Nghiên Cứu Thoát Nước Mưa Cho Lưu Vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè Với Mô Hình Dòng Chảy 1D+2D

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích kỹ thuật xây dựng nghiên cứu thoát nước mưa cho lưu vực nhiêu lộc thị nghè với mô hình dòng chảy 1d, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề

• Tác giả: Nguyễn Trường An
• Người hướng dẫn: TS. Lê Đức Thường
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Nghiên cứu thoát nước mưa tại lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Mục tiêu cụ thể
• 1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Thu thập tài liệu cho đề tài
• 1.5. Các nghiên cứu trước đây đã thực hiện
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC NHIÊU LỘC - THỊ NGHÈ
• 2.1. Đặc điểm tự nhiên
• 2.2. Đặc điểm khí tượng thủy văn
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TELEMAC - 2D
• 3.1. Giới thiệu về phần mềm TELEMAC - 2D
• 3.2. Mô hình 1D và 2D trong nghiên cứu thoát nước mưa
• 3.3. Định nghĩa siphon và phương pháp tính
• 4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN THOÁT NƯỚC MƯA CHO LƯU VỰC NHIÊU LỘC - THỊ NGHÈ THEO MÔ HÌNH TOÁN SỐ TELEMAC - 2D VỚI CÁC KỊCH BẢN KHÁC NHAU
• 4.1. Miền tính - lưới tính toán và điều kiện biên
• 4.2. Lưới của khu vực nghiên cứu
• 4.3. Điều kiện biên của mô hình
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THOÁT NƯỚC MƯA
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Mô Hình Thoát Nước Mưa

Nghiên cứu mô hình thoát nước mưa tại lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè là một vấn đề quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và đô thị hóa. Khu vực này có mật độ dân cư cao và hệ thống thoát nước đã xuống cấp, dẫn đến tình trạng ngập úng nghiêm trọng. Mô hình toán số TELEMAC-2D được áp dụng để mô phỏng dòng chảy và đánh giá hiệu quả của hệ thống thoát nước. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tình hình thoát nước mà còn cung cấp cơ sở khoa học cho việc quy hoạch và cải thiện hệ thống thoát nước trong tương lai.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Thoát Nước

Nghiên cứu thoát nước mưa có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Việc áp dụng mô hình thoát nước giúp dự đoán và quản lý tình trạng ngập úng hiệu quả hơn.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Mô Hình Thoát Nước

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định chiều sâu nước lớn nhất và thời gian thoát nước trong các kịch bản mưa khác nhau, từ đó đưa ra giải pháp cải thiện hệ thống thoát nước.

II. Vấn Đề Ngập Úng Tại Lưu Vực Nhiêu Lộc Thị Nghè

Ngập úng tại lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống và hoạt động kinh tế của người dân. Hệ thống thoát nước hiện tại không đủ khả năng xử lý lượng nước mưa lớn trong các trận mưa cực đoan. Biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và cường độ mưa, dẫn đến tình trạng ngập lụt ngày càng nghiêm trọng.

2.1. Nguyên Nhân Gây Ngập Úng

Nguyên nhân chính gây ngập úng bao gồm hệ thống thoát nước lạc hậu, mật độ xây dựng cao và biến đổi khí hậu. Những yếu tố này kết hợp lại tạo ra áp lực lớn lên hệ thống thoát nước.

2.2. Tác Động Của Ngập Úng Đến Cộng Đồng

Ngập úng không chỉ gây thiệt hại về tài sản mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và môi trường sống. Tình trạng này làm giảm chất lượng cuộc sống và gây ra nhiều vấn đề xã hội.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Mô Hình Thoát Nước Mưa

Phương pháp nghiên cứu sử dụng mô hình toán số TELEMAC-2D để mô phỏng dòng chảy trong lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè. Mô hình này cho phép phân tích các kịch bản mưa khác nhau và đánh giá hiệu quả của hệ thống thoát nước. Việc áp dụng mô hình 1D và 2D giúp có cái nhìn tổng quan và chi tiết về tình hình thoát nước.

3.1. Mô Hình TELEMAC 2D Trong Nghiên Cứu

Mô hình TELEMAC-2D được sử dụng để mô phỏng dòng chảy mặt nước và phân tích các kịch bản mưa. Mô hình này cho phép tính toán chính xác chiều sâu nước và thời gian thoát nước.

3.2. Các Kịch Bản Mưa Được Áp Dụng

Nghiên cứu áp dụng nhiều kịch bản mưa khác nhau để đánh giá khả năng thoát nước của hệ thống. Các kịch bản này được xây dựng dựa trên dữ liệu khí tượng và thủy văn thực tế.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Mô Hình Thoát Nước Mưa

Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình TELEMAC-2D có khả năng mô phỏng chính xác tình hình thoát nước trong lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè. Các kịch bản mưa cho thấy chiều sâu nước lớn nhất và thời gian thoát nước khác nhau tùy thuộc vào cường độ mưa. Những thông tin này rất hữu ích cho việc quy hoạch và cải thiện hệ thống thoát nước.

4.1. Phân Tích Kết Quả Mô Phỏng

Kết quả mô phỏng cho thấy chiều sâu nước lớn nhất đạt được trong các kịch bản mưa cực đoan. Thời gian thoát nước cũng được xác định rõ ràng, giúp đưa ra các giải pháp cải thiện.

4.2. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng để cải thiện hệ thống thoát nước hiện tại, từ đó giảm thiểu tình trạng ngập úng và nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân.

V. Kết Luận Và Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Nghiên cứu mô hình thoát nước mưa tại lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè đã chỉ ra tầm quan trọng của việc áp dụng công nghệ mô hình hóa trong quản lý thoát nước. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp thông tin hữu ích cho việc quy hoạch mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực này. Cần tiếp tục nghiên cứu và cải thiện mô hình để đáp ứng tốt hơn với các kịch bản biến đổi khí hậu trong tương lai.

5.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Tương Lai

Nghiên cứu tương lai cần tập trung vào việc cải thiện mô hình và áp dụng công nghệ mới để nâng cao hiệu quả thoát nước. Điều này sẽ giúp giảm thiểu tác động của ngập úng.

5.2. Đề Xuất Các Giải Pháp Cải Thiện

Cần đề xuất các giải pháp cải thiện hệ thống thoát nước, bao gồm nâng cấp cơ sở hạ tầng và áp dụng công nghệ mới trong quản lý thoát nước.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngập úng đô thị là một trong những thách thức lớn đối với sự phát triển bền vững của các thành phố lớn, đặc biệt là các đô thị ven sông như Thành phố Hồ Chí Minh (TPHCM). Lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè (NLTN) với diện tích khoảng 3.324 ha, bao phủ trung tâm TPHCM, là nơi tập trung khoảng 1,2 triệu dân, chiếm 20% dân số thành phố, cùng mật độ dân cư cao lên đến 361 người/ha. Trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu đã làm gia tăng tần suất và cường độ các hiện tượng thời tiết cực đoan như mưa lớn, bão và triều cường, khiến tình trạng ngập lụt tại lưu vực này ngày càng nghiêm trọng. Hệ thống hạ tầng thoát nước hiện hữu đã xuống cấp, không đáp ứng được nhu cầu tiêu thoát nước, gây ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động kinh tế - xã hội và môi trường sống của cộng đồng dân cư.

Luận văn thạc sĩ này nhằm mục tiêu xây dựng cơ sở khoa học cho việc ứng dụng mô hình toán số TELEMAC-2D trong mô phỏng dòng chảy thoát nước mưa tại lưu vực NLTN. Qua đó, nghiên cứu đánh giá được mức độ ngập, chiều sâu nước lớn nhất, thời gian thoát nước và sự chênh lệch chiều sâu nước tại các vị trí trọng yếu trong lưu vực dưới các kịch bản mưa giả định khác nhau. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào lưu vực NLTN, bao gồm các quận trung tâm như Quận 1, 3, 10, Bình Thạnh, Gò Vấp, Phú Nhuận và Tân Bình, trong khoảng thời gian từ năm 2018 đến 2019. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ hoạch định chính sách, quy hoạch và nâng cấp hệ thống thoát nước nhằm giảm thiểu thiệt hại do ngập úng gây ra.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết và mô hình chính:

1. Phương trình Saint-Venant: Đây là hệ phương trình thủy lực mặt nước tự do hai chiều, được sử dụng để mô phỏng dòng chảy nước nông trong kênh hở và trên bề mặt đất. Phương trình này bao gồm phương trình liên tục và phương trình động lượng, cho phép mô hình hóa sự biến đổi chiều sâu nước và vận tốc dòng chảy theo thời gian và không gian.

2. Mô hình toán số TELEMAC-2D: Là phần mềm mã nguồn mở, giải hệ phương trình Saint-Venant bằng phương pháp phần tử hữu hạn hoặc tích khối hữu hạn không cấu trúc. Mô hình này có khả năng mô phỏng dòng chảy 1D trong cống và dòng chảy 2D trên mặt đất, phù hợp với quy mô lưu vực lớn và phức tạp như NLTN. TELEMAC-2D còn tích hợp các yếu tố như ma sát đáy, ảnh hưởng của gió, áp suất khí quyển và các điều kiện biên phức tạp.

Các khái niệm chuyên ngành được sử dụng bao gồm: siphon ngược (inverted siphon) trong hệ thống cống thoát nước, phương pháp phần tử hữu hạn, phương pháp sai phân thời gian và không gian, cùng các thuật toán xử lý điều kiện biên kín và hở.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu khí tượng thủy văn (lượng mưa, mực nước triều, lưu lượng dòng chảy), dữ liệu địa hình, mạng lưới sông kênh, hệ thống thoát nước hiện hữu và các tài liệu quy hoạch liên quan. Số liệu mưa được thu thập từ các trạm như Tân Sơn Hòa, Phan Văn Khỏe, Lý Thường Kiệt với lượng mưa kỷ lục lên đến 401 mm trong một trận mưa kéo dài 8 giờ.

Phương pháp phân tích sử dụng mô hình toán số TELEMAC-2D kết hợp mô hình dòng chảy 1D trong cống và 2D trên mặt đất để mô phỏng diễn biến thoát nước mưa. Mô hình được xây dựng trên lưới tam giác phi cấu trúc với hơn 300.000 nút và gần 600.000 phần tử, đảm bảo độ chi tiết cao. Các kịch bản mưa giả định được thiết lập dựa trên số liệu thực tế và dự báo, với tổng cộng 15 kịch bản khác nhau về lượng mưa và thời gian kéo dài.

Quá trình nghiên cứu diễn ra từ tháng 8/2018 đến tháng 6/2019, bao gồm thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, chạy mô phỏng và phân tích kết quả. Phương pháp chọn mẫu là toàn bộ lưu vực NLTN với các điểm quan trắc trọng yếu được xác định để đánh giá chiều sâu nước và thời gian thoát nước.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chiều sâu nước ngập lớn nhất: Kết quả mô phỏng cho thấy chiều sâu nước ngập tại các tuyến đường chính như Phan Xích Long, Bùi Đình Túy và Bắc Hải dao động từ khoảng 1,76 m đến 3,37 m tùy theo kịch bản mưa. Kịch bản mưa có lượng mưa cao nhất (khoảng 401 mm trong 8 giờ) dẫn đến chiều sâu nước ngập lớn nhất lên đến 3,34 m tại đường Phan Xích Long.

2. Thời gian thoát nước: Thời gian tăng và giảm chiều sâu nước tại các điểm quan trắc dao động từ 6 đến 8 giờ, phản ánh khả năng tiêu thoát nước chậm của hệ thống hiện tại. Thời gian thoát nước kéo dài làm tăng nguy cơ ngập úng kéo dài, ảnh hưởng đến sinh hoạt và giao thông.

3. Sự chênh lệch chiều sâu nước giữa các kịch bản: So sánh giữa các kịch bản mưa cho thấy sự khác biệt chiều sâu nước trung bình tại các điểm có thể lên đến 1,5 m, cho thấy mức độ nhạy cảm của lưu vực với các biến đổi về lượng mưa. Độ chênh lệch này cũng thể hiện sự cần thiết trong việc xây dựng các kịch bản dự báo và ứng phó phù hợp.

4. Ảnh hưởng của triều cường: Mưa lớn kết hợp với triều cường làm gia tăng mức độ ngập lụt, đặc biệt tại các khu vực thấp hơn mực nước triều như phía nam lưu vực. Mực nước triều cao nhất đo được tại trạm Phú An là +1,29 m, góp phần làm giảm khả năng thoát nước tự nhiên.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ngập úng nghiêm trọng là do hệ thống hạ tầng thoát nước nội thị đã xuống cấp, không đủ khả năng tiêu thoát lượng nước mưa lớn trong thời gian ngắn. Kết quả mô phỏng bằng mô hình TELEMAC-2D cho thấy mô hình có khả năng phản ánh chính xác diễn biến dòng chảy và ngập lụt trong lưu vực, phù hợp với các số liệu thực tế và các nghiên cứu trước đây.

So sánh với các nghiên cứu trước, mô hình tích hợp dòng chảy 1D trong cống và 2D trên mặt đất cho phép đánh giá chi tiết hơn về phân bố ngập lụt, đặc biệt là tại các khu vực trũng thấp và các tuyến đường chính. Việc mô phỏng chi tiết này giúp xác định các điểm ngập trọng yếu và thời gian thoát nước, từ đó hỗ trợ việc lập kế hoạch cải tạo hệ thống thoát nước.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ chiều sâu nước theo thời gian tại các điểm quan trắc, bảng so sánh chiều sâu nước giữa các kịch bản mưa, và bản đồ phân bố ngập lụt trên lưu vực. Những biểu đồ này minh họa rõ ràng sự biến động của mực nước và mức độ ảnh hưởng của từng kịch bản mưa.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Nâng cấp hệ thống thoát nước: Tăng cường cải tạo, mở rộng đường kính cống và xây dựng thêm các tuyến cống bao để nâng cao khả năng tiêu thoát nước, giảm thiểu ngập úng. Chủ thể thực hiện là Sở Xây dựng và Ban Quản lý dự án hạ tầng đô thị, với kế hoạch hoàn thành trong vòng 3-5 năm.

2. Ứng dụng mô hình toán số trong quy hoạch: Sử dụng mô hình TELEMAC-2D để đánh giá các phương án quy hoạch hạ tầng thoát nước mới, đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong điều kiện biến đổi khí hậu. Các cơ quan nghiên cứu và quy hoạch đô thị nên áp dụng thường xuyên trong vòng 1-2 năm tới.

3. Xây dựng hệ thống cảnh báo ngập lụt: Phát triển hệ thống cảnh báo dựa trên mô hình mô phỏng và dữ liệu thời gian thực để cảnh báo sớm cho người dân và chính quyền địa phương. Chủ thể là Trung tâm chống ngập và Sở Thông tin và Truyền thông, triển khai trong 1-2 năm.

4. Quản lý sử dụng đất hợp lý: Kiểm soát chặt chẽ việc sử dụng đất, hạn chế xây dựng tại các khu vực trũng thấp, đồng thời phát triển các giải pháp xanh như mái nhà xanh, không gian xanh để giảm dòng chảy bề mặt. Các cơ quan quản lý đô thị và địa phương cần phối hợp thực hiện liên tục.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quy hoạch đô thị và quản lý hạ tầng: Để áp dụng mô hình toán số trong thiết kế và nâng cấp hệ thống thoát nước, từ đó giảm thiểu ngập úng và nâng cao chất lượng sống đô thị.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu phương pháp mô phỏng dòng chảy 1D+2D, ứng dụng phần mềm TELEMAC-2D và các thuật toán liên quan trong lĩnh vực thủy lực đô thị.

3. Cơ quan quản lý môi trường và phòng chống thiên tai: Sử dụng kết quả mô phỏng để đánh giá rủi ro ngập lụt, xây dựng các kịch bản ứng phó và cảnh báo thiên tai hiệu quả.

4. Các nhà đầu tư và doanh nghiệp xây dựng: Tham khảo để hiểu rõ yêu cầu kỹ thuật và các giải pháp công trình phù hợp với điều kiện thực tế của lưu vực NLTN, đảm bảo tính bền vững và hiệu quả đầu tư.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình TELEMAC-2D có ưu điểm gì so với các mô hình khác?
   TELEMAC-2D là phần mềm mã nguồn mở, có khả năng mô phỏng dòng chảy 2 chiều trên mặt đất kết hợp với dòng chảy 1 chiều trong cống, giải hệ phương trình Saint-Venant với độ chính xác cao và khả năng xử lý các điều kiện biên phức tạp. Ví dụ, mô hình này cho phép mô phỏng chi tiết ngập lụt tại các khu vực trũng thấp mà các mô hình 1D đơn thuần không thể làm được.

2. Tại sao cần kết hợp mô hình dòng chảy 1D và 2D trong nghiên cứu thoát nước mưa?
   Dòng chảy trong cống thường được mô phỏng bằng mô hình 1D do tính chất dòng chảy có hướng, trong khi dòng chảy trên mặt đất có tính phân tán và đa chiều nên cần mô hình 2D. Kết hợp hai mô hình giúp mô phỏng toàn diện hơn, phản ánh chính xác diễn biến ngập lụt trong đô thị.

3. Các kịch bản mưa giả định được xây dựng dựa trên cơ sở nào?
   Các kịch bản mưa được xây dựng dựa trên số liệu thực tế từ các trạm đo mưa trong lưu vực, kết hợp với dự báo biến đổi khí hậu và các tình huống mưa cực đoan có thể xảy ra trong tương lai. Ví dụ, trận mưa kỷ lục 401 mm trong 8 giờ tại trạm Tân Sơn Hòa được sử dụng làm kịch bản mưa lớn nhất.

4. Làm thế nào để mô hình giúp cải thiện hệ thống thoát nước hiện tại?
   Mô hình cung cấp thông tin chi tiết về mức độ ngập, thời gian thoát nước và các điểm ngập trọng yếu, từ đó giúp các nhà quản lý và kỹ sư xác định các vị trí cần nâng cấp hoặc xây dựng mới, tối ưu hóa thiết kế hệ thống thoát nước nhằm giảm thiểu ngập úng.

5. Mô hình có thể áp dụng cho các lưu vực khác không?
   Có, mô hình TELEMAC-2D có tính linh hoạt cao và có thể được điều chỉnh để áp dụng cho các lưu vực khác với điều kiện địa hình, khí hậu và hệ thống thoát nước khác nhau, miễn là có đủ dữ liệu đầu vào phù hợp.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công mô hình toán số TELEMAC-2D kết hợp dòng chảy 1D và 2D để mô phỏng thoát nước mưa tại lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè với 15 kịch bản mưa giả định.
• Kết quả mô phỏng cho thấy chiều sâu nước ngập lớn nhất có thể lên đến 3,37 m, thời gian thoát nước kéo dài từ 6 đến 8 giờ, phản ánh thực trạng hệ thống thoát nước hiện tại còn nhiều hạn chế.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để đánh giá mức độ ngập lụt, hỗ trợ quy hoạch và nâng cấp hệ thống thoát nước nhằm giảm thiểu thiệt hại do ngập úng gây ra.
• Đề xuất các giải pháp nâng cấp hạ tầng, ứng dụng mô hình toán số trong quy hoạch, xây dựng hệ thống cảnh báo và quản lý sử dụng đất hợp lý.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai các giải pháp đề xuất, cập nhật mô hình với dữ liệu mới và mở rộng nghiên cứu sang các lưu vực khác trong thành phố.

Hành động ngay: Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu nên phối hợp ứng dụng mô hình TELEMAC-2D để nâng cao hiệu quả quản lý thoát nước đô thị, góp phần xây dựng TPHCM phát triển bền vững, thích ứng với biến đổi khí hậu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1. ĐẶT VAN DE Ngập úng ở các đô thị lớn ven sông do ảnh hưởng của thủy triều và do mưa là một trong những thiên tai nguy hiểm đối với cuộc sống của con người. Ngập úng đô thi không chỉ ảnh hưởng tới sự phát triển bền vững ma còn tác động tiêu cực rất lớn tới các hoạt động KT-XH, đặc biệt là môi trường sống của cộng đồng dân cư. Do ảnh hưởng của sự âm dan lên của khí hậu trái đất, mực nước biển dâng cao gây khó khăn cho việc tiêu thoát nước cho các đô thị ven sông chịu tác động của thủy triều Việt Nam là một trong những nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng do biến đôi khí hậu và mực nước biên dâng, trong đó khu vực TPHCM va đồng bang Sông Cửu Long chịu tác động nặng nề nhất.

Cùng với tốc độ đô thị hóa, ngập lụt tại TPHCM nói chung và lưu vực Nhiêu Lộc — Thị Nghè nói riêng là van dé nan giải ở hiện tại và càng phức tạp hon trong tương lai, ảnh hưởng lớn đến sự phát triển bền vững nền kinh tê và nảy sinh nhiều van đê xã hội liên quan. Những đặc điểm chính của TPHCM: - TP. Hỗ Chí Minh năm ở vùng cửa con sông lớn thuộc hệ thống sông Đồng Nai sát với biển nên chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của những biến động dòng chảy trên song, dòng triéu trên biển, trong đó ảnh hưởng của biển mang tính thống trị và đang có xu thế ngày càng gia tăng: - Sông rạch dày đặc (8% diện tích kênh rạch), diện tích mặt nước lớn dễ truyền tải những biến động lan truyền vật chất, năng lượng, điều kiện ngập nước; - Nền địa chất yếu, dễ bị lún, nén và sạt lỡ. Hiện trạng cao độ nền thấp và van dé sụt lún nền đô thi dẫn đến cốt nên xây dung đô thị thấp không đủ dé tạo độ dốc phù hợp cho việc thoát nước và nhiều khu vực còn thấp hơn mực nước sông khi có triều cường nên không thể tiêu thoát nước tự nhiên bên ngoài.

Các nguyên nhân khách quan gây ngập lụt đô thị là: - Ngập do mưa lớn; - Ngập do lũ từ thượng nguồn; - Ngập do triều từ biển vào (ngập triều). - Tổ hợp của các nguyên nhân trên: mưa lớn, triều và lũ. - Hệ thong ha tang thoát nước nội thị không đủ đáp ứng khả năng thoát nước, đường kính cống nhỏ, tốc độ rút nước chậm khi có mưa lớn hoặc bão gây ngập cục bộ hoặc một vùng rộng lớn trong lưu vực. Việc xác định các giải pháp chống ngập và công nghệ kiểm soát ngập lụt ở lưu vực Nhiêu Lộc — Thị Nghé là rất cấp thiết, dé làm được điều này trước hết phải đánh giá được hệ thông hạ tầng thoát nước mưa trong lưu vực có đủ khả năng đáp ứng cho việc thoát nước được hay không và nguy cơ, ảnh hưởng ngập lụt nó sẽ xảy ra như thế nao trong tương lai.

Vi vậy dé tài luận văn cao học:” Nghiên cứu thoát nưóc mưa lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè với mô hình dòng chảy 1D + 2D bằng mô hình toán số TELEMAC 2D” được thực hiện. MỤC TIỂU DE TÀI 1. Mục tiéu chung - Tao cơ sở khoa học trong việc nghiên cứu mô hình toán số TELEMAC — 2D ứng dung phỏng thoát nước mưa; - Nghiên cứu ứng dụng mô hình dòng chảy 1D + 2D bang mô hình toán số TELEMAC - 2D nhằm mô phỏng thoát nước mưa để giải bài toán thoát nước; - Đánh giá diễn biến, nhận xét khả năng ngập lụt cho lưu vực nghiên cứu qua các kịch bản mưa giả định khác nhau. Mục tiêu cu thé - Qua việc ứng dụng mô hình TELEMAC - 2D ta có thé đánh giá được: + Mức độ ngập, giá trị chiều sâu nước lớn nhất tại các tuyến đường va vị trí điểm xác định; + Thời gian tăng lên và giảm xuống của chiều sâu nước tại một vị trí điểm nhất đình trong lưu vực; + Độ chênh lệch chiều sâu nước trung bình tai một vi trí điểm nhất định giữa các kịch bản khác nhau; + Độ chênh lệch chiều sâu nước lớn nhất trung bình của một tuyến đường nhất định giữa các kịch bản khác nhau.

DOI TƯỢNG VA PHAM VI NGHIÊN CỨU 1. Đối tượng nghiên cứu - Diễn biến thoát nước mưa theo từng cấp kịch bản với tần suất mưa khác nhau; - Giả định cơn mưa ứng với từng kịch ban sẽ rơi xuống đều trên toàn bộ lưu vực với cùng lượng mưa và thời gian kéo dài trận mưa; - Giả định mưa rơi xuống sẽ tập trung vào các tuyến đường, phân công trình xây dựng, khu vực dân cư đô thị không được tính đến - Chỉ tính toán đối với hệ thống hạ tang thoát nước nội thi, lượng mua thoát theo hệ thống thoát nước đồ trực tiếp ra kênh NLTN không ké đến các công trình xây dựng phụ trợ khác; - Chỉ xét đến trường hợp ngập do mưa có kèm triều từ biển. Phạm vi nghiên cứu Khu vực nghiên cứu là lưu vực Nhiêu Lộc — Thị Nghè bao trùm toàn bộ trung tâm TPHCM gồm: Quận 1, Quận 3, Quận 10, Quận Bình Thanh, Quận Gò Vấp, Quận Phú Nhuận và Quận Tân Bình với diện tích tự nhiên khoảng 3324 ha. Dân số trên lưu vực khoảng 1.2 triệu người chiếm 20% của tổng dân số TPHCM, có mật độ dân số là 361 người/ha.7% còn lại là đất cho thương mại, công cộng và công nghiệp.

Cao độ trong lưu vực thì khác nhau,với phần phía Bắc và Tây Bac cao hơn 8m so mới mực nước biến, trong khi đó phân phía nam của lưu vực cao hơn trung bình 1.3m so với mực nước biên. Tr xX tết SAIGON | -“ (Ho Chi Minh Cty ) 4) get istrict = Ward (District 2) _ Alrport bình esau "VY hào Dies. ¢ aw ình a Nà 7 Zone d’étude am 2 : - iat ; Bh ~ Arang toy Trung Sr we abl F 19)A1019ÄAI9) T/ sohuoeng 13 BU! DINFLT.UY phuongy/, ee o ` NGUYENSXUAN SE 3I9j| Í-4JUNU).|Nf@{ II ˆ S85PHAN:XIGI LONeT |, 3 ĐẦU lên DÀNG K00) Du TRANIQUOCSIHAO: TRUGNGOIN BO 010/71/57 Tiếc li NGHIEZ. dt K@DONG, AWAY CHINHUHANG F-aphuongel 4.3: Chi tiết lưu vực Nhiêu Lộc — Thi Nghè (Nguồn: Google Earth) 1.

HUONG TIEP CAN VA PHUONG PHAP NGHIEN CUU 1. Hướng tiếp cận - Tiép cận thực tiễn, hệ thống và toàn diện. - Tiếp cận kế thừa tri thức, kinh nghiệm của các nghiên cứu, báo cáo đã có trước đó một cách chọn lọc. - Ứng dụng mô hình toán để mô phỏng tính toán diễn biến ngập lụt theo các kịch bản khác nhau.

Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thống kê: nhăm thu thập và xử lý số liệu khí tượng thủy văn, số liệu địa hình, mạng lưới sông kênh rạch, mạng lưới thoát nước, các số liệu về triều.: - Phương pháp kế thừa: phương pháp nay được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu, xem xét, đánh giá và tận dụng các kết quả nghiên cứu đã có trước đây kế cả trong va ngoài nước; - Phương pháp ứng dụng mô hình toán: phương pháp này được thực hiện trên co sở tận dụng sự phát triển của công nghệ thông tin trong lĩnh vực nghiên cứu phát triển tài nguyên nước và cải thiện hệ thống hạ tầng kỹ thuật trong nước và trên thế giới, cụ thể là các mô hình toán mô phỏng: - _ Trong luận văn nay sẽ ứng dụng mô hình toán số TELEMAC — 2D dé mô phỏng diễn biến thoát nước mưa, kết hợp với phan mềm hồ trợ cho việc tạo lưới phi cầu trúc và điều kiện biên như BLUE KENUE và các phần mềm GIS dé quản lý khai thác các số liệu: - Mô hình TELEMAC — 2D được lựa chọn sử dụng trong nghiên cứu này vi dựa vào các ưu điểm sau: + Việc ứng dụng rộng rãi trong việc giải quyết các phương trình dòng chảy mặt tự do như ứng dụng chính trong thủy lực mặt nước biên và mặt nước sông tự do; + La mô hình dòng chảy 2 chiều, giải hệ phương trình Saint — Venant: + Là phần mềm mã nguồn mở, được cung cấp hoản toàn miễn phí; + Người dùng có thể dễ dàng truy cập. lập trình tính toán, tùy ý hiệu chỉnh thay đối theo mục đích tính toán va sử dụng: + Có thé tính toán song song trên hệ thống máy tính nhiễu nhân, chạy nhiều tiến trình cho thời gian tính toán nhanh. THU THẬP TÀI LIEU CHO DE TÀI 1. Thu thập các tài liệu cơ ban về điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu a) Thu thập và phân tích các đặc điểm thủy văn, dòng chảy - Thu thập các tài liệu, số liệu về mực nước, lưu lượng của các trạm thủy văn trong vùng: - Thu thập, tong hợp các thông tin về hệ thống thoát nước trong lưu vực; - Thu thập các tài liệu kết quả nghiên cứu, đánh giá tài nguyên nước mặt từ các đề tài nghiên cứu khoa học, các báo cáo, các dự án đã nghiên cứu trước đây.; - Thu thập các số liệu cường độ mưa, thời gian mưa, tần suất mưa và giả định giả thuyết các kịch ban mưa có thé xảy ra để làm cơ sở cho việc xây dựng các tình huỗng ngập lụt.

b) Thu thập các số liệu về biên thủy lực, mực nước, lưu lượng. - Thu thập số liệu về lượng mưa tại các trạm: Cầu Bông, Phan Văn Khỏe, Dương Quảng Hàm, Lý Thường Kiệt, Tân Quy Đông: - Thu thập các số liệu về điểm ngập trong lưu vực kênh Nhiéu Lộc như: Xô Viết Nghệ Tỉnh, Phan Đình Phùng, Bùi Hữu Nghĩa.; c) Thu thập các tai liệu về hệ thống thoát nước trong lưu vực Nhiêu Lộc Thị Nghé - Các số liệu, tài liệu về hệ thống hạ tang thoát nước hiện trang trong lưu vực. Thu thập tài liệu về hiện trạng quy hoạch tổng thé về hệ thống hạ tang thoát nước và định hướng quy hoạch hệ thống hạ tang thoát nước trong tương lai 1. CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC DAY ĐÃ THUC HIỆN - Ho Huu Loc, M.

Babel, Sutt Weesakul, K. Irvine and Pham Minh Duyen (2015). Exploratory Assessment of SUDS (Sustainable Urban Drainage Systems) Feasibility in Nhieu Loc — Thi Nghe Basin, Ho Chi Minh City, Vietnam.