nghiên cứu), trong nghiên cứu này đã tiến hành phân tích số liệu kinh tế xã hội (mật độ dân số, các khu vực sản suất kinh doanh…), nghiên cứu đã tiến hành nhiều đợt thực địa điều tra để từ đó định lượng hóa khả năng chống chịu của các cộng đồng dân cư trong vùng hiểm họa ngập lụt.
Đợt khảo sát lần thứ nhất tiến hành từ 23/12-25/12/2011 với nhiệm vụ chính là thu thập các vết lũ, diện ngập hiệu chỉnh mơ hình ngập lụt và phát phiếu điều tra xã hội học khu vực Quận Thanh Xn, Quận Hồng Mai, Quận Hà Đơng, Huyện Thanh Trì, Huyện Thường Tín.
Đợt khảo sát lần thứ hai tiến hành từ: 16/03-18/03/2012 với nhiệm vụ điều tra xã hội học khu vực Q. Đống Đa, Ba Đình, Cầu Giấy, huyện Từ Liêm, Hồi Đức, Đan Phượng, Phúc Thọ, Thạch Thất, Quốc Oai.
Đợt khảo sát lần thứ ba tiến hành từ: 06/04-08/04/2012 với nhiệm vụ điều tra xã hội học khu vực các huyện: Chương Mỹ, Thanh Oai, ứng Hòa, Mỹ Đức, Phú Xuyên.
Tổng kết 3 đợt khảo sát thực địa, nghiên cứu đã phát ra và thu về 102 phiếu câu hỏi (mẫu phiếu điều tra minh họa trong Hình 27). Các câu hỏi giải quyết những vấn đề như: khả năng nhận thức của người dân đối với các vấn đề ngập lụt, các biện pháp phịng ngừa, khả năng hồi phục sau ngập lụt, cơng tác cảnh báo ngập lụt, lũ và sự hỗ trợ của các cơ quan chức năng.
Nhận thức của người dân về ngập lụt, lũ được thể hiện qua công tác sẵn sàng ứng phó và những biện pháp thích ứng với những nguy hại mà nó có thể gây ra. Sự nhận thức này có được trước hết do trình độ dân trí, kinh nghiệm địa phương của người dân, sau đó là qua sự tuyên truyền của các cơ quan chức năng. Khu vực nghiên cứu là một vùng thường xuyên xảy ra ngập lụt mỗi khi có mưa lớn, trình độ dân trí nhìn chung là khá cao so với các khu vực khác, thông tin về ngập lụt và lũ
cũng tương đối đầy đủ, kịp thời, do vậy sự thích ứng của cư dân địa phương khá tốt. Tuy vậy, vẫn có sự phân hóa giữa các cộng đồng dân cư, nhất là các cộng đồng dân cư khu vực ngoại thành, vùng ngoài đê, các cộng đồng cư dân sống ven sông…
Sau khi thu lại các phiếu điều tra, nghiên cứu tiến hành định lượng hóa các phương án trả lời của các phiếu điều tra, kết quả được trình bày trong Hình 28.
4.3. THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG DO NGẬP LỤT TRÊN LƢU VỰC SÔNG NHUỆ ĐÁY, PHẦN THUỘC THÀNH PHỐ HÀ NỘI
Mức độ tổn thương của các đối tượng trong vùng hiểm họa lũ sẽ ở mức cao nhất, bằng với độ lộ diện nếu như đối tượng đó khơng có khả năng chống chịu, tuy nhiên trong thực tế con người ln có những biện pháp nhằm giảm thiểu những tổn thương do lũ gây ra. Do đó để thể hiện được mức độ tổn thương của các đối tượng trong vùng, nghiên cứu đã tiến hành kết hợp bản đồ sự lộ diện lũ với bản đồ khả năng chống chịu của cộng đồng để đưa ra bản đồ tổn thương lũ cho khu vực nghiên cứu. Phương pháp GIS, chồng xếp bản đồ theo ma trận (Bảng 17) để tính tốn tổn thương lũ, ngập lụt; mức độ tổn thương dược chia thành 5 cấp độ từ rất thấp, thấp, trung bình, cao, rất cao.
Sau khi tính tốn sự tổn thương do lũ, nghiên cứu đã tiến hành xây dựng bản đồ tổn thương gây ra bởi lũ, ngập lụt lưu vực sông Nhuệ Đáy, trên địa bàn thành phố Hà Nội (Hình 29). Ta có thể thấy một số khu vực mức độ tổn thương cao như: