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.

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.