Đặt vấn đề Ngập úng đô thị là vấn đề ngày càng được nhiều người quan tâm. Ngập úng ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất, sinh hoạt và đời sống hằng ngày của người dân, làm hư hại các công trình xây dựng, phá hủy các công trình hạ tầng kỹ thuật, làm ngưng trệ giao thông, gây ô nhiễm môi trường. Ngập úng đã và đang diễn ra tại các đô thị vùng đồng bằng, duyên hải ven biển đến các đô thị vùng trung du miền núi và cao nguyên. Các nguyên nhân cơ bản gây nên tình trạng ngập úng hiện nay có thể kể đến là: - Điều kiện tự nhiên, đặc điểm khí tượng - thủy văn (KTTV): (1) do triều cường: mực nước sông dâng cao, gây khó khăn trong việc tiêu thoát nước, đặc biệt là đối với vùng trũng, đất thấp; (2) do mưa: lượng mưa ngày càng gia tăng và có cường độ lớn, thời gian mưa kéo dài, có những trường hợp vượt cường độ thiết kế của hệ thống thoát nước; (3) do lũ: lũ trực tiếp từ các sông thượng nguồn hoặc việc xả lũ từ công trình thủy điện, thủy lợi, hồ tưới tiêu trên các lưu vực sông, gây nguy hiểm hơn khi xảy ra đồng thời với mưa to và triều cường.
- Năng lực tiêu thoát nước của hệ thống thoát nước (HTTN): hệ thống chưa hoàn chỉnh, còn nhiều hạn chế, không được quy hoạch đầu tư đạt yêu cầu, hoặc hệ thống đã cũ, hư hỏng, không được duy tu, bảo dưỡng thường xuyên. Đồng thời rác thải, bùn cát, trầm tích lắng đọng ở cửa cống hoặc trong cống gây ra khó khăn trong việc tiêu thoát nước khi có mưa lớn kéo dài. - Quy hoạch, quản lý phát triển đô thị: những năm gần đây, quá trình đô thị hóa diễn ra với tốc độ khá cao, đặc biệt đối với thành phố đã và đang trong quá trình phát triển mạnh - thành phố Hồ Chí Minh (TP. Kèm theo đó là hiện tượng khí hậu thay đổi thất thường.
Trong đó có những thách thức đáng chú ý như hiện nay thành phố thường xuyên bị ngập, trường hợp mực nước biển dâng sẽ tiếp tục tác động mạnh mẽ. Mưa lớn và thiếu hồ lưu trữ nước, hệ thống thoát nước chưa đáp ứng,…cũng là các nguyên nhân dẫn đến ngập. Chính vì vậy, việc đô thị hóa thiếu Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2 kiểm soát, phát triển đô thị và phát triển cơ sở hạ tầng (CSHT) không đồng bộ, không thực sự phù hợp với đặc điểm từng vùng là những nguyên nhân trực tiếp khiến tình trạng ngập lụt đô thị càng nghiêm trọng. Ngập lụt bắt đầu trở thành vấn nạn của TP.HCM từ cách nay khoảng 20 năm.
Ngập xảy ra ở cả khu vực nông thôn lẫn khu vực đô thị, trong đó ngập tại các khu vực đô thị diễn ra gay gắt và gây thiệt hại đáng kể. Qua mỗi năm số điểm ngập ngày càng tăng và diện tích ngập cũng tăng theo. Năm 2008, là thời kỳ đỉnh điểm khi mà số điểm ngập lên tới 126 điểm; lúc này, Thành phố bắt đầu khởi động chương trình chống ngập trên toàn địa bàn. Tới năm 2015, số điểm ngập chỉ còn 23 điểm.
Tuy nhiên sang tới năm 2016, số điểm tăng vọt trở lại và các vùng ngập đã được xóa nay tái ngập. Đặc biệt những trận mưa trên 100mm gây ngập kéo dài ở các khu vực trũng thấp. Theo Trung tâm điều hành chương trình chống ngập nước TP.HCM, trong những tháng mùa mưa năm 2018, cứ vài tuần lại xảy ra một vụ ngập nước do mưa với nhiều mức độ nghiêm trọng khác nhau. Một trong 2 trận mưa lớn nhất trong năm 2018 là trận mưa vào chiều ngày 19/5 gây ngập 32 tuyến đường.
Tuyến đường Phan Huy Ích, quận Tân Bình có điểm ngập đến ngực người lớn làm giao thông bị tê liệt. Một số tuyến đường khác, 5 tiếng sau khi hết mưa, nước vẫn chưa rút, gây khó khăn cho giao thông, sinh hoạt của người dân. Trong khi các kế hoạch chống ngập vẫn còn đang tiếp tục bàn thảo thì trận “siêu mưa” lớn nhất trong lịch sử diễn ra chiều 25/11/2018 đã phá vỡ mọi kỷ lục. Số liệu quan trắc trên địa bàn quận 1 cho thấy chỉ trong vòng 90 phút vũ lượng đã đạt 204 mm, khiến cho 59 tuyến đường bị ngập nặng, trên thực tế gần như toàn bộ thành phố bị tê liệt vì ngập.
Một số khu vực bị ngập nặng như Thảo Điền (quận 2), Hiệp Bình Chánh (quận Thủ Đức), phường 15 (quận Tân Bình), phường Đông Hưng Thuận (quận 12),…phải dùng đến bè, máng để đi lại. Hai ngày sau trận mưa, nước vẫn chưa rút hết ở những khu vực bị ngập. Chiều ngày 29/06/2023, cơn mưa như trút nước ở nhiều nơi tại TP.HCM và kéo dài hơn một tiếng đồng hồ khiến nhiều tuyến đường ngập lênh láng. Các điểm Tổng quan vấn đề nghiên cứu 3 ngập như Nguyễn Văn Khối và các tuyến đường xung quanh công viên Làng Hoa (quận Gò Vấp), đường Thảo Điền, Quốc Hương (TP.Thủ Đức), Hồ Học Lãm, Tên Lửa (quận Bình Tân), khu vực công viên Lê Thị Riêng (quận 10) lại lênh láng như sông.
Hay cơn mưa đầu tháng 10 kèm triều cường khiến hàng loạt tuyến đường tại các quận 7,8, TP.Thủ Đức và các huyện Bình Chánh, Nhà Bè xảy ra tình trạng ngập khiến các phương tiện di chuyển khó khăn trên đường. Cơn mưa xuất hiện khoảng 15 giờ, mưa bắt đầu nặng hạt và kéo dài hơn 18 giờ mới ngớt. Cũng tại thời điểm đó, mức triều tại trạm đo Nhà Bè sông Đồng Điền đạt 1,66m, trạm Phú An sông Sài Gòn đạt 1,64m, cả hai trạm này đều vượt mức báo động 3. Nhằm hướng đến mục tiêu đô thị thông minh, TP.HCM nhất thiết cần thực hiện quản lý tốt công tác quy hoạch, xây dựng phát triển đô thị.
Vấn đề đặt ra là làm thế nào để cung cấp hiệu quả nhất các dịch vụ hạ tầng kỹ thuật phục vụ đô thị, nâng cao chất lượng sống của người dân; sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên về đất đai và giảm thiểu tác động bất lợi về môi trường và một trong các trọng tâm cần giải quyết là ngập lụt đô thị. Thực hiện điều này cần thiết phải ứng dụng một bộ công cụ hỗ trợ, mô hình toán chính là công cụ trợ giúp hữu ích, giúp thực hiện mô phỏng dòng chảy với các kịch bản khác nhau để từ đó cho phép đánh giá được khả năng của hệ thống tiêu thoát trước các tình huống gây ngập. Tuy nhiên hiện nay, các nghiên cứu đã và đang thực hiện chưa thật sự phù hợp với kiểu đô thị Việt Nam. Đặc điểm của đô thị Việt Nam là sự hiện diện của một hệ thống chằng chịt các con hẻm cùng với các cống kích thước nhỏ bên dưới mà việc đưa các cống này vào mô hình vẫn chưa được nhắc đến.
Trong khi đó cũng chưa có mô hình thủy văn tính toán dòng chảy tụ nào quan tâm tới sự hiện diện của hệ thống cống và hẻm nhỏ này. Thực tế cống, đường, ngõ hẻm là các phần tử dẫn nước quan trọng trong hệ thống thoát nước đô thị. Điểm đặc biệt ở các đô thị Việt Nam là số lượng các ngõ, hẻm nhỏ rất dày đặc, điều này khiến cho bài toán tiêu thoát nước đô thị trở nên khó khăn. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 4 Đáp ứng nhu cầu thực tiễn trên, đề tài “Xây dựng mô hình lưu vực thích hợp cho hệ thống thoát nước đô thị Việt Nam, áp dụng cho lưu vực Tân Hóa - Lò Gốm” sẽ được thực hiện với mục tiêu là phát triển một mô hình thủy văn cho phép xét tới sự hiện diện của hệ thống cống và hẻm nhỏ.
Đồng thời nghiên cứu cũng đưa ra hai hướng giải quyết trong bài toán ngập lụt đô thị cho lưu vực Tân Hóa - Lò Gốm. Phương pháp thứ nhất, ứng dụng bộ mô hình thủy văn lưu vực tính toán dòng chảy tụ có sự hiện diện của hệ thống cống và hẻm nhỏ. Phương pháp thứ hai, sử dụng địa hình 2D mô phỏng dòng chảy tràn trên bề mặt khi xảy ra ngập lụt trên các tuyến đường và khu vực dân cư thay cho mô hình thủy văn lưu vực. Từ đó so sánh hiệu quả của hai phương án này để có thể ứng dụng cho những bài toán khác nhau trong thực tế và mang ý nghĩa khoa học.
Tại lưu vực thí điểm nghiên cứu Tân Hóa - Lò Gốm, mỗi lần có mưa hay triều cường, tại các tuyến đường lớn ở quận Tân Bình như Đồng Đen, Âu Cơ, Thoại Ngọc Hầu, Lũy Bán Bích và hàng chục tuyến đường trong khu dân cư Bàu Cát, đường cũng như hẻm tràn ngập nước, nhiều nơi ngập rất sâu. Khu vực vòng xoay An Lạc (quận Bình Tân), khu dân cư Bình Phú (quận 6), vòng xoay Cây Gõ (quận 11), ngã tư 3 Tháng 2 và Lê Hồng Phong (quận 10), Phạm Thế Hiển (quận 8)… nước ngập gần nửa bánh xe máy. Nước tràn vào nhà dân, nhiều nhà phải trang bị máy bơm để bơm nước ra ngoài. Người dân sống dọc bên bờ kênh Nước Đen, kênh Tân Hóa - Lò Gốm là rác ngập trong dòng nước đen kịt và bốc mùi hôi thối, ô nhiễm trầm trọng.
Mùa mưa hay khi triều cường, nhiều khu dân cư dọc theo 2 tuyến kênh này hầm hập bốc lên mùi nồng nặc của hóa chất từ các cơ sở dệt nhuộm. Thời điểm đó, toàn bộ tuyến kênh này đầy rác, nước lưu thông rất yếu. Dòng nước đen kịt, nhà sàn cơi nới, lấn chiếm rạch mọc lô nhô, mất trật tự, người dân còn vô tư xả rác và nước thải xuống rạch. Trong khi đó, tuyến kênh này là hệ thống thoát nước chính cho toàn bộ lưu vực Bắc Tàu Hủ và Tân Hóa - Lò Gốm, bao gồm các quận 5, 6, 11, Tân Phú, Bình Tân.
Vì lý do trên, đề tài được lựa chọn và thực hiện cho nghiên cứu Luận văn Thạc sĩ. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 5 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.1 Các nghiên cứu trên thế giới Ngập đô thị đang là vấn đề quan tâm không chỉ riêng đối với các nhà quản lý trong quy hoạch mà còn được chú trọng trong nhiều nghiên cứu khoa học trên thế giới. Bài báo nghiên cứu tiềm năng và hạn chế của mô hình 1D về ngập lụt đô thị của Ole Mark và các cộng sự (2004). Mô phỏng sự tương tác dòng chảy trên lưu vực, trong hệ thống cống (kênh hở) và các khu vực tồn đọng nước.
Các kết quả từ mô hình hóa được trình bày dưới dạng bản đồ số từ công cụ GIS. Trong nghiên cứu chỉ ra, tình trạng ngập lụt xuất phát từ mưa lớn cục bộ, thời gian kéo dài, từ đó ước tính chi phí thiệt hại do lũ lụt [1].