Nghiên cứu giải pháp phòng chống lũ rừng ngang cho huyện Chương Mỹ, thành phố Hà Nội

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu giải pháp phòng chống lũ rừng ngang cho huyện chương mỹ thành phố hà nội, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải

• Tác giả: Phạm Thị Quỳnh
• Người hướng dẫn: TS. Lê Viết Sơn, Viện Quy hoạch Thủy Lợi Hà Nội
• Trường học: Trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước
• Đề tài: Nghiên cứu giải pháp chống lũ rừng ngang cho huyện Chương Mỹ - Thành phố Hà Nội
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
• CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về các nghiên cứu rủi ro ngập lũ
• 1.1.1. Một số nghiên cứu dự báo lũ trên thế giới
• 1.1.2. Một số nghiên cứu dự báo lũ ở Việt Nam
• 1.2. Các thiệt hại do lũ rừng ngang đối với vùng nghiên cứu trong quá khứ
• 1.3. Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu
• 1.3.1. Vị trí giới hạn
• 1.3.2. Đặc điểm địa hình
• 1.3.3. Đặc điểm sông ngòi
• 1.3.4. Đặc điểm khí hậu
• 1.3.5. Đặc điểm dòng chảy lũ
• 1.4. Điều kiện Kinh tế xã hội
• 1.4.1. Hiện trạng kinh tế xã hội vùng nghiên cứu
• 1.4.2. Định hướng phát triển kinh tế xã hội vùng nghiên cứu
• 1.4.3. Định hướng phát triển hạ tầng phòng chống lũ vùng nghiên cứu
• 1.5. Đánh giá các rủi ro do ngập lũ đối với khu vực
• 2. Chương 2: THIẾT LẬP MÔ HÌNH TÍNH TOÁN PHÒNG CHỐNG LŨ VÙNG NGHIÊN CỨU
• 2.1. Rà soát, phân tích lựa chọn công nghệ sử dụng trong mô phỏng dòng chảy lũ rừng ngang trên lưu vực
• 2.1.1. Một số khái niệm và định nghĩa
• 2.1.2. Một số phương pháp khoanh vùng nguy cơ ngập lụt
• 2.1.3. Lựa chọn phương pháp khoanh vùng nguy cơ ngập lụt địa bàn huyện Chương Mỹ - thành phố Hà Nội
• 2.2. Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 21
• 2.3. Thiết lập phạm vi tính toán
• 2.4. Xây dựng cơ sở dữ liệu
• 2.5. Thiết lập miền tính, lưới tính
• 2.6. Thiết lập địa hình miền tính
• 2.7. Thiết lập điều kiện biên về khí tượng thuỷ văn
• 2.8. Thiết lập công trình thuỷ lợi có liên quan
• 2.9. Thiết lập bộ tham số của mô hình
• 2.10. Kiểm định mô hình
• 3. Chương 3: GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG LŨ RỪNG NGANG CHO HUYỆN CHƯƠNG MỸ
• 3.1. Đánh giá các rủi ro do ngập lụt với các kịch bản về dòng chảy lũ khác nhau
• 3.2. Đề xuất các giải pháp ứng phó với lũ rừng ngang cho khu vực nghiên cứu
• 3.2.1. Giải pháp công trình
• 3.2.2. Giải pháp phi công trình
• 3.3. Xây dựng bản đồ đánh giá rủi ro và giải pháp ứng phó tương ứng với các giải pháp phòng chống lũ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tình hình lũ lụt tại huyện Chương Mỹ

Huyện Chương Mỹ, nằm ở phía Tây Nam Hà Nội, thường xuyên chịu ảnh hưởng của lũ rừng ngang. Địa hình đa dạng với các sông ngòi chảy qua khu vực này tạo ra nhiều nguy cơ ngập lụt. Theo thống kê, các trận lũ lớn đã gây thiệt hại nghiêm trọng cho đời sống và kinh tế của người dân. Nguyên nhân lũ chủ yếu đến từ mưa lớn và dòng chảy từ các vùng thượng du. Việc quản lý lũ tại đây cần được chú trọng để giảm thiểu thiệt hại. Đặc biệt, các xã nằm ở khu vực hữu ngạn sông Bùi là những nơi chịu tác động nặng nề nhất. Do đó, việc đánh giá tình hình lũ lụt và đề xuất các giải pháp ứng phó là rất cần thiết.

II. Đánh giá rủi ro và nguyên nhân lũ

Đánh giá các rủi ro do lũ rừng ngang gây ra là bước quan trọng trong việc xây dựng các giải pháp phòng chống. Các kịch bản về dòng chảy lũ khác nhau đã được phân tích để xác định mức độ rủi ro cho từng khu vực. Nguyên nhân lũ không chỉ đến từ yếu tố tự nhiên mà còn từ sự phát triển đô thị hóa không đồng bộ. Việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững là yếu tố then chốt trong việc giảm thiểu rủi ro. Các biện pháp như xây dựng hệ thống thoát nước, cải tạo sông ngòi và nâng cao nhận thức cộng đồng về biện pháp phòng chống lũ cũng cần được thực hiện đồng bộ.

III. Giải pháp phòng chống lũ hiệu quả

Để ứng phó với lũ rừng ngang, cần có các giải pháp hiệu quả và đồng bộ. Giải pháp công trình như xây dựng đê, kè và hệ thống thoát nước là cần thiết. Bên cạnh đó, các giải pháp phi công trình như quy hoạch sử dụng đất, trồng cây xanh và bảo vệ rừng cũng đóng vai trò quan trọng. Việc xây dựng bản đồ đánh giá rủi ro và các giải pháp ứng phó tương ứng sẽ giúp chính quyền địa phương có cái nhìn tổng thể và đưa ra quyết định kịp thời. Công tác cứu hộ và hỗ trợ người dân trong mùa lũ cũng cần được chú trọng để giảm thiểu thiệt hại.

IV. Đánh giá và ứng dụng các giải pháp

Việc đánh giá hiệu quả của các giải pháp phòng chống lũ là rất quan trọng. Các giải pháp cần được theo dõi và điều chỉnh dựa trên thực tế diễn biến của tình hình lũ lụt. Sự tham gia của cộng đồng trong việc thực hiện các biện pháp phòng chống cũng là yếu tố quyết định đến thành công. Phát triển bền vững và bảo vệ môi trường cần được lồng ghép vào các chính sách phòng chống lũ để đảm bảo an toàn cho người dân và tài sản. Các nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mới trong việc dự báo lũ cũng cần được khuyến khích để nâng cao khả năng ứng phó.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lũ lụt và ngập úng là những hiểm họa thiên tai nghiêm trọng, trực tiếp đe dọa sự an toàn dân sinh và cản trở tiến trình phát triển kinh tế bền vững tại vùng đồng bằng Bắc Bộ. Huyện Chương Mỹ nằm ở phía Tây Nam Thủ đô Hà Nội, sở hữu diện tích tự nhiên 232,26 km2 cùng quy mô dân số trên 29,5 vạn người với mật độ trung bình 1.303 người/km2. Khu vực này giữ vai trò đầu mối giao thương chiến lược với tuyến Quốc lộ 6A dài 18 km và đường Hồ Chí Minh chạy qua 16,5 km. Tuy nhiên, địa bàn huyện mang đặc thù địa hình trũng thấp lòng chảo, hạ lưu trực tiếp hứng trọn lượng nước khổng lồ từ lưu vực sông Tích và sông Bùi. Đặc biệt, khu vực Hữu Bùi với 10 xã, thị trấn trọng điểm có tổng diện tích đất nông nghiệp lên tới 10.260,74 ha thường xuyên chịu tác động tàn phá của hiện tượng lũ rừng ngang đổ về từ các sườn núi dốc thuộc tỉnh Hòa Bình.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là phân tích bản chất thủy văn, đánh giá định lượng tác động ngập lụt và đề xuất hệ thống giải pháp công trình kết hợp phi công trình nhằm giảm thiểu rủi ro lũ rừng ngang cho vùng Hữu Bùi và đô thị vệ tinh Xuân Mai. Phạm vi nghiên cứu bao trùm chuỗi dữ liệu khí tượng thủy văn giai đoạn 1968-2004, tập trung đánh giá chuyên sâu các trận lũ lịch sử năm 2008, 2013 và xây dựng định hướng phòng chống ngập úng tầm nhìn đến năm 2030. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc bảo vệ tính mạng người dân, ổn định hạ tầng đô thị vệ tinh đang hình thành và ngăn ngừa những thảm họa kinh tế từng ghi nhận mức thiệt hại kỷ lục 296,618 tỷ đồng tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết thủy lực hai chiều cho dòng chảy không ổn định trên bề mặt tự do và lý thuyết xác suất thống kê thủy văn cực trị. Hệ phương trình vi phân đạo hàm riêng Saint-Venant hai chiều bao gồm phương trình liên tục và hai phương trình chuyển động theo trục tọa độ không gian là công cụ toán học nền tảng để mô tả quá trình lan truyền sóng lũ trên bề mặt địa hình phức tạp. Các hiện tượng vật lý như ma sát đáy, gradient áp suất khí quyển, lực cản của gió và gia tốc trọng trường được tích hợp chặt chẽ trong hệ phương trình vi phân.

Hệ thống khái niệm học thuật then chốt được chuẩn hóa trong nghiên cứu bao gồm:

• Lũ rừng ngang: Hiện tượng lũ tập trung nhanh từ các lưu vực đồi núi sườn dốc có lớp phủ thực vật, hướng dòng chảy vuông góc với đường đồng mức rồi dồn thẳng xuống các vùng trũng thấp.
• Ngập lụt cục bộ: Tình trạng ngập nước phát sinh khi lượng mưa và lưu lượng tập trung vượt quá chỉ tiêu thiết kế của hệ thống kênh mương, cống xả và trạm bơm tiêu.
• Vùng có nguy cơ ngập lụt: Phạm vi không gian bị chìm ngập tương ứng với các kịch bản lũ hoặc mưa có chu kỳ lặp lại thiết kế như 20 năm, 50 năm hoặc 100 năm.
• Hệ số nhám Chezy và Manning: Đại lượng thủy lực đặc trưng cho sức cản của lòng dẫn và lớp phủ bề mặt thực địa.

Phương pháp nghiên cứu

Cơ sở dữ liệu đầu vào của nghiên cứu được thu thập toàn diện từ mạng lưới trạm quan trắc quốc gia và khảo sát thực địa chuyên ngành. Nguồn tài liệu khí tượng thủy văn sử dụng chuỗi số liệu lượng mưa ngày và mưa năm liên tục 36 năm từ 1968 đến 2004 tại trạm Hà Đông với lượng mưa trung bình năm 1.924,0 mm và trạm Ba Thá. Dữ liệu địa hình bao gồm hệ thống bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000 cùng mô hình số độ cao DEM độ phân giải 15x15m được số hóa chi tiết từ các đường đồng mức và điểm độ cao thực đo. Mặt cắt ngang lòng dẫn các tuyến sông Tích, sông Bùi và sông Đáy được cập nhật đồng bộ đến năm 2010.

Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu được tiến hành theo phương pháp phân tầng địa hình và bao phủ toàn bộ vùng trũng thấp có nguy cơ ngập lụt trên 32 đơn vị hành chính xã, thị trấn. Miền tính toán thủy lực hai chiều được xác lập có tổng diện tích 61,75 km2, phân chia thành mạng lưới ô tính chữ nhật kích thước đồng nhất. Phương pháp phân tích được lựa chọn là mô hình số trị MIKE 21 áp dụng thuật toán sai phân ẩn theo hướng luân phiên kết hợp kỹ thuật quét kép. Việc lựa chọn công nghệ mô phỏng 2 chiều MIKE 21 là giải pháp tối ưu vì mô hình giải quyết triệt để bài toán lan tỏa dòng tràn trên diện rộng, khắc phục hoàn toàn nhược điểm không xác định được trường vận tốc mặt bãi của mô hình 1 chiều và khắc phục độ trễ về ảnh vệ tinh trong điều kiện mây mù dày đặc khi xảy ra bão lũ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình mô phỏng số và phân tích dữ liệu thực nghiệm đã chỉ ra 3 phát hiện khoa học quan trọng về chế độ ngập lụt tại huyện Chương Mỹ:

Thứ nhất, lưu vực sông Bùi có hình thái lòng chảo với sườn đồi phía Tây thuộc huyện Lương Sơn rất dốc, khiến thời gian tập trung lũ rừng ngang diễn ra cực nhanh chỉ trong vài giờ nhưng thời gian thoát lũ lại kéo dài từ 10 đến 25 ngày. Độ dốc mặt nước đoạn hạ du sông Đáy từ Ba Thá tới Tân Lang chỉ đạt 5 cm/km và từ Phủ Lý tới Gián Khẩu chỉ đạt 2 cm/km, tạo ra nút thắt nghẽn thủy lực nghiêm trọng làm dòng nước rút chậm gấp 2 đến 3 lần so với tốc độ dâng lũ.

Thứ hai, các trận thiên tai lớn trong lịch sử gây ra mức độ tàn phá cực kỳ khốc liệt. Điển hình là trận lũ năm 2008 với lượng mưa cả năm đạt 2.698,7 mm (cao hơn trung bình nhiều năm gần 1.000 mm), trong đó đợt mưa từ ngày 30/10 đến 07/11/2008 tại trạm Chúc Sơn đạt 752,8 mm với lượng mưa ngày lớn nhất lên tới 465 mm. Đỉnh lũ tại cống Yên Duyệt trên sông Bùi đạt mức +7,42m, vượt báo động 3 tới 0,42m và duy trì mức trên báo động suốt 9 giờ. Hậu quả làm 10 người tử vong, 8.219 hộ dân phải sơ tán, vỡ 610m đê, sạt lở 14 km đê đập và làm hư hỏng 237 km đường giao thông. Tổng thiệt hại nông nghiệp lên đến 162,124 tỷ đồng với 1.834,4 ha diện tích nuôi trồng thủy sản mất trắng 100%. Tương tự, cơn bão số 6 năm 2013 với lượng mưa 180 mm đã dồn lũ rừng ngang khiến mực nước sông Bùi đạt 6,96m, gây ngập trắng 492 ha lúa và 117,4 ha hoa màu.

Thứ ba, kết quả mô phỏng theo các kịch bản tần suất thủy văn P = 1% (lũ 100 năm), P = 2% (lũ 50 năm) và P = 5% (lũ 20 năm) trên miền tính 61,75 km2 đã lượng hóa chi tiết mức độ tổn thương của 10 xã vùng Hữu Bùi. Khi xuất hiện lũ tần suất 1%, các khu vực trũng thấp ven sông Bùi có cao độ mặt đất dưới +6,00m, thậm chí dưới +4,00m tại Thủy Xuân Tiên, Tân Tiến, Nam Phương Tiến và Hoàng Văn Thụ đều bị ngập sâu từ 1,0m đến 2,5m, đe dọa trực tiếp đến không gian quy hoạch đô thị vệ tinh Xuân Mai.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến tình trạng ngập lụt kéo dài tại Chương Mỹ là sự bất lợi kép về địa hình tự nhiên và sự cản trở của các công trình hạ tầng nhân tạo. Phía hữu ngạn sông Bùi tiếp giáp vùng đồi núi cao có cao độ biến thiên từ +4,00m đến +12,00m đổ dồn nước về các ô trũng sâu. Đồng thời, hệ thống đê bao Hữu Bùi, các tuyến đê bối cục bộ cùng các công trình giao thông trọng điểm như Quốc lộ 6A và đường Hồ Chí Minh đóng vai trò như những con đê chắn vô hình, ngăn cản quá trình thoát lũ tự nhiên ra sông Đáy.

Kết quả nghiên cứu được minh chứng và trực quan hóa rõ nét thông qua hệ thống bản đồ ngập lụt số hai chiều đa lớp trên nền GIS, kết hợp với các bảng tra cứu độ sâu ngập phân theo từng phân vùng xã và biểu đồ đường quá trình lưu lượng đỉnh lũ tại các vị trí biên thủy lực. So sánh với các nghiên cứu trước đây tại lưu vực sông Hồng - Thái Bình chủ yếu dùng mô hình một chiều, việc ứng dụng mô hình hai chiều MIKE 21 trong nghiên cứu này mang lại bước tiến vượt bậc, cho phép xác định chính xác ranh giới ngập lụt chi tiết đến từng ô lưới 15x15m, cung cấp bức tranh chân thực về dòng chảy tràn mặt ruộng để phục vụ quy hoạch đô thị và quản lý rủi ro thiên tai.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chủ động phòng chống và giảm nhẹ thiệt hại do lũ rừng ngang gây ra, luận văn đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý đồng bộ với lộ trình rõ ràng:

• Nâng cấp và cải tạo cụm hồ chứa cắt lũ đầu nguồn: Tiến hành sửa chữa, nâng cao dung tích phòng lũ và kiên cố hóa đập tràn đối với cụm 3 hồ chứa trọng điểm gồm hồ Đồng Sương, hồ Văn Sơn và hồ Miễu. Mục tiêu cắt giảm 20% đến 30% lưu lượng đỉnh lũ rừng ngang từ Hòa Bình tràn về hạ du, hoàn thành trước năm 2020 dưới sự chỉ đạo của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn thành phố Hà Nội.
• Xây dựng tuyến kênh gom lũ và củng cố đê điều: Xây mới tuyến kênh hở gom lũ rừng ngang dọc phía Tây tuyến đường Hồ Chí Minh để chủ động đón và dẫn dòng lũ chuyển hướng thoát ra sông Bùi, cách ly hoàn toàn không gian đô thị Xuân Mai khỏi nguy cơ ngập tràn. Đồng thời, triển khai nâng cấp, cứng hóa mặt đê Hữu Bùi, đê Bùi 2 và đê Thổ Ngõa đạt cao trình thiết kế an toàn chống lũ trong giai đoạn 2016-2020 do Ban Quản lý Dự án Đầu tư Xây dựng Công trình Nông nghiệp Hà Nội làm chủ đầu tư.
• Hiện đại hóa hệ thống trạm bơm tiêu úng cưỡng bức: Đầu tư xây dựng mới trạm bơm tiêu Văn La và cải tạo, nâng công suất các trạm bơm tiêu hiện hữu gồm An Sơn, Đồng Chuối, Nhân Lý, Mỹ Lương và Đầm Buộm. Target metric đặt ra là đảm bảo tiêu thoát triệt để nước úng nội đồng trong thời gian 3 đến 5 ngày sau các trận mưa lớn cực đoan, thực hiện trong giai đoạn 2021-2030 do Ủy ban nhân dân huyện Chương Mỹ phối hợp Do nghiệp Khai thác Công trình Thủy lợi quản lý vận hành.
• Hoàn thiện giải pháp phi công trình và cảnh báo sớm: Thiết lập mạng lưới trạm đo mưa tự động và cảm biến mực nước truyền tin thời gian thực dọc lưu vực sông Bùi; tích hợp bản đồ số khoanh vùng nguy cơ ngập lụt tần suất 1% vào quy chế quản lý quy hoạch xây dựng phân khu đô thị vệ tinh Xuân Mai giai đoạn 2015-2030, do Sở Quy hoạch - Kiến trúc thành phố Hà Nội chủ trì ban hành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và tính ứng dụng cao đối với 4 nhóm đối tượng cụ thể:

• Cơ quan hoạch định chính sách và quản lý quy hoạch đô thị (Sở Xây dựng, Sở Quy hoạch - Kiến trúc Hà Nội): Ứng dụng bản đồ rủi ro ngập lũ để xác định cốt cao độ xây dựng khống chế, phân vùng không gian xanh thoát lũ và cấp phép xây dựng các phân khu chức năng thuộc đô thị vệ tinh Xuân Mai.
• Kỹ sư công trình thủy lợi và các đơn vị tư vấn thiết kế hạ tầng: Khai thác bộ thông số thủy lực, hệ số nhám Chezy và kết quả tính toán lưu lượng biên trong mô hình MIKE 21 để làm căn cứ kỹ thuật tính toán thiết kế đê, kè, cống tiêu và trạm bơm thoát lũ trên địa bàn 232,26 km2 của huyện.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước, Thủy văn học: Sử dụng luận văn như một tài liệu tham khảo mẫu mực về quy trình thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực 2 chiều mô phỏng dòng lũ tràn bán sơn địa.
• Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn huyện Chương Mỹ: Sử dụng các kịch bản ngập lũ để xây dựng phương án trực ban tác chiến, lập kế hoạch di dời dân cư khẩn cấp tại 10 xã Hữu Bùi khi mực nước sông Bùi vượt ngưỡng báo động +7,00m.

Câu hỏi thường gặp

Lũ rừng ngang tại khu vực huyện Chương Mỹ mang những đặc trưng nguy hiểm nào? Lũ rừng ngang hình thành do mưa tập trung trên sườn núi dốc huyện Lương Sơn, dòng chảy chuyển động vuông góc với đường đồng mức rồi đổ dồn về vùng Hữu Bùi. Khác với úng ngập đồng bằng thông thường, loại lũ này dâng lên cực nhanh, cường độ dòng xiết lớn nhưng khi chảy vào sông Bùi lại rút rất chậm từ 10 đến 25 ngày do sông Đáy thoát kém, gây ngập úng kéo dài cho vùng trũng có cao độ dưới +6,00m.

Vì sao mô hình thủy lực hai chiều MIKE 21 được ưu tiên lựa chọn thay vì mô hình một chiều? Mô hình một chiều chỉ diễn toán dòng chảy trong phạm vi lòng dẫn sông chính, không thể mô tả chính xác hướng chảy tràn và trường phân bố vận tốc hai chiều trên bề mặt ruộng đồng, bãi sông bị chia cắt. MIKE 21 áp dụng thuật toán sai phân ADI trên diện tích miền tính 61,75 km2 giúp tái hiện không gian ngập lụt đa chiều và mô phỏng chi tiết độ sâu ngập trên từng ô lưới 15x15m.

Thiệt hại do trận ngập lụt lịch sử năm 2008 tại huyện Chương Mỹ diễn ra ở mức độ nào? Đợt mưa cực đoan cuối năm 2008 với lượng mưa đo tại Chúc Sơn đạt 752,8 mm đã đẩy mực nước sông Bùi tại Yên Duyệt lên đỉnh +7,42m, cao hơn báo động 3 là 0,42m. Trận lũ làm 10 người tử vong, 8.219 hộ dân phải sơ tán, vỡ 610m đê, ngập mất trắng 1.834,4 ha diện tích nuôi trồng thủy sản và gây tổng thiệt hại kinh tế ước tính 296,618 tỷ đồng.

Đô thị vệ tinh Xuân Mai chịu những nguy cơ ngập lụt cụ thể nào từ lũ rừng ngang? Theo quy hoạch Thủ đô, đô thị Xuân Mai được xây dựng trên vùng Hữu Bùi gồm thị trấn Xuân Mai và 6 xã lân cận với hơn 10.260 ha đất nông nghiệp. Khu vực này nằm ngay trên đường di chuyển của lũ rừng ngang từ Hòa Bình. Nếu không có đê bao vững chắc và kênh gom lũ cách ly, đô thị sẽ đối mặt nguy cơ ngập sâu từ 0,5m đến trên 2m khi xảy ra lũ tần suất 1%.

Các công trình trọng điểm nào được đề xuất hoàn thành trong giai đoạn 2016-2020? Trong giai đoạn 2016-2020, nghiên cứu đề xuất ưu tiên nâng cấp khả năng điều tiết của 2 hồ chứa Đồng Sương và Văn Sơn, xây mới tuyến kênh hở gom lũ phía Tây đường Hồ Chí Minh để ngăn nước tràn vào đô thị, đồng thời tập trung cứng hóa mặt đê các tuyến đê xung yếu gồm đê Hữu Bùi, đê Bùi 2 và đê Thổ Ngõa.

Kết luận

• Luận văn đã làm sáng tỏ cơ chế hình thành, tính chất thủy văn và mức độ tàn phá nghiêm trọng của lũ rừng ngang đối với 10 xã vùng Hữu Bùi trên tổng diện tích 232,26 km2 của huyện Chương Mỹ.
• Thiết lập và kiểm định thành công mô hình thủy lực hai chiều MIKE 21 với miền tính 61,75 km2, mô phỏng chính xác phạm vi ngập lụt theo các kịch bản lũ tần suất 1%, 2% và 5%.
• Đề xuất hệ thống giải pháp công trình then chốt bao gồm cải tạo cụm 3 hồ chứa, mở mới kênh gom lũ phía Tây đường Hồ Chí Minh và hiện đại hóa hệ thống trạm bơm tiêu úng nội đồng.
• Kiến nghị các giải pháp phi công trình cấp bách, tích hợp bản đồ rủi ro ngập lụt vào đồ án quy hoạch xây dựng phát triển đô thị vệ tinh Xuân Mai giai đoạn 2020-2030.
• Kết quả nghiên cứu là luận cứ khoa học tin cậy, đóng góp thiết thực cho công tác quản lý tài nguyên nước và phòng chống thiên tai, bảo đảm an sinh cho hơn 29,5 vạn người dân địa phương.

Các cơ quan quản lý và đơn vị phát triển hạ tầng cần sớm đưa bộ công cụ mô phỏng số và bản đồ phân vùng rủi ro vào các dự án đầu tư công thủy lợi thực tế, nhằm chủ động ứng phó biến đổi khí hậu và bảo vệ an toàn cho vùng Tây Nam Thủ đô Hà Nội.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về các nghiên cứu rủi ro ngập lũ. Một số nghiên cứu dự báo lũ trên thế giới Trên thế giới việc nghiên cứu, áp dụng các mô hình thủy văn, thủy lực cho các mục đích trên đã được sử dụng khá phổ biến; nhiều mô hình đã được xây dựng và áp dụng cho dự báo hồ chứa, dự báo lũ cho hệ thống sông, cho công tác qui hoạch phòng lũ. Một số mô hình đã được ứng dụng thực tế trong công tác mô phỏng và dự báo dòng chảy cho các lưu vực sông có thể được liệt kê ra như sau: Viện Thủy lực Đan Mạch (Danish Hydraulics Institute, DHI) xây dựng phần mềm dự báo lũ bao gồm: Mô hình NAM tính toán và dự báo dòng chảy từ mưa; Mô hình Mike 11, Mike 21 tính toán thủy lực, dự báo dòng chảy trong sông và cảnh báo ngập lụt.

Phần mềm này đã được áp dụng rất rộng rãi và rất thành công ở nhiều nước trên thế giới. Trong khu vực Châu Á, mô hình đã được áp dụng để dự báo lũ lưu vực sông Mun-Chi và Songkla ở Thái Lan, lưu vực sông ở Bangladesh, và Indonesia. Hiện nay, công ty tư vấn CTI của Nhật Bản đã mua bản quyền của mô hình, thực hiện những cải tiến để mô hình có thể phù hợp với điều kiện thuỷ văn của Nhật Bản. Wallingford kết hợp với Hacrow đã xây dựng phần mềm iSIS cho tính toán dự báo lũ và ngập lụt.

Phần mềm bao gồm các môđun: Mô hình đường đơn vị tính toán và dự báo dòng chảy từ mưa; mô hình iSIS tính toán thủy lực, dự báo dòng chảy trong sông và cảnh báo ngập lụt. Phần mềm này đã được áp dụng khá rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới, đã được áp dụng cho sông Mê Kông trong chương trình Sử dụng Nước do ủy hội Mê Kông Quốc tế chủ trì thực hiện. ở Việt Nam, mô hình iSIS được sử dụng để tính toán trong dự án phân lũ và phát triển thủy lợi lưu vực sông Đáy do Hà Lan tài trợ. Trung tâm khu vực, START Đông Nam á (Southeast Asia START Regional Center) đang xây dựng "Hệ thống dự báo lũ thời gian thực cho lưu vực sông Mê Kông".

Hệ thống này được xây dựng dựa trên mô hình thủy văn khu vực có thông số phân bố, tính toán dòng chảy từ mưa. Hệ thống dự báo được phân 5 thành 3 phần: thu nhận số liệu từ vệ tinh và các trạm tự động, dự báo thủy văn và dự báo ngập lụt. Thời gian dự kiến dự báo là 1 hoặc 2 ngày. Viện Điện lực (EDF) của Pháp đã xây dựng phần mềm TELEMAC tính các bài toán thuỷ lực 1 và 2 chiều.

TELEMAC-2D là phần mềm tính toán thủy lực 2 chiều, nằm trong hệ thống phần mềm TELEMAC. TELEMAC-2D đã được kiểm nghiệm theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của Châu Âu về độ tin cậy; mô hình này đã được áp dụng tính toán rất nhiều nơi ở Cộng hòa Pháp và trên thế giới. Ở Việt Nam, mô hình đã được cài đặt tại Viện Cơ học Hà Nội và Khoa Xây dựng - Thuỷ lợi - Thuỷ điện, Trường Đại học Kỹ thuật Đà nẵng và đã được áp dụng thử nghiệm để tính toán dòng chảy tràn vùng Vân Cốc- Đập Đáy, lưu vực sông Hồng đoạn trước Hà Nội, và tính toán ngập lụt khu vực thành phố Đà Nẵng. Trung tâm kỹ thuật thủy văn (Mỹ) đã xây dựng bộ mô hình HEC-1 để tính toán thủy văn, trong đó có HEC-1F là chương trình dự báo lũ từ mưa và diễn toán lũ trong sông.

Mô hình đã được áp dụng rất rộng rãi trên thế giới. ở Châu Á, mô hình đã được áp dụng ở Indonesia, Thái Lan. Mô hình cũng đã được áp dụng để tính toán lũ hệ thống sông Thu Bồn ở Việt Nam. Gần đây, mô hình được cải tiến và phát triển thành HMS có giao diện đồ hoạ thuận lợi cho người sử dụng.

Trong một nghiên cứu về hệ thống dự báo lũ cho sông Maritsa và Tundzha, Roelevink và cộng sự đã kết hợp sử dụng mô đun mưa - dòng chảy Mike 11-NAM và mô đun thủy lực Mike 11-HD để tiến hành dự báo. Các mô hình này đã được hiệu chỉnh sử dụng số liệu các trận lũ năm 2005 và 2006. Kết quả từ hai mô hình này được kết hợp sử dụng với phần mềm FloodWatch để kết xuất ra mực nước dự báo và các cảnh báo tại các điểm xác định. Kết quả cho thấy rằng, số liệu đầu vào quyết định độ lớn của thời gian dự kiến.

Kết quả sẽ chính xác hơn nếu thời gian dự kiến ngắn và ngược lại. Trong nghiên cứu này cũng đã sử dụng chức năng cập nhật mực nước và lưu lượng tính toán theo mực nước và lưu lượng thực đo tại các vị trí biên đầu vào. Một số nghiên cứu dự báo lũ ở Việt Nam Một số mô hình thủy lực đã được áp dụng có hiệu quả để diễn toán dòng chảy trong hệ thống sông và vùng ngập lụt ở nước ta. Mô hình SOGREAH đã được 6 áp dụng thành công trong công tác khai thác, tính toán dòng chảy tràn trong hệ thống kênh rạch và các ô trũng; Mô hình MASTER MODEL ứng dụng trong nghiên cứu qui hoạch cho vùng hạ lưu sông Cửu Long vào năm 1988; Mô hình MEKSAL được xây dựng vào năm 1974 để tính toán sự phân bố dòng chảy mùa cạn và xâm nhập mặn trong vùng hạ lưu các sông; Mô hình VRSAP đã được áp dụng cho việc tính toán dòng chảy lũ và dòng chảy mùa cạn cho vùng đồng bằng; Mô hình SAL và mô hình KOD đã có những đóng góp đáng kể trong việc tính toán lũ và xâm nhập mặn đồng bằng cửa sông; Mô hình DHM đã được áp dụng thành công trong tính toán nguy cơ ngập lụt hạ lưu lưu vực Thu Bồn - Vũ Gia, và nghiên cứu thủy lực hạ lưu sông Hồng trong trường hợp giả sử vỡ đập Hoà Bình, Sơn La v.

Một số nghiên cứu dự báo lũ tiêu biểu đối với lưu vực sông Hồng - Thái Bình: - Đề tài "Nghiên cứu xây dựng công cụ tính toán và dự báo dòng chảy lũ thượng lưu hệ thống sông Hồng" (Lê Bắc Huỳnh, TT DBKTTVTƯ) Hình 1. Sơ đồ lưới trạm dự báo thượng lưu sông Hồng (Nguồn:TTQGDBKTTVTW) 7 Thành quả: Đã xây dựng được hệ thống dự báo thủy văn cho các lưu vực sông Đà, Thao, Lô, vận hành hồ chứa Hoà Bình và diễn toán lũ về hạ lưu đến trạm Sơn Tây, Hà Nội. Đề tài đã tạo dựng được nền tảng cho việc áp dụng mô hình thủy văn để dự báo lũ, kết quả tính toán của đề tài khá tốt và đã được TTDBKTTVTƯ bổ sung và đưa vào dự báo tác nghiệp. Cần nghiên cứu tiếp: (1) Đề tài có tính nghiên cứu cơ bản, chưa thành một công nghệ hoàn chỉnh để dùng vào dự báo tác nghiệp; (2) vì thiếu số liệu phía Trung Quốc cho nên đã phải xử lý biên trên bằng phương pháp hồi qui, vì thế có hạn chế về độ chính xác; (3) số liệu dùng trong tính toán và hiệu chỉnh mô hình là đến năm 1996, cần được cập nhật số liệu; (4) hơn nữa, nghiên cứu chỉ mới dừng lại ở dự báo thủy văn đến các trạm Sơn Tây và Hà Nội chưa có khả năng áp dụng cho cả hệ thống sông Hồng-Thái Bình.

- Đề tài "Ứng dụng một số mô hình thích hợp để dự báo lũ thượng lưu hệ thống sông Thái Bình" (Nguyễn Lan Châu, TT DBKTTVTƯ). Thành quả: Trên cơ sở phân tích các hình thế thời tiết gây mưa và chế độ nước lũ ở thượng lưu sông Thái Bình (sông Cầu, sông Thương, sông Lục Nam), đã nghiên cứu ứng dụng các mô hình TANK, NAM và phương pháp hồi quy bội để tính toán, dự báo quá trình dòng chảy lũ tại Thái Nguyên trên sông Cầu, Phủ Lạng Thương trên sông Thương và Lục Nam trên sông Lục Nam. Kết quả nghiên cứu cho thấy kết quả tính toán và dự báo dòng chảy lũ theo 3 mô hình nêu trên đều cho kết quả tốt. Mô hình đã được TT DBKTTVTƯ bổ sung và đưa vào dự báo tác nghiệp thử nghiệm từ năm 2000.

Cần nghiên cứu tiếp: Cũng tương tự như đề tài ở trên, (1) Đề tài có tính nghiên cứu cơ bản, chưa thành một công nghệ hoàn chỉnh để dùng vào dự báo tác nghiệp; (2) gặp khó khăn trong giải quyết nước vật tại trạm Chũ, và chưa xét hết lượng gia nhập khu giữa, hạ lưu của các trạm tính toán; (3) nghiên cứu chỉ mới dừng lại ở dự báo thủy văn đến các trạm Thác Bưởi, Cầu Sơn, Chũ và Phả Lại, chưa có khả năng áp dụng cho cả hệ thống sông Hồng-Thái Bình. 8 - Đề tài "Đánh giá khả năng phân lũ sông Đáy và sử dụng lại các khu phân chậm lũ" do 3 cơ quan cùng thực hiện đồng thời (Viện Khí tượng Thủy văn, Trường Đại học Thuỷ lợi, Viện Quy hoạch Thủy lợi). Thành quả: Đề tài đã giải quyết được phần thủy lực hạ lưu của hệ thống sông Hồng - Thái Bình. Xét đến trường hợp vận hành hồ Hoà Bình, Thác Bà, phân lũ sông Đáy và chậm lũ Tam Thanh, Lương Phú, Lương Phú - Quảng Oai.

Đã có tiến hành dự báo thử nghiệm tại Viện Khí tượng Thủy văn, Trường Đại học Thuỷ lợi, Viện Quy hoạch Thủy lợi, tuy nhiên kết quả chưa được đánh giá. Cần nghiên cứu tiếp: (1) Mục tiêu của các đề tài chú trọng vào tính toán mô phỏng lũ để áp dụng cho quy hoạch phòng chống lũ, không chú trọng đến dự báo lũ; (2) Vì đây là mô hình thủy lực không cập nhật được sai số do sự thay đổi địa hình, thay đổi độ nhám lòng sông, cho nên kết quả chưa thể hịên được khả năng dự báo; (3) Không gắn kết với các mô hình thủy văn phía thượng lưu để trở thành một công nghệ dự báo cho toàn hệ thống sông Hồng-Thái Bình Hình 1. Sơ đồ tính toán thủy lực hệ thống sông Hồng – Thái Bình (Nguồn: Viện KH KTTV&MT) 9 - Đề tài "Xây dựng công cụ mô phỏng số phục vụ cho đề xuất, đánh giá và điều hành các phương án phòng chống lũ sông Hồng - Thái Bình" (Viện Cơ học) Thành quả: Đã áp dụng một số các mô hình thủy lực như VRSAP, TL1, TL2, TELEMAC2-D để tính toán thuỷ lực cho hạ lưu hệ thống sông Hồng - Thái Bình, phân lũ sông Đáy và chậm lũ Tam Thanh, Lương Phú, Lương Phú - Quảng Oai. Đề tài đã thử nghiệm các mô hình rất công phu bằng các bài toán mẫu (test cases) để đảm bảo được khả năng áp dụng của các mô hình.