bàn thành phố Hà Nội
Hệ thống thoát nước của Hà Nội được xây dựng từ trước năm 1954, bao gồm các tuyến cống, sông mương thoát nước và các hồ ao điều hoà, theo thiết kế ban đầu, hệ thống này phục vụ cho nội thành cũ với diện tích là 1000 ha. Từ năm
chính với cửa xả chảy ra sông Nhuệ qua đập Thanh Liệt, và sông Nhuệ là sông tiêu nước chính cho thành phố. Mặt cắt các sông có chiều rộng từ 4 - 30 m và chiều sâu chỉ khoảng 1 -1,5 m. Do quá trình đô thị hoá và bị lấn chiếm, mặt cắt các sông đang bị thu hẹp dần, đáy sông hiện đang bị lấp đầy bùn cát, rác rưởi. Theo kết quả nghiên cứu của JICA (Cơ quan Hợp tác Quốc tế của Nhật Bản - trong Dự án Thoát nước Hà Nội từ 1996 - 2003), khả năng thoát nước hiện tại của sông Tô Lịch chỉ vào khoảng 30 -35 m3/s trong khi công suất yêu cầu để thoát cho trận mưa có chu kỳ 10 năm là 170 m3/s. Đây có thể nói là một trong những nguyên nhân chính gây ra tình trạng ngập úng cho thành phố Hà Nội.
Vai trò điều hoà của các hồ trên địa bàn Hà Nội ngày nay đang bị lu mờ do bị lấn chiếm, san lấp, khai thác làm du lịch, nhiều hồ không còn khả năng điều tiết như hồ Bảy Mẫu, hồ Ba Mẫu, hồ Hoàn Kiếm, hồ Văn Chương, hồ Thành Công, hồ Thanh Nhàn .v.v. (Hình 1.10).
Cùng với sự phát triển kinh tế -xã hội, tốc độ đô thị hoá nhanh, các công trình xây dựng nhà cao tầng như công sở, công trình công cộng và chủ yếu là nhà ở đang mọc lên san sát, diễn ra từng ngày đã làm cho bề mặt thấm ngày càng trở nên bị thu hẹp, các ao hồ bị san lấp dần, hệ thống tiêu thoát nước xuống cấp, không được nâng cấp cải tạo kịp thời là một trong những nguyên nhân gây nên tình trạng ngập úng cục bộ ở thành phố Hà Nội.
1.3. Khái quát tình hình ngập lụt trên địa bàn Hà Nội
Trên địa bàn Hà Nội, tình trạng ngập lụt hầu như xảy ra hàng năm vào mùa mưa từ tháng V đến tháng X. Trong nhiều năm trở lại đây cùng với sự phát triển kinh tế và biến đổi của khí hậu, hiện tượng ngập lụt trên địa bàn Hà Nội thường xuyên xảy ra với cường độ ngày càng cao.
Có 3 nguyên nhân chính gây ngập lụt trên địa bàn Hà Nội: ngập lụt do vỡ đê, ngập lụt do mưa lớn nội đồng, ngập lụt do úng nội đồng kết hợp với lũ lớn trên sông gây vỡ đê bối.
1.3.1. Ngập lụt do vỡ đê
Vỡ đê tháng VIII/1913 làm ngập 307.670 ha lúa, trong đó mất trắng 118.640 ha ở các tỉnh Vĩnh Phúc, Hà Nam, Ninh Bình, Nam Định, Hà Tây, Thái Bình, Bắc Ninh.
Vỡ đê tháng VIII/1915 - vỡ ở 42 chỗ với chiều dài 4180 m. Hà Nội, Hà Đông, Nam Định, Hà Nam, Ninh Bình, Bắc Ninh, Hải Dương, Hưng Yên, Vĩnh
Vỡ đê tháng VIII/1971 - do trận lũ lớn nhất trong gần 100 năm (1902-1999) làm ngập lụt ở nhiều nơi.
1.3.2. Ngập lụt do mưa lớn nội đồng
Địa hình trong nội đồng có nhiều ô trũng. Mưa lớn, vượt mức thiết kế của các công trình thuỷ lợi, gây ngập lụt trên diện rộng. Điển hình là trận ngập lụt lịch sử tháng XI/1984. Đây là đợt mưa đặc biệt lớn trong vòng 100 năm ở đồng bằng Bắc Bộ (1886-1998). Mưa tập trung vào các ngày 9,10/XI - ở Hà Nội, Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương... lượng mưa đạt 300 đến 700 mm gây ngập lụt trên diện rộng trong nhiều ngày khoảng 7,8 vạn ha ở các tỉnh: Hà Nội, Hà Tây (cũ), Hà Nam, Ninh Bình, Nam Định, Hải Dương, Hưng Yên,...
Trận mưa điển hình làm cho mực nước sông Nhuệ ở mức rất cao là trận mưa tháng VIII/2006, có lượng mưa đo được từ 16 ÷ 20/VIII là 260,2 mm (tại trạm Hà Đông); 237,1 mm (tại Hà Nội); 248,2 mm (tại Vân Đình).... đã gây ra úng ngập trầm trọng cho thị xã Hà Đông, nhiều đoạn sông Nhuệ bị tràn bờ.
Đáng chú ý nhất là trận mưa xảy ra tu 30/X đến 04/XI năm 2008. Đây là đợt mưa lớn trái mùa đã gây ra một trận lụt lịch sử ở Hà Nội. Tổng lượng mưaở khu vực Hà Nội phổ biến từ 350 - 550 mm. Mưa lớn xảy ra ở các huyện Ứng Hòa (603 mm), Hà Đông (707 mm), huyện Thanh Oai (914 mm) gây ngập nặng, có nơi ngập hàng m, kéo dài nhiều ngày.
1.3.3. Ngập lụt do úng nội đồng kết hợp lũ lớn trên sông gây vỡ đê bối
Khi xảy ra mưa lớn diện rộng làm mực nước lũ ngoài sông dâng cao, đồng thời gây ngập lụt trong khu vực nội đồng. Nước trong đồng không thể tự chảy ra ngoài sông khiến tình trạng ngập lụt càng trầm trọng hơn. Một số trận ngâp lụt do mưa lớn nội đồng kết hợp lũ ngoài sông đáng chú ý là:
Ngập lụt tháng VIII/1969: Lũ lớn làm vỡ hầu hết các đê bối hạ lưu sông Hồng, Thái Bình, kết hợp mưa lớn làm ngập lụt đến 95.782 ha.
Trận ngập lụt tháng VIII/1968: Lũ lớn kết hợp với mưa lớn, nước dâng trong bão làm nhiều đoạn đê bối, đê địa phương bị tràn, vỡ, tổng diện tích lúa bị ngập đên 214.854 ha.
Trận ngập lụt tháng VII/1986: Lũ lớn trên sông Hồng, Thái Bình làm vỡ nhiều đê bối, đê địa phương kết hợp với mưa lớn, làm ngập lụt hàng chục ngàn ha đất canh tác, làm chết 121 người, trôi 491 nhà.
Trận ngập lụt tháng VIII/1996: Lũ đặc biệt lớn kết hợp với mưa lớn, nước dâng trong bão làm tràn vỡ rất nhiều đoạn đê bối, đê địa phương, làm ngập trên 104.504 ha lúa, hoa màu, 61 người chết, 161 người bị thương,...
CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP KHOANH VÙNG NGUY CƠ NGẬP LỤT
2.1. Cơ sở lý thuyết một số phương pháp khoanh vùng nguy cơ ngập lụt
2.1.1. Một số khái niệm và định nghĩa [3]
1. Lũ (riverine flood)
Lũ là hiện tượng nước sông dâng cao trong mùa mưa trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó giảm dần. Số lượng nước dâng cao xảy ra trên một con sông ở mức tạo thành lũ có thể xảy ra một lần hoặc nhiều lần trong năm. Khi lũ lớn trên các sông suối, nước lũ tràn qua bờ sông, đê, chảy vào những chỗ trũng và gây ngập lụt trên một diện rộng.
2. NgậpLụt (inundation)
Ngập lụt là kết quả của việc có khối lượng nước đến do mưa lớn tại chỗ hoặc nước từ nơi khác đến), vượt quá khả năng thẩm thấu của đất và khả năng tiêu thoát nước của các con sông và các vùng ven biển. Nguồn cung cấp nước cho các trận lụt có thể do lũ, mưa lớn, bão, triều cường, nước dâng. Địa hình, hệ thống thủy văn và tính chất bề mặt sẽ liên quan tới khả năng thoát lũ. Thiệt hại các trận ngập lụt phụ thuộc độ sâu ngập và thời gian ngập.
3. Lũ lụt cục bộ (local flood)
Ngập lụt cục bộ xảy ra do mưa vượt chỉ tiêu thiết kế của kênh mương, cống, trạm bơm,…dẫn đến úng, lụt cục bộ hoặc trên diện rộng. Mức độ ngập úng lụt tùy thuộc vào lượng mưa, khả năng tiêu thoát nước (công suất trạm bơm tiêu và hệ thống kênh tiêu).
4. Vùng có nguy cơ ngập lụt (flood-prone area)
Vùng có nguy cơ ngập lụt cao là những vùng đất nằm dưới mực khi lũ có chu kỳ lập lại 100 năm (lũ trong sông) hoặc mưa có chu kỳ lập lại 100 năm (lũ cục bộ) xảy ra.
5. Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt
Từ các khái niệm và định nghĩa có thể thấy: Ngập lụt là kết quả của việc có khối lượng nước đến (có thể do mưa lớn tại chỗ hoặc nước từ nơi khác đến, vượt quá khả năng thẩm thấu của đất và khả năng tiêu thoát nước của hệ thống thoát nước, dòng chảy, các con sông và các vùng ven biển. Điều này dẫn đến vùng đất vốn khô ráo bị chìm ngập trong nước trong một thời gian dài nhất định.
Nguồn cung cấp nước cho các trận lụt có thể là do lũ, mưa lớn, bão, triều cường, nước dâng...Địa hình, hệ thống thủy văn và tính chất của bề mặt lại liên quan tới khả năng thoát lũ. Hai điều kiện này tương tác với nhau gây ra ngập lụt ở những mức độ khác nhau. Thiệt hại tùy thuộc vào độ sâu ngập và thời gian ngập.
Như vậy, khoanh vùng nguy cơ ngập lụt là khoanh vùng những khu vực chịu tác động trận lũ hoặc trận mưa có tần suất 1%.
Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt nhằm phục vụ công tác dự báo, quy hoạch, kiểm soát được khu vực ngập lụt, giảm nhẹ thiệt hại do ngập lụt gây ra. Bởi vậy để tiến hành nghiên cứu giảm thiểu ngập lụt đô thị cần chỉ ra các đặc điểm nguồn gốc, hình thái địa hình từ đó nhận dạng các khu vực trũng thấp (nếu không có biện pháp tiêu thoát thì không chỉ các khu vực thấp mới bị ngập mà ngay cả những nơi có địa hình cao cũng bị ngập).
2.1.2. Một số phương pháp khoanh vùng nguy cơ ngập lụt
1. Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt dựa vào tài liệu thống kê, điều tra vết lũ
Các trận lũ lụt xảy ra trong quá khứ thường được ghi nhận bởi dân cư sống trong vùng bị ảnh hưởng. Do đó, các thông tin điều tra về tình hình ngập lụt đã xảy ra có vai trò quan trọng trong quá trình khoanh vùng.
Các bước tiến hành:
Việc thu thập xử lý số liệukhí tượng thủy văn bao gồm:
Số liệu mưa: Số liệu mưa được lựa chọn cho các thời đoạn thích hợp khác nhau, từ khi bắt đầu mưa gây ngập lụt đến khi kết thúc ngập lụt tại các trạm trên lưu vực và lân cận.
Số liệu mực nước và dòng chảy: Số liệu mực nước và lưu lượng nước được tập hợp tại các trạm đo thường xuyên trên sông chính; vết lũ dọc theo lòng sông và vùng ngập. Mực nước cực đại đo được tại trạm đo cần được đưa về cùng hệ cao độ với bản đồ địa hình. Số liệu mực nước dọc sông và vùng ngập phải được kiểm tra mức độ tin cậy. Số liệu lưu lượng thực đo và khảo sát ở các trạm và các vị trí cần thiết ở khu vực ngập lụt.
Số liệu ngập lụt: Các số liệu về phạm vi vùng ngập, độ sâu ngập lụt, thời gian kéo dài ngập lụt, vận tốc, hướng chảy. Các số liệu về các trận lụt khác xảy ra trước đó cũng cần được thu thập để nắm được tình hình ngập lụt nói chung như tần suất lặp lại.
Đa số các số liệu về ngập lụt được thu thập từ việc khảo sát thực địa các vết lũ và các thông tin thu thập được từ dân cư sống trong vùng ngập lụt. Các số liệu về thiệt hại do lũ lụt có thể có sẵn từ các cơ quan địa phương như: Ban chỉ huy phòng chống lụt bão các cấp tỉnh, huyện, xã, phường, Bảo hiểm, Hội chữ thập đỏ...
2. Phân vùng nguy cơ ngập lụt bằng phương pháp sử dụng bản đồ địa hình, địa mạo
Dùng bản đồ địa hình, địa mạo để phân tích nhận biết các vùng ngập lụt thông qua các đường đồng mức, các điểm độ cao, nguồn gốc, điều kiện hình thành…(Hình 2.1).
Các đặc trưng địa hình, địa mạo của các lưu vực sông được phân loại thành các dạng khác nhau theo các đơn vị địa hình, địa mạo. Đồng bằng ngập lụt là một trong các dạng đó. Đồng bằng ngập lụt gồm: các bãi bồi, các gò đất tự nhiên và đồng bằng phù sa được hình thành do phù sa lơ lửng được truyền tải từ thượng
nguồn và lắng đọng ở các vùng đất thấp. Do đó, ngập lụt đã xảy ra ở đồng bằng cho phép ước lượng được vùng nguy cơ ngập lụt.
Hình 2.1. Sơ đồ các bước khoanh vùng nguy cơ ngập lụt bằng phương pháp sử dụng bản đồ địa hình, địa mạo
Đồng bằng ngập lụt về tổng thể được phân loại thành 2 loại vi địa hình: (1) các dòng sông trước đây và các vùng đầm lầy ở vùng tương đối thấp và có xu thế ngập lụt, vùng đồng bằng phù sa; (2) các vùng đất cát tương đối cao như các gò đất tự nhiên. Các dạng vi địa hình trong đồng bằng ngập lụt được điều tra, khảo sát chi tiết để dự đoán nguy cơ ngập lụt của vùng. Sự liên hệ giữa nguồn gốc đất và hiện tượng ngập lụt tương đối rõ. Do đó, việc điều tra địa hình, địa mạo có thể làm sáng tỏ các vùng đất tự nhiên dễ bị ngập lụt và cung cấp thông tin cơ bản cho việc khoanh vùng nguy cơ ngập lụt. Trong quá trình điều tra địa hình, địa mạo, các dạng vi địa hình trong được phân loại chi tiết và được giải thích từ sự phân
Bản đồ địa hình cũ, mới nhất Tỉ lệ 1/1000÷1/50000
Phân tích và phân loại các dạng vi địa hình Các nguồn tư liệu khác (các bản đồ chuyên ngành) Các nguồn số liệu khảo sát thực địa Dự thảo bản đồ khoanh vùng nguy cơ ngập lụt
địa hình, địa mạo
Khảo sát thực địa kiểm chứng Bản đồ khoanh vùng
nguy cơ ngập lụt địa hình, địa mạo
việc xây dựng khoanh vùng nguy cơ ngập lụt bằng phương pháp sử dụng mô hình được tiến hành như sau:
Bằng mô hình dòng chảy một chiều/ ổn đinh: từ mô hình xác định được mực nước lớn nhất tại mỗi tuyến ngang sông. Đường ranh giới ngập lụt là đường nối liền theo các mực nước lớn nhất ở mỗi tuyến ngang sông (Hình 2.2).
Bằng mô hình hồ: từ mực nước và lưu lượng xác định cho các thời đoạn đối với mỗi hồ, việc xây dựng bản đồ khoanh vùng nguy cơ ngập lụt được xác định bởi các đường ranh giới ngập theo các mực nước lớn nhất (Hình 2.3).
Bằng mô hình dòng chảy hai chiều: Bản đồ khoanh vùng nguy cơ ngập lụt được xác định bằng cách dùng các ô lưới hình chữ nhật, được tính ra từ mức ngập lụt. Đường viền các vùng nguy cơ ngập lụt được vẽ dựa vào ô lưới đã có (Hình 2.4).
Hình 2.2. Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt sử dụng mô hình dòng chảy một chiều
Hình 2.3. Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt sử dụng mô hình hồ
Hình 2.4. Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt sử dụng mô hình dòng chảy hai chiều
4. Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt bằng phương pháp ảnh vệ tinh
Hiện nay ở Việt Nam có các loại tư liệu vệ tinh thông dụng có thể sử dụng vào mục đích khoanh vùng nguy cơ ngập lụt như: LANDSAT MSS, LANDSAT TM, SPOT HRV, MOS-1 MESSR, ảnh chụp từ máy bay với các tỷ lệ khác nhau...
Về bản chất việc nghiên cứu ngập lụt bằng tư liệu vệ tinh hoàn toàn dựa trên đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên, trong đó có chú trọng tới các đối tượng ngập nước và chứa nước.
Dựa vào phản xạ phổ của một số đối tượng tự nhiên trong dải sóng nhìn thấy có thể thấy, thực vật phản xạ yếu trong dải sóng nhìn thấy, sự phản xạ của chúng bị ảnh hưởng trước tiên bởi hàm lượng chất diệp lục có trong thành phần lá cây. Chất diệp lục hấp thụ hơn 90% năng lượng trong dải sóng chàm (0.45 micro mét) và đỏ (0.65 micro mét). Giữa hai vùng hấp thụ là vùng phản xạ ở bước sóng 0.55 micro mét, năng lượng phản xạ vào khoảng 20%. Trong vùng sóng hồng ngoại gần, sự phản xạ tăng lên đột ngột ở bước sóng từ 0.68 đến 0.7 micro mét. Trong vùng hồng ngoại bước sóng ngắn, sự phản xạ giảm đi khi bước sóng tăng lên. Nguyên nhân gây lên hiện tượng này là ở chính hàm lượng nước trong lá và bề dày của lá, vì trong vùng sóng này nước hấp thụ mạnh các sóng hồng ngoại. Vì
Đặc trưng phản xạ phổ của nước có thể mô tả vắn tắt như sau: Nhìn chung chúng cho các bức xạ truyền qua trong dải sóng dưới 0.6 micro mét. Ở vùng sóng dài hơn chúng bị hấp thụ mạnh và phản xạ rất yếu. Sự hấp thụ và truyền qua của bức xạ trong nước phụ thuộc vào nhiều vật chất lơ lửng trong nước và nền đáy. Vì vậy năng lượng phản xạ có thể chứa nhiều thông tin về các vật chất lơ lửng cũng