TT Đường Vị trí Độ sâu ngập thực đo (m) Độ sâu ngập tính tốn (m) ΔH (m) 1 Xơ Viết Nghệ Tĩnh Từ Khách sạn Sallig đến Sở Kế hoạch 0.30 – 0.40 0.24 0.16
Từ Tòa nhà Viettel đến ngã tư
TT Đường Vị trí Độ sâu ngập thực đo (m) Độ sâu ngập tính tốn (m) ΔH (m) 2 Nguyễn Du Đoạn từ đường Trần Phú đến
đường Lê Ninh 0.40 0.34 0.06
Nguyễn Huy Tự đến ngã tư
Nguyễn Công Trứ 0.50 0.45 0.05
3 Đường Lê Ninh 0.50 0.43 0.07
4 Hải Thượng Lãn Ông
Từ 1A-> Cổng Bệnh viện 0.50 0.22 0.28 Ngã tư giao với đường
Nguyễn Công Trứ 0.50 0.25 0.25
5 Nguyễn Thị Minh
Khai 0.20 0.37 0.17
6 Nguyễn Công Trứ - 0.31
7 Phan Đình Phùng - 0.17
8 Khu đô thị Sông Đà - 0.26
9 Lê Duẩn - 0.30
Kết quả kiểm định tại một số vị trí theo trắc dọc cống và đường ống và dịng chảy tràn tại điểm ngập sâu ở lịng đường như sau:
Hình 3.18: Trắc dọc đoạn đường Nguyễn Du từ Nguyễn Huy Tự đến Nguyễn Công Trứ và dịng chảy tràn tại điểm ngập sâu
Hình 3.19: Trắc dọc đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Xuân Diệu và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu
Năm 2015, các điểm ngập tháng 04/2015 từ 0,20 ÷ 0,40m, các tuyến đường trung tâm đều bị ngập, các tuyến đường ngập sâu nhất là Xô Viết Nghệ Tĩnh, Nguyễn Du, Lê Ninh, Hải Thượng Lãn Ông và Nguyễn Thị Minh Khai.
Cùng năm đợt mưa tháng 09/2015 gây ngập với độ sâu ngập từ 0,20 ÷ 0,50m với độ sâu ngập lớn nhất cũng ở các các tuyến Nguyễn Du, Lê Ninh và Hải Thượng Lãn Ông.
Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình Mike Urban cho thành phố Hà Tĩnh được thể hiện trực quan theo trên GG và thể hiện chi tiết tại các tuyến đường và tại điểm ngập lớn nhất trên đường cho thấy với lượng mưa tương đối lớn (54 ÷ 61mm/giờ) có thể gây ngập sâu trên diện rộng trên thành phố.
Với bộ thông số hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình có thể tiến hành đánh giá hiện trạng thoát nước của TP Hà Tĩnh cũng như khả năng thoát nước của TP Hà Tĩnh dưới tác động của BĐKH.
3.2 Đánh giá hiện trạng hệ thống thốt nước của thành phố
Trên cơ sở mơ hình đã thiết lập cho hiện trạng thoát nước cho TP Hà Tĩnh tiến hành tính tốn đánh giá hiện trạng thoát nước TP với trận mưa thiết kế 2%. Trong mục 3.2 gồm có:
+ Xác định trận mưa điển hình và tính tốn mưa thiết kế 2%. + Tính tốn và đánh giá hiện trạng với trận mưa thiết kế.
3.2.1 Lựa chọn tần suất thiết kế và trận mưa điển hình
Căn cứ theo tiêu chuẩn TCVN 7595-2008 - Thốt nước – Mạng lưới và cơng trình bên ngồi – Tiêu chuẩn thiết kế, lượng mưa tính tốn với chu kỳ lặp lại P (năm) phụ thuộc và quy mơ và tính chất cơng trình.
Đường q trình mưa thiết kế lựa chọn dựa trên một số trận mưa điển hình. Thời gian kéo dài của quá tình mưa phụ thuộc vào quy mơ đơ thị hoặc quy mơ khu vực đơ thị. Q trình mưa thiết kế phụ thuộc vào tính chất mưa từng vùng lãnh thổ.
Hiện nay thành phố Hà Tĩnh là đô thị loại II, định hướng phát triển lên đô thị loại I, với chu kỳ lặp lại P (năm) cao nhất là 20 năm tương đương tần suất 5%. Tuy nhiên trong thiết kế lựa chọn tần suất bất lợi cho cơng trình khi có sự phát triển của thành phố chọn tính tốn với tần suất mưa 2%.
Chu kỳ lặp lại P (năm) phụ thuộc vào quy mơ cơng trình (TCVN 7595-2008)
Tính chất đơ thị Quy mơ cơng trình
Kênh, mương Cống chính Cống nhánh khu vực
Thành phố lớn, đô thị loại I 10 5 2 ÷ 1
Đơ thị loại II, III 5 2 1 ÷ 0,5
Đô thị khác 2 1 0,5 ÷ 0,33
Chu kỳ lặp lại P (năm) phụ thuộc vào tính chất khu cơng nghiệp (TCVN 7595-2008)
Tính chất khu cơng nghiệp Chu kỳ lặp lại P (năm)
Khu cơng nghiệp có cơng nghệ bình thường 5 ÷ 10 Khu cơng nghiệp có các cơ sở sản xuất có u cầu đặc biệt 10 ÷ 20
Trận mưa điển hình ngày 14 ÷ 15/10/2016
Trong chuỗi số liệu mưa giờ thu thập từ năm 2015 – 2017, năm 2016 có lượng mưa lớn nhất thời đoạn từ 24 ÷ 120h có tần suất dưới 5% so với chọn trận mưa điển hình.
Bảng 3.5. Lượng mưa lớn nhất thời đoạn và tần suất tương ứng các năm 2015, 2016, 2017
Thời đoạn
2015 2016 2017
Thời gian X (mm) P% Thời gian X (mm) P% Thời gian X (mm) P%
24h 24/04/2015 04:00 280,1 44,1 15/10/2016 03:00 558,2 2,5 17/07/2017 05:00 305,6 36,0 72h 25/04/2015 19:00 446,6 42,9 17/10/2016 03:00 831,3 4,0 16/09/2017 05:00 346,2 65,6 120h 25/04/2015 19:00 448,4 55,7 16/10/2016 03:00 945,3 4,3 11/10/2017 07:00 409,6 63,8
Trận mưa điển hình ngày 14 ÷ 15/10/2016 là trận mưa 12 tiếng từ 16h ngày 14/10 đến 03h ngày 15/10, số liệu mưa giờ với đặc trưng:
+ Lượng mưa 1h lớn nhất là 96,7mm tương đương tần suất 28,4% cường độ mưa 60’ theo số liệu thực đo thời đoạn ngắn tại trạm Hà Tĩnh (1984 ÷ 2014).
+ Tổng lượng mưa trận với lượng mưa 12h lớn nhất là 466,3mm tương đương tần suất 7,0% theo số liệu thực đo thời đoạn ngắn tại trạm Hà Tĩnh (1984 ÷ 2014).
Hình 3.20: Trận mưa điển hình ngày 14 – 15/10/2016
Thu phóng trận mưa điển hình theo các giá trị tra trong bảng 3.6 theo tần suất 2%, tiến hành tính tốn đánh giá hiện trạng ngập tại các tuyến đường của thành phố Hà Tĩnh.
3.2.2 Tính tốn và đánh giá hiện trạng thoát nước thành phố
Hệ thống thoát nước giữ nguyên hiện trạng để đánh giá mức độ ngập tại các tuyến đường thường xuyên xảy ra ngập úng.
Phần nhiều các tuyến đường đều bị ngập trên 0,40m. Một số vị trí ngập sâu như Đại lộ Xô Việt Nghệ Tĩnh, Lê Ninh, Nguyễn Du… là các vị trí ngập thường xuyên. Với diện tích ngập từ 0,10 ÷ 0,60m là 595ha và diện tích ngập từ 0,10 ÷ 1,20m là 863ha chiếm 23% diện tích trung tâm thành phố.
Hình 3.21: Bản đồ độ ngập sâu nhất với mưa thiết kế 2% trên GE
Tại tuyến đường Lê Duẩn vị trí có độ ngập sâu nhất đạt trên 0,60m đây là vị trí nhận nước thốt từ khu đơ thị sơng Đà theo hướng dịng chảy đổ vào kênh T4 qua tuyến đường Vụ Quang cũng bị ngập.
Hình 3.22: Đoạn đường Lê Duẩn, khu đơ thị sông Đà và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu
Hình 3.23: Tuyến đường Xơ Viết Nghệ Tĩnh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu
Hình 3.24: Đoạn đường Nguyễn Du – Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu
Qua kết quả tính tốn cho thấy một số điểm ngập nặng như:
Hào Thành và sơng Cụt thốt nước cho tồn bộ phường Tân Giang, Bắc Hà và Nam Hà, cộng thêm một phần phường Hà Huy Tập qua kênh T6, nên thoát nước tại các phường này chưa tốt.
Hồ chứa Bồng Sơn chưa phát huy được hiệu quả khi chỉ nhận nước từ một phần phường Hà Huy Tập, chưa hỗ trợ thốt nước cho Hào Thành và sơng Cụt.
Tuyến Đường Xô Viết Nghệ Tĩnh tiêu thoát về tuyến kênh T4B nhưng hiện tuyến T4B đang bị cản trở dịng chảy do đó khu vực này khơng có lối thốt khi có mưa lớn.
Tuyến đường Nguyễn Du đoạn từ Nguyễn Huy Tự đến Nguyễn Công Trứ ngập trên 0,60m, khu vực này tập trung về đường Nguyễn Cơng Trứ để thốt vào tuyến mương T1B mà tuyến T1B thì quá tải. Kết nối giữa tuyến Nguyễn Du và Nguyễn Du bổ sung chưa được tốt.
Cũng như tuyến đường Nguyễn Du, đường Hải Thượng Lãn Ơng kết nối thốt nước với đoạn Hải Thượng Lãn Ông bổ sung chưa tốt. Tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông và đoạn bổ sung một phần qua kênh T1B và cịn lại thốt qua Lê Ninh ra kênh T4B nhưng đều bị cản trở.
Tuyến đường Lê Ninh cũng thoát vào kênh T4B nhưng do kênh bị chặn lối thoát nước nên không tiêu nước kịp cho tuyến đường. Thêm vào đó một phần tuyến đường Hải Thượng Lãn Ơng và Nguyễn Du cũng thoát nước qua tuyến đường Lê Ninh để đổ vào kênh T4B nên độ sâu ngập tại đường Lê Ninh cũng cao.
Khu đô thị sông Đà ngập trên 0,50m do chưa có hệ thống thốt nước hợp lý đường thốt nước là cống hộp với kích thước cống thốt nước từ 0,65 – 0,80m.
Tuyến đường Lê Duẩn ngập trên 0,60m do thoát nước nội tại và nước dồn từ khu đô thị sơng Đà sang nên khơng thốt kịp.
3.3 Tính tốn thốt nước cho thành phố Hà Tĩnh dưới tác động của BĐKH
Tính tốn thốt nước cho thành phố Hà Tĩnh dưới tác động của BĐKH lựa chọn tính tốn cho thời kỳ giữa thập kỷ của 2 kịch bản BĐKH phương án dễ xảy ra nhất và phương án tác động cao.
Tính tốn lượng mưa thiết kế BĐKH cho 2 phương án tính tốn.
Tính tốn và đánh giá kết quả thoát nước cho TP với 2 phương án đã chọn.
3.3.1 Kịch bản biến đổi khí hậu cho thành phố Hà Tĩnh
Theo Báo cáo kết quả dự án Tư vấn kỹ thuật và phân tích khí hậu hiện tại và tương lai phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước tại Hà Tĩnh khuyến nghị:
+ Đối với đường IDF của mưa, đề xuất trong giai đoạn đầu thế kỷ (2016-2035), có thể sử dụng thơng tin từ đường IDF xây dựng cho thời kỳ hiện tại phục vụ cho việc thiết kế, quy hoạch do sự khác biệt khơng đáng kể của nồng độ khí nhà kính giữa thời kỳ hiện tại và đầu thế kỷ. Nói cách khác, tác động của biến đổi khí hậu đối với 2 thời kỳ này chưa có sự khác biệt rõ rệt.
Bảng 3.5 trình bày kết quả tính tốn cường độ mưa tại trạm Hà Tĩnh theo số liệu thực đo với thời đoạn từ 10 phút đến 15 ngày ứng với các tần suất lặp lại.
Bảng 3.6. Cường độ mưa trạm Hà Tĩnh trong các thời đoạn và giai đoạn lặp lại theo số liệu thực đo giai đoạn (1984 – 2014)
Đơn vị: (mm/giờ) P% P (năm) 10’ 30’ 60’ 2h 6h 12h 24h 72h 120h 168h 240h 360h 50% 2 năm 145,5 99,7 77,4 55,2 30,5 19,9 11,5 5,8 4,0 3,1 2,4 1,8 20% 5 năm 185,6 133,2 104,2 76,3 44,6 29,1 16,3 8,2 5,7 4,3 3,3 2,6 10% 10 năm 212,1 155,3 121,9 90,3 53,9 35,1 19,4 9,7 6,8 5,1 3,9 3,1 4.0% 25 năm 245,7 183,3 144,3 108,0 65,7 42,7 23,4 11,7 8,2 6,1 4,6 3,7 2.0% 50 năm 270,5 204,1 160,9 121,1 74,5 48,4 26,4 13,2 9,3 6,8 5,2 4,1 1.0% 100 năm 295,2 224,7 177,4 134,1 83,1 54,0 29,4 14,7 10,3 7,6 5,7 4,6
Bảng 3.7. Lượng mưa trạm Hà Tĩnh trong các thời đoạn và giai đoạn lặp lại theo số liệu thực đo giai đoạn (1984 – 2014)
Đơn vị: mm
P% P(Năm) 10’ 30’ 60’ 2h 6h 12h 24h 3ngày 5ngày 7ngày 10ngày 15ngày
50% 2 năm 24,3 49,9 77,4 110,4 183,0 238,8 276,0 417,6 480,0 520,8 576,0 648,0 20% 5 năm 30,9 66,6 104,2 152,6 267,6 349,2 391,2 590,4 684,0 722,4 792,0 936,0 10% 10 năm 35,4 77,7 121,9 180,6 323,4 421,2 465,6 698,4 816,0 856,8 936,0 1116,0 4.0% 25 năm 41,0 91,7 144,3 216,0 394,2 512,4 561,6 842,4 984,0 1024,8 1104,0 1332,0 2.0% 50 năm 45,1 102,1 160,9 242,2 447,0 580,8 633,6 950,4 1116,0 1142,4 1248,0 1476,0 1.0% 100 năm 49,2 112,4 177,4 268,2 498,6 648,0 705,6 1058,4 1236,0 1276,8 1368,0 1656,0
Đường IDF theo các kịch bản biến đổi khí hậu
Mối quan hệ IDF của mưa trong tương lai trong bối cảnh biến đổi khí hậu được tính tốn theo 3 phương án dưới đây:
+ Phương án dễ xảy ra nhất: Phương án này tương ứng với phân vị 50% của tập hợp 12 thành phần dự tính.
+ Phương án tác động cao: Tương ứng với phân vị 75% của tập hợp 12 thành phần dự tính.
+ Phương án ít tác động: Tương ứng với phân vị 25% của tập hợp 12 thành phần dự tính.
Trong luận văn kế thừa kết quả tính tốn đường cong IDF giai đoạn hiện tại và BĐKH trong Báo cáo kết quả dự án Tư vấn kỹ thuật và phân tích khí hậu hiện tại và tương lai phục vụ cơng tác quản lý tài nguyên nước tại Hà Tĩnh và lựa chọn tính tốn với phương án dễ xảy ra nhất và phương án tác động cao cho giai đoạn giữa thế kỷ 21 vì vào cuối thế kỷ ở cả 2 phương án cường độ mưa có xu thế giảm trong thời đoạn ngắn và tăng trong thời đoạn dài hơn.
Chi tiết mức biến đổi của mối quan hệ IDF trong tương lai so với hiện tại được thể hiện trong hình 3.24 ÷ 3.25 và bảng 3.8 ÷ 3.9m.
Hình 3.25: Đường IDF mưa trạm Hà Tĩnh vào giữa thế kỷ 21 theo trong trường hợp có khả năng nhất
Bảng 3.8. Cường độ mưa trong các thời đoạn và giai đoạn lặp lại tại trạm Hà Tĩnh vào giữa thế kỷ 21 theo trường hợp có khả năng nhất
Đơn vị: mm/giờ Thời đoạn 10' 30' 60' 2h 6h 12h 24h 72h 120h 168h 240h 360h 2 năm 169,5 115,7 89,4 63,5 35,1 22,4 13,7 7,0 4,6 3,6 2,7 2,1 5 năm 215,3 153,9 119,9 87,4 51,3 32,0 19,3 9,9 6,7 5,0 3,6 2,9 10 năm 245,0 179,4 140,2 103,9 61,7 38,6 22,8 11,6 8,0 6,0 4,3 3,4 25 năm 285,0 210,8 166,0 123,7 75,2 47,4 27,4 14,0 9,6 7,1 5,1 4,1 50 năm 312,5 234,7 185,1 139,3 85,3 54,0 30,7 15,9 10,9 7,9 5,8 4,5 100 năm 341,0 259,6 204,0 153,6 94,8 60,5 34,1 17,8 12,1 8,8 6,4 5,0
Hình 3.26: Đường IDF mưa tại trạm Hà Tĩnh vào giữa thế kỷ 21 trong trường hợp tác động cao
Bảng 3.9. Cường độ mưa trong các thời đoạn và giai đoạn lặp lại tại trạm Hà Tĩnh vào giữa thế kỷ 21 theo trường hợp có tác động cao
Đơn vị: mm/giờ Thời đoạn 10' 30' 60' 2h 6h 12h 24h 72h 120h 168h 240h 360h 2 năm 277,9 176,8 127,0 83,8 41,0 25,0 14,6 7,5 5,1 3,9 3,0 2,2 5 năm 398,1 264,1 191,8 129,1 64,1 39,3 23,0 11,7 8,4 6,2 4,3 3,4 10 năm 459,2 312,9 227,3 151,9 77,6 48,5 28,1 14,4 10,5 7,7 5,3 4,1 25 năm 538,7 374,4 267,7 180,6 94,9 60,8 34,7 18,2 13,0 9,5 6,4 5,0 50 năm 598,5 419,4 297,3 202,6 108,3 69,9 39,7 21,0 15,0 10,7 7,3 5,7 100 năm 655,3 460,1 327,7 223,0 121,1 79,2 44,5 23,7 16,8 12,1 8,2 6,4
Thu phóng trận mưa điển hình theo kịch bản BĐKH:
Tra giá trị lượng mưa 1 giờ, 6 giờ và 12h trên đường cong IDF tương ứng với các kịch bản BĐKH (bảng 3.7 và 3.8).
Đảm bảo lượng mưa 1 giờ lớn nhất nằm trong 6 giờ lớn nhất, lượng mưa 6 giờ lớn nhất trong lượng mưa 12 giờ lớn nhất.
Hệ số thu phóng lượng mưa 1 giờ lớn nhất K1 = X1hmaxtk X1hmaxdh Hệ số thu phóng K2 = X6hmaxtk−X1hmaxtk
X6hmaxdh−X1hmaxdh Hệ số thu phóng K3 = X12hmaxtk−X6hmaxtk
X12hmaxdh−X6hmaxdh
Trong đó: - X1hmaxtk: lượng mưa 1 giờ lớn nhất thiết kế - X6hmaxtk: lượng mưa 6 giờ lớn nhất thiết kế - X12hmaxtk: lượng mưa 12 giờ lớn nhất thiết kế - X1hmaxdh: lượng mưa 1 giờ lớn nhất điển hình - X6hmaxdh: lượng mưa 6 giờ lớn nhất điển hình - X12hmaxdh: lượng mưa 12 giờ lớn nhất điển hình
Hình 3.27: Trận mưa 12h tần suất 2% theo kịch bản BĐKH trường hợp có khả năng nhất (RCP4.5) và trường hợp có tác động cao (RCP8.5)
0 50 100 150 200 250 300 14 /1 0/ 20 1 6 16 :0 0 14 /1 0/ 20 1 6 17 :0 0 14 /1 0/ 20 1 6 18 :0 0 14 /1 0/ 20 1 6 19 :0 0 14 /1 0/ 20 1 6 20 :0 0 14 /1 0/ 20 1 6 21 :0 0 14 /1 0/ 20 1 6 22 :0 0 14 /1 0/ 20 1 6 23 :0 0 15 /1 0/ 20 1 6 00 :0 0 15 /1 0/ 20 1 6 01 :0 0 15 /1 0/ 20 1 6 02 :0 0 15 /1 0/ 20 1 6 03 :0 0 Lượng mưa (mm) 2% Thời kỳ nền RCP4.5 2046-2065 RCP8.5 2046-2065
Mực nước BĐKH