Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) là trung tâm kinh tế lớn nhất Việt Nam với dân số khoảng 8 triệu người năm 2015 và dự kiến tăng lên 10 triệu người vào năm 2020. Diện tích nội thành là 157,56 km², nằm trong vùng hạ lưu hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai với địa hình thấp, độ dốc nhỏ và chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều biển Đông. Tình trạng ngập lụt tại TP.HCM ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt trong các năm gần đây, với số điểm ngập tăng từ 23 điểm năm 2015 lên 59 điểm năm 2016, diện tích ngập từ 100 m² đến 30.000 m², độ sâu ngập từ 0,1 m đến 0,5 m. Ngập lụt gây thiệt hại kinh tế ước tính khoảng 7.564 tỷ đồng mỗi năm, ảnh hưởng lớn đến đời sống người dân và hoạt động kinh tế - xã hội.

Nghiên cứu nhằm đánh giá thiệt hại do ngập lụt tại TP.HCM thông qua mô hình F28 kết hợp mô hình thoát nước đô thị 1D, xây dựng bản đồ ngập lụt và bản đồ thiệt hại tương ứng với các chu kỳ lặp lại của tổ hợp mưa - mực nước. Phạm vi nghiên cứu tập trung khu vực nội thành TP.HCM, giới hạn bởi kênh Tham Lương phía Bắc và kênh Đôi - kênh Tẻ phía Nam. Mục tiêu chính là xác định mức độ thiệt hại hàng năm (Expected Annual Damage - EAD) dựa trên độ sâu ngập, thông tin sử dụng đất và các đường cong thiệt hại cho các loại đất ở đô thị, đất ngoại ô, đất nông nghiệp, đường xá và đất công cộng.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ ra quyết định đầu tư các công trình chống ngập, giảm thiểu thiệt hại và nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên, môi trường tại TP.HCM trong bối cảnh biến đổi khí hậu và đô thị hóa nhanh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết dòng chảy Saint-Venant: Mô tả dòng chảy một chiều trong kênh, sông và cống thoát nước, được giải bằng phương pháp thể tích hữu hạn. Phương trình này giúp mô phỏng mực nước và lưu lượng trong hệ thống sông ngòi và cống thoát nước đô thị.

  • Mô hình F28: Mô hình thủy lực 1D được lựa chọn do chi phí sử dụng miễn phí, khả năng tích hợp với hệ thống GIS, và phù hợp với điều kiện tự nhiên của TP.HCM. Mô hình này mô phỏng tổ hợp mưa - mực nước, tính toán độ sâu ngập và phạm vi ngập lụt.

  • Đường cong thiệt hại (Damage Curves): Xây dựng dựa trên mối quan hệ giữa độ sâu ngập và hệ số thiệt hại cho từng loại tài sản như đất ở đô thị, đất ngoại ô, đất nông nghiệp, đường xá và đất công cộng. Đây là cơ sở để tính toán thiệt hại trực tiếp theo diện tích và mức độ ngập.

Các khái niệm chính bao gồm: tổ hợp mưa - mực nước, chu kỳ lặp lại, thiệt hại trực tiếp hữu hình, Expected Annual Damage (EAD), và hệ thống thoát nước đô thị.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu mưa từ 11 trạm đo trên địa bàn TP.HCM trong giai đoạn 2010-2016, dữ liệu mực nước tại trạm Phú An trên sông Sài Gòn cùng thời gian, bản đồ sử dụng đất, và các đường cong thiệt hại do Trung tâm Điều hành chương trình chống ngập TP.HCM cung cấp.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng mô hình F28 để mô phỏng ngập lụt với các kịch bản tổ hợp mưa - mực nước có chu kỳ lặp lại khác nhau (1, 2, 3, 5, 7, 10 năm). Xây dựng bản đồ ngập lụt và bản đồ thiệt hại tương ứng. Tính toán thiệt hại hàng năm dựa trên tích phân diện tích dưới đường cong rủi ro, kết hợp xác suất xảy ra ngập và mức thiệt hại tương ứng.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Phạm vi nghiên cứu là toàn bộ khu vực nội thành TP.HCM với diện tích 157,56 km², bao gồm 11 quận đã đô thị hóa hoàn toàn. Dữ liệu mưa và mực nước được lấy từ các trạm phân bố đều trên toàn khu vực nhằm đảm bảo tính đại diện.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2017, bao gồm thu thập dữ liệu, mô phỏng, phân tích và xây dựng bản đồ, đánh giá thiệt hại và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Bản đồ ngập lụt và khu vực ảnh hưởng: Mô hình F28 cho thấy các quận Bình Tân, Quận 4, Quận 5, Gò Vấp và Bình Thạnh có diện tích ngập trên 50% diện tích quận trong các kịch bản ngập lụt với chu kỳ lặp lại từ 3 đến 10 năm. Quận 4, Bình Tân và Gò Vấp chịu ảnh hưởng nặng nề nhất do gần sông Sài Gòn, địa hình thấp và hệ thống thoát nước chưa hoàn chỉnh.

  2. Thiệt hại hàng năm (EAD): Tổng thiệt hại dự kiến hàng năm do ngập lụt tại khu vực nghiên cứu ước tính khoảng 7.564 tỷ đồng. Thiệt hại tập trung chủ yếu vào đất ở đô thị, đất ngoại ô và hạ tầng giao thông.

  3. Tần suất và xác suất ngập lụt: Tổ hợp mưa - mực nước được phân tích cho thấy chu kỳ lặp lại phổ biến là 2,33 năm tại trạm Phước Long, với xác suất xảy ra mưa và mực nước cao đồng thời. Các chu kỳ lặp lại khác như 1, 3, 5, 7 và 10 năm cũng được xác định tại các trạm khác nhau, phản ánh tính đa dạng và phức tạp của hiện tượng ngập lụt.

  4. Ảnh hưởng của đô thị hóa và quản lý: Gia tăng diện tích bê tông hóa bề mặt lên tới 305,5% từ năm 1990 đến 2006 làm giảm khả năng thấm nước, tăng dòng chảy bề mặt và áp lực lên hệ thống thoát nước. Việc quản lý kém, hệ thống cống thoát nước cũ kỹ, bị lấn chiếm và ô nhiễm cũng làm trầm trọng thêm tình trạng ngập.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của ngập lụt tại TP.HCM là sự kết hợp giữa yếu tố tự nhiên như địa hình thấp, ảnh hưởng thủy triều, mưa lớn và yếu tố nhân tạo như đô thị hóa nhanh, hệ thống thoát nước chưa đồng bộ. Kết quả mô hình F28 phù hợp với thực tế quan trắc, thể hiện qua các điểm ngập thực tế trong các trận mưa lớn năm 2013, 2014 và 2016.

So sánh với các nghiên cứu trong và ngoài nước, phương pháp tổ hợp mưa - mực nước và sử dụng mô hình thủy lực 1D là phù hợp để đánh giá rủi ro ngập lụt đô thị. Việc xây dựng bản đồ thiệt hại dựa trên đường cong thiệt hại giúp định lượng được mức độ tổn thất tài sản theo từng loại đất và mức độ ngập, hỗ trợ hiệu quả cho công tác quản lý và đầu tư.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ tương quan mưa - mực nước, bản đồ ngập lụt theo chu kỳ lặp lại, và bản đồ thiệt hại phân theo quận, giúp trực quan hóa mức độ rủi ro và thiệt hại. Các số liệu cụ thể như diện tích ngập, số điểm ngập, và giá trị thiệt hại hàng năm làm tăng tính thuyết phục của nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đầu tư nâng cấp hệ thống thoát nước: Ưu tiên cải tạo, mở rộng hệ thống cống, kênh rạch tại các quận có diện tích ngập lớn như Bình Tân, Quận 4 và Gò Vấp. Mục tiêu giảm diện tích ngập trên 30% trong vòng 5 năm, do Sở Xây dựng và Trung tâm Điều hành chống ngập TP.HCM thực hiện.

  2. Phát triển hệ thống cảnh báo và quản lý rủi ro ngập lụt: Xây dựng hệ thống cảnh báo sớm dựa trên mô hình tổ hợp mưa - mực nước, cập nhật dữ liệu liên tục để hỗ trợ công tác ứng phó kịp thời. Thời gian triển khai trong 2 năm, phối hợp giữa Trung tâm Khí tượng Thủy văn và Ban chỉ huy phòng chống thiên tai TP.

  3. Kiểm soát và quản lý đô thị hóa bền vững: Áp dụng quy hoạch sử dụng đất hợp lý, hạn chế bê tông hóa bề mặt, bảo tồn các vùng trũng tự nhiên và hồ điều tiết. Mục tiêu giảm tốc độ gia tăng diện tích bê tông hóa xuống dưới 5% mỗi năm, do Sở Quy hoạch - Kiến trúc và UBND các quận huyện thực hiện.

  4. Nâng cao nhận thức cộng đồng và tăng cường quản lý môi trường: Tuyên truyền, giáo dục người dân về tác hại của việc xả rác bừa bãi, bảo vệ hệ thống thoát nước, đồng thời tăng cường kiểm tra, xử lý vi phạm. Thời gian thực hiện liên tục, do các tổ chức xã hội, chính quyền địa phương và các cơ quan truyền thông phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý đô thị và phòng chống thiên tai: Sử dụng kết quả nghiên cứu để lập kế hoạch đầu tư, nâng cấp hệ thống thoát nước và xây dựng các phương án ứng phó ngập lụt hiệu quả.

  2. Các nhà quy hoạch và kiến trúc sư đô thị: Áp dụng bản đồ ngập lụt và thiệt hại để thiết kế quy hoạch sử dụng đất, phát triển đô thị bền vững, giảm thiểu tác động của ngập lụt.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường: Tham khảo phương pháp mô hình hóa, phân tích rủi ro và đánh giá thiệt hại ngập lụt trong môi trường đô thị.

  4. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực xây dựng, hạ tầng: Dựa trên đánh giá thiệt hại và bản đồ ngập lụt để xác định vị trí đầu tư, thiết kế công trình phù hợp với điều kiện ngập lụt, giảm thiểu rủi ro tài chính.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mô hình F28 có ưu điểm gì so với các mô hình khác?
    Mô hình F28 miễn phí, dễ sử dụng, tích hợp tốt với GIS và phù hợp với điều kiện tự nhiên của TP.HCM. Nó mô phỏng chính xác dòng chảy 1 chiều trong kênh, sông và cống thoát nước, giúp xây dựng bản đồ ngập lụt hiệu quả.

  2. Tại sao cần xây dựng tổ hợp mưa - mực nước để đánh giá ngập lụt?
    Ngập lụt phụ thuộc đồng thời vào lượng mưa và mực nước thủy triều, do đó tổ hợp hai yếu tố này giúp dự báo chính xác hơn về tần suất và mức độ ngập, từ đó đánh giá thiệt hại thực tế.

  3. Thiệt hại do ngập lụt được tính như thế nào?
    Thiệt hại được tính dựa trên độ sâu ngập, diện tích ngập và các đường cong thiệt hại tương ứng với từng loại đất và tài sản. Tổng thiệt hại hàng năm là tích phân diện tích dưới đường cong rủi ro, kết hợp xác suất xảy ra ngập.

  4. Nguyên nhân chủ yếu gây ngập lụt tại TP.HCM là gì?
    Nguyên nhân bao gồm địa hình thấp, ảnh hưởng thủy triều, mưa lớn, đô thị hóa nhanh làm tăng diện tích bê tông hóa, hệ thống thoát nước cũ kỹ, bị lấn chiếm và ô nhiễm, cùng với quản lý đô thị chưa hiệu quả.

  5. Giải pháp nào hiệu quả nhất để giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt?
    Nâng cấp hệ thống thoát nước, phát triển hệ thống cảnh báo sớm, kiểm soát đô thị hóa bền vững và nâng cao nhận thức cộng đồng là các giải pháp đồng bộ, cần thực hiện song song để giảm thiểu thiệt hại.

Kết luận

  • TP.HCM đang đối mặt với nguy cơ ngập lụt nghiêm trọng do đặc điểm địa hình thấp, thủy triều và đô thị hóa nhanh.
  • Mô hình F28 kết hợp tổ hợp mưa - mực nước là công cụ hiệu quả để mô phỏng ngập lụt và đánh giá thiệt hại.
  • Khu vực Bình Tân, Quận 4, Gò Vấp và Bình Thạnh chịu ảnh hưởng nặng nề nhất với diện tích ngập trên 50%.
  • Thiệt hại hàng năm do ngập lụt ước tính khoảng 7.564 tỷ đồng, tập trung vào đất ở đô thị và hạ tầng giao thông.
  • Cần triển khai đồng bộ các giải pháp nâng cấp hệ thống thoát nước, cảnh báo sớm, quản lý đô thị và nâng cao nhận thức cộng đồng để giảm thiểu thiệt hại trong vòng 5 năm tới.

Để tiếp tục nghiên cứu, cần cập nhật dữ liệu mưa, mực nước mới, mở rộng phạm vi nghiên cứu và ứng dụng các mô hình thủy lực đa chiều để nâng cao độ chính xác. Các cơ quan quản lý và nhà đầu tư được khuyến khích áp dụng kết quả nghiên cứu để hoạch định chính sách và kế hoạch phát triển bền vững cho TP.HCM.