Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu mô phỏng hệ thống cân bằng nước mặt trong úng ngập khu vực nội thành Hà Nội

• Tác giả: Phạm Mạnh Cổn
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Quang Hà
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• university: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học mô phỏng hệ thống cân bằng nước mặt trong úng ngập khu vực nội thành Hà Nội
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA NGHIÊN CỨU
• 1.2. MỤC TIÊU CỦA NGHIÊN CỨU
• 1.3. PHẠM VI VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
• 1.5. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU
• 1.6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN
• 1.7. LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ CỦA NGHIÊN CỨU
• 1.8. CÂN BẰNG HỆ THỐNG NƯỚC, HỆ THỐNG CÂN BẰNG NƯỚC MẶT NỘI ĐÔ
• 1.8.1. Cân bằng hệ thống nước khu vực đồi Buda Castle Hill
• 1.8.2. Cân bằng hệ thống nước lưu vực Chao Phraya (Bangkok, Thái Lan)
• 1.8.3. Cân bằng hệ thống nước mặt của nội đô Thành phố Hồ Chí Minh
• 1.9. HỆ THỐNG CÂN BẰNG NƯỚC THỦ ĐÔ HÀ NỘI
• 1.9.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực Hà Nội
• 1.9.2. Tình hình ngập lụt của Thủ Đô Hà Nội
• 1.9.3. Hệ thống cân bằng nước mặt lưu vực Nhuệ-Đáy
• 1.9.4. Hệ thống cân bằng nước mặt nội đô Hà Nội qua các giai đoạn phát triển
• 1.9.5. Mạng lưới tiêu thoát úng ngập của hệ thống cân bằng nước mặt nội đô Hà Nội
• 1.10. TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM CỦA LƯU VỰC NHUỆ-ĐÁY VÀ KHU VỰC NỘI ĐÔ - MẤT CÂN BẰNG CHẤT
• 1.10.1. Hiện trạng ô nhiễm nguồn nước sông
• 1.10.2. Hiện trạng ô nhiễm nguồn nước hồ
• 1.10.3. Các thông số ô nhiễm
• 1.11. TỔNG QUAN VỀ CÔNG CỤ MÔ PHỎNG
• 1.11.1. Một số mô hình thông dụng trong tính toán tiêu thoát nước đô thị
• 1.11.2. Lựa chọn mô hình mô phỏng
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG BỘ CƠ SỞ DỮ LIỆU, HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH MÔ PHỎNG
• 2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1.1. Phương pháp nghiên cứu kế thừa từ các tài liệu thứ cấp
• 2.1.2. Phương pháp quan trắc, lấy mẫu phân tích ô nhiễm tại một số thủy vực của nội đô
• 2.1.3. Phương pháp phân tích, kiểm chứng và phân tích chuyên gia
• 2.1.4. Phương pháp khảo sát thực địa
• 2.2. XÂY DỰNG BỘ CƠ SỞ DỮ LIỆU MÔ PHỎNG CỦA HỆ THỐNG CÂN BẰNG NƯỚC MẶT NỘI ĐÔ HÀ NỘI
• 2.2.1. XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI THỦY LỰC CHO MÔ HÌNH MIKE MOUSE
• 2.2.1.1. Mạng tính toán
• 2.2.1.2. Điều kiện biên tính toán
• 2.2.2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH 2 CHIỀU TRONG MIKE 21
• 2.2.3. KẾT NỐI MIKE MOUSE VÀ MIKE 21
• 2.3. HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH
• 2.3.1. Hiệu chỉnh mô hình sử dụng các số liệu trận ngập úng năm 2008
• 2.3.2. Kiểm định với trận ngập lụt năm 2013
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả đánh giá ô nhiễm môi trường nước mặt nội đô trong úng ngập, mất cân bằng chất, quan hệ giữa MCB lượng và chất
• 3.1.1. Các kết quả phân tích ô nhiễm nước mặt
• 3.1.2. Tác động của nước mưa và nước thải đô thị đến chất lượng nước sông, hồ khu vực nội thành Hà Nội, đánh giá độ tương đồng
• 3.1.3. Quan hệ giữa MCB chất và MCB lượng của hệ thống cân bằng nước mặt nội đô Hà Nội
• 3.2. KẾT QUẢ XÂY DỰNG BỘ CƠ SỞ DỮ LIỆU
• 3.3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CÂN BẰNG NƯỚC MẶT NỘI ĐÔ HÀ NỘI TRONG ÚNG NGẬP
• 3.3.1. Kết quả mô hình mô phỏng trận ngập úng 31/10/2008-1/11/2008
• 3.3.2. Kết quả mô hình mô phỏng trận ngập úng ngày 8/8-9/8/2013
• 3.3.3. Các thảo luận về mất cân bằng của hệ thống cân bằng nước mặt nội đô Hà Nội. Nguyên nhân úng ngập vùng nội đô Hà Nội
• 3.4. GIẢI PHÁP CẢI THIỆN TÌNH TRẠNG NGẬP ÚNG TẠI HỆ THỐNG CÂN BẰNG NƯỚC MẶT NỘI ĐÔ HÀ NỘI
• 3.4.1. Kịch bản 29 nút MCB
• 3.4.2. Kịch bản 11 nút MCB
• 3.5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 3.5.1. Kiến nghị
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC LUẬN ÁN

I. Tổng quan về nghiên cứu mô phỏng hệ thống cân bằng nước mặt tại Hà Nội

Nghiên cứu mô phỏng hệ thống cân bằng nước mặt tại Hà Nội là một chủ đề quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và sự gia tăng dân số. Hệ thống này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống mà còn liên quan đến việc quản lý tài nguyên nước. Mô phỏng hệ thống giúp hiểu rõ hơn về các yếu tố tác động đến cân bằng nước mặt, từ đó đưa ra các giải pháp hiệu quả.

1.1. Đặc điểm địa lý và khí hậu của Hà Nội

Hà Nội có địa hình đa dạng với nhiều sông ngòi và hồ nước. Khí hậu nhiệt đới gió mùa tạo ra lượng mưa lớn, đặc biệt trong mùa hè. Điều này dẫn đến tình trạng ngập lụt thường xuyên, ảnh hưởng đến đời sống và kinh tế của người dân.

1.2. Tình hình ngập lụt tại Hà Nội

Ngập lụt tại Hà Nội đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt trong các trận mưa lớn. Các khu vực nội thành thường xuyên bị ngập, gây khó khăn cho giao thông và sinh hoạt. Việc nghiên cứu mô phỏng giúp xác định nguyên nhân và mức độ ngập lụt.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu hệ thống cân bằng nước mặt

Hệ thống cân bằng nước mặt tại Hà Nội đang đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm ô nhiễm nguồn nước, sự phát triển đô thị không bền vững và biến đổi khí hậu. Những vấn đề này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn đến sức khỏe cộng đồng.

2.1. Ô nhiễm nguồn nước và tác động đến sức khỏe

Ô nhiễm nguồn nước tại Hà Nội chủ yếu do nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Nghiên cứu cho thấy rằng chất lượng nước sông Tô Lịch và các hồ nội thành đang ở mức báo động, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người dân.

2.2. Biến đổi khí hậu và tác động đến hệ thống nước

Biến đổi khí hậu đã làm gia tăng tần suất và cường độ mưa, dẫn đến tình trạng ngập lụt nghiêm trọng hơn. Việc mô phỏng hệ thống nước mặt giúp dự đoán các kịch bản tương lai và đưa ra các biện pháp ứng phó kịp thời.

III. Phương pháp nghiên cứu mô phỏng hệ thống cân bằng nước mặt

Để nghiên cứu mô phỏng hệ thống cân bằng nước mặt, nhiều phương pháp đã được áp dụng, bao gồm mô hình hóa thủy văn và phân tích dữ liệu. Các công cụ như MIKE FLOOD được sử dụng để mô phỏng các kịch bản ngập lụt khác nhau.

3.1. Mô hình hóa thủy văn trong nghiên cứu

Mô hình hóa thủy văn giúp phân tích dòng chảy và sự phân bố nước trong hệ thống. Các thông số như lượng mưa, độ ẩm đất và lưu lượng nước được sử dụng để xây dựng mô hình chính xác.

3.2. Sử dụng công cụ MIKE FLOOD trong mô phỏng

MIKE FLOOD là một công cụ mạnh mẽ cho phép mô phỏng các tình huống ngập lụt phức tạp. Công cụ này giúp đánh giá tác động của các biện pháp quản lý nước và đưa ra các giải pháp cải thiện tình trạng ngập lụt.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu mô phỏng hệ thống cân bằng nước mặt đã chỉ ra những điểm yếu trong hệ thống thoát nước của Hà Nội. Các kịch bản mô phỏng cho thấy rằng việc cải thiện hệ thống thoát nước có thể giảm thiểu tình trạng ngập lụt.

4.1. Đánh giá hiệu quả của các giải pháp

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc cải thiện mạng lưới thoát nước và tăng cường khả năng chứa nước có thể giảm thiểu ngập lụt. Các giải pháp như xây dựng hồ chứa và cải tạo hệ thống cống rãnh đã được đề xuất.

4.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào quy hoạch đô thị

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng vào quy hoạch đô thị, giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định hợp lý trong việc phát triển hạ tầng và quản lý tài nguyên nước.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu mô phỏng hệ thống cân bằng nước mặt tại Hà Nội đã cung cấp những thông tin quý giá về tình trạng ngập lụt và ô nhiễm nước. Tương lai của nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc phát triển các giải pháp bền vững và ứng phó với biến đổi khí hậu.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc phát triển các mô hình dự đoán chính xác hơn về tình trạng ngập lụt và ô nhiễm nước. Việc áp dụng công nghệ mới sẽ giúp cải thiện chất lượng mô phỏng.

5.2. Tầm quan trọng của việc quản lý tài nguyên nước

Quản lý tài nguyên nước hiệu quả là rất quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Các giải pháp bền vững cần được triển khai để bảo vệ nguồn nước và đảm bảo an toàn cho cộng đồng.