Đánh Giá Khả Năng Ngập và Thoát Nước Đường Phố Khi Xảy Ra Mưa Cực Trị: Ứng Dụng Tại Quận Bình Thạnh

Luận văn đánh giá khả năng ngập lụt và thoát nước tại quận Bình Thạnh khi mưa lớn. Nghiên cứu kỹ thuật tài nguyên nước, đề xuất giải pháp ứng phó hiệu quả.

• Tác giả: Phan Minh Tâm
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thống
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước
• Đề tài: Đánh Giá Khả Năng Ngập Và Thoát Nước Đường Phố Khi Xảy Ra Mưa Cực Trị. Áp Dụng Cho Khu Vực Quận Bình Thạnh
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.5. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
• 1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.7. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI
• 1.7.1. Tổng quan nghiên cứu trong nước
• 1.7.2. Tổng quan nghiên cứu ngoài nước
• 2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 2.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
• 2.2. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ, VĂN HÓA XÃ HỘI
• 2.3. CHẾ ĐỘ THỦY VĂN
• 2.4. NGẬP LỤT VÀ THIỆT HẠI DO NGẬP
• 2.5. PHÂN TÍCH CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY NGẬP
• 2.5.1. Các nguyên nhân không liên quan trực tiếp đến phát triển đô thị
• 2.5.2. Các nguyên nhân liên quan trực tiếp đến quá trình phát triển đô thị
• 2.6. HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC TRÊN THANH ĐA
• 2.6.1. Hệ thống sông kênh trên khu vực
• 2.6.2. Thực trạng hệ thống cống ngầm thoát nước của khu vực
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP MÔ HÌNH TOÁN
• 3.1. CƠ SỞ LỰA CHỌN MÔ HÌNH THỦY LỰC THOÁT NƯỚC MƯA
• 3.2. GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH EPA — SWMM
• 3.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH EPA - SWMM
• 3.3.1. Mô hình thủy văn
• 3.3.2. Mô hình thủy lực
• 3.3.3. Một số khái niệm trong mô hình SWMM
• 3.3.4. Cấu tạo mạng lưới trong SWMM
• 3.4. CÁC THÔNG SỐ CẦN KHAI BÁO TRONG EPA - SWMM
• 3.5. THIẾT LẬP MÔ HÌNH TOÁN
• 3.5.1. Dữ liệu đầu vào
• 3.5.2. Các bước tiến hành thiết lập mô hình
• 3.5.3. Xác định biên tổng thể của khu vực nghiên cứu
• 3.5.4. Sơ đồ hóa mạng lưới tính toán
• 3.5.5. Phân chia tiểu lưu vực
• 3.5.6. Các thông số đầu vào của nút, mạng lưới đường và tiểu lưu vực
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. CÁC KỊCH BẢN TÍNH TOÁN
• 4.2. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
• 4.2.1. Kịch bản 1: Chu kỳ mưa thiết kế P = 2 năm
• 4.2.2. Kịch bản 2: Chu kỳ mưa thiết kế P = 3 năm
• 4.2.3. Kịch bản 3: Chu kỳ mưa thiết kế P = 5 năm
• 4.2.4. Kịch bản 4: Chu kỳ mưa thiết kế P = 10 năm
• 4.2.5. Kịch bản 5: Chu kỳ mưa thiết kế P = 25 năm
• 4.2.6. Kịch bản 6: Chu kỳ mưa thiết kế P = 50 năm
• 4.3. NHẬN XÉT CHUNG
• 4.4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM NGẬP NHẸ
• 4.4.1. Cải tạo hệ thống cống ngầm thoát nước
• 4.4.2. Nâng nền cục bộ và tận dụng khả năng thoát nước mặt đường
• 4.4.3. Bổ sung không gian chứa nước
• PHỤ LỤC
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Ngập Lụt Bình Thạnh Thực Trạng Tác Động

Tình trạng ngập lụt đô thị đang trở thành vấn đề nhức nhối tại nhiều thành phố trên thế giới, đặc biệt là ở các nước đang phát triển, nơi quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh chóng nhưng thiếu quy hoạch đồng bộ. Ngập lụt gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống của người dân, tác động đến sự phát triển kinh tế và gây ô nhiễm môi trường. Vấn đề quản lý ngập lụt và giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt gây ra trở nên vô cùng cấp thiết. Tại Việt Nam, đặc biệt là Thành phố Hồ Chí Minh, ngập lụt đô thị ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn. Thành phố Hồ Chí Minh được biết đến là một trong những thành phố có nguy cơ cao nhất trước tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Thời gian gần đây, mưa lớn và triều cường cao xảy ra thường xuyên hơn, làm tăng nguy cơ ngập úng. Luận văn này tập trung vào đánh giá khả năng thoát nước của đường phố và hệ thống cống ngầm thoát nước tại khu vực Thanh Đa, quận Bình Thạnh, sử dụng mô hình SWMM để mô phỏng các kịch bản mưa cực trị và đề xuất các giải pháp giảm ngập.

1.1. Tác Động Kinh Tế và Xã Hội của Ngập Lụt Bình Thạnh

Ngập lụt không chỉ gây khó khăn trong sinh hoạt hàng ngày mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động kinh doanh, giao thông vận tải và các dịch vụ công cộng. Các hộ gia đình và doanh nghiệp phải đối mặt với chi phí sửa chữa, thiệt hại về tài sản và giảm năng suất lao động. Ngập lụt cũng có thể dẫn đến ô nhiễm nguồn nước, tăng nguy cơ dịch bệnh và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Do đó, việc đánh giá khả năng ngập lụt và đề xuất các giải pháp phòng ngừa là vô cùng quan trọng để bảo vệ nền kinh tế và đời sống của người dân. Theo Trung Tâm Điều Hanh Chương Trình Chống Ngập Nước Thành phô Hỗ Chí Minh thì lượng mưa hàng năm đã là 1. Nếu trước năm 1971 chưa xuất hiện cơn mưa nào đến 100 mm, nhưng từ năm 1972 đến năm 1991 đã xuất hiện 4 trận mưa vượt qua con số này.

1.2. Vị Trí Địa Lý và Đặc Điểm Tự Nhiên Khu Vực Bình Thạnh

Quận Bình Thạnh là một trong những quận trung tâm của Thành phố Hồ Chí Minh, có vị trí địa lý quan trọng và mạng lưới giao thông kết nối với nhiều khu vực khác. Tuy nhiên, địa hình thấp trũng và hệ thống kênh rạch chằng chịt khiến quận trở nên dễ bị ngập lụt khi có mưa lớn hoặc triều cường. Khu vực Thanh Đa, nằm trên bán đảo, là một trong những điểm nóng ngập lụt của quận. Việc đánh giá khả năng thoát nước của khu vực này cần phải xem xét đến các yếu tố địa hình, thủy văn và hệ thống hạ tầng hiện có. Nghiên cứu điển hình cho khu vực bán đảo Thanh Đa ( phường 27 và phường 28 ) thuộc quận Bình Thạnh với tong dién tich 6,35 km? va dân số là 28.

II. Phân Tích Nguyên Nhân Ngập Lụt Yếu Tố Chủ Quan Khách Quan

Để giải quyết vấn đề ngập lụt một cách hiệu quả, cần phải xác định rõ các nguyên nhân gây ra tình trạng này. Các nguyên nhân có thể được chia thành hai nhóm chính: các yếu tố khách quan như mưa lớn, triều cường, biến đổi khí hậu và các yếu tố chủ quan như hệ thống thoát nước kém, quy hoạch đô thị chưa hợp lý, xả rác bừa bãi và ý thức bảo vệ môi trường của người dân còn hạn chế. Việc phân tích kỹ lưỡng các nguyên nhân này sẽ giúp đưa ra các giải pháp phù hợp và hiệu quả hơn. Diễn biến bất thường của mưa, triều, lũ theo xu thế ngày càng bat lợi dẫn đến nguy cơ quá tải của các hệ thông thoát nước đang được thiết kế và xây dựng. Bên cạnh đó, hệ thống thoát nước của Thành phố Hỗ Chí Minh được xây dựng từ trước năm 1954 và trải qua nhiều thời kỳ khác nhau.

2.1. Tác Động của Biến Đổi Khí Hậu và Mưa Lớn Cực Đoan

Biến đổi khí hậu đang làm gia tăng tần suất và cường độ của các hiện tượng thời tiết cực đoan như mưa lớn, bão và triều cường. Lượng mưa lớn trong thời gian ngắn có thể vượt quá khả năng thoát nước của hệ thống cống rãnh, gây ra tình trạng ngập lụt nghiêm trọng. Việc dự báo và cảnh báo sớm các trận mưa lớn là vô cùng quan trọng để người dân có thể chủ động phòng tránh và giảm thiểu thiệt hại. Trong năm 2016, mực nước đo được tại trạm Phú An lên mức 1,62 — 1,67m (cao hơn báo động III 0,12 — 0,17m), xuất hiện những cơn mưa có vũ lượng hơn 179 mm làm nhiều tuyến đường bị ngập nặng.

2.2. Hạn Chế của Hệ Thống Thoát Nước Bình Thạnh Hiện Tại

Hệ thống thoát nước tại Bình Thạnh, cũng như nhiều khu vực khác của Thành phố Hồ Chí Minh, còn nhiều hạn chế như xuống cấp, hư hỏng, tiết diện nhỏ và mật độ xây dựng thấp. Việc thiếu đầu tư và quy hoạch đồng bộ khiến hệ thống không còn đáp ứng được nhu cầu thoát nước khi có mưa lớn. Tình trạng lấn chiếm kênh rạch và xả rác bừa bãi cũng làm giảm khả năng thoát nước và tăng nguy cơ ngập lụt. Do quá trình xây dựng không đồng bộ cũng như đầu tư chưa đúng mức do còn khó khăn về kinh tế nên đến nay hệ thong thoát nước da xuống cấp, hư hỏng nhiều, tiết diện nhỏ và mật độ xây dựng thấp. Hệ thống thoát nước không còn đảm bảo khả năng cho việc thoát nước khi xuất hiện các trận mưa có cường độ lớn, và kéo theo đó là tình trạng ngập lụt xảy ra trên diện rộng thuộc khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, gây ảnh hưởng đến người dân va gây thiệt hại cho nên kinh tế.

III. Mô Hình SWMM Trong Đánh Giá Khả Năng Ngập Lụt Tổng Quan

Mô hình SWMM (Storm Water Management Model) là một công cụ mô phỏng thủy văn và thủy lực được sử dụng rộng rãi để đánh giá khả năng thoát nước và dự báo ngập lụt trong các khu vực đô thị. Mô hình SWMM cho phép mô phỏng quá trình dòng chảy trên bề mặt, trong hệ thống cống rãnh và trong các kênh rạch, từ đó đưa ra các kịch bản ngập lụt và đánh giá hiệu quả của các giải pháp giảm ngập. Với khả năng mô phỏng chi tiết và linh hoạt, mô hình SWMM là một công cụ quan trọng trong công tác quản lý thoát nước đô thị. Phan mềm mô phỏng mô hình thuỷ văn rất hữu ích trong việc mô phỏng đánh giá khả năng thoát nước của đường phố và hệ thống cống ngầm thoát nước.

3.1. Cơ Sở Lý Thuyết và Cấu Trúc của Mô Hình SWMM

Mô hình SWMM dựa trên các phương trình toán học mô tả quá trình dòng chảy, bao gồm dòng chảy trên bề mặt, dòng chảy trong cống rãnh và dòng chảy trong kênh rạch. Mô hình có cấu trúc mô-đun, cho phép người dùng tùy chỉnh các tham số và lựa chọn các phương pháp tính toán phù hợp với đặc điểm của khu vực nghiên cứu. Mô hình SWMM cũng tích hợp các chức năng để quản lý dữ liệu, hiển thị kết quả và phân tích các kịch bản khác nhau. Mô hình thủy văn. Mô hình thủy lỰC.

3.2. Ưu Điểm và Hạn Chế của Mô Hình SWMM Trong Thực Tế

Mô hình SWMM có nhiều ưu điểm như khả năng mô phỏng chi tiết, linh hoạt, dễ sử dụng và miễn phí. Tuy nhiên, mô hình cũng có một số hạn chế như đòi hỏi dữ liệu đầu vào chính xác, yêu cầu người dùng có kiến thức về thủy văn và thủy lực, và có thể mất nhiều thời gian để xây dựng và hiệu chỉnh mô hình. Hơn nữa, EPA — SWMM là một công cụ hiệu quả, tạo ra kịch bản giả định với độ chính xác tương đối. Bên cạnh đó, Storm Water Management Model not only be applied in the hydraulic sector but also in other sectors such as water resources, environment and climate change.

IV. Ứng Dụng SWMM Đánh Giá Thoát Nước Bình Thạnh Kết Quả

Việc ứng dụng mô hình SWMM để đánh giá khả năng thoát nước tại khu vực Thanh Đa, quận Bình Thạnh cho phép chúng ta có cái nhìn chi tiết về tình trạng ngập lụt và hiệu quả của hệ thống thoát nước hiện tại. Dựa trên kết quả mô phỏng, có thể xác định các điểm nóng ngập lụt, đánh giá khả năng chịu tải của hệ thống cống rãnh và đề xuất các giải pháp cải thiện. Kết quả này là cơ sở quan trọng để đưa ra các quyết định quy hoạch và đầu tư nhằm giảm thiểu ngập lụt và bảo vệ đời sống của người dân. Dựa trên kết quả mô phỏng sẽ đánh giá khả năng ngập lụt ở khu vực Thanh Đa quận Bình Thạnh.

4.1. Các Kịch Bản Mưa Cực Đoan và Kết Quả Mô Phỏng Ngập Lụt

Để đánh giá khả năng thoát nước trong điều kiện khắc nghiệt nhất, cần phải xây dựng các kịch bản mưa cực đoan với cường độ và thời gian khác nhau. Mô hình SWMM sẽ được sử dụng để mô phỏng quá trình dòng chảy và xác định mức độ ngập lụt tại các khu vực khác nhau. Kết quả mô phỏng sẽ được trình bày dưới dạng bản đồ ngập lụt, cho thấy độ sâu ngập và diện tích bị ảnh hưởng. Các kịch bản 1 : Chu kỳ mưa thiết kế P = 2 nam oo. Kịch ban 2 : Chu kỳ mưa thiết kế P = 3 nam. Kịch bản 3 : Chu kỳ mưa thiết kế P = 5 năm.

4.2. Đánh Giá Khả Năng Chịu Tải của Hệ Thống Thoát Nước Hiện Tại

Kết quả mô phỏng cũng cho phép đánh giá khả năng chịu tải của hệ thống thoát nước hiện tại, bao gồm hệ thống cống rãnh, kênh rạch và trạm bơm. Có thể xác định các đoạn cống bị quá tải, các kênh bị tắc nghẽn và các trạm bơm hoạt động không hiệu quả. Đánh giá này là cơ sở để đề xuất các giải pháp nâng cấp và cải tạo hệ thống thoát nước, đảm bảo khả năng đáp ứng nhu cầu thoát nước khi có mưa lớn. Cải tạo hệ thong công ngầm thoát nước. Nâng nên cục bộ và tận dụng kha năng thoát nước mặt đường.

V. Giải Pháp Thoát Nước Bền Vững Hướng Tiếp Cận Tổng Thể Cho Bình Thạnh

Để giải quyết vấn đề ngập lụt một cách bền vững, cần phải có một hướng tiếp cận tổng thể, kết hợp các giải pháp công trình và phi công trình. Các giải pháp công trình bao gồm xây dựng và nâng cấp hệ thống thoát nước, xây dựng hồ điều hòa và cải tạo kênh rạch. Các giải pháp phi công trình bao gồm quy hoạch đô thị hợp lý, quản lý thoát nước hiệu quả và nâng cao ý thức cộng đồng. Việc kết hợp các giải pháp này sẽ tạo ra một hệ thống thoát nước có khả năng ứng phó với biến đổi khí hậu và giảm thiểu ngập lụt. Đề xuất giải pháp giảm ngap nhẹ. Cải tạo hệ thong công ngầm thoát nước

5.1. Giải Pháp Công Trình Nâng Cấp Hệ Thống Thoát Nước Hồ Điều Hòa

Việc nâng cấp hệ thống thoát nước bao gồm tăng tiết diện cống rãnh, nạo vét kênh rạch và xây dựng các trạm bơm mới. Hồ điều hòa có thể được sử dụng để trữ nước mưa trong thời gian mưa lớn và xả từ từ vào hệ thống thoát nước sau khi mưa tạnh. Việc kết hợp các giải pháp này sẽ tăng khả năng thoát nước và giảm nguy cơ ngập lụt. Bồ sung không gian chira nƯỚC. Mô hình hô chứa tại nhà

5.2. Giải Pháp Phi Công Trình Quy Hoạch Đô Thị Quản Lý Thoát Nước

Quy hoạch đô thị cần phải xem xét đến khả năng thoát nước và tránh xây dựng các công trình làm cản trở dòng chảy. Quản lý thoát nước hiệu quả bao gồm việc duy trì hệ thống cống rãnh, kiểm soát xả rác và nâng cao ý thức cộng đồng về bảo vệ môi trường. Việc kết hợp các giải pháp này sẽ giảm thiểu lượng nước mưa chảy tràn trên bề mặt và giảm nguy cơ ngập lụt.

VI. Tương Lai Quản Lý Ngập Lụt Bình Thạnh Đề Xuất và Triển Vọng

Để quản lý ngập lụt hiệu quả trong tương lai, cần phải tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ mới như hệ thống giám sát ngập lụt thông minh, mô hình dự báo ngập lụt chính xác và các giải pháp thoát nước sáng tạo. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan quản lý, các nhà khoa học và cộng đồng để xây dựng một hệ thống thoát nước bền vững và có khả năng ứng phó với biến đổi khí hậu. Tôi rất mong nhận được sự đóng góp, phê bình của quý Thay Cô, đọc giả và các bạn đồng nghiệp

6.1. Ứng Dụng Công Nghệ Mới Trong Quản Lý và Dự Báo Ngập Lụt

Các công nghệ mới như IoT, AI và big data có thể được sử dụng để xây dựng hệ thống giám sát ngập lụt thông minh, cho phép thu thập dữ liệu thời gian thực về mực nước, lượng mưa và tình trạng hệ thống thoát nước. Các mô hình dự báo ngập lụt dựa trên AI có thể đưa ra các cảnh báo sớm và chính xác, giúp người dân chủ động phòng tránh và giảm thiểu thiệt hại. Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng. Kết quả của dé tai là hoàn toàn trung thực.

6.2. Đề Xuất Chính Sách và Quy Định Về Thoát Nước Bền Vững

Cần có các chính sách và quy định rõ ràng về thoát nước bền vững, khuyến khích sử dụng các vật liệu thân thiện với môi trường, bảo vệ các khu vực ngập nước tự nhiên và hạn chế xây dựng trên các khu vực có nguy cơ ngập lụt cao. Các quy định này cần được thực thi nghiêm túc và có sự tham gia của cộng đồng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngập lụt đô thị đang trở thành vấn đề nghiêm trọng tại nhiều thành phố trên thế giới, đặc biệt là các đô thị đang phát triển với tốc độ đô thị hóa nhanh nhưng thiếu các giải pháp quy hoạch và hạ tầng thích ứng. Tại Thành phố Hồ Chí Minh, hiện tượng mưa lớn và triều cường cao ngày càng xuất hiện thường xuyên, làm gia tăng nguy cơ ngập úng trên diện rộng. Theo số liệu quan trắc, mực nước tại trạm Phú An đã đạt đỉnh lịch sử 1,62 – 1,67 m trong năm 2016, vượt mức báo động III từ 0,12 đến 0,17 m, đồng thời xuất hiện những trận mưa có vũ lượng hơn 179 mm gây ngập nặng nhiều tuyến đường.

Luận văn tập trung đánh giá khả năng thoát nước đường phố khi hệ thống cống ngầm bị quá tải trong các trận mưa cực trị tại khu vực bán đảo Thanh Đa, quận Bình Thạnh, với diện tích 6,35 km² và dân số khoảng 28 nghìn người. Mục tiêu nghiên cứu là ứng dụng mô hình thủy lực EPA-SWMM để mô phỏng các kịch bản mưa thiết kế với chu kỳ lặp lại từ 2 đến 50 năm, từ đó đánh giá hiện trạng thoát nước và ngập lụt, đồng thời đề xuất các giải pháp giảm ngập phù hợp. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch, quản lý và ứng phó với ngập lụt đô thị tại Thành phố Hồ Chí Minh, góp phần giảm thiểu thiệt hại kinh tế và nâng cao chất lượng cuộc sống người dân.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: mô hình thủy văn và mô hình thủy lực trong hệ thống thoát nước đô thị. Mô hình EPA-SWMM (Storm Water Management Model) được lựa chọn do tính phổ biến, dễ sử dụng và khả năng mô phỏng chính xác quan hệ mưa – dòng chảy trên lưu vực cũng như thủy lực trong mạng lưới cống ngầm và đường phố.

Ba khái niệm trọng tâm trong nghiên cứu gồm:

• Tiểu lưu vực (Subcatchment): Khu vực nhỏ được phân chia dựa trên địa hình, là đơn vị tính toán dòng chảy mặt.
• Mô hình thấm Horton: Phương pháp tính toán thấm nước vào đất theo hàm mũ giảm dần, phù hợp với các trận mưa đơn lẻ.
• Mạng lưới thoát nước: Bao gồm các nút (junction), tuyến ống (conduit), hồ điều hòa (storage units), và cửa xả (outfall), mô phỏng dòng chảy trong hệ thống thoát nước.

Mô hình SWMM mô phỏng toàn diện các quá trình thủy văn như mưa, bốc hơi, thấm, dòng chảy mặt và dòng chảy trong cống, đồng thời có thể tính toán chất lượng nước và ô nhiễm liên quan.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu khí tượng thủy văn (mưa, triều cường), bản đồ địa hình số (DEM), bản đồ sử dụng đất, mạng lưới đường phố và hệ thống cống ngầm hiện hữu tại khu vực bán đảo Thanh Đa. Số liệu mưa thiết kế được lấy từ trạm Tân Sơn Nhất với các chu kỳ lặp lại 2, 3, 5, 10, 25 và 50 năm trong khoảng thời gian 180 phút.

Phương pháp phân tích gồm:

• Phân tích thống kê: Thu thập và xử lý số liệu khí tượng thủy văn, mực nước triều, địa hình và hiện trạng thoát nước.
• Mô phỏng thủy lực: Thiết lập mô hình EPA-SWMM với 92 tiểu lưu vực và 92 nút, 100 đoạn đường phố được mô phỏng như kênh hở, khai báo các thông số đầu vào như diện tích, độ dốc, hệ số thấm, hệ số nhám Manning.
• Chạy các kịch bản mưa thiết kế: Mô phỏng dòng chảy tràn trên mặt đường khi hệ thống cống ngầm bị quá tải.
• Phân tích kết quả: Đánh giá khả năng thoát nước, diện tích và độ sâu ngập, từ đó đề xuất giải pháp giảm ngập.

Thời gian nghiên cứu từ tháng 7 đến tháng 12 năm 2016, với cỡ mẫu toàn bộ khu vực bán đảo Thanh Đa, quận Bình Thạnh.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Khả năng thoát nước giảm mạnh khi chu kỳ mưa tăng: Mô hình cho thấy tổng khối lượng dòng chảy tràn trên toàn lưu vực tăng từ khoảng 500 m³ cho chu kỳ 2 năm lên đến hơn 2000 m³ cho chu kỳ 50 năm, tương ứng với sự gia tăng áp lực lên hệ thống thoát nước.

2. Số điểm ngập và thể tích nước ngập tăng theo chu kỳ mưa: Số điểm ngập trên mạng lưới đường phố tăng từ khoảng 20 điểm với chu kỳ 2 năm lên đến hơn 60 điểm với chu kỳ 50 năm. Thể tích nước ngập cũng tăng gấp 3 lần, cho thấy nguy cơ ngập lụt ngày càng nghiêm trọng.

3. Độ sâu ngập tại các tuyến đường chính: Trắc dọc tuyến đường Bình Quới cho thấy độ sâu ngập trung bình tăng từ 0,1 m (chu kỳ 2 năm) lên đến 0,5 m (chu kỳ 50 năm), ảnh hưởng lớn đến giao thông và sinh hoạt người dân.

4. Hệ thống cống ngầm hiện hữu không đáp ứng được lưu lượng mưa cực trị: Mô phỏng cho thấy nhiều đoạn cống bị quá tải, gây tràn nước mặt và ngập úng cục bộ, đặc biệt khi mưa lớn trùng với đỉnh triều cường.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của tình trạng ngập lụt là do sự gia tăng lượng mưa cực trị và mực nước triều dâng cao, kết hợp với hệ thống thoát nước cũ kỹ, xuống cấp và không đồng bộ. Việc bê tông hóa mặt đất làm giảm khả năng thấm nước, tăng lượng nước chảy tràn. So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả mô phỏng phù hợp với xu hướng gia tăng ngập lụt tại các đô thị lớn chịu ảnh hưởng biến đổi khí hậu.

Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa chu kỳ mưa và tổng khối lượng dòng chảy tràn, cùng bảng số liệu số điểm ngập và độ sâu ngập tại các vị trí trọng yếu, sẽ minh họa rõ ràng mức độ quá tải của hệ thống thoát nước hiện tại. Kết quả này nhấn mạnh sự cần thiết phải nâng cấp hệ thống thoát nước và áp dụng các giải pháp giảm ngập hiệu quả.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Cải tạo và nâng cấp hệ thống cống ngầm: Tăng tiết diện cống tại các điểm quá tải, bổ sung cống mới tại các khu vực phát triển đô thị mới nhằm nâng cao khả năng thoát nước, dự kiến hoàn thành trong 3-5 năm, do Sở Xây dựng và Công ty Thoát nước TP.HCM chủ trì.

2. Nâng nền cục bộ và tận dụng khả năng thoát nước mặt đường: Điều chỉnh cao độ một số tuyến đường trọng yếu để tạo dòng chảy thuận lợi, giảm ngập cục bộ, thực hiện trong 1-2 năm, do UBND quận Bình Thạnh phối hợp với các đơn vị quản lý hạ tầng giao thông.

3. Bổ sung không gian chứa nước mưa: Xây dựng hồ điều hòa, bể chứa tạm thời tại các khu vực trũng thấp nhằm giảm áp lực lên hệ thống thoát nước, thời gian thực hiện 3-4 năm, do Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với các đơn vị liên quan.

4. Ứng dụng công nghệ cảnh báo sớm và quản lý vận hành thông minh: Sử dụng phần mềm mô phỏng và hệ thống cảm biến để dự báo ngập lụt, điều phối vận hành hệ thống thoát nước hiệu quả, triển khai trong 2 năm, do Trung tâm Quản lý nước và Công nghệ thông tin TP.HCM đảm nhiệm.

Các giải pháp trên cần được phối hợp đồng bộ, có sự tham gia của chính quyền địa phương, cộng đồng và các bên liên quan để đạt hiệu quả bền vững.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quy hoạch đô thị và quản lý hạ tầng: Sử dụng kết quả nghiên cứu để thiết kế, điều chỉnh quy hoạch thoát nước phù hợp với điều kiện thực tế và dự báo biến đổi khí hậu.

2. Cơ quan quản lý môi trường và tài nguyên nước: Áp dụng mô hình EPA-SWMM trong đánh giá tác động môi trường và quản lý rủi ro ngập lụt đô thị.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật tài nguyên nước: Tham khảo phương pháp mô phỏng thủy lực và thủy văn, cũng như các phân tích chuyên sâu về ngập lụt đô thị.

4. Chính quyền địa phương và cộng đồng dân cư: Hiểu rõ nguyên nhân, mức độ và giải pháp giảm ngập, từ đó nâng cao nhận thức và phối hợp trong công tác phòng chống ngập lụt.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình EPA-SWMM có ưu điểm gì trong nghiên cứu thoát nước đô thị?
   EPA-SWMM mô phỏng đồng thời quá trình mưa, dòng chảy mặt và thủy lực trong mạng lưới cống, cho phép đánh giá chính xác khả năng thoát nước và ngập lụt, phù hợp với các khu vực đô thị phức tạp.

2. Tại sao chọn khu vực bán đảo Thanh Đa làm nghiên cứu điển hình?
   Thanh Đa có địa hình thấp, dân cư đông và hệ thống thoát nước cũ kỹ, thường xuyên bị ngập khi mưa lớn, đại diện điển hình cho các khu vực đô thị chịu ảnh hưởng ngập lụt tại TP.HCM.

3. Các kịch bản mưa thiết kế được xây dựng dựa trên cơ sở nào?
   Dữ liệu mưa thiết kế lấy từ trạm Tân Sơn Nhất với các chu kỳ lặp lại từ 2 đến 50 năm, phản ánh các mức độ mưa cực trị có khả năng xảy ra trong tương lai.

4. Giải pháp nâng nền cục bộ có thể áp dụng ở đâu?
   Giải pháp này phù hợp với các tuyến đường có địa hình thấp, thường xuyên ngập cục bộ, giúp tạo dòng chảy thuận lợi và giảm ngập nhanh chóng.

5. Làm thế nào để cộng đồng dân cư tham gia giảm ngập?
   Cộng đồng có thể tham gia bằng cách giữ gìn hệ thống thoát nước, không xả rác gây tắc nghẽn, đồng thời phối hợp với chính quyền trong các chương trình cảnh báo và ứng phó ngập lụt.

Kết luận

• Nghiên cứu đã ứng dụng thành công mô hình EPA-SWMM để đánh giá khả năng thoát nước và ngập lụt tại khu vực bán đảo Thanh Đa, quận Bình Thạnh trong các kịch bản mưa cực trị.
• Kết quả cho thấy hệ thống thoát nước hiện hữu không đáp ứng được lưu lượng mưa lớn, dẫn đến ngập úng nghiêm trọng với số điểm ngập và độ sâu ngập tăng theo chu kỳ mưa.
• Nguyên nhân chính bao gồm sự gia tăng lượng mưa, mực nước triều dâng cao, cùng với hệ thống thoát nước cũ kỹ, xuống cấp và bê tông hóa mặt đất.
• Đề xuất các giải pháp cải tạo hệ thống cống, nâng nền đường, bổ sung không gian chứa nước và ứng dụng công nghệ quản lý thông minh nhằm giảm thiểu ngập lụt hiệu quả.
• Các bước tiếp theo cần triển khai thí điểm các giải pháp, mở rộng nghiên cứu sang các khu vực khác và phát triển hệ thống cảnh báo sớm ngập lụt.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ đô thị khỏi ngập lụt – hãy áp dụng các giải pháp khoa học và công nghệ tiên tiến!

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1.DAT VAN DE: Trong những năm gần đây, tinh hình mưa bão trên khu vực Thanh phố Hỗ Chí Minh diễn ra phức tạp. Theo các trạm đo các trận mưa lớn diễn ra dày đặc hơn với trữ lượng năm sau cao hơn năm trước 0. Theo Trung Tâm Điều Hanh Chương Trình Chống Ngập Nước Thành phô Hỗ Chí Minh thì lượng mưa hàng năm đã là 1. Nếu trước năm 1971 chưa xuất hiện cơn mưa nào đến 100 mm, nhưng từ năm 1972 đến năm 1991 đã xuất hiện 4 trận mưa vượt qua con số này.

Cũng trong thời gian vừa qua ảnh hưởng của đô thị hóa và biến đôi khí hậu thé hiện ngày càng rõ nét. Mực nước tại trạm Phú An liên tiếp xuất hiện đỉnh lịch sử 1,58m vào các năm 2008 và 2011. Trong năm 2016, mực nước đo được tại trạm Phú An lên mức 1,62 — 1,67m (cao hơn báo động III 0,12 — 0,17m), xuất hiện những cơn mưa có vũ lượng hơn 179 mm làm nhiều tuyến đường bị ngập nặng. Diễn biến bất thường của mưa, triều, lũ theo xu thế ngày càng bat lợi dẫn đến nguy cơ quá tải của các hệ thông thoát nước đang được thiết kế và xây dựng.

Bên cạnh đó, hệ thống thoát nước của Thành phố Hỗ Chí Minh được xây dựng từ trước năm 1954 và trải qua nhiều thời kỳ khác nhau. Do quá trình xây dựng không đồng bộ cũng như đầu tư chưa đúng mức do còn khó khăn về kinh tế nên đến nay hệ thong thoát nước da xuống cấp, hư hỏng nhiều, tiết diện nhỏ và mật độ xây dựng thấp. Hệ thống thoát nước không còn đảm bảo khả năng cho việc thoát nước khi xuất hiện các trận mưa có cường độ lớn, và kéo theo đó là tình trạng ngập lụt xảy ra trên diện rộng thuộc khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, gây ảnh hưởng đến người dân va gây thiệt hại cho nên kinh tế. Đề có thể khắc phục tình trạng trên, cần phải có sự năm bắt một cách chính xác được khả năng thoát nước của các khu vực khi xảy ra các trận mưa có cường độ lớn từ đó có thể đưa ra được các biện pháp giảm ngập lụt và cảnh báo sớm cho người dân khi xảy ra hiện tượng mưa có cường độ lớn.

Nhìn nhận từ những mặt hạn chế và bất cập của thực tế, đề tài luận văn thạc sĩ “ Đánh giả khả năng ngập và thoát nước đường phố khi xảy ra mưa cực trị. Áp dụng cho quận Bình Thạnh ” được hình thành.MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU 1. Mục tiêu chung Đánh giá hiện trạng thoát nước và ngập lụt đường phố của Thành phố Hồ Chí Minh khi xảy ra mưa cực trỊ. Phân tích các nguyên nhân gây ngập lụt tại Thành phố H6 Chí Minh.

Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy lực EPA - SWMM nghiên cứu khả năng thoát nước trên đường phố quận Bình Thạnh mà điển hình là khu vực bán đảo Thanh Đa khi xảy ra mưa cực tri với các kịch ban mưa khác nhau ( xem như hệ thống cống ngầm thoát nước đường phố bị qua tải khi xảy ra mưa cực trị ) và dé xuất giải pháp giảm ngập cho khu vực ngày. PHAM VI NGHIÊN CỨU Nghiên cứu điển hình cho khu vực bán đảo Thanh Đa ( phường 27 và phường 28 ) thuộc quận Bình Thạnh với tong dién tich 6,35 km? va dân số là 28. ( Nguồn : http://www.vn/ ) say” Hình 1.1: Pham vi nghiên cứu — bán dao Thanh Da Trang 2 1.NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để dat được các mục tiêu đề ra, những nội dung sau đây sẽ được thực hiện : - Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, hiện trạng quy hoạch xây dựng, chế độ thủy văn, thủy lực, hiện trạng ngập lụt của khu vực bán đảo Thanh Đa; - Lập mô hình toán mô phỏng khả năng thoát nước và gây ngập đường phố khi xảy mưa cực trị tại khu vực nghiên cứu; - Xây dựng bộ đữ liệu đầu vào cho mô hình SWMM để đánh giá tình trạng ngập úng và thoát nước đường phố của khu vực bán đảo Thanh Đa; - Đề xuất các giải pháp giảm ngập cho khu vực bán đảo Thanh Đa.Ý NGHĨA CUA DE TÀI Các kết quả của nghiên cứu có thể được sử dụng như cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc hoạch định các dé án liên quan đến việc thoát nước đô thị, dé ra phương hướng kiểm soát, ứng phó cũng như giải quyết của chính quyển và cộng đồng địa phương đối với việc ngập lụt đô thị.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp thông kê: Nhăm thu thập và xử lý số liệu khí tượng thủy văn, số liệu địa hình, mạng lưới sông suối, các số liệu về triều. Phương pháp ứng dụng mô hình toán: Sử dụng mô hình toán để mô phỏng khả năng thoát nước đường phố khi xảy ra mưa cực tri.

Trong luận văn sẽ ứng dụng mô hình EPA — SWMM để mô phỏng dòng chảy tràn trên đường phố khi có mưa. TONG QUAN NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VA THE GIỚI 1. Tổng quan nghiên cứu trong nước Lê Sâm, Nguyễn Đình Vượng, Tran Minh Tuan, năm 2008 đã thực hiện nghiên cứu “Tận dụng kha năng trữ nước của hồ điều hòa dé giám ngập lụt trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh”. Nghiên cứu đã đánh giá hiện trạng hệ thống kênh rạch ở thành phố Hồ Chí Minh, phân tích sự gia tăng lượng mưa và mực nước thủy triều, qua đó dùng mô hình toán Mike Urban để mô phỏng ngập lụt, thong kê lại tình hình ngập lụt nghiêm trọng ở thành phố Hồ Chí Minh.

Trên cơ sở các quy hoạch tiêu thoát nước và phân tích địa hình trên địa bàn thành phố, các tác giả đã hoạch định phân vùng hỗ diéu hòa, nghiên cứu dé xuất hồ điều hòa: hình dạng, vị trí đặt hỗ điều hòa. Ngoài ra kết quả nghiên cứu cũng đưa ra những khuyến cáo về diện tích cần thiết dé xây dựng hồ điều hòa cho từng vùng trên địa bàn thành Trang 3 phố Hỗ Chí Minh. Kết quả nghiên cứu cho thay giải pháp hỗ điều hòa là một giải pháp tất yếu để giảm khả năng ngập lụt đô thị và đây cũng là nghiên cứu tiên phong sử dụng hỗ điều hòa để giảm ngập cho thành phố Hỗ Chí Minh. Công ty thoát nước đô thị, năm 2009 đã thực hiện nghiên cứu “Lập quy hoạch phân vùng tách mạng hệ thống thoát nước cho lưu vực trung tâm thành phó Hồ Chí Minh”.

Nghiên cứu nêu lên hiện trạng hệ thống thoát nước của thành phố, đưa ra những giải pháp tách mạng cống thoát nước hiện hữu theo các trục tiêu thoát nước, nhằm tối ưu hóa hệ thong thoát nước phục vu giảm ngập va ngăn chan phát sinh thêm điểm ngập mới khi lượng mưa gia tăng, mực nước triéu dâng cao. Đây là nghiên cứu quan trọng, là cở sở tính toán dé thiết lập mô hình toán mô phỏng hệ thống thoát nước thành pho Hồ Chí Minh. Công ty Tư vẫn CDM Camp Dresser và Me Kee International, năm 1999 đã thực hiện “Nghiên cứu khả thi và thiết kế sơ bộ dự án thoát lưu vực Nhiêu Lộc — Thị Nghè ”. Nghiên cứu sử dụng mô hình thủy lực SWMM triển khai cho lưu vực Nhiéu Lộc — Thi Nghè với các mục tiêu như sau: xác định kha năng tiêu thoát nước, xác định các khu vực cần xây mới hoặc mở rộng công thoát nước mưa dé giảm tình trạng ngập lụt, tính toán lưu lượng cần tiêu trong kênh và các chi lưu của nó để xác định các vị trí kênh cần được cải tạo, nạo vét để giảm thiểu tình trạng tràn bờ và hệ thong thu gom nước thải nhằm cải thiện tình trạng môi trường, tạo cảnh quan đô thị.

Nghiên cứu đã dé xuất các giải pháp cải tao nâng cấp hệ thong thoát trên lưu vực Nhiêu Lộc — Thi Nghe. Nhưng với những giải pháp “cứng” như hiện nay thì không thể giải quyết được tình ngập lụt trên lưu vực. Bộ Nong nghiệp va Phát triển nông thôn, năm 2008 đã thực hiện “Quy hoạch thúy lợi phục vụ tim kiếm giải pháp chống ngập lụt cho Thanh phố Hỗ Chí Minh”. Trên cơ sở phân tích nguyên nhân và hiện trạng ngập ở Thành phố H6 Chí Minh - lũ, mưa và các tổ hợp của chúng — Tác giả đã dé xuất các biện pháp kiếm soát lũ, kiểm soát triều nhằm giải quyết bài toán chống ting ngập cho toàn thành phố trong điều kiện có lũ lớn ở thượng lưu va nước biến dâng trong tương lai.

Các giải pháp được tác giả đề xuất hàng loạt các biện pháp công trình đã được xác định như xây dựng hệ thống công kiểm soát triều, hệ thống đê bao, nạo vét kênh rạch, kiểm soát triều nhằm hạ thấp mực nước triều, tăng cường khả năng tiêu thoát nước của hệ thống công trình thoát nước đô thị ở những vùng đồ thi cũ nằm trên địa Trang 4 hình thấp, định hướng các khung trục tiêu cho khu vực nội thành và vùng ven, xem xét kết hop vận hành công kiểm soát triều với cải thiện môi trường kênh rach, cải tạo các vùng đất phèn và các mục tiêu thủy lợi khác. Quy hoạch đã khái quát, định hướng, là co sở cho các nghiên cứu về giải pháp chống ngập trên dia bàn thành phố Tác giả Hồ Long Phi ứng dụng mô hình SWMM mô phỏng thủy lực cho tuyến cống thoát nước đường phố, mô phỏng ngập trên đường Lê Văn Thọ quận Gò Vấp cho thay một khi khả năng thoát nước cua đoạn công hạ lưu bị cản trở bởi thủy triều, đường áp lực trong công dâng lên rất nhanh và gây ngập cả những khu vực có cao độ trên 5m. Hạn chế của mô hình SWMM trong nghiên cứu này: Tuy tác giả đã nhận định việc áp dụng mô hình SWMM mô phỏng được sự quá tải của công thoát nước gây ngập lụt đường phố và tác động của việc nạo vét kênh Tham Lương - Bến Cát là giảm mực nước trên kênh. Tuy nhiên, kết quả tính toán chưa thé hiện tác động của thủy triều vào hệ thống công ngâm.

Nhóm tác giả Lê Trung Thành và Trần Hữu Hoàng đã ứng dụng phần mềm SWMM cho bài toán thuỷ lực tiêu thoát nước cho lưu vực kênh Tham Lương — Bến Cát — Nước Lên là khu vực thuộc quận ven đô TP Hồ Chí Minh, trong địa bàn có nhiều khu công nghiệp, hệ thống kênh rạch gồm các cống tiêu thoát kết hợp hệ thống kênh mương nối với sông Sài Gòn và chịu ảnh hương triều. Dòng chảy do mưa lấy hệ số dòng chảy theo kinh nghiệm với môđun dòng chảy khoảng 70-100 l/s/ha nhập vào các nút của mồ hình công.