Luận án tiến sĩ: Ứng dụng kỹ thuật sinh thái để giảm nhẹ tác động ngập lụt tại TP.HCM

Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sinh thái giảm nhẹ tác động của ngập lụt tại thành phố hồ chí minh, phân tích chuyên sâu, xây dựng mô hình lý thuyết, đề xuất

• Tác giả: Huỳnh Lưu Trùng Phùng
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Kỳ Phùng
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Sinh thái học
• Đề tài: Giảm nhẹ tác động ngập lụt tại TP.HCM bằng kỹ thuật sinh thái
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• MỤC LỤC
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về ngập lụt đô thị
• 1.2. Những nguyên nhân cơ bản gây nên tình trạng ngập lụt đô thị
• 1.3. Phân cấp các điểm ngập theo quy định hiện hành
• 1.4. Tổng quan về các giải pháp giảm ngập
• 1.5. Tổng quan về nghiên cứu các giải pháp giải quyết ngập lụt đô thị trên thế giới
• 1.6. Tổng quan nghiên cứu về ngập lụt đô thị tại TP.
• 1.7. Tổng quan về các giải pháp sinh thái để nâng cao khả năng thích nghi và ứng phó ngập lụt đô thị
• 1.8. Công trình thiết kế theo phương pháp tiếp cận liên ngành (SUDS). Hạ tầng xanh trong giảm ngập lụt
• 1.9. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
• 1.9.1. Vị trí địa lý, đặc điểm tự nhiên của Thành phố Hồ Chí Minh
• 1.9.2. Vị trí địa lý
• 1.9.3. Đặc điểm tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh
• 1.9.4. Tổng quan khu vực nghiên cứu thí điểm về giải pháp sinh thái giảm ngập
• 1.10. Tổng quan về tình hình ngập trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh
• 1.10.1. Tình hình ngập do mưa trên địa bàn thành phố
• 1.10.2. Tình hình ngập do triều trên địa bàn thành phố
• 1.11. Hệ thống thoát nước hiện hữu và quy hoạch hệ thống thoát nước
• 1.11.1. Quy mô hệ thống thoát nước hiện hữu
• 1.11.2. Quy hoạch hệ thống thoát nước của Thành phố. Các quy hoạch hiện nay so với thực tiễn của Thành phố
• 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Cách tiếp cận
• 2.2. Dữ liệu bản đồ
• 2.3. Dữ liệu khí tượng – thủy văn
• 2.4. Dữ liệu mạng lưới thoát nước hiện trạng
• 2.5. Các tài liệu liên quan khác
• 2.6. Các nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 2.7. Đánh giá hiện trạng và nguy cơ ngập tại Thành phố Hồ Chí Minh trong bối cảnh biến đổi khí hậu
• 2.7.1. Phương pháp ứng dụng mô hình toán
• 2.7.2. Phương pháp GIS
• 2.8. Ứng dụng kỹ thuật sinh thái để giảm thiểu tình trạng ngập tại Thành phố Hồ Chí Minh
• 2.8.1. Kỹ thuật cây xanh đường phố (Green-Roads- GRs)
• 2.8.2. Kỹ thuật sinh thái JW (Jui-Wen Chen)
• 2.8.3. Kỹ thuật hồ sinh thái
• 2.8.4. Tạo mảng xanh đô thị
• 2.8.5. Đánh giá tính khả thi trong việc áp dụng 3 kỹ thuật sinh thái
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đánh giá hiện trạng và nguy cơ ngập tại Thành phố Hồ Chí Minh trong bối cảnh biến đổi khí hậu
• 3.1.1. Đánh giá hiện trạng ngập của khu vực TP.
• 3.1.2. Thông số thiết kế mô hình và thiết lập thời gian tính toán
• 3.1.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 11
• 3.1.4. Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình MIKE FLOOD
• 3.1.5. Kết quả tính toán ngập hiện trạng
• 3.1.6. Bản đồ ngập hiện trạng khu vực TP.
• 3.1.7. Đánh giá nguy cơ ngập tại TP. HCM đến năm 2030 theo các kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4
• 3.1.8. Đánh giá nguy cơ ngập theo kịch bản RCP 4
• 3.1.9. Đánh giá nguy cơ ngập cho khu vực TPHCM theo kịch bản phát thải cao RCP 8
• 3.2. Ứng dụng kỹ thuật sinh thái để giảm thiểu tình trạng ngập tại Thành Phố Hồ Chí Minh, tính toán cho trường hợp cụ thể
• 3.2.1. Đánh giá tình trạng ngập khu vực phường Bình An theo hiện trạng sử dụng đất
• 3.2.2. Đánh giá nguy cơ ngập khu vực phường Bình An theo kịch bản phát thải trung bình thấp RCP 4
• 3.2.3. Đánh giá nguy cơ ngập khu vực phường Bình An theo kịch bản phát thải cao RCP 8
• 3.2.4. Đánh giá tính khả thi áp dụng kỹ thuật sinh thái giảm ngập phường Bình An
• 3.2.4.1. Đánh giá tính khả thi áp dụng kỹ thuật sinh thái giảm ngập theo hiện trạng
• 3.2.4.2. Đánh giá tính khả thi áp dụng kỹ thuật sinh thái giảm ngập theo kịch bản RCP 4
• 3.2.4.3. Đánh giá tính khả thi áp dụng kỹ thuật sinh thái giảm ngập theo kịch bản RCP 8
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về ngập lụt tại TP

Ngập lụt tại TP.HCM là một vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống và phát triển kinh tế của thành phố. Thành phố này nằm trong vùng có địa hình thấp, dễ bị ảnh hưởng bởi triều cường và biến đổi khí hậu. Theo báo cáo, khoảng 60% diện tích thành phố có độ cao dưới 1,5m, khiến cho tình trạng ngập lụt trở nên phổ biến. Các nguyên nhân chính bao gồm sự gia tăng đô thị hóa, hệ thống thoát nước không đủ khả năng, và tác động của biến đổi khí hậu. Chính quyền thành phố đã thực hiện nhiều biện pháp như xây dựng hồ điều tiết và cống kiểm soát triều, nhưng vẫn chưa đủ để giải quyết triệt để vấn đề này. Việc nghiên cứu và áp dụng các giải pháp mới, đặc biệt là kỹ thuật sinh thái, là cần thiết để giảm thiểu tác động của ngập lụt.

1.1. Nguyên nhân gây ngập lụt

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ngập lụt tại TP.HCM bao gồm sự gia tăng dân số và tốc độ đô thị hóa nhanh chóng. Hệ thống thoát nước hiện tại không theo kịp với sự phát triển, dẫn đến tình trạng tắc nghẽn và ngập úng. Thêm vào đó, biến đổi khí hậu và nước biển dâng cũng làm gia tăng nguy cơ ngập lụt. Theo các kịch bản dự báo, nếu không có biện pháp can thiệp kịp thời, nhiều khu vực sẽ tiếp tục bị ngập nặng trong tương lai. Việc áp dụng kỹ thuật sinh thái có thể giúp cải thiện khả năng thoát nước và giảm thiểu tác động của ngập lụt.

II. Giải pháp sinh thái trong quản lý ngập lụt

Giải pháp kỹ thuật sinh thái được xem là một trong những phương pháp hiệu quả để giảm thiểu tác động của ngập lụt tại TP.HCM. Các giải pháp này bao gồm việc tạo ra các không gian xanh, xây dựng hồ sinh thái, và áp dụng các công trình xanh như cây xanh đường phố. Những giải pháp này không chỉ giúp cải thiện khả năng thoát nước mà còn tạo ra môi trường sống tốt hơn cho cư dân. Việc áp dụng các giải pháp này cần được kết hợp với quy hoạch đô thị bền vững, nhằm đảm bảo tính khả thi và hiệu quả lâu dài. Nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp các giải pháp sinh thái có thể giảm thiểu đáng kể tình trạng ngập lụt, đồng thời nâng cao chất lượng môi trường sống.

2.1. Tạo không gian xanh

Tạo không gian xanh là một trong những giải pháp quan trọng trong việc giảm ngập lụt tại TP.HCM. Các công viên, vườn cây, và các khu vực xanh không chỉ giúp hấp thụ nước mưa mà còn tạo ra môi trường sống trong lành cho cư dân. Việc trồng cây xanh trên các tuyến đường và khu vực công cộng có thể giúp giảm thiểu lượng nước mưa chảy tràn vào hệ thống thoát nước. Nghiên cứu cho thấy rằng các khu vực có nhiều cây xanh thường ít bị ngập hơn so với các khu vực không có. Do đó, việc phát triển không gian xanh cần được ưu tiên trong quy hoạch đô thị.

III. Đánh giá hiệu quả của các giải pháp

Đánh giá hiệu quả của các giải pháp kỹ thuật sinh thái trong việc giảm ngập lụt tại TP.HCM là rất cần thiết. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các giải pháp này có thể giảm thiểu đáng kể tình trạng ngập lụt, đồng thời cải thiện chất lượng môi trường. Việc sử dụng mô hình hóa để tính toán nguy cơ ngập và hiệu quả của các giải pháp sinh thái là một phương pháp hữu ích. Kết quả cho thấy rằng các khu vực áp dụng giải pháp sinh thái có khả năng thoát nước tốt hơn và ít bị ngập hơn. Điều này chứng tỏ rằng việc đầu tư vào các giải pháp sinh thái không chỉ mang lại lợi ích về môi trường mà còn có giá trị kinh tế lâu dài.

3.1. Mô hình hóa và tính toán hiệu quả

Mô hình hóa là một công cụ quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả của các giải pháp kỹ thuật sinh thái. Các mô hình như MIKE NAM, MIKE FLOOD, và MIKE URBAN được sử dụng để tính toán nguy cơ ngập và hiệu quả của các giải pháp. Kết quả từ các mô hình này cho thấy rằng việc áp dụng các giải pháp sinh thái có thể giảm thiểu đáng kể độ sâu ngập trong các khu vực trọng điểm. Việc sử dụng mô hình hóa không chỉ giúp đánh giá hiện trạng mà còn hỗ trợ trong việc lập kế hoạch và triển khai các giải pháp giảm ngập hiệu quả.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Tình trạng ngập lụt đô thị dưới tác động kép của biến đổi khí hậu (BĐKH), nước biển dâng (NBD) và tốc độ đô thị hóa nhanh chóng đang đặt ra thách thức mang tính chiến lược đối với các siêu đô thị đang phát triển. Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) được các tổ chức quốc tế xếp vào danh sách 10 đô thị toàn cầu có nguy cơ cao nhất chịu ảnh hưởng nặng nề từ BĐKH. Về mặt địa hình, khoảng 60% diện tích tự nhiên của thành phố có cao độ dưới +1,5 m và 55% diện tích phân bố ở dải trũng thấp dưới +2,0 m. Hệ thống tiêu thoát nước đô thị hiện hữu được thiết kế chủ yếu theo các quy chuẩn kỹ thuật truyền thống, dựa trên Quyết định số 752/QĐ-TTg ngày 19/06/2001 và Quy hoạch thủy lợi 1547/QĐ-TTg ngày 28/10/2008, hiện đã bộc lộ rõ sự quá tải trước các hình thế thời tiết cực đoan và hiện tượng sụt lún nền địa chất cục bộ (với diện tích sụt lún trên 10 cm/10 năm lên tới 239 km²).

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) trọng tâm nằm ở chỗ: các biện pháp chống ngập truyền thống tại TP.HCM chủ yếu tập trung vào các giải pháp công trình "xám" tập trung (đê bao, cống kiểm soát triều lớn, trạm bơm công suất cao) mang tính cục bộ "ngập úng ở khu vực nào thì giải quyết ở khu vực đó", có chi phí đầu tư khổng lồ nhưng tính đàn hồi trước biến cố cực đoan rất hạn chế. Các nghiên cứu trước đây (như Đoàn Cảnh, 2012; các đề tài thoát nước đô thị lưu vực trung tâm) mới dừng lại ở việc áp dụng đơn lẻ từng giải pháp sinh thái riêng biệt hoặc mô hình hóa thủy lực đơn tuyến (MIKE 11, MIKE MOUSE), thiếu vắng một khung tích hợp tổ hợp kỹ thuật sinh thái đa chức năng (Ecological Engineering Complex) gắn liền với mô hình thủy lực liên kết động đa chiều (1D-2D-Urban) theo các kịch bản nồng độ khí nhà kính đại diện (Representative Concentration Pathways - RCPs).

Luận án xác định hệ thống các câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu cụ thể:

• Câu hỏi nghiên cứu 1 (RQ1): Thực trạng ngập lụt, ranh giới ngập và nguy cơ ngập lụt tại TP.HCM diễn biến như thế nào dưới tác động tổng hợp của mưa thiết kế chu kỳ lặp lại P=10 năm, triều cường và các kịch bản BĐKH (RCP 4.5 và RCP 8.5) đến năm 2030?
• Câu hỏi nghiên cứu 2 (RQ2): Những lưu vực và tuyến hạ tầng trọng yếu nào chịu tổn thương sâu sắc nhất từ tương tác giữa lũ thượng nguồn, triều cường bán nhật triều Biển Đông và sự thiếu đồng bộ của mạng lưới thoát nước?
• Câu hỏi nghiên cứu 3 (RQ3): Việc ứng dụng tổ hợp kỹ thuật sinh thái gồm cây xanh đường phố (Green-Roads - GRs), vỉa hè sinh thái JW (Jui-Wen Chen) và hồ sinh thái (Ecological Retention Lake) có khả năng giảm thiểu định lượng bao nhiêu phần trăm lưu lượng đỉnh và độ sâu ngập úng tại một tiểu lưu vực đô thị điển hình?
• Giả thuyết nghiên cứu 1 (H1): Tổ hợp các kỹ thuật sinh thái phân tán tại nguồn có thể làm giảm đáng kể áp lực thủy lực lên hệ thống cống thoát nước ngầm, nâng cao hệ số thấm và kéo dài thời gian tập trung dòng chảy bề mặt so với giải pháp công trình xám truyền thống.
• Giả thuyết nghiên cứu 2 (H2): Hiệu quả giảm ngập của kỹ thuật sinh thái duy trì tính khả thi và bền vững ngay cả trong kịch bản phát thải cao RCP 8.5 đến năm 2030.

Về khung lý thuyết, công trình tích hợp Lý thuyết Đàn hồi Sinh thái (Ecological Resilience Theory của Holling, 1973), Khung Chuyển đổi Nước Đô thị (Urban Water Transition Framework của Brown và cộng sự, 2009), cách tiếp cận Hệ thống Thoát nước Đô thị Bền vững (Sustainable Drainage Systems - SUDS 3E: Engineering, Environment, Economic) và Khái niệm Phát triển Tác động Thấp (Low Impact Development - LID). Phạm vi không gian nghiên cứu bao phủ toàn bộ vùng đô thị TP.HCM với trọng tâm thực nghiệm tại phường An Khánh (sáp nhập từ phường Bình An và Bình Khánh cũ, diện tích 4,02 km², mật độ dân số 6.626 người/km²), thành phố Thủ Đức. Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học định lượng đột phá để tái định hình quy hoạch thoát nước bền vững cho đô thị thích ứng BĐKH.

Literature Review và Positioning

Tổng quan tài liệu quốc tế và trong nước cho thấy sự chuyển dịch rõ nét trong tư duy quản lý ngập lụt đô thị qua ba dòng nghiên cứu chính:

Dòng nghiên cứu thứ nhất tập trung vào các giải pháp công trình "cứng" (Hard Engineering Infrastructures). Các hệ thống đê biển khổng lồ tại Hà Lan (16.493 km đê), công trình ngăn triều Saint Petersburg (Nga), đê bao Hạ Môn (Trung Quốc, 226 km) hay đập ngăn triều Marina Barrage (Singapore) đã chứng minh khả năng kiểm soát lũ quy mô lớn. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu thủy văn hiện đại như Butler & Davies (2004) và Zevenbergen và cộng sự (2008) chỉ ra rằng giải pháp công trình cứng có "tính hữu hạn về rủi ro" (finite risk capacity), chi phí duy tu vận hành rất lớn, phá vỡ cảnh quan tự nhiên và dễ dẫn đến thảm họa khi các thông số khí tượng vượt ngưỡng thiết kế.

Dòng nghiên cứu thứ hai hướng vào quản lý nước mưa đô thị bền vững thông qua giải pháp phi công trình và hạ tầng xanh (Green Infrastructure). Fletcher và cộng sự (2015) đã hệ thống hóa các thuật ngữ như LID tại Bắc Mỹ, SUDS tại Anh, WSUD (Water Sensitive Urban Design) tại Úc và BIOECODS tại Malaysia. Các nghiên cứu thực nghiệm tại châu Á của Lee (2012) tại Hàn Quốc và Wong (2006) tại Singapore nhấn mạnh việc duy trì chế độ thủy văn tự nhiên thông qua cơ chế thấm, giữ chậm và xử lý ô nhiễm tại nguồn bằng thảm thực vật, mương thấm và mái nhà xanh.

Dòng nghiên cứu thứ ba tập trung vào mô hình hóa ngập lụt tích hợp và đánh giá tác động của BĐKH. Việc kết hợp giữa mô hình thủy văn mưa - dòng chảy và mô hình thủy lực 1D/2D ngập lụt (DHI MIKE, SWMM, WEAP của Viện Môi trường Stockholm) đã được áp dụng rộng rãi để mô phỏng ngập lụt phức tạp (Mark và cộng sự, 2004; Vojinovic & Tutulic, 2009).

Cuộc tranh luận học thuật cốt lõi diễn ra giữa hai quan điểm đối nghịch về thích ứng ngập lụt: quan điểm "chống chịu" (resistance - Engineering Resilience) cố gắng cô lập đô thị khỏi nước bằng hệ thống đê bao, cống đập ngăn dòng; ngược lại, quan điểm "đàn hồi" (resilience - Ecological Resilience) chấp nhận ngập có kiểm soát, tạo không gian cho nước (room for the river), gia tăng năng lực tự điều chỉnh và hấp thu xung lực của hệ sinh thái đô thị.

Trong nước, các công trình của các nhóm nghiên cứu tại TP.HCM trước đây chủ yếu tập trung đánh giá nguyên nhân ngập do tổ hợp 3 yếu tố: mưa lớn đối lưu, triều cường và xả lũ hồ Dầu Tiếng/Trị An, hoặc mô phỏng thủy lực mạng lưới cống riêng lẻ. Luận án này định vị chính xác khoảng trống bằng cách liên kết toàn diện chuỗi công cụ mô hình hóa số bậc cao (MIKE NAM - MIKE 11 - MIKE 21 - MIKE URBAN qua MIKE FLOOD) để đánh giá hiệu quả của tổ hợp kỹ thuật sinh thái (GRs + JW + Hồ sinh thái) trên địa bàn cụ thể của TP.HCM.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế:

• So với mô hình công viên Chulalongkorn Centenary (Bangkok, Thái Lan - lưu trữ 1 triệu gallon nước mưa), nghiên cứu không chỉ áp dụng đơn lẻ không gian trữ nước hở mà kết hợp không gian ngầm sinh thái JW tăng cường thẩm thấu bổ cấp nước ngầm.
• So với hệ thống thoát nước bền vững tại Stockholm (Thụy Điển) và đô thị sinh thái Nhật Bản, luận án đã hiệu chỉnh các hệ số thủy văn cho phù hợp với vùng đất thấp nhiệt đới gió mùa chịu ảnh hưởng mạnh của chế độ bán nhật triều Biển Đông.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án mở rộng Lý thuyết Đàn hồi Sinh thái (Holling, 1973) trong lĩnh vực kỹ thuật môi trường đô thị. Công trình chứng minh rằng khả năng thích nghi của đô thị không đồng nghĩa với việc gia tăng quy mô các khối bê tông ngăn triều, mà nằm ở việc phục hồi các chức năng thủy văn tự nhiên (thấm, bốc thoát hơi nước, lưu trữ tạm thời). Luận án cũng đóng góp vào Khung Chuyển đổi Nước Đô thị (Brown và cộng sự, 2009) bằng việc vạch ra lộ trình đưa TP.HCM từ trạng thái "Đô thị tiêu thoát nước" (Drained City) tiến lên trạng thái "Đô thị nhạy cảm với nước" (Water Sensitive City).

Khung lý thuyết đề xuất các mệnh đề khoa học:

• Mệnh đề 1 (P1): Sự gia tăng tỷ lệ bề mặt không thấm trong quá trình đô thị hóa làm suy giảm phi tuyến tính thời gian tập trung dòng chảy, gây quá tải cho hệ thống cống ngầm bất kể việc mở rộng tiết diện cống.
• Mệnh đề 2 (P2): Tổ hợp kỹ thuật sinh thái đa lớp tạo ra hiệu ứng cộng hưởng (synergistic effect), trong đó vỉa hè JW xử lý lượng mưa ban đầu, Green-Roads giảm dòng chảy tràn mặt đường và hồ sinh thái cắt giảm lưu lượng đỉnh của toàn lưu vực.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp 3 trụ cột lý thuyết: (1) Thủy văn học đô thị nhiệt đới, (2) Kỹ thuật sinh thái (Ecological Engineering) và (3) Động lực học dòng chảy đa chiều.

Các khái niệm then chốt được định nghĩa tường minh:

• Kỹ thuật sinh thái JW (Jui-Wen Chen Eco-Pavement): Kết cấu mặt phủ nhân tạo có cấu trúc rỗng đa tầng kết hợp ống dẫn khí, cho phép nước mặt thẩm thấu trực tiếp xuống tầng đệm ngầm với tốc độ cao, đồng thời lưu trữ và điều hòa nhiệt độ mặt đất.
• Kỹ thuật cây xanh đường phố (Green-Roads - GRs): Hệ thống rãnh sinh học, dải cây xanh biên kết hợp vật liệu thấm dọc tuyến giao thông nhằm giữ chậm và lọc sơ bộ dòng chảy tràn bề mặt.
• Hồ sinh thái (Ecological Retention Pond): Thủy vực nhân tạo được thiết kế bán tự nhiên với thảm thực vật thủy sinh, có khả năng điều tiết dung tích lũ tạm thời và cải thiện chất lượng nước thông qua các quá trình sinh học.

Điều kiện biên (Boundary conditions): Khung phân tích áp dụng cho vùng đô thị đồng bằng ven biển nhiệt đới ẩm, địa hình cao độ thấp (<+2,0 m), chịu ảnh hưởng mạnh của chế độ bán nhật triều không đều và biên độ sụt lún địa chất đô thị đáng kể.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Luận án tiếp cận theo quan điểm bản thể luận hiện thực và nhận thức luận thực chứng kết hợp hiện thực phản biện (Post-Positivism & Critical Realism). Thiết kế nghiên cứu tích hợp đa phương pháp (Mixed-methods): kết hợp khảo sát thực địa, phân tích chuỗi số liệu quan trắc khí tượng - thủy văn lịch sử với mô phỏng toán số trị thủy lực - thủy văn đa tầng bậc cao. Thiết kế mô phỏng được phân cấp theo 2 cấp độ: cấp toàn đô thị (toàn bộ lưu vực TP.HCM) và cấp tiểu lưu vực đô thị mới (khu vực phường Bình An, phường An Khánh, thành phố Thủ Đức).

Quy trình nghiên cứu và chuẩn hóa dữ liệu

Dữ liệu nghiên cứu bao gồm:

• Bản đồ địa hình số độ phân giải cao kết hợp hệ thống thông tin địa lý GIS về sử dụng đất và giao thông.
• Mạng lưới hạ tầng thoát nước hiện trạng: tổng chiều dài cống thoát nước đạt trên 4.000 km, 718 tuyến cống cấp 2 và cấp 3 do Trung tâm Quản lý Hạ tầng Kỹ thuật quản lý, cùng 10.554 tuyến cống cấp 3, cấp 4 và hẻm nhánh do quận huyện quản lý; 1.224 cửa xả, 523 van ngăn triều, 9 cống kiểm soát triều lớn (Bình Triệu, Ông Dầu, Thủ Đức, Gò Dưa, Đúc Nhỏ, Rạch Đá, Đá Hàn, Ông Đụng, Ba Thôn), 4 cụm cống kết hợp trạm bơm tổng công suất 476.800 m³/h (Bình Lợi, Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Rạch Nhảy - Ruột Ngựa, Rạch Lăng).
• Chuỗi số liệu mưa tự ghi và quan trắc thủy văn mực nước tại các trạm đại diện: trạm Phú An (sông Sài Gòn), trạm Nhà Bè (sông Nhà Bè), trạm Đồng Tranh (khu vực hạ lưu vịnh Cần Giờ).
• Kiểm tra tính tin cậy và độ hợp lệ: Bộ mô hình MIKE 11 và MIKE FLOOD được hiệu chỉnh và kiểm định nghiêm ngặt với số liệu ngập thực tế trong các trận mưa cực đoan ngày 26/09/2016 (lượng mưa cục bộ trên 100 mm gây ngập diện rộng) và trận mưa lịch sử do hoàn lưu bão số 9 (Usagi) ngày 25/11/2018. Hệ số Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) và chỉ số tương quan pha mực nước đỉnh triều đạt mức tương thích cao giữa mực nước tính toán và quan trắc thực tế.

Data và phân tích mô phỏng

Các kịch bản tính toán được thiết lập:

• Kịch bản hiện trạng sử dụng đất và lượng mưa thiết kế chu kỳ P=10 năm.
• Kịch bản BĐKH và NBD của Bộ Tài nguyên và Môi trường đến năm 2030: Kịch bản phát thải trung bình thấp RCP 4.5 và kịch bản phát thải cao RCP 8.5.
• Thiết lập mô hình cho tiểu lưu vực phường Bình An: Mô phỏng mạng lưới vi mô kết hợp các thông số đặc tính thấm của kết cấu mặt đường sinh thái JW, diện tích mảng xanh GRs và dung tích trữ của hồ sinh thái.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Nghiên cứu mang lại các phát hiện cốt lõi có giá trị khoa học và thực tiễn sâu sắc:

Thứ nhất, mức độ ngập lụt hiện trạng và xu thế gia tăng phi tuyến tính theo kịch bản BĐKH. Kết quả mô phỏng trên toàn địa bàn TP.HCM chỉ ra rằng với trận mưa thiết kế chu kỳ lặp lại P=10 năm kết hợp triều cường, hàng loạt tuyến đường tại các lưu vực trung tâm, lưu vực phía Đông và phía Nam chìm sâu trong nước ngập với độ sâu phổ biến từ 0,2 m đến trên 0,6 m. Dưới kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4.5 và đặc biệt là RCP 8.5 đến năm 2030, diện tích ngập và tổng độ sâu ngập tại các trục giao thông chính tiếp tục gia tăng từ 15% đến 35%, vượt hoàn toàn năng lực thoát nước tự chảy của các cửa xả hiện hữu khi mực nước triều ngoài sông duy trì ở mức cao.

Thứ hai, giới hạn nghiêm trọng của hệ thống quy hoạch thoát nước truyền thống. Kết quả phân tích cho thấy Quy hoạch 752 (năm 2001) và Quy hoạch 1547 (năm 2008) bộc lộ sự bất cập lớn khi chưa tính toán đầy đủ các yếu tố cực đoan của BĐKH, hiện tượng gia tăng mặt phủ không thấm do tốc độ bê tông hóa nhanh và tình trạng sụt lún nền đất cục bộ. "Tốc độ lún sụt trong vòng 10 năm đạt trên 10 cm, ảnh hưởng đến khu vực có tổng diện tích 239 km²", trong đó mốc trắc địa tại An Lạc (Bình Tân) lún tới 73 cm và tại Tân Túc (Bình Chánh) lún 44 cm (giai đoạn 2005-2015), làm biến dạng hoàn toàn độ dốc thủy lực tự nhiên của các tuyến cống.

Thứ ba, hiệu quả giảm tải thủy lực vượt trội của tổ hợp 3 kỹ thuật sinh thái tại khu vực thực nghiệm phường Bình An. Khi áp dụng đơn lẻ, từng giải pháp chỉ xử lý được một phần cục bộ lượng nước mặt. Tuy nhiên, khi tích hợp đồng bộ cụm giải pháp kỹ thuật sinh thái:

• Kỹ thuật vỉa hè thấm sinh thái JW giúp nâng cao vượt bậc tốc độ thẩm thấu tại chỗ, giữ lại lượng nước mưa ban đầu và bổ cấp độ ẩm cho đất tầng nông.
• Kỹ thuật cây xanh đường phố (GRs) tạo dải đệm làm chậm dòng chảy tràn từ mặt đường vào mạng lưới thu gom.
• Kỹ thuật hồ sinh thái đảm nhận vai trò cắt đỉnh lũ tiểu lưu vực.

Biểu đồ so sánh đường quá trình lưu lượng mô phỏng của trận mưa cực đoan ngày 25/11/2018 khi có áp dụng kỹ thuật sinh thái cho thấy lưu lượng đỉnh dòng chảy tràn giảm từ 30% đến 48%, kéo dài thời gian duy trì đỉnh dòng chảy (peak delay) thêm 25-40 phút, đồng thời giảm độ sâu ngập trên các tuyến đường trọng điểm xuống dưới ngưỡng ngập úng gây trở ngại giao thông theo quy định hiện hành của Bộ Xây dựng (độ sâu < 30 cm, thời gian rút < 30 phút).

Thứ tư, tính khả thi thích ứng theo kịch bản RCP 4.5 và RCP 8.5. Đánh giá hệ số khả thi áp dụng kỹ thuật sinh thái tại phường Bình An khẳng định giải pháp sinh thái duy trì hiệu quả giảm ngập tích cực kể cả trong điều kiện cực đoan của kịch bản RCP 8.5 đến năm 2030, giúp giảm áp lực đầu tư mở rộng mạng lưới cống ngầm bê tông vốn vô cùng tốn kém và khó khả thi trong các khu dân cư hiện hữu.

Bảng tổng hợp so sánh hiệu quả giữa các kịch bản

Thông số đánh giá	Hiện trạng (Không áp dụng KTST)	Áp dụng KTST - Hiện trạng	Áp dụng KTST - Kịch bản RCP 4.5 (2030)	Áp dụng KTST - Kịch bản RCP 8.5 (2030)
Lưu lượng đỉnh dòng chảy ($Q_{max}$)	Cơ sở (100%)	Giảm 35% - 48%	Giảm 28% - 38%	Giảm 22% - 32%
Độ sâu ngập trung bình mặt đường	0,35 m - 0,65 m	0,08 m - 0,18 m	0,12 m - 0,22 m	0,18 m - 0,28 m
Thời gian duy trì ngập	> 90 - 150 phút	< 25 - 30 phút	< 35 - 45 phút	< 45 - 60 phút
Khả năng đáp ứng tiêu chuẩn BXD	Không đạt	Đạt hoàn toàn	Đạt phần lớn điểm ngập	Đạt ngưỡng an toàn giao thông
Hệ số khả thi kỹ thuật - môi trường	Thấp (Quá tải cống)	Rất cao ($K_{kt} > 0,85$)	Cao ($K_{kt} > 0,78$)	Khả thi ($K_{kt} > 0,70$)

Implications đa chiều

• Về mặt lý thuyết: Cung cấp bằng chứng thực nghiệm vững chắc cho mô hình đô thị nhạy cảm với nước tại các vùng trũng thấp châu Á, chứng minh rằng kỹ thuật sinh thái không chỉ có vai trò cảnh quan mà là một cấu phần thủy lực điều hòa dòng chảy có khả năng lượng hóa chính xác.
• Về mặt phương pháp: Thiết lập quy trình chuẩn trong việc liên kết chuỗi mô hình MIKE FLOOD (NAM - 11 - 21 - URBAN) có tích hợp thông số vật liệu sinh thái (JW, GRs) cho các bài toán quy hoạch đô thị.
• Về mặt thực tiễn và chính sách: Đề xuất một lộ trình khả thi cho TP.HCM trong việc sửa đổi, bổ sung Quy hoạch tổng thể hệ thống thoát nước thay thế Quyết định 752/QĐ-TTg, chuyển từ chiến lược "ngăn chặn triệt để bằng đê cứng" sang chiến lược "quản lý ngập tích hợp dựa vào thiên nhiên" (Nature-based Solutions - NbS).

Limitations và Future Research

Luận án thẳng thắn chỉ ra các giới hạn nghiên cứu mang tính khách quan:

• Giới hạn về dữ liệu địa chất và sụt lún: Mô hình thủy lực chưa thể tích hợp tương tác động lực thời gian thực giữa tốc độ lún sụt cục bộ theo từng tháng với sự biến dạng lòng dẫn của từng phân đoạn cống ngầm.
• Giới hạn phạm vi thực nghiệm: Việc tính toán chi tiết tổ hợp kỹ thuật sinh thái mới được triển khai tập trung tại tiểu lưu vực phường Bình An (phường An Khánh, TP. Thủ Đức). Cần có thêm các thực nghiệm quy mô lớn tại các lưu vực có đặc tính thổ nhưỡng khác biệt (như vùng đất phèn trũng Bình Chánh, Nhà Bè).
• Giới hạn về thông số vật liệu dài hạn: Các thông số về độ thấm của vật liệu JW và rãnh thấm sinh thái được giả định ở điều kiện hoạt động tiêu chuẩn, chưa đánh giá đầy đủ hiện tượng bồi lắng bùn mịn và suy giảm hệ số thấm sau 5-10 năm vận hành thực tế nếu thiếu công tác bảo trì định kỳ.

Định hướng nghiên cứu tương lai:

1. Mở rộng mô phỏng tối ưu hóa vị trí và quy mô các hồ sinh thái và dải thấm trên toàn bộ 6 vùng thoát nước mưa của TP.HCM bằng thuật toán trí tuệ nhân tạo (AI/Machine Learning) kết hợp GIS.
2. Đánh giá chu trình vòng đời kinh tế (Life Cycle Cost Analysis - LCCA) giữa giải pháp công trình xám đơn thuần và giải pháp tích hợp kỹ thuật sinh thái.
3. Nghiên cứu sâu cơ chế xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ, kim loại nặng trong nước mưa chảy tràn thông qua các tầng đệm lọc sinh học trước khi xả ra sông Sài Gòn và sông Đồng Nai.

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật: Mở ra hướng nghiên cứu liên ngành chuyên sâu giữa Sinh thái học đô thị, Kỹ thuật tài nguyên nước và Quy hoạch hạ tầng kỹ thuật; dự kiến trở thành tài liệu tham khảo cốt lõi với khả năng trích dẫn cao trong các nghiên cứu về đô thị thích ứng BĐKH tại Đông Nam Á.
• Tác động đến công tác quản lý Nhà nước: Cung cấp luận cứ khoa học trực tiếp cho Sở Xây dựng TP.HCM, Sở Tài nguyên và Môi trường, và Trung tâm Quản lý Hạ tầng Kỹ thuật trong việc xây dựng đồ án điều chỉnh Quy hoạch thoát nước TP.HCM tầm nhìn đến 2050.
• Lợi ích kinh tế - xã hội: Giảm thiểu thiệt hại kinh tế do gián đoạn giao thông, hư hỏng phương tiện, ngập úng nhà xưởng và công trình dân sinh; tiết kiệm hàng ngàn tỷ đồng vốn ngân sách cho việc kích thước hóa cống ngầm và nâng cao cao trình đường một cách thụ động.
• Giá trị môi trường sinh thái: Gia tăng diện tích mảng xanh đô thị, giảm thiểu hiệu ứng đảo nhiệt đô thị (Urban Heat Island), bổ cấp tầng nước ngầm và nâng cao chất lượng môi trường sống cho cộng đồng dân cư.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và Giới học thuật: Tiếp cận phương pháp luận liên kết mô hình thủy văn - thủy lực đa chiều (1D-2D-Urban) và dữ liệu thực nghiệm về hệ số thấm của các giải pháp sinh thái tiên tiến.
• Các kỹ sư quy hoạch và tư vấn hạ tầng đô thị: Nhận được bộ công cụ tính toán, thông số thiết kế điển hình của kỹ thuật JW, Green-Roads và hồ sinh thái để áp dụng trực tiếp vào các dự án khu đô thị mới.
• Các nhà hoạch định chính sách đô thị: Có cơ sở khoa học định lượng vững chắc để ban hành các cơ chế khuyến khích (hoặc quy chuẩn bắt buộc) về tỷ lệ diện tích mặt phủ thấm và hồ trữ nước sinh thái trong các dự án phát triển bất động sản.
• Cộng đồng dân cư đô thị: Thụ hưởng không gian sống trong lành, xanh hóa, giảm thiểu triệt để tình trạng ngập nước tràn vào nhà và ô nhiễm môi trường sau mỗi cơn mưa lớn.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì?
Đó là sự mở rộng Lý thuyết Đàn hồi Sinh thái (Ecological Resilience) của Holling vào kỹ thuật thủy lực đô thị nhiệt đới. Luận án bác bỏ quan điểm thuần túy xem ngập lụt là đối tượng phải "chống lại" bằng đê cứng bê tông hóa, xác lập cơ sở khoa học chứng minh khả năng "chung sống và tự điều tiết" của hệ thống đô thị thông qua việc phân tán lưu lượng đỉnh bằng tổ hợp cấu trúc sinh thái tại nguồn.

2. Điểm đột phá về mặt phương pháp nghiên cứu so với các công bố trước đây?
So với các nghiên cứu trước đây tại TP.HCM chỉ dùng mô hình 1 chiều đơn lẻ (MIKE 11) hoặc mô hình mạng lưới cống riêng rẽ (MIKE MOUSE), luận án là công trình tiên phong thiết lập chuỗi mô phỏng liên kết động toàn diện đa quy mô qua MIKE FLOOD (kết nối đồng thời MIKE NAM - MIKE 11 - MIKE 21 - MIKE URBAN), cho phép mô phỏng chính xác tương tác phức tạp giữa nước tràn mặt đường 2 chiều, dòng chảy trong cống ngầm và dao động thủy triều kênh rạch ngoài sông.

3. Phát hiện bất ngờ nhất từ dữ liệu thực nghiệm là gì?
Việc áp dụng đơn lẻ từng giải pháp sinh thái (chỉ trồng cây hoặc chỉ làm hồ) tại các khu vực đô thị hóa mật độ cao chỉ mang lại hiệu quả giảm ngập cục bộ rất thấp (<15%). Tuy nhiên, khi kết hợp tổ hợp 3 kỹ thuật sinh thái (GRs + JW + Hồ sinh thái), hiệu quả giảm tải lưu lượng đỉnh tăng vọt lên tới gần 48%, chứng minh tính phi tuyến tính và hiệu ứng tương hỗ mạnh mẽ của hệ sinh thái kỹ thuật.

4. Quy trình nhân rộng và tái lặp nghiên cứu (Replication Protocol) có được cung cấp rõ ràng không?
Có. Luận án cung cấp đầy đủ thông số đầu vào mô hình, đặc tính mặt phủ, hệ số nhám Manning, đường cong thấm Horton/Green-Ampt của kết cấu JW, chuỗi thủy văn biên trạm Phú An/Nhà Bè và kịch bản mưa thiết kế, cho phép các nhà nghiên cứu dễ dàng tái lập mô phỏng cho bất kỳ lưu vực đô thị nào khác.

5. Lộ trình nghiên cứu 10 năm tiếp theo được định hình như thế nào?
Tập trung vào 3 trọng tâm: (1) Số hóa bản đồ phân vùng tiềm năng kỹ thuật sinh thái toàn thành phố trên nền tảng WebGIS/Digital Twin; (2) Nghiên cứu vật liệu sinh thái JW thế hệ mới sử dụng phế phẩm công nghiệp tái chế; (3) Hoàn thiện khung thể chế tài chính về phí dịch vụ thoát nước mưa dựa trên tỷ lệ diện tích không thấm của từng công trình.

Kết luận

1. Luận án đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu: xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn vững chắc cho việc ứng dụng tổ hợp kỹ thuật sinh thái nhằm giảm nhẹ tác động của ngập lụt tại TP.HCM.
2. Xây dựng thành công hệ thống bản đồ ngập lụt chi tiết cho toàn TP.HCM và tiểu lưu vực thực nghiệm theo các kịch bản BĐKH (RCP 4.5 và RCP 8.5) đến năm 2030 dựa trên chuỗi mô hình số trị liên kết động lực MIKE FLOOD (NAM - 11 - 21 - URBAN).
3. Chứng minh bằng số liệu định lượng tính vượt trội của tổ hợp 3 kỹ thuật sinh thái (Green-Roads, vỉa hè sinh thái JW, hồ sinh thái) với khả năng cắt giảm lưu lượng đỉnh từ 35% - 48% và kiểm soát độ sâu ngập mặt đường dưới ngưỡng an toàn theo tiêu chuẩn xây dựng.
4. Mở ra bước chuyển biến mang tính cách mạng (Paradigm shift) trong tư duy quy hoạch thoát nước: chuyển dịch từ "chống chịu công trình xám đơn độc" sang "thích ứng đàn hồi dựa vào hạ tầng xanh - sinh thái".
5. Khởi tạo 3 dòng nghiên cứu liên ngành mới: Sinh thái học công trình đô thị nhiệt đới, Mô hình hóa thủy văn số tương tác BĐKH - sụt lún đất, và Kinh tế học quản lý nước mưa bền vững.
6. Đóng góp sản phẩm khoa học có giá trị ứng dụng cao, sẵn sàng chuyển giao cho chính quyền TP.HCM làm căn cứ điều chỉnh quy hoạch thoát nước đô thị hướng tới phát triển bền vững và chống chịu khí hậu toàn cầu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ -------------------------- HUỲNH LƯU TRÙNG PHÙNG ỨNG DỤNG KỸ THUẬT SINH THÁI GIẢM NHẸ TÁC ĐỘNG CỦA NGẬP LỤT TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH THÁI HỌC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ---------------------------- HUỲNH LƯU TRÙNG PHÙNG ỨNG DỤNG KỸ THUẬT SINH THÁI GIẢM NHẸ TÁC ĐỘNG CỦA NGẬP LỤT TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 9 42 01 20 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH THÁI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Nguyễn Kỳ Phùng 2. Lê Công Nhất Phương THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2023 ii LỜI CÁM ƠN Sau thời gian tiến hành triển khai nghiên cứu, người viết đã hoàn thành nội dung luận án “Ứng dụng kỹ thuật sinh thái giảm nhẹ tác động của ngập lụt tại Thành phố Hồ Chí Minh”. Luận án được hoàn thành không chỉ là công sức của bản thân tác giả mà còn có sự giúp đỡ, hỗ trợ tích cực của nhiều cá nhân và tập thể.

Người viết xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo, Quý Thầy, Cô giáo của Học viện Khoa học và Công nghệ đã hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án này. Xin gửi lời tri ân tới Quý Thầy, Cô Viện Sinh học Nhiệt đới đã tận tình giảng dạy các môn chuyên ngành trong quá trình học tập, nghiên cứu tại Viện. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS. Nguyễn Kỳ Phùng và TS.

Lê Công Nhất Phương đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn người viết trong suốt quá trình thực hiện luận án. Xin chân thành cảm ơn các đơn vị: Phân viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu, Sở Xây dựng TP. HCM, Trung tâm Quản lý hạ tầng kỹ thuật, Trung tâm Hệ thống thông tin Địa lý Thành phố Hồ Chí Minh, đã nhiệt tình giúp đỡ cũng như cung cấp cho người viết những số liệu, cơ sở dữ liệu cần thiết để hoàn thành luận án này một cách tốt nhất. Xin chân thành cảm ơn các bạn bè, đồng nghiệp cùng gia đình, những người đã không ngừng ủng hộ, khích lệ và tạo điều kiện thuận lợi, giúp tôi hoàn thiện luận án này.

Huỳnh Lưu Trùng Phùng iii TÓM TẮT Thành phố Hồ Chí Minh là một trong những thành phố lớn của Việt Nam chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của tình trạng biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Công tác chống ngập luôn là ưu tiên hàng đầu và là nhiệm vụ cấp bách của Thành phố từ hơn 15 năm qua. Trong thời gian qua, chính quyền Thành phố đã thực hiện nhiều biện pháp công trình, phi công trình: xây dựng hồ điều tiết, xây dựng các cống kiểm soát triều, xây dựng đê bao, nạo vét các trục tiêu thoát nước chính và kênh rạch, xây dựng các tuyến thu gom nước thải và nhà máy xử lý, … nhằm giải quyết vấn đề ngập. Tuy nhiên với bất lợi về thời tiết và tốc độ đô thị hóa như hiện nay, nhiều khu vực sẽ tiếp tục ngập nặng nếu không có biện pháp ứng phó kịp thời.

Như vậy, việc nghiên cứu và đề xuất giải pháp hiệu quả để giảm ngập theo cách tiếp cận mới với kỹ thuật phù hợp là rất cần thiết cả về mặt khoa học lẫn thực tiễn. Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm đề xuất giải pháp giảm ngập dựa trên ứng dụng các kỹ thuật sinh thái, phù hợp với điều kiện Thành phố Hồ Chí Minh thông qua phương pháp mô hình hóa, với việc kết hợp các mô hình MIKE NAM, MIKE FLOOD, MIKE URBAN để tính toán nguy cơ ngập cho Thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2030 với hai kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng RCP 4.5 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Kết quả cho thấy còn nhiều khu vực ở thành phố bị ngập và có dấu hiệu tăng lên về độ sâu ngập theo các kịch bản trung bình thấp và cao của kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng, điều này cần được sớm khắc phục và có các giải pháp kịp thời cho quy hoạch thoát nước, đồng thời cũng góp phần phát triển đô thị và hạ tầng cho thành phố. Đây là nghiên cứu đầu tiên đề xuất ứng dụng tổ hợp kỹ thuật sinh thái trong việc giảm thiểu mức độ ngập, đã được thực hiện tính toán tại một địa điểm cụ thể và cho kết quả khả quan.

Kết quả nghiên cứu kỳ vọng cung cấp được cơ sở khoa học, là nền tảng trong việc định hướng cho công tác giảm ngập trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh. iv ABSTRACT Ho Chi Minh City is one of the major cities of Vietnam that is most affected by climate change and sea level rise. Flood control has always been a top priority and an urgent task of Ho Chi Minh City for more than 15 years. There are many structural and non-structural solutions to deal with urban flooding in Ho Chi Minh City: regulator lake, controlled reduced tide system, construction sea dikes, wastewater collection system and treatment plants, etc in Ho Chi Minh City.

However, with adverse weather conditions, many areas will continue to be flooded if no timely response measures are taken. Thus, it is very necessary to research and propose effective solutions to reduce flooding according to a new approach with appropriate techniques, both in science and in practice. The objective of this study is to propose a solution to reduce flooding based on the application of ecological techniques, suitable to the conditions of Ho Chi Minh City by modeling method, with the combination of MIKE NAM, MIKE FLOOD, MIKE URBAN models to calculate flood risk for Ho Chi Minh City up to 2030 with two scenarios of climate change and sea level rise (RCP4.5) of the Ministry of Natural Resources and Environment. The results show that many areas in the City are flooded and show signs of increasing inundation depth under the low and high emission scenarios, which should be corrected soon and to have timely solutions for the drainage planning.

This contributes to urban development and infrastructure for the City. This is the first study that proposes the application of an ecological technique complex in reducing the level of flooding and its implementation at a specific location showed positive results. The research results are expected to provide a scientific basis, which is a foundation for flood reducing orientation in Ho Chi Minh City. v MỤC LỤC Trang TÓM TẮT.

III MỤC LỤC. V DANH MỤC BẢNG. IX DANH MỤC HÌNH. Tổng quan vấn đề nghiên cứu.

Tổng quan về ngập lụt đô thị. Những nguyên nhân cơ bản gây nên tình trạng ngập lụt đô thị. Phân cấp các điểm ngập theo quy định hiện hành. Tổng quan về các giải pháp giảm ngập.

Tổng quan về nghiên cứu các giải pháp giải giải quyết ngập lụt đô thị trên thế giới. Tổng quan nghiên cứu về ngập lụt đô thị tại TP. Tổng quan về các giải pháp sinh thái để nâng cao khả năng thích nghi và ứng phó ngập lụt đô thị. Công trình thiết kế theo phương pháp tiếp cận liên ngành (SUDS).

Hạ tầng xanh trong giảm ngập lụt. Tổng quan về khu vực nghiên cứu. Vị trí địa lý, đặc điểm tự nhiên của Thành phố Hồ Chí Minh. Vị trí địa lý.

Đặc điểm tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh. Tổng quan khu vực nghiên cứu thí điểm về giải pháp sinh thái giảm ngập. Tổng quan về tình hình ngập trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh. Tình hình ngập do mưa trên địa bàn thành phố.

Tình hình ngập do triều trên địa bàn thành phố. Hệ thống thoát nước hiện hữu và quy hoạch hệ thống thoát nước. Quy mô hệ thống thoát nước hiện hữu. Quy hoạch hệ thống thoát nước của Thành phố.

Các quy hoạch hiện nay so với thực tiễn của Thành phố. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Cách tiếp cận. Dữ liệu bản đồ.

Dữ liệu khí tượng – thủy văn. Dữ liệu mạng lưới thoát nước hiện trạng. Các tài liệu liên quan khác. Các nội dung và phương pháp nghiên cứu.

Đánh giá hiện trạng và nguy cơ ngập tại Thành phố Hồ Chí Minh trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Phương pháp ứng dụng mô hình toán. Phương pháp GIS. Ứng dụng kỹ thuật sinh thái để giảm thiểu tình trạng ngập tại Thành phố Hồ Chí Minh.

Kỹ thuật cây xanh đường phố (Green-Roads- GRs). Kỹ thuật sinh thái JW (Jui-Wen Chen). Kỹ thuật hồ sinh thái. Tạo mảng xanh đô thị.

Đánh giá tính khả thi trong việc áp dụng 3 kỹ thuật sinh thái. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU. Đánh giá hiện trạng và nguy cơ ngập tại Thành phố Hồ Chí Minh trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Đánh giá hiện trạng ngập của khu vực TP.

Thông số thiết kế mô hình và thiết lập thời gian tính toán. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 11. Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình MIKE FLOOD. Kết quả tính toán ngập hiện trạng.

Bản đồ ngập hiện trạng khu vực TP. Đánh giá nguy cơ ngập tại TP. HCM đến năm 2030 theo các kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4. Đánh giá nguy cơ ngập theo kịch bản RCP 4.

Đánh giá nguy cơ ngập cho khu vực TPHCM theo kịch bản phát thải cao RCP 8. Ứng dụng kỹ thuật sinh thái để giảm thiểu tình trạng ngập tại Thành Phố Hồ Chí Minh, tính toán cho trường hợp cụ thể. Đánh giá tình trạng ngập khu vực phường Bình An theo hiện trạng sử dụng đất. Đánh giá nguy cơ ngập khu vực phường Bình An theo kịch bản phát thải trung bình thấp RCP 4.

Đánh giá nguy cơ ngập khu vực phường Bình An theo kịch bản phát thải cao RCP 8. Đánh giá tính khả thi áp dụng kỹ thuật sinh thái giảm ngập phường Bình An. Đánh giá tính khả thi áp dụng kỹ thuật sinh thái giảm ngập theo hiện trạng 105 3. Đánh giá tính khả thi áp dụng kỹ thuật sinh thái giảm ngập theo kịch bản RCP 4.

Đánh giá tính khả thi áp dụng kỹ thuật sinh thái giảm ngập theo kịch bản RCP 8. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 113 viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT TP.