Đánh Giá Mức Độ Ngập Lụt Tại Quận Ninh Kiều, Thành Phố Cần Thơ Trong Bối Cảnh Biến Đổi Khí Hậu

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn đô thị để đánh giá ngập lụt tại quận Ninh Kiều, Cần Thơ trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

• Tác giả: Nguyễn Phước Thọ
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Ý Như
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên - ĐHQGHN
• Chuyên ngành: Thủy văn học
• Đề tài: Ứng Dụng Mô Hình Thủy Văn Đô Thị Đánh Giá Mức Độ Ngập Lụt Tại Quận Ninh Kiều, Thành Phố Cần Thơ Trong Bối Cảnh Biến Đổi Khí Hậu
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 0.2. Mục tiêu của luận văn
• 0.3. Phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Phương pháp nghiên cứu
• 0.5. Tóm tắt nội dung nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI THÀNH PHỐ CẦN THƠ
• 1.1. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1.1. Vị trí địa lý
• 1.1.2. Đặc điểm địa hình
• 1.1.3. Đặc điểm khí hậu
• 1.1.4. Đặc điểm hệ thống sông ngòi và đặc điểm thủy văn, thủy triều
• 1.1.5. Điều kiện kinh tế và xã hội
• 1.2. TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG THOÁT NƯỚC CẦN THƠ
• 1.2.1. Hệ thống thoát nước mưa, nước thải và xử lý nước thải
• 1.2.2. Tình hình ngập và nguyên nhân gây ngập ở khu vực TP.
• 1.3. BIỂU HIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Ở THÀNH PHỐ CẦN THƠ
• 1.3.1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu và nước biển dâng toàn cầu
• 1.3.2. Biểu hiện biến đổi khí hậu ở Việt Nam
• 1.3.3. Biểu hiện biến đổi khí hậu ở thành phố Cần Thơ
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN VÀ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH
• 2.1. PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN
• 2.2. LÝ THUYẾT MÔ HÌNH
• 2.3. CÁC NGHIÊN CỨU CŨ SỬ DỤNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG NGẬP LỤT ĐÔ THỊ
• 2.3.1. Trên thế giới
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT QUẬN NINH KIỀU TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
• 3.1. TÌNH HÌNH THU THẬP SỐ LIỆU
• 3.1.1. Số liệu hệ thống khu vực nghiên cứu
• 3.1.2. Dữ liệu địa hình
• 3.1.3. Số liệu biên đầu vào
• 3.2. THIẾT LẬP MÔ HÌNH MIKE URBAN CHO HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC QUẬN NINH KIỀU
• 3.2.1. Xây dựng mô hình toán
• 3.2.2. Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình
• 3.3. THIẾT LẬP MÔ PHỎNG TRẬN NGẬP DO MƯA NGÀY 28/01/2018 VÀ CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
• 3.3.1. Kết quả mô phỏng theo kịch bản hiện trạng ngày 28/01/2018
• 3.3.2. Kết quả mô phỏng theo kịch bản thấp giai đoạn đầu thế kỉ
• 3.3.3. Kết quả mô phỏng theo kịch bản cao giai đoạn đầu thế kỉ
• 3.3.4. Kết quả mô phỏng giả định trường hợp mưa (28/01/2018) và triều (09/10/2018)
• 3.4. PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY NGẬP VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
• 3.4.1. Nguyên nhân ngập
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Ngập Lụt Tại Quận Ninh Kiều Cần Thơ

Quận Ninh Kiều, trung tâm của thành phố Cần Thơ, đang phải đối mặt với tình trạng ngập lụt ngày càng nghiêm trọng. Nguyên nhân chủ yếu đến từ biến đổi khí hậu và sự phát triển đô thị không bền vững. Việc đánh giá mức độ ngập lụt là cần thiết để đưa ra các giải pháp hiệu quả nhằm giảm thiểu thiệt hại cho người dân và kinh tế địa phương.

1.1. Đặc Điểm Địa Lý Và Thủy Văn Của Quận Ninh Kiều

Quận Ninh Kiều có địa hình bằng phẳng, với hệ thống sông ngòi chằng chịt. Đặc điểm này làm cho việc thoát nước gặp nhiều khó khăn, đặc biệt trong mùa mưa. Mực nước biển dâng và lượng mưa lớn là những yếu tố chính gây ra ngập lụt tại khu vực này.

1.2. Tình Hình Ngập Lụt Hiện Nay Tại Cần Thơ

Ngập lụt tại Cần Thơ đã trở thành vấn đề nghiêm trọng, gây thiệt hại kinh tế lớn. Theo thống kê, thiệt hại do ngập lụt ước tính lên đến 300 triệu đô la Mỹ trong 5 năm qua. Các khu vực đô thị thường xuyên bị ảnh hưởng nặng nề nhất.

II. Vấn Đề Ngập Lụt Tại Quận Ninh Kiều Nguyên Nhân Và Hệ Lụy

Ngập lụt tại quận Ninh Kiều không chỉ gây thiệt hại về tài sản mà còn ảnh hưởng đến đời sống của người dân. Các nguyên nhân chính bao gồm lượng mưa lớn, nước sông dâng cao, và hệ thống thoát nước kém hiệu quả.

2.1. Nguyên Nhân Gây Ngập Lụt Tại Khu Vực

Các yếu tố như lũ lụt do mưa lớn, triều cường, và sự phát triển đô thị không kiểm soát đã làm gia tăng tình trạng ngập lụt. Việc lấn chiếm kênh rạch tự nhiên cũng làm giảm khả năng thoát nước của khu vực.

2.2. Hệ Lụy Của Ngập Lụt Đối Với Kinh Tế Và Xã Hội

Ngập lụt gây ra nhiều hệ lụy nghiêm trọng, từ thiệt hại tài sản đến gián đoạn hoạt động kinh tế. Người dân phải đối mặt với khó khăn trong việc sinh sống và làm việc, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống.

III. Phương Pháp Đánh Giá Ngập Lụt Qua Mô Hình Thủy Văn Đô Thị

Mô hình thủy văn đô thị là công cụ hữu hiệu để đánh giá mức độ ngập lụt tại quận Ninh Kiều. Phương pháp này giúp xác định các kịch bản ngập lụt và đưa ra giải pháp phù hợp.

3.1. Giới Thiệu Về Mô Hình Thủy Văn Đô Thị

Mô hình thủy văn đô thị MIKE Urban được sử dụng để mô phỏng tình hình ngập lụt. Mô hình này cho phép phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến ngập lụt và đưa ra các kịch bản khác nhau.

3.2. Quy Trình Thiết Lập Mô Hình Đánh Giá Ngập Lụt

Quy trình thiết lập mô hình bao gồm thu thập dữ liệu thủy văn, xác định các thông số đầu vào và chạy mô phỏng. Kết quả mô phỏng sẽ giúp đánh giá mức độ ngập lụt trong các kịch bản khác nhau.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Ngập Lụt Tại Quận Ninh Kiều

Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ ngập lụt tại quận Ninh Kiều có xu hướng gia tăng. Các kịch bản mô phỏng cho thấy sự gia tăng của lượng mưa và nước triều sẽ làm tình hình ngập lụt trở nên nghiêm trọng hơn.

4.1. Kết Quả Mô Phỏng Theo Kịch Bản Hiện Trạng

Kết quả mô phỏng cho thấy nhiều khu vực trong quận Ninh Kiều sẽ bị ngập sâu trong các trận mưa lớn. Điều này cho thấy sự cần thiết phải có các biện pháp ứng phó kịp thời.

4.2. Đề Xuất Giải Pháp Chống Ngập Lụt

Các giải pháp chống ngập lụt bao gồm cải thiện hệ thống thoát nước, xây dựng các cống ngăn triều và nâng cao nhận thức cộng đồng về quản lý nước mưa.

V. Kết Luận Và Kiến Nghị Về Ngập Lụt Tại Quận Ninh Kiều

Kết luận cho thấy ngập lụt tại quận Ninh Kiều là vấn đề nghiêm trọng cần được giải quyết. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các giải pháp bền vững để giảm thiểu tác động của ngập lụt.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu Ngập Lụt Tại Cần Thơ

Nghiên cứu cần tiếp tục được mở rộng để bao quát các yếu tố khác ảnh hưởng đến ngập lụt, từ đó đưa ra các giải pháp hiệu quả hơn.

5.2. Kiến Nghị Đối Với Chính Quyền Địa Phương

Chính quyền địa phương cần có các chính sách và kế hoạch cụ thể để ứng phó với tình trạng ngập lụt, bao gồm đầu tư vào cơ sở hạ tầng và nâng cao nhận thức cộng đồng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Cần Thơ là trung tâm kinh tế, văn hóa và khoa học kỹ thuật của vùng Đồng bằng sông Cửu Long với diện tích tự nhiên 1.409 km² và mật độ dân số đạt 1.138 người/km². Do đặc điểm địa hình châu thổ trũng thấp, có đến 79,1% diện tích tự nhiên của thành phố nằm ở cao độ dưới 1,0 m và 96% diện tích dưới 1,5 m so với mực nước biển. Thực trạng này khiến khu vực lõi đô thị, đặc biệt là quận Ninh Kiều, thường xuyên đối mặt với hiểm họa ngập úng nghiêm trọng. Theo các số liệu thống kê kinh tế, lũ lụt đô thị tại Cần Thơ đã gây thiệt hại kinh tế trực tiếp vượt mức 300 triệu USD trong giai đoạn 5 năm. Một nghiên cứu gần đây của Viện Quốc tế về Môi trường và Phát triển ước tính thiệt hại kinh tế hàng năm do ngập lụt gây ra ở mức 642 USD cho mỗi hộ gia đình, chiếm khoảng 11% thu nhập bình quân năm, gây tổn thất tổng thể từ 130 đến 190 triệu USD mỗi năm cho toàn thành phố.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của đề tài xuất phát từ tác động kép của biến đổi khí hậu, nước biển dâng và quá trình đô thị hóa tự phát làm thu hẹp hệ thống kênh rạch thoát nước tự nhiên. Mục tiêu cụ thể của luận văn là xây dựng mô hình mô phỏng thủy văn - thủy lực đô thị độ chính xác cao, tính toán định lượng mức độ ngập lụt hiện trạng tại 13 phường thuộc quận Ninh Kiều, phân tích sâu các nguyên nhân gây ngập và dự báo diễn biến ngập lụt theo các kịch bản biến đổi khí hậu trong giai đoạn đến năm 2030.

Nghiên cứu được triển khai trên phạm vi toàn bộ mạng lưới giao thông và cống thoát nước của quận Ninh Kiều, sử dụng chuỗi dữ liệu khí tượng thủy văn quan trắc liên tục 42 năm từ năm 1976 đến năm 2017 cùng các trận mưa, triều lịch sử năm 2018. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài thể hiện qua việc lượng hóa bức tranh ngập úng với lưới tính toán chi tiết từ 1 m đến 5 m, xác định chính xác các điểm ngập sâu từ 20 cm đến trên 50 cm, cung cấp cơ sở dữ liệu vững chắc giúp bảo vệ hạ tầng đô thị và đời sống của hơn 360.000 cư dân tại vùng lõi trung tâm thành phố.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng hệ thống lý thuyết thủy lực và thủy văn đô thị hiện đại nhằm giải quyết bài toán dòng chảy phức hợp trong mạng lưới cống và bề mặt địa hình:

Thứ nhất, lý thuyết dòng chảy một chiều không ổn định mô tả bởi hệ phương trình Saint-Venant 1D, giải quyết bài toán thủy lực trong mạng lưới đường ống thoát nước ngầm có áp và chảy tự do, tích hợp các công trình điều tiết như cửa xả, hố ga và máy bơm. Hệ phương trình gồm phương trình liên tục bảo toàn khối lượng và phương trình động lượng bảo toàn năng lượng dòng chảy.

Thứ hai, lý thuyết dòng chảy tràn bề mặt hai chiều mô tả bởi hệ phương trình Saint-Venant 2D, mô phỏng động học lan truyền sóng tràn ngập trên bề mặt địa hình đô thị phức tạp, xem xét đến các yếu tố cản trở của công trình xây dựng, đường giao thông và hệ thống kênh mương.

Thứ ba, khung lý thuyết quá trình mưa - dòng chảy đô thị với các mô hình thủy văn chuyên biệt: Mô hình Thời gian - Diện tích (Model A) tính toán dòng chảy định tuyến theo hình dạng lưu vực; Phương pháp Hồ chứa không tuyến tính (Model B) xác định lượng mưa hiệu quả thông qua việc trừ đi các tổn thất do bốc hơi, thấm ngấm, làm ướt và điền trũng mặt đất kết hợp công thức độ nhám Manning; Phương pháp Hồ chứa tuyến tính (Model C) mô phỏng dòng chảy ngầm và lưu lượng xả đáy.

Bên cạnh đó, nghiên cứu tích hợp các khái niệm cốt lõi như hệ số nhám Manning, độ dốc thủy lực, chế độ bán nhật triều không đều với biên độ dao động từ 300 cm đến 350 cm trên sông Hậu, và cơ chế điều khiển thời gian thực (Real-Time Control - RTC) cho các cống ngăn triều.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu đầu vào của luận văn được thu thập đồng bộ từ nhiều cơ quan chuyên ngành khí tượng thủy văn và địa chính:

• Chuỗi số liệu mực nước, lưu lượng và lượng mưa quan trắc thực tế liên tục trong 42 năm (1976 - 2017) tại trạm thủy văn Cần Thơ, trạm Tân Châu và Châu Đốc.
• Dữ liệu lượng mưa thời đoạn ngắn từ 15 phút đến 1.440 phút được tính toán theo các tần suất thiết kế từ 0,5% đến 75%.
• Bản đồ mô hình số độ cao (DEM) phân giải cao được biên tập và hiệu chỉnh từ dữ liệu của Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Cần Thơ.
• Số liệu khảo sát thực địa toàn diện về cao độ đáy cống, khẩu độ cống, vị trí hố ga và vết ngập thực tế của các trận ngập điển hình ngày 12/09/2018, 04/10/2018 và 10/10/2018.

Phương pháp phân tích trọng tâm là mô hình hóa liên kết 1D-2D trong bộ phần mềm MIKE URBAN kết hợp nền tảng Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS). Lý do lựa chọn phương pháp này xuất phát từ tính chất đặc thù của quận Ninh Kiều: hầu hết hệ thống cống ngầm hiện hữu đều được xây dựng từ trước năm 1975 với cao độ đáy cống thấp hơn mực nước đỉnh triều ngoài sông Hậu. Mô hình 1D đơn lẻ không thể tính toán chính xác hiện tượng nước tràn ngược qua nắp hố ga tràn lên mặt đường, trong khi mô hình liên kết 1D-2D thông qua các nút giao hố ga cho phép tái hiện chân thực quá trình trao đổi nước giữa cống ngầm và dòng chảy mặt.

Timeline nghiên cứu tập trung thu thập số liệu nền, xây dựng mô hình toán, tiến hành hiệu chỉnh và kiểm định mô hình với các trận ngập năm 2018, sau đó chạy mô phỏng dự báo cho các kịch bản biến đổi khí hậu nồng độ phát thải thấp (RCP4.5) và phát thải cao (RCP8.5) trong giai đoạn đến năm 2030.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình mô phỏng thủy lực và phân tích số liệu thực đo đã chỉ ra các phát hiện mang tính then chốt:

Thứ nhất, nghiên cứu xác định rõ cơ cấu nguyên nhân gây ngập úng tại đô thị trung tâm Cần Thơ: ngập do tổ hợp mưa lớn kết hợp triều cường chiếm tỷ lệ cao nhất với 60%, ngập do mưa nội thị đơn thuần chiếm 30%, và ngập do lũ thượng nguồn sông Mekong chiếm 10%.

Thứ hai, chuỗi số liệu 42 năm ghi nhận xu thế gia tăng rõ rệt của mực nước đỉnh triều và lượng mưa. Mực nước cao nhất năm tại trạm Cần Thơ đã tăng đột biến từ 147 cm (năm 1976) lên 215 cm (năm 2011) và đạt đỉnh lịch sử 223 cm vào ngày 10/10/2018, tức tăng tổng cộng 76 cm. Đồng thời, tổng lượng mưa năm giai đoạn 1981 - 2000 tăng 17,3% và giai đoạn 2001 - 2017 tiếp tục tăng thêm 15,1%.

Thứ ba, kết quả mô phỏng hiện trạng trận mưa ngày 28/01/2018 kết hợp đỉnh triều ngày 09/10/2018 cho thấy mức độ ngập lụt nghiêm trọng trên các tuyến huyết mạch. Điển hình tại đường Mậu Thân, đường 30/4, đường Quang Trung và đường Trần Hưng Đạo, độ sâu ngập phổ biến dao động từ 30 cm đến trên 50 cm, thời gian ngập kéo dài từ 2 đến 3 giờ, cá biệt một số hẻm trũng thấp bị ngập kéo dài từ 2 đến 3 ngày.

Thứ tư, khi chạy mô phỏng theo kịch bản biến đổi khí hậu phát thải cao (RCP8.5) năm 2030, diện tích ngập úng toàn quận Ninh Kiều tăng thêm khoảng 20% so với hiện trạng, độ sâu ngập tại các khu vực phường An Cư, An Khánh, Thới Bình tăng thêm từ 10 cm đến 18 cm, đẩy nhiều tuyến đường vốn chỉ bị ngập nhẹ rơi vào tình trạng ngập sâu trên 40 cm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến tình trạng ngập úng lan rộng tại Ninh Kiều là do sự bất lợi tuyệt đối về mặt cao độ tự nhiên kết hợp với sự suy giảm khả năng thoát nước đô thị. Với 79,1% diện tích đất tự nhiên có cao độ dưới 1,0 m, khi mực nước sông Hậu và sông Cần Thơ dâng cao vượt mức báo động 3 (+2,00 m), toàn bộ các cửa xả đều bị ngập chìm trong nước. Áp lực triều đẩy ngược nước mặt vào sâu trong mạng lưới cống ngầm, làm mất hoàn toàn khả năng tiêu tự chảy. Đồng thời, tốc độ đô thị hóa nhanh chóng làm gia tăng tỷ lệ bề mặt không thấm nước, khiến hệ số dòng chảy mặt tăng từ 0,3 - 0,4 lên trên 0,75, làm đỉnh lũ dòng chảy mặt xuất hiện nhanh và lớn hơn.

Khi so sánh với các nghiên cứu quy hoạch thoát nước trước đây do JICA thực hiện năm 1995, nghiên cứu này đã khắc phục triệt để nhược điểm của việc chỉ tính toán thủy lực cống 1 chiều. Việc ứng dụng lưới 2D phân giải cao đã tái hiện chính xác đường đi của dòng tràn và các vị trí ứ đọng cục bộ tại các giao lộ.

Các kết quả nghiên cứu trong luận văn được minh họa trực quan thông qua hệ thống bản đồ ngập lụt xuất từ GIS, biểu đồ trắc dọc mực nước tuyến cống đường Mậu Thân (từ nút giao 30/4 đến cửa xả node 157) và bảng so sánh độ sâu ngập lớn nhất giữa mô phỏng và thực đo tại các vị trí kiểm định, với sai số mực nước ngập chỉ dao động trong khoảng từ 3 cm đến 7 cm, chứng minh độ tin cậy rất cao của mô hình.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả mô phỏng và phân tích nguyên nhân ngập úng, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật công trình và quản lý thích ứng:

Thứ nhất, lắp đặt hệ thống van ngăn triều tự động và cống ngăn triều vận hành theo cơ chế điều khiển thời gian thực (RTC) tại các cửa xả chính đổ ra rạch Cái Khế, rạch Ngỗng và sông Cần Thơ. Mục tiêu kỹ thuật là ngăn chặn 100% tình trạng nước triều xâm nhập ngược vào hệ thống cống nội đô khi mực nước ngoài sông vượt ngưỡng +1,80 m, đồng thời kích hoạt trạm bơm cưỡng bức khi có mưa lớn trùng thời điểm triều cường. Timeline thực hiện trong giai đoạn 2020 - 2023, do Ban Quản lý Dự án ODA thành phố Cần Thơ chủ trì.

Thứ hai, xây dựng bổ sung 02 tuyến cống gom chính và nâng cấp hệ thống hầm ga thu nước tại khu vực phường Thới Bình và phường Cái Khế. Mục tiêu là tăng công suất tiêu thoát nước mưa nội thị thêm 35%, giải tỏa hoàn toàn áp lực quá tải cục bộ cho lưu vực rạch Khai Luông. Dự án cần hoàn thành trước năm 2025 dưới sự điều phối của Sở Xây dựng thành phố Cần Thơ.

Thứ ba, cải tạo nâng cao độ mặt đường và tôn cao đê bao cục bộ tại các trục giao thông trũng thấp như tuyến đường Mậu Thân, đường 30/4 và đường Quang Trung lên cao trình tối thiểu +2,30 m đến +2,50 m. Target metric là giảm diện tích các điểm ngập sâu trên 30 cm xuống dưới 5% toàn quận trong mọi tình huống triều cường lịch sử. Phân kỳ đầu tư thực hiện từ năm 2021 đến 2025, do Sở Giao thông Vận tải phối hợp cùng UBND quận Ninh Kiều triển khai.

Thứ tư, triển khai các giải pháp thoát nước đô thị bền vững (SUDS), phát triển hồ điều hòa ngầm và tăng cường diện tích thảm cây xanh thấm nước tại các công viên công cộng, nhằm giữ lại khoảng 20% đến 30% lưu lượng đỉnh của các trận mưa cực đoan có cường độ trên 80 mm/giờ. Kế hoạch triển khai thí điểm trong giai đoạn 2024 - 2030, do Sở Tài nguyên và Môi trường chủ trì thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

Thứ nhất, các cơ quan quản lý nhà nước và chính quyền địa phương (UBND thành phố Cần Thơ, Sở Xây dựng, Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Giao thông Vận tải). Luận văn cung cấp luận cứ khoa học định lượng giúp các nhà hoạch định chính sách xây dựng quy hoạch tổng thể thoát nước đô thị, ban hành quy định cốt nền xây dựng chuẩn xác và lập kế hoạch ứng phó thiên tai thích ứng với biến đổi khí hậu đến năm 2030 và tầm nhìn 2050.

Thứ hai, các kỹ sư công trình thủy lợi, cấp thoát nước và các đơn vị tư vấn thiết kế hạ tầng đô thị. Luận văn cung cấp toàn bộ quy trình thiết lập, chuẩn hóa thông số mô hình MIKE URBAN 1D-2D, thuật toán điều khiển RTC và phương pháp tích hợp dữ liệu DEM vào bài toán thủy lực đô thị ngập triều.

Thứ ba, các nhà khoa học, giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học thuộc các chuyên ngành Thủy văn học, Kỹ thuật Tài nguyên Nước, Quản lý Môi trường và Biến đổi Khí hậu. Đây là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp luận mô hình hóa số trị kết hợp GIS và xử lý chuỗi số liệu thủy văn 42 năm tại vùng đồng bằng sông ngòi chịu ảnh hưởng triều mạnh.

Thứ tư, các tổ chức quốc tế và định chế tài chính phát triển (Ngân hàng Thế giới - WB, Ngân hàng Phát triển Châu Á - ADB, Tổ chức Hợp tác Phát triển Đức - GIZ). Tài liệu đóng vai trò là cơ sở dữ liệu nền tảng phục vụ công tác thẩm định hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cho các gói tín dụng đầu tư hạ tầng chống ngập và nâng cao năng lực chống chịu đô thị tại Đồng bằng sông Cửu Long.

Câu hỏi thường gặp

Nguyên nhân chính gây ra các đợt ngập sâu tại quận Ninh Kiều là do mưa hay do triều cường? Theo kết quả phân tích số liệu thực đo và mô phỏng, 60% các trận ngập lụt nghiêm trọng là do tổ hợp bất lợi giữa mưa lớn và triều cường. Mực nước triều dâng cao trên sông Hậu làm mất khả năng tự chảy của hệ thống cống, khiến nước mưa không thể tiêu thoát và gây ứ đọng kéo dài từ 2 đến 3 giờ tại các tuyến phố trũng.

Tại sao mô hình MIKE URBAN lại vượt trội hơn các mô hình tính toán thủy lực truyền thống trong nghiên cứu này? MIKE URBAN cho phép liên kết động học đồng thời giữa mạng lưới cống ngầm một chiều (1D) và dòng chảy tràn bề mặt hai chiều (2D) trên nền ảnh số DEM. Điều này giúp mô phỏng chính xác hiện tượng nước trào ngược qua miệng hố ga và xác định cụ thể độ sâu ngập trên từng mét vuông đường phố với sai số kiểm định chỉ từ 3 cm đến 7 cm.

Kịch bản biến đổi khí hậu năm 2030 sẽ tác động như thế nào đến tình hình ngập úng tại Ninh Kiều? Theo kịch bản phát thải cao RCP8.5, lượng mưa thời đoạn ngắn và mực nước triều cực đại trên sông Hậu đều gia tăng. Kết quả mô phỏng cho thấy diện tích ngập úng toàn quận sẽ tăng thêm khoảng 20%, trong khi độ sâu ngập tại các khu vực trũng như đường Mậu Thân và 30/4 sẽ tăng thêm từ 10 cm đến 18 cm so với hiện trạng năm 2018.

Giải pháp công trình nào được đánh giá mang lại hiệu quả giảm ngập nhanh và tối ưu nhất? Giải pháp lắp đặt cống ngăn triều tự động vận hành theo cơ chế điều khiển thời gian thực (RTC) kết hợp với các tuyến cống gom bổ sung mang lại hiệu quả cao nhất. Kết quả mô phỏng sau khi áp dụng giải pháp cho thấy độ sâu ngập tại các điểm nóng giảm từ trên 40 cm xuống dưới 15 cm trong các đợt triều cường đỉnh điểm.

Chuỗi dữ liệu thủy văn 42 năm có ý nghĩa gì đối với độ chuẩn xác của nghiên cứu? Chuỗi số liệu quan trắc liên tục từ năm 1976 đến năm 2017 tại trạm Cần Thơ cung cấp cơ sở thống kê vững chắc để tính toán chính xác tần suất xuất hiện của các trận mưa cực đoan và đỉnh triều lịch sử, loại bỏ các sai số ngẫu nhiên và đảm bảo tính đại diện cho quy luật biến đổi khí hậu dài hạn tại địa phương.

Kết luận

• Luận văn đã ứng dụng thành công mô hình thủy lực - thủy văn đô thị MIKE URBAN liên kết 1D-2D để định lượng toàn diện hiện trạng ngập lụt tại 13 phường thuộc quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ.
• Nghiên cứu chỉ ra tổ hợp mưa lớn và triều cường sông Hậu là nguyên nhân chủ đạo gây ra 60% các trường hợp ngập úng đô thị, với mực nước đỉnh triều lịch sử ghi nhận tăng tới 76 cm trong giai đoạn 1976 - 2018.
• Dự báo định lượng theo kịch bản biến đổi khí hậu RCP8.5 đến năm 2030 cho thấy diện tích ngập úng sẽ mở rộng thêm 20% và độ sâu ngập tăng thêm từ 10 cm đến 18 cm nếu không có giải pháp can thiệp.
• Đề xuất hệ thống 4 giải pháp công trình và phi công trình đồng bộ, trong đó việc ứng dụng công nghệ cống ngăn triều tự động RTC và bổ sung cống gom chính giúp giảm trên 70% mức độ ngập lụt cục bộ.
• Khẳng định giá trị khoa học của việc tích hợp công nghệ GIS và mô hình số trị trong quản lý rủi ro thiên tai và quy hoạch đô thị đồng bằng thích ứng biến đổi khí hậu.

Kế hoạch nghiên cứu tiếp theo cần tập trung cập nhật dữ liệu đo đạc biến dạng lún sụt mặt đất giai đoạn 2025 - 2030 và ứng dụng trí tuệ nhân tạo để tối ưu hóa thời gian đóng mở cống ngăn triều tự động theo thời gian thực. Các đơn vị quản lý đô thị và nhà nghiên cứu có thể khai thác trực tiếp bộ thông số mô hình trong luận văn này để áp dụng cho các bài toán thoát nước tại các đô thị ven sông thuộc vùng Đồng bằng sông Cửu Long.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề, xác định mục tiêu nghiên cứu Chƣơng 1: Đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu Chƣơng 2: Phƣơng pháp tiếp cận và lý thuyết mô hình. Chƣơng 3: Ứng dụng mô hình thủy văn đô thị đánh giá mức độ ngập lụt quận Ninh Kiều trong bối cảnh biến đổi khí hậu Kết luận: Trình bày một số kết quả của luận văn đạt đƣợc Kiến nghị: Kiến nghị một số vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu Tài liệu tham khảo: Thống kê các tài liệu đã đƣợc tác giả tham khảo trong quá trình thực hiện luận văn 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI THÀNH PHỐ CẦN THƠ 1. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1. Vị trí địa lý Thành phố Cần Thơ và các quận, huyện trực thuộc đƣợc thành lập trên cơ sở tách từ tỉnh Cần Thơ, theo Nghị định số 22/2003/QH11 ngày 26/11/2003 của Quốc hội nƣớc Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam (khóa XI) và Nghị định số 05/2004/NĐ-CP ngày 02/01/2004 của Chính phủ; Năm 2008, TP.

Cần Thơ đƣợc công nhận là thành phố trực thuộc Trung ƣơng. Thành phố Cần Thơ nằm ở trung tâm Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), là điểm giao nhau của vùng Tây Nam sông Hậu với vùng Tứ giác Long Xuyên, vùng Bắc sông Tiền và vùng trọng điểm phía Nam. Thành phố Cần Thơ 4 mặt đều không giáp biển, hầu nhƣ không có rừng tự nhiên. Đƣợc xem là trung tâm kinh tế, văn hóa và chính trị của ĐBSCL, cũng là thành phố hiện đại và lớn nhất của cả vùng hạ lƣu sông Mê Kông.

Bản đồ hình chính Tp Cần Thơ 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Thành phố nằm giữa một mạng lƣới sông ngòi, kênh rạch chằng chịt, cách biển Đông 80 km, cách thủ đô Hà Nội 1.800 km và cách TP.Hồ Chí Minh 170 km (theo đƣờng bộ). có vị trí địa lý: Tọa độ địa lý: 9o55’08” – 10o19’38” vĩ Bắc; 105o13’38” – 105o50’35” kinh Đông, - Phía Bắc giáp An Giang; - Phía Nam giáp Hậu Giang; - Phía Tây giáp Kiên Giang; - Phía Đông giáp 02 tỉnh Vĩnh Long và Đồng Tháp Hình 1-2. Bản đồ hành chính quận Ninh Kiều Đơn vị hành chính của thành phố Cần Thơ gồm 5 quận (Ninh Kiều, Cái Răng, Bình Thủy, Ô Môn, Thốt Nốt) và 4 huyện (Phong Điền, Cờ Đỏ, Vĩnh Thạnh, Thới Lai) với 85 đơn vị hành chính cấp xã, phƣờng, thị trấn (5 thị trấn, 36 xã, 44 phƣờng). Ngày 19 tháng 4 năm 2009, Thủ tƣớng Chính phủ đã ký Quyết định số 492/QĐ-TTg Thành lập vùng kinh tế trọng điểm vùng đồng bằng sông Cửu Long gồm 4 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ƣơng là: thành phố Cần Thơ, tỉnh An Giang, tỉnh Kiên Giang và 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] tỉnh Cà Mau nhằm phát huy tiềm năng, vị trí địa lý và các lợi thế so sánh của vùng và từng bƣớc phát triển vùng kinh tế trọng điểm vùng đồng bằng sông Cửu Long thành một trong những vùng phát triển lớn về sản xuất lúa gạo, nuôi trồng, đánh bắt và chế biến thủy sản, có đóng góp lớn vào xuất khẩu nông thủy sản của cả nƣớc.

Trong đó, thành phố Cần Thơ là một cực phát triển, đóng vai trò động lực thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của toàn vùng đồng bằng sông Cửu Long. Ninh Kiều là quận trung tâm của thành phố Cần Thơ, nằm ở ngã ba sông Cần Thơ và sông Hậu, phía đông giáp tỉnh Vĩnh Long, phía tây giáp huyện Phong Điền, phía nam giáp huyện Phong Điền và quận Cái Răng, phía bắc giáp quận Bình Thủy. Toàn quận có 13 phƣờng: An Bình, An Cƣ, An Hòa, An Hội, An Khánh, An Lạc, An Nghiệp, An Phú, Cái Khế, Hƣng Lợi, Tân An, Thới Bình, Xuân Khánh. Đặc điểm địa hình.

Cần Thơ có địa hình bằng phẳng hơi nghiêng theo các chiều: cao từ Đông Bắc thấp dần xuống Tây Nam và cao từ bờ sông Hậu thấp dần vào nội đồng, rất đặc trƣng cho dạng địa hình châu thổ. Bản đồ cao độ Thành phố Cần Thơ 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Đây là vùng đất có hệ thống sông ngòi, kênh rạch chằng chịt, cao độ mặt đất phổ biến từ 0,6 – 0.8 m so với mực nƣớc biển (mốc quốc gia Hòn Dấu). Vùng nội ô gồm các Quận: Ninh Kiều, Bình Thuỷ, Cái Răng, Thốt Nốt đất đai tƣơng đối cao có cao độ từ 1,4 đến 2,5m, trong khi các huyện ngoại thành Vĩnh Thạnh, Cờ Đỏ, Thới Lai, Phong Điền cao độ khu dân cƣ khoảng 1,0 - 1,5m và đồng ruộng 0,4 – 0,8m. Cần Thơ có 4 cù lao với diện tích 2.681ha (Tân Lộc 2.086ha, Cồn Sơn 69ha, Cồn Khƣơng 280ha, Cồn Ấu 81ha) cao độ địa hình phổ biến 0,7 – 0,9m.

Vùng ven sông khá thuận lợi cho việc lợi dụng thủy triều tƣới tiêu tự chảy, vùng xa sông tƣới tiêu và cải tạo đất khó khăn hơn. Phân bố diện tích theo cao độ Diện Phân bố diện tích theo cao độ TT Cao độ tích Tỷ lệ Phân bố diện tích theo cao độ (% (m) (ha (%) >2,00 1 >2,00 575 0,4 1,5 -2 ,0 1,0 - 1,5 2 1,5 -2 ,0 3. Đặc điểm khí hậu a. Cơ chế khí hậu phân làm hai mùa rõ rệt: - Mùa mƣa: từ tháng 5 đến tháng 11, chịu tác động chính của gió mùa tây nam, lƣợng mƣa tƣơng đối lớn > 100mm/tháng.

Tổng lƣợng mƣa mùa này thƣờng chiếm ≥ 90% tổng lƣợng mƣa năm. Phân bố lƣợng mƣa theo không gian cho thấy, lƣợng mƣa trung bình nhiều năm khu vực Cần thơ vảo khoảng 1500-2000 mm. - Mùa khô: từ tháng 12 đến tháng 4, chịu tác động của gió mùa đông bắc, lƣợng mƣa rất nhỏ, thậm chí có tháng không có mƣa. Nhiệt độ hàng năm cao, thay đổi từ 26,5-27,4 OC.

Tháng IV nóng nhất, nhiệt độ bình quân tháng biến đổi từ 27,6-28,6 OC, nhiệt độ bình quân cao nhất biến đổi từ 35,7÷38 OC. Tháng I lạnh nhất, nhiệt độ bình quân từ 24,9-25,2 OC, nhiệt độ bình quân 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] thấp nhất biến đổi từ 17,0-19, OC. Chênh lệch nhiệt độ trung bình các tháng trong năm khoảng 2,9-3,4OC. Bản đồ đẳng trị mƣa năm ĐBSCL Độ ẩm tƣơng đối trung bình hàng năm thay đổi từ 81÷85%.

Trong năm, tháng IX và X độ ẩm trung bình đạt giá trị cao nhất (86÷89%). Tháng I và II độ ẩm tƣơng đối trung bình đạt giá trị thấp nhất 75÷80%. Lƣợng bốc hơi trung bình năm xảy ra trên toàn Đông Bằng từ 900÷1300 mm (Piche) thấp hơn nhiều so với lƣợng mƣa trung bình năm. Thông thƣờng, những nơi có lƣợng mƣa năm lớn thì lƣợng bốc hơi năm nhỏ và ngƣợc lại đó là trở ngại rất lớn đối với những nơi còn lệ thuộc nhiều vào lƣợng nƣớc mƣa hàng năm.

8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Số giờ nắng bình quân cả năm 6,8-7,5 giờ/ngày. Tháng II - IV, số giờ nắng cao nhất (trung bình 8-10 giờ/ngày). Tháng VIII-X, số giờ nắng thấp nhất (trung bình 5-6 giờ/ngày). Tổng giờ nắng trung bình năm quan trắc là 2.

Số giờ nắng cao nhất tập trung vào các tháng mùa khô với trong thời kỳ tháng 2 - 4 có số giờ nắng đạt 8 - 10 giờ/ngày, tổng số giờ nắng trung bình 210 giờ/tháng, tƣơng đƣơng với 7 giờ/ ngày. Tháng 3 có tổng giờ nắng trung bình cao nhất năm 282 giờ/tháng. Trong các tháng mùa mƣa tổng giờ nắng trung bình là 200 giờ/ngày, tƣơng đƣơng với 6-7 giờ/ngày. Lƣợng bức xạ tổng cộng đạt cực đại vào tháng 4, cực tiểu vào tháng 11, 12.

Lƣợng bức xạ tăng lên nhanh chóng sau ngày đông chí, tháng 1 cao hơn các tháng nửa sau hè, kể cả tháng 7, 8 và có thể đạt cực đại ngày vào tháng 3, tháng 4 Bảng 1-2. Các đặc trƣng khí tƣợng trung bình tại Tp. Cần Thơ Trị số trung bình tháng (mm) Đặc trƣng Tổng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nhiệt độ (OC) 25,3 25,8 27,1 28,3 27,8 27,1 26,8 26,6 26,5 26,6 26,4 25,2 293,1 Số giờ nắng 253 240 282 257 210 174 179 170 164 157 188 212 2486 Bức xạ 11,2 13,4 15,4 18,3 14,0 13,0 12,9 12,9 12,5 11,8 10,7 10,3 156,4 (kcal/cm2) Bốc hơi (mm) 90 87 106 102 82 73 74 82 76 74 84 89 1019 Độ ẩm (%) 82 81 79 81 85 88 88 88 90 89 86 83 1020 Tốc độ gió 1,6 1,8 1,5 1,2 1,0 1,5 1,4 1,8 1,1 0,9 1,1 1,2 16. Đặc điểm mƣa Chế độ gió mùa đã đem lại cho vùng này một mùa mƣa và một mùa khô tƣơng phản sâu sắc.

Mùa mƣa bắt đầu từ tháng V và kéo dài đến hết tháng XI, trùng với thời kỳ gió mùa Tây Nam, mùa khô bắt đầu từ tháng XII và kết thúc tháng IV năm sau, trùng với thời kỳ gió mùa Đông bắc. Về lƣợng mƣa phân bố không đều các tháng trong năm mà chỉ tập trung vào các tháng mùa mƣa. Lƣợng mƣa trong mùa mƣa chiếm trên 80% lƣợng mƣa cả năm. Trạm Cần Thơ lƣợng mƣa tháng VII là 223mm, tháng IX là 252mm, tháng X là 275mm , tháng XI là 150 mm cũng trùng với thời kỳ lũ lớn nhất xảy ra ở sông Hậu (khu vực 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Cần Thơ là cuối tháng IX, tháng X).

Chính vì tổ hợp bất lợi này gây ra hiện tƣợng ngập úng TPCT và thêm khó khăn cho vấn đề chống ngập úng TP Cần Thơ. Biểu đồ lƣợng mƣa trung bình tháng tại Cần Thơ Bảng 1-3. Các đặc trƣng khí tƣợng trung bình tại Tp. Cần Thơ Trị số trung bình tháng Đặc trƣng Tổng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Số ngày mƣa 2 1 2 4 15 17 18 18 19 17 12 6 131 Lƣợng mƣa 6 2 13 37 168 223 239 231 252 275 150 40 1636 (mm) Qua phân tích tài liệu thống kê mƣa thời đoạn thì mƣa tại Cần Thơ thƣờng là những trận mƣa thời đọan ngắn, chủ yếu xảy ra những trận mƣa thƣờng kéo dài là 30’; 45’ hay 60’, 90’; rất ít khi mƣa kéo dài tới 180’ hay 240’.

Theo kết quả điều tra hiện trạng ngập TP Cần Thơ thì với những trận mƣa cƣờng độ lớn thƣờng tập trung vào khoảng 30’ hay 45’ làm hệ thống tiêu thoát không kịp, nƣớc triều lên cao, gây úng ngập tại những vùng có địa hình thấp và nhất là khu vực thiếu hệ thống cống tiêu thoát. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.