ĐẶT VẤN ĐỀ Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) là vùng đất thấp nằm ở hạ lưu lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai và giáp với biển Đông, với gần 75% diện tích có cao độ dưới +2 m. Mặt đất từ xưa có độ dốc tự nhiên thấp dần từ phía Bắc xuống phía Nam. Độ cao trung bình từ 5 - 9 m từ huyện Củ Chi phía Bắc thấp dần xuống huyện Nhà Bè, Cần Giờ ở phía Nam, dần gần với độ cao của mặt biển.HCM chịu tác động trực tiếp dòng chảy lũ từ thượng lưu thông qua các sông Đồng Nai, Sài Gòn cũng như những tác động trực tiếp từ triều biển Đông nên thường xuyên xảy ra tình trạng ngập lụt. Theo nghiên cứu nguyên nhân ngập úng ở TP.HCM chủ yếu như sau: Ngập lụt do mưa: TP.HCM có hai mùa rõ rệt.
Mùa mưa từ tháng 5 đến 11, mùa khô từ tháng 12 đến 4. Vũ lượng bình quân hàng năm khoảng 2.000 mm, 80% xảy ra trong mùa mưa. Lượng mưa tối đa hàng ngày là 200 mm, lượng mưa hàng giờ tối đa là 50 mm. Theo thống kê, từ năm đến nay, TP.HCM rất dễ xảy ra ngập kể cả khi lượng mưa có cường độ trung bình tử 30-40mm.
Trong đó hệ thống kênh, rạch không đủ năng lực tiêu thoát cũng dẫn đến ngập úng khi mưa lớn. Ngập lụt do lũ: Do lũ từ thượng nguồn sông Sài Gòn, Đồng Nai đổ về , lũ từ lưu vực sông Mê Kông thông qua hệ thống kênh rạch nối liền các sông Vàm Cỏ với TP.HCM làm cho mực nước sông, kênh tăng cao, thậm chí tràn vào đồng ruộng gây ra ngập úng. Ngoài ra, khi mực nước trong hồ chứa thủy điện Trị An và hồ thủy lợi Dầu Tiếng ở thượng nguồn vượt quá cao trình thiết kế, phần nước thặng dư sẽ được xả xuống hạ lưu dọc theo sông Đồng Nai và sông Sài Gòn để bảo vệ các đập của hồ chứa. Dòng chảy quá mức của các dòng sông sẽ tràn qua bờ sông và gây ra ngập lụt đô thị ở TPHCM.
Ngập lụt do ảnh hưởng thủy triều: TP.HCM chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều biển Đông, mực nước triều lớn nhất ngày càng gia tăng, (từ 1. Như vậy, diện tích đất có cao độ nhỏ hơn mực nước này, nếu không có hệ thống thoát nước thì thường xuyên bị ngập. Ngoài ra, vào thời kỳ mưa lớn, lại có lũ từ thượng nguồn đổ về kết hợp với triều cường dâng cao làm việc thoát lũ bị chặn lại làm cho tình hình ngập lụt tăng lên. Ngập lụt do đô thị hóa: Quá trình đô thị hoá thành phố đã làm diện tích ao, hồ, kênh, rạch bị san lấp nhiều nên khả năng chứa nước tại chỗ của các khu vực này giảm sút -8- - tỉ lệ diện tích bề mặt tự nhiên giảm, tỉ lệ bê tông hóa cao dẫn đến khi mưa xuống làm lượng nước chảy bề mặt gia tăng không thấm được xuống đất để làm giảm lượng dòng chảy tập trung.
Ngoài ra hệ thống tiêu thoát nước cũ kỹ, hư hỏng, không hoặc chưa được duy tu, bão dưỡng, nạo vét thường xuyên hoặc chưa được hoàn chỉnh,… cho nên khi có mưa (dù mưa vừa) cũng đã gây nên ngập úng nhiều khu vực của thành phố. Hiện nay, các giải pháp chống ngập chủ yếu của thành phố Hồ Chí Minh là ngăn triều và tiêu thoát lũ, xây dựng tổ hợp hệ thống các công trình đê bao, cống kiểm soát triều, nhà máy xử lý nước thải, trạm bơm, nâng cấp cải tạo hệ thống kênh rạch, nâng mặt bằng đồ thị, xây dựng hồ điều hòa. Trong các giải pháp trên, giải pháp xây dựng hồ điều hòa nhằm tận dụng khả năng điều tiết của hồ để tăng hiệu quả chống ngập, tạo cảnh quan môi trường, tận dụng nguồn nước phục vụ cho sản xuất và dân sinh. Do đó việc tìm dung tích có thể trữ nước và giải pháp trữ nước là một trong những mục tiêu chiến lược trong công cuộc chống ngập cho TP.
Hạ du Rạch Bến Mương – Láng The – Kênh Địa Phận thuộc xã Tân Thạnh Tây là vùng thấp trũng, gần 5.000 ha đất thấp, nước sông Sài Gòn đoạn này cao nên vùng này thường xuyên bị ngập, ảnh hưởng đến sản xuất, dân sinh. Vùng Bàu Hưng Lợi và thượng lưu cầu Bến Nẩy, diện tích 900 ha đất trũng, (cao độ từ -0,5 ÷ +0,7) sản xuất khó khăn, năng suất lúa thấp, hiện nay thường sử dụng trồng cỏ hoặc hoang hoá. Diện tích này có thể làm hồ điều hòa khi mưa lớn, nước sông cao nhằm giảm ngập, cho diện tích thấp khác của khu vực. Vì vậy, đối với khu vực này cần nghiên cứu tận dụng địa hình trũng thấp rộng lớn kết hợp với hệ thống kênh rạch hiện hữu để xây dựng hệ thống công trình kiểm sóat lũ có tác dụng trữ lũ vào mùa mưa là chậm lũ, giảm ngập cho nội thị thành phố Hồ Chí Minh và đồng thời là khu trữ nước để cung cấp nước sinh họat và cấp nước nông nghiệp vào mùa khô.
Theo quy hoạch Thủy lợi 1547 của Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn về việc chuyển nước lũ sông Sài Gòn qua rạch Tra sẽ gây ngập úng trong nội đồng rất lớn, không phù hợp với tiêu chí kiểm soát triều, chống ngập và không đem lại hiệu quả cao về mặt hiệu quả kinh tế, xã hội. Do đó, trong đề tài này kiến nghị xem xét phương án phân lũ và trữ lũ trên sông Sài Gòn thông qua hệ thống rạch Láng The, kênh Địa Phận và các giải pháp xây dựng hồ điều hòa trên khu vực vùng trũng thuộc lưu vực cống Rạch Tra sẽ giảm ngập cho hạ lưu sông Sài Gòn. Khu vực Rạch Bến Mương – Láng The – Kênh Địa Phận -10- 1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.
Mục tiêu chung Đánh giá chế độ thủy lực trên sông Sài Gòn trong điều kiện tự nhiên và sau khi nạo vét và xây dựng hệ thống 2 hồ điều hòa trên khu vực Bến Mương – Láng The – Kênh Địa Phận ứng với các kịch bản thủy lực khác nhau nhằm đánh giá được mức độ hiệu quả của việc phân lũ và trữ lũ sông Sài Gòn thông qua hệ thống rạch Láng The- Kênh Địa Phận , hồ điều hòa. Mục tiêu cụ thể Xây dựng kịch bản thủy lực khác nhau vào mùa mưa dưới tác động của mực nước biển dâng năm 2050 và 2100 : 0.5m, tác động do xả lũ của hồ Dầu Tiếng và qui hoạch hệ thống kiểm soát triều 1547 được hoàn thiện trong tương lai nhằm giải quyết, kiểm soát được diễn biến lũ trên sông Sài Gòn ảnh hưởng đến khu vực TP. Hồ Chí Minh. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 1.
Ý nghĩa khoa học Đánh giá một cách tương đối diễn biến lũ trên sông Sài Gòn trước những ảnh hưởng do biến đổi khí hậu như mực nước biển dâng, tác động do hồ Dầu Tiếng xả lũ. Từ đó cho thấy được mức độ hiệu quả khi xây dựng hệ thống 2 hồ điều hòa trữ lũ. Đóng góp cơ sở khoa học, giải pháp để giảm lũ chống ngập cho khu vực TP. Hồ Chí Minh khi có mưa lớn, triều cường… 1.
Ý nghĩa thực tiễn Các kết quả của nghiên cứu có thể được sử dụng như tài liệu tham khảo, cơ sở khoa học góp phần đóng góp cho các đề án phòng chống lũ lụt trong tương lai. ĐỐI TƯỢNG VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU 1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận văn là chế độ mực nước trên sông Sài Gòn và các kênh rạch bị ảnh hưởng ở khu vực TP. Hồ Chí Minh.
Vùng nghiên cứu Vùng nghiên cứu là vùng hạ lưu sông Sài Gòn-Đồng Nai ( tính từ sau chân đập hồ Trị An trên sông Đồng Nai và sau hồ Dầu Tiếng trên sông Sài Gòn). Đây là vùng thấp và rộng lớn, là nơi tập trung đông dân cư sinh sống. Hệ thống sông khu vực này rất phức tạp, chằng chịt nối vào các sông Đồng Nai, Sài Gòn, và Vàm Cỏ qua các sông rạch Rạch Chiếc, Cây Khô, Cần Giuộc, Chợ Đệm, Rạch Tra- Thầy Cai, An Hạ, Rạch Tra - Cầu An Hạ, Nhà Bè, Đồng Tranh. Vùng nghiên cứu hạ lưu sông Sài Gòn – Đồng Nai -12- 1.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp thống kê: Phương pháp này được thực hiện dựa trên quá trình khảo sát thu thập, tổng hợp, và trình bày các số liệu như số liệu dòng chảy, địa hình, số liệu khí tượng thủy văn. Phương pháp kế thừa: Phương pháp này được thực hiện dựa trên cơ sở nghiên cứu, sử dụng có chọn lọc các kết quả nghiên cứu khoa học trước đây kể cả trong và ngoài nước. Phương pháp sử dụng mô hình toán: sự phát triển của phương pháp tính và máy tính điện tử ngày nay đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của mô hình toán, cấu trúc của mô hình ngày càng đa dạng , phức tạp giúp cho mô phỏng hiện tượng sát thực hơn. Trong luận văn sẽ ứng dụng mô hình thủy lực Mike 11 cho việc mô phỏng diễn biến lũ ứng với các kịch bản thủy lực khác nhau.
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI 1. Tổng quan nghiên cứu trong nước [1]. “Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng việc xả lũ hồ chứa Dầu Tiềng lên hạ du sông Sài Gòn” của tác giả Phạm Văn Song, Đặng Thanh Đức, Lê Xuân Bảo (Tạp Chí Khoa Học Và Công Nghệ Thủy Lợi Số 19 -2013, trang 55-66). Bài báo sử dụng công cụ mô hình Mike Flood phân tích ngập lụt hạ du sông Sài Gòn do ảnh hưởng của việc xả lũ của hồ Dầu Tiếng.
Các tài liệu lưu lượng đầu vào được mô phỏng từ mưa bằng mô hình NAM. Bộ thông số mô hình kết nối 1-2 chiều được hiệu chỉnh và kiểm định với các chuỗi số liệu thực đo vào tháng 9, 10 các năm 2000 đến 2007. Dựa trên các kết quả tính toán thủy lực ứng với các tổ hợp xả lũ hồ Dầu Tiếng với các điều kiện mưa và triều ở hạ du, bài báo sẽ xác định khu vực ảnh hưởng chính của xả lũ, hoặc vùng ảnh hưởng triều và lũ kết hợp trên sông Sài Gòn. “Báo cáo quy hoạch thủy lợi phục vụ việc tìm kiếm giải pháp chống ngập lụt cho TP.HCM”, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2007.
Báo cáo nghiên cứu đề xuất quy hoạch một hệ thống công trình thủy lợi kiểm soát mực nước cùng với hệ thống tiêu thoát nước mưa đang xây dựng có thể bảo vệ khu vực TP.HCM khỏi ngập úng trong hoàn cảnh mưa lớn, lũ trên các sông Sài Gòn- Đồng Nai, triều cường và nước biển dâng trong tương lai.