Nghiên cứu áp dụng mô hình dự báo mike flood cảnh báo ngập và đề xuất giải pháp giảm ngập cho quận 12 thành phố hồ chí minh luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Nghiên cứu áp dụng mô hình MIKE FLOOD dự báo ngập, đề xuất giải pháp giảm ngập hiệu quả cho Quận 12, TP.HCM trong lĩnh vực xây dựng đô thị.

• Tác giả: Võ Quang Trí
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Phước Minh
• Trường học: Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
• Đề tài: Nghiên cứu áp dụng mô hình dự báo Mike Flood cảnh báo ngập và đề xuất giải pháp giảm ngập cho Quận 12 – TP.HCM
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ HIỆN TRẠNG NGẬP NƯỚC TẠI QUẬN 12
• 1.1. Vị trí địa lý
• 1.2. Đặc điểm khí tượng, thủy văn
• 1.3. Giới thiệu các công trình thoát nước đô thị và hiện trạng ngập nước tại các quận/huyện TP
• 1.4. Các hạng mục công trình dự án tiêu thoát nước tại khu vực TP
• 1.5. Các dự án cải tạo, nâng cấp và phát triển hệ thống thoát nước giai đoạn 2018 – 2020
• 1.6. Lưu vực trung tâm
• 1.7. Lưu vực Bắc Thành phố
• 1.8. Lưu vực Tây Thành phố
• 1.9. Lưu vực Nam Thành phố
• 1.10. Lưu vực Đông Thành phố
• 1.11. Dự án nạo vét sông, kênh, rạch
• 1.12. Các dự án cải tạo, nâng cấp và phát triển hệ thống thoát nước
• 1.13. Các công trình, dự án nạo vét sông kênh rạch
• 1.14. Hệ thống thu gom và nhà máy xử lý nước thải
• 1.15. Dự án thuộc Quyết định 1547/2010/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ
• 1.16. Đặc điểm công trình tiêu thoát nước tại khu vực nghiên cứu
• 1.17. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THỦY LỰC VÀ MÔ HÌNH TÍNH CỦA PHẦN MỀM MIKE 11, MIKE 21, MIKE URBAN, MIKE FLOOD
• 2.1. Lý thuyết tính toán thủy lực dòng chảy
• 2.2. Lý thuyết tính toán
• 2.3. Phương trình cơ bản của dòng chảy
• 2.4. Phương pháp Ơ le cải tiến (Modified Euler Method)
• 2.5. Hệ số tin cậy của phương pháp Euler cải tiến (Modified Euler Method)
• 2.6. Phương trình dòng chảy trong cống theo phương pháp tường minh nâng cao (Enhanced Explicit Method)
• 2.7. Phương trình dòng chảy trong cống theo phương pháp lặp (Iterative Method)
• 2.8. Dòng chảy trong cống cho trường hợp đặc biệt
• 2.9. Giới thiệu và mục đích khai thác phần mềm
• 2.10. Đặc điểm các mô hình tính toán thủy lực cho thoát nước đô thị
• 2.11. Mô hình ứng dụng phần mềm MIKE 11
• 2.12. Mô hình ứng dụng phần mềm MIKE URBAN
• 2.13. Mô hình ứng dụng phần mềm MIKE FLOOD
• 2.14. Số liệu và trình tự tính toán ngập nước đô thị
• 2.14.1. Trình tự tính toán ngập nước đô thị
• 2.14.2. Số liệu khảo sát
• 2.15. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MÔ HÌNH DỰ BÁO MIKE FLOOD CẢNH BÁO NGẬP VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM NGẬP CHO QUẬN 12 – TP.HCM
• 3.1. Yêu cầu số liệu khảo sát cho mô hình và thông số kỹ thuật
• 3.2. Sục trượt trước Quận 12 – TP
• 3.3. Số liệu địa hình, phân cấp các lưu vực thủy
• 3.4. Tính toán chiều sâu ngập theo hiện trạng giải pháp xây dựng kịch bản tính toán mô hình
• 3.5. Tính toán mô hình tiêu thoát nước đô thị
• 3.5.1. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 3.5.2. Xây dựng kịch bản tính toán cho mô hình
• 3.6. Kết quả tính toán mô hình
• 3.6.1. Tính toán mô hình ngập
• 3.6.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 3.6.3. Chọn thông số đầu vào
• 3.6.4. Kết quả tính toán mô hình ngập
• 3.6.5. Tính toán ngập của khu vực đường Phan Văn Hớn đến Kênh Tham Lương – Quận 12 – TP
• 3.6.5.1. Chọn thông số đầu vào
• 3.6.5.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 3.6.5.3. Kết quả tính toán mô hình ngập
• 3.6.6. Phân tích kết quả tính toán ngập thực tế
• 3.6.7. Phân tích kết quả tính toán ngập theo các kịch bản
• 3.7. Đề xuất các giải pháp giảm ngập
• 3.7.1. Các thông số thay đổi trong giải pháp
• 3.7.2. Kết quả tính toán tổng độ sâu ngập theo giải pháp mở rộng kích thước cống
• 3.7.3. Kết quả tính toán tổng độ sâu ngập theo giải pháp (gp2) chia nhỏ lưu vực của khu vực từ đường Phan Văn Hớn đến kênh Tham Lương
• 3.8. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu và mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu này tập trung vào việc áp dụng mô hình Mike Flood để cảnh báo ngập và đề xuất giải pháp giảm ngập tại Quận 12, TP.HCM. Mục tiêu chính là sử dụng mô hình thủy văn và kỹ thuật môi trường để dự báo ngập lụt, từ đó đưa ra các biện pháp quản lý ngập hiệu quả. Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm thiểu tác động của ngập lụt đến đời sống và kinh tế của người dân, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và đô thị hóa nhanh chóng.

1.1. Bối cảnh nghiên cứu

Quận 12 là một khu vực có địa hình thấp, thường xuyên chịu ảnh hưởng của ngập lụt do hệ thống thoát nước chưa đáp ứng được nhu cầu. TP.HCM là một trong những thành phố chịu tác động mạnh mẽ của biến đổi khí hậu, với tần suất và cường độ mưa ngày càng gia tăng. Việc nghiên cứu và ứng dụng mô hình Mike Flood nhằm cải thiện khả năng dự báo và quản lý ngập lụt là cần thiết.

1.2. Mục tiêu cụ thể

Nghiên cứu hướng đến việc xây dựng mô hình dự báo ngập chính xác, đề xuất các giải pháp giảm ngập như nâng cấp hệ thống thoát nước, cải tạo kênh rạch, và tối ưu hóa quy hoạch đô thị. Kết quả nghiên cứu sẽ hỗ trợ các nhà quản lý trong việc ra quyết định và triển khai các biện pháp phòng chống ngập hiệu quả.

II. Phương pháp nghiên cứu và mô hình Mike Flood

Nghiên cứu sử dụng mô hình Mike Flood, kết hợp giữa Mike 11 và Mike 21, để mô phỏng dòng chảy và ngập lụt. Mike 11 được sử dụng để mô phỏng dòng chảy trong kênh rạch, trong khi Mike 21 mô phỏng ngập lụt trên bề mặt. Phương pháp này cho phép dự báo chính xác các khu vực ngập và mức độ ngập dựa trên các kịch bản mưa và triều cường.

2.1. Thu thập và xử lý dữ liệu

Dữ liệu đầu vào bao gồm địa hình, hệ thống thoát nước, lượng mưa, và mực nước triều. Các dữ liệu này được thu thập từ các nguồn như Công ty Thoát nước Đô thị TP.HCM và Phân viện Khoa học Khí tượng Thủy văn. Dữ liệu sau đó được xử lý và tích hợp vào mô hình Mike Flood để đảm bảo độ chính xác cao.

2.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình

Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định dựa trên các sự kiện ngập lụt thực tế, như trận mưa ngày 6/9/2014. Kết quả mô phỏng được so sánh với dữ liệu thực tế để đảm bảo độ tin cậy. Quá trình này giúp cải thiện độ chính xác của mô hình trong việc dự báo ngập lụt.

III. Kết quả nghiên cứu và giải pháp giảm ngập

Kết quả nghiên cứu cho thấy Quận 12 là khu vực có nguy cơ ngập lụt cao, đặc biệt tại các tuyến đường như Phan Văn Hớn và Nguyễn Văn Quá. Mô hình Mike Flood đã dự báo chính xác các khu vực ngập và mức độ ngập dựa trên các kịch bản mưa và triều cường. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp giảm ngập như nâng cấp hệ thống thoát nước, mở rộng kích thước cống, và chia nhỏ lưu vực thoát nước.

3.1. Phân tích kết quả mô phỏng

Kết quả mô phỏng cho thấy các khu vực ngập chính tập trung tại các tuyến đường có địa hình thấp và hệ thống thoát nước yếu. Mô hình Mike Flood đã xác định được các điểm ngập nghiêm trọng và dự báo mức độ ngập dựa trên các kịch bản mưa khác nhau.

3.2. Đề xuất giải pháp

Các giải pháp giảm ngập được đề xuất bao gồm nâng cấp hệ thống thoát nước, mở rộng kích thước cống, và chia nhỏ lưu vực thoát nước. Các giải pháp này được đánh giá dựa trên hiệu quả giảm ngập và khả năng triển khai thực tế. Kết quả cho thấy việc áp dụng các giải pháp này có thể giảm đáng kể tình trạng ngập lụt tại Quận 12.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của mô hình Mike Flood trong việc dự báo và quản lý ngập lụt tại Quận 12, TP.HCM. Các giải pháp giảm ngập được đề xuất có tính khả thi cao và có thể áp dụng rộng rãi tại các khu vực khác của thành phố. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cải thiện hệ thống thoát nước và quy hoạch đô thị trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

4.1. Kết luận

Nghiên cứu đã thành công trong việc áp dụng mô hình Mike Flood để dự báo ngập lụt và đề xuất các giải pháp giảm ngập hiệu quả. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao, hỗ trợ các nhà quản lý trong việc ra quyết định và triển khai các biện pháp phòng chống ngập.

4.2. Kiến nghị

Cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến mô hình Mike Flood để nâng cao độ chính xác trong dự báo ngập lụt. Đồng thời, cần đầu tư vào việc nâng cấp hệ thống thoát nước và cải thiện quy hoạch đô thị để giảm thiểu tác động của ngập lụt trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) là trung tâm kinh tế xã hội lớn của khu vực phía Nam Việt Nam với diện tích tự nhiên 2.095,58 km² và độ cao trung bình so với mặt biển khoảng 6m. Quận 12, nằm ở phía Tây Bắc TP.HCM, có địa hình gò đồi với cao độ biến đổi chủ yếu từ 2 – 3m, gây khó khăn trong công tác tiêu thoát nước. Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa nhanh chóng tại khu vực này đã làm gia tăng áp lực lên hệ thống thoát nước hiện hữu, dẫn đến tình trạng ngập úng cục bộ và ngập lụt thường xuyên, đặc biệt khi có mưa lớn kết hợp với triều cường. Theo thống kê, lượng mưa trung bình năm tại TP.HCM khoảng 1.800 mm, với số ngày mưa trung bình là 159 ngày/năm, tập trung chủ yếu trong mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11. Các trận mưa lớn với lượng mưa trên 100 mm trong 1-2 giờ đã gây ngập sâu từ 0,20 đến 0,60 m tại nhiều tuyến đường, trong đó có các tuyến đường chính của Quận 12 như Nguyễn Văn Quá, Quốc lộ 1A và Phan Văn Hớn.

Mục tiêu nghiên cứu là áp dụng mô hình dự báo thủy lực MIKE FLOOD để cảnh báo ngập và đề xuất các giải pháp giảm ngập hiệu quả cho Quận 12, góp phần nâng cao khả năng quản lý và vận hành hệ thống thoát nước đô thị. Nghiên cứu tập trung trong phạm vi địa bàn Quận 12, TP.HCM, với dữ liệu thu thập từ các trạm đo mưa tự động và hệ thống thoát nước hiện trạng, trong giai đoạn từ năm 2012 đến 2017. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cải thiện độ chính xác trong dự báo ngập, giảm thiểu thiệt hại do ngập úng gây ra, đồng thời hỗ trợ các cơ quan quản lý trong việc lập kế hoạch đầu tư và vận hành hệ thống thoát nước hiệu quả hơn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình thủy lực dòng chảy không ổn định, trong đó trọng tâm là phương trình Saint-Venant mô tả dòng chảy biến đổi dần trong hệ thống cống kín và kênh hở. Phương trình liên tục và phương trình động lượng được sử dụng để mô phỏng sự biến đổi lưu lượng và chiều sâu nước trong mạng lưới thoát nước. Các phương trình này được giải bằng các phương pháp số như phương pháp Euler cải tiến (Modified Euler Method), phương pháp tường minh nâng cao (Enhanced Explicit Method) và phương pháp lặp (Iterative Method), nhằm đảm bảo tính ổn định và chính xác của mô hình.

Phần mềm MIKE FLOOD được lựa chọn làm công cụ mô hình hóa do khả năng tích hợp mô hình thủy lực 1D (MIKE 11) và mô hình thủy động lực 2D (MIKE 21), cùng với mô hình quản lý đô thị MIKE URBAN, giúp mô phỏng chi tiết quá trình thoát nước và ngập úng trong đô thị. Các khái niệm chính bao gồm: lưu vực thoát nước, hệ số Manning (để xác định độ nhám lòng cống), sóng động lực trong cống, và các yếu tố ảnh hưởng đến dòng chảy như độ dốc năng lượng, tổn thất ma sát.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu mưa thu thập từ các trạm đo mưa tự động trên địa bàn TP.HCM, dữ liệu khảo sát hệ thống thoát nước hiện trạng tại Quận 12, bao gồm chiều dài cống, kích thước cống, vị trí hố ga, và các công trình tiêu thoát nước liên quan. Cỡ mẫu dữ liệu mưa được lấy trong khoảng thời gian từ năm 2012 đến 2017, với số lượng trạm đo mưa khoảng 10 trạm, đảm bảo độ tin cậy và đại diện cho khu vực nghiên cứu.

Phương pháp phân tích sử dụng mô hình toán thủy lực MIKE FLOOD để mô phỏng dòng chảy và dự báo ngập úng. Quá trình nghiên cứu gồm các bước: hiệu chỉnh và kiểm định mô hình dựa trên dữ liệu thực tế trận mưa ngày 6/9/2014; xây dựng các kịch bản tính toán mô hình ngập; phân tích kết quả mô phỏng; đề xuất các giải pháp giảm ngập dựa trên kết quả mô hình. Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2018 đến 2019, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, hiệu chỉnh, phân tích và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng ngập úng tại Quận 12: Mô hình MIKE FLOOD cho thấy các điểm ngập chủ yếu tập trung tại các tuyến đường lớn như Nguyễn Văn Quá, Quốc lộ 1A và Phan Văn Hớn với độ sâu ngập phổ biến từ 0,20 đến 0,55 m trong các trận mưa lớn. Cụ thể, trận mưa ngày 6/9/2014 với lượng mưa khoảng 50 mm trong 2 giờ đã gây ngập sâu đến 0,40 m tại Quốc lộ 1A và 0,35 m tại Nguyễn Văn Quá.

2. Ảnh hưởng của hệ thống thoát nước hiện hữu: Hệ thống cống thoát nước với tổng chiều dài khoảng 91.789 m, gồm nhiều kích thước cống từ Ø300 đến Ø2000 mm, chưa đáp ứng đủ khả năng tiêu thoát nước, đặc biệt tại các khu vực có địa hình thấp và hệ thống cống nhỏ, gây ra hiện tượng ngập úng cục bộ. Tỷ lệ diện tích ngập trên tổng diện tích lưu vực tại một số khu vực có thể lên đến 15-20% trong các trận mưa lớn.

3. Hiệu quả mô hình MIKE FLOOD: Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định với hệ số tương quan R² đạt khoảng 0,85, cho thấy độ chính xác cao trong việc dự báo mực nước và lưu lượng dòng chảy. Mô hình cũng cho phép phân tích chi tiết diễn biến ngập úng theo thời gian và không gian, hỗ trợ việc cảnh báo sớm và quản lý ngập hiệu quả.

4. Đánh giá các kịch bản giải pháp giảm ngập: Các giải pháp mở rộng kích thước cống và chia nhỏ lưu vực thoát nước (kịch bản GP2) đã giảm tổng độ sâu ngập trung bình tại các điểm ngập chính từ 0,40 m xuống còn khoảng 0,20 m, tương đương giảm 50% độ sâu ngập. Giải pháp này cũng giúp giảm diện tích ngập và thời gian ngập úng đáng kể.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính gây ngập tại Quận 12 là do hệ thống thoát nước hiện tại không đồng bộ, kết hợp với địa hình thấp và biến đổi khí hậu làm gia tăng lượng mưa cục bộ. Kết quả mô hình MIKE FLOOD phù hợp với các nghiên cứu trước đây về ngập úng đô thị tại TP.HCM, đồng thời cung cấp dữ liệu chi tiết hơn về diễn biến ngập theo thời gian thực. Việc áp dụng mô hình này giúp các nhà quản lý có thể dự báo chính xác hơn và đưa ra các biện pháp ứng phó kịp thời.

Dữ liệu mô hình có thể được trình bày qua biểu đồ diễn biến mực nước tại các nút thu nước, bản đồ phân bố độ sâu ngập theo từng thời điểm, và bảng so sánh độ sâu ngập trước và sau khi áp dụng các giải pháp. Điều này giúp minh bạch hóa hiệu quả của các phương án giảm ngập và hỗ trợ quyết định đầu tư.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Mở rộng và nâng cấp hệ thống cống thoát nước: Tăng kích thước cống tại các tuyến đường trọng điểm như Quốc lộ 1A, Nguyễn Văn Quá và Phan Văn Hớn nhằm tăng khả năng tiêu thoát nước, giảm độ sâu ngập trung bình ít nhất 30% trong vòng 3 năm tới. Chủ thể thực hiện: Sở Giao thông Vận tải TP.HCM phối hợp với UBND Quận 12.

2. Chia nhỏ lưu vực thoát nước và xây dựng hệ thống thu gom nước mưa hiệu quả: Áp dụng kịch bản phân vùng lưu vực nhỏ hơn để kiểm soát và xử lý nước mưa tại từng khu vực, giảm diện tích ngập và thời gian ngập úng, dự kiến hoàn thành trong 2 năm. Chủ thể thực hiện: Trung tâm Điều hành Chương trình chống ngập nước TP.HCM.

3. Xây dựng hệ thống cảnh báo ngập dựa trên mô hình MIKE FLOOD: Triển khai hệ thống cảnh báo sớm ngập úng cho người dân và các cơ quan quản lý, nâng cao khả năng ứng phó kịp thời với các trận mưa lớn, hoàn thành trong 1 năm. Chủ thể thực hiện: Sở Thông tin và Truyền thông phối hợp với Trung tâm Chống ngập.

4. Tăng cường công tác bảo trì, nạo vét kênh rạch và hệ thống cống: Định kỳ kiểm tra, nạo vét các tuyến kênh, rạch và cống thoát nước để đảm bảo lưu thông dòng chảy, giảm thiểu tắc nghẽn gây ngập, thực hiện liên tục hàng năm. Chủ thể thực hiện: Công ty TNHH MTV Thoát nước Đô thị TP.HCM.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý đô thị và giao thông TP.HCM: Sử dụng kết quả nghiên cứu để lập kế hoạch đầu tư, nâng cấp hệ thống thoát nước, giảm thiểu ngập úng và cải thiện hạ tầng giao thông.

2. Các nhà nghiên cứu và chuyên gia thủy lợi, môi trường: Tham khảo phương pháp mô hình hóa thủy lực và ứng dụng phần mềm MIKE FLOOD trong nghiên cứu và quản lý ngập đô thị.

3. Các đơn vị tư vấn thiết kế và xây dựng công trình giao thông, thoát nước: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật đề xuất để thiết kế hệ thống thoát nước phù hợp với điều kiện địa phương và biến đổi khí hậu.

4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội tại Quận 12: Nắm bắt thông tin cảnh báo ngập và các giải pháp giảm ngập để chủ động phòng tránh và tham gia giám sát công tác quản lý ngập.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình MIKE FLOOD có ưu điểm gì so với các mô hình khác?
   MIKE FLOOD tích hợp mô hình thủy lực 1D và 2D, cho phép mô phỏng chi tiết dòng chảy trong cống và trên bề mặt, giúp dự báo ngập chính xác hơn. Ví dụ, mô hình này đã đạt hệ số tương quan R² khoảng 0,85 khi kiểm định với dữ liệu thực tế.

2. Tại sao Quận 12 thường xuyên bị ngập dù đã có hệ thống cống thoát nước?
   Nguyên nhân chính là do hệ thống cống hiện tại chưa đồng bộ, kích thước cống nhỏ, địa hình thấp và biến đổi khí hậu làm tăng lượng mưa cục bộ vượt quá khả năng tiêu thoát.

3. Các giải pháp đề xuất có thể giảm ngập hiệu quả trong bao lâu?
   Các giải pháp như mở rộng cống và chia nhỏ lưu vực thoát nước có thể giảm độ sâu ngập trung bình đến 50% trong vòng 2-3 năm sau khi triển khai.

4. Làm thế nào để người dân nhận được cảnh báo ngập kịp thời?
   Hệ thống cảnh báo dựa trên mô hình MIKE FLOOD sẽ được tích hợp với các kênh truyền thông như SMS, ứng dụng di động và bảng điện tử tại các điểm ngập để thông báo sớm cho người dân.

5. Có thể áp dụng mô hình này cho các quận khác của TP.HCM không?
   Có, mô hình MIKE FLOOD có thể được điều chỉnh và áp dụng cho các khu vực khác với dữ liệu địa phương phù hợp, giúp quản lý ngập hiệu quả trên toàn thành phố.

Kết luận

• Nghiên cứu đã áp dụng thành công mô hình MIKE FLOOD để dự báo ngập và đánh giá hiện trạng ngập úng tại Quận 12, TP.HCM.
• Hệ thống thoát nước hiện tại chưa đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thoát nước, dẫn đến ngập úng cục bộ với độ sâu ngập phổ biến từ 0,20 đến 0,60 m.
• Các giải pháp mở rộng kích thước cống và phân vùng lưu vực thoát nước nhỏ hơn giúp giảm đáng kể độ sâu và diện tích ngập.
• Mô hình cho phép xây dựng hệ thống cảnh báo ngập sớm, hỗ trợ công tác quản lý và ứng phó kịp thời.
• Đề xuất các bước tiếp theo bao gồm triển khai các giải pháp kỹ thuật, nâng cấp hệ thống cảnh báo và tăng cường bảo trì hệ thống thoát nước nhằm giảm thiểu ngập úng tại Quận 12.

Các cơ quan quản lý và nhà đầu tư cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất để nâng cao hiệu quả chống ngập, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng ứng dụng mô hình MIKE FLOOD cho các khu vực khác của TP.HCM.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu Chƣơng 1: Tổng quan điều kiện tự nhiên và hiện trạng ngập nƣớc tại thành phố Hồ Chí Minh Chƣơng 2: L thuyết tính toán thủy lực và mô hình tính của phần mềm MIKE 11, MIKE 21, MIKE URBAN, MIKE FLOOD. Chƣơng 3: Nghiên cứu áp dụng mô hình dự báo MIKE FLOOD cảnh báo ngập và đề xuất giải pháp ngập cho quận 12 – thành phố Hồ Chí Minh. Kết luận và kiến nghị. TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ HIỆN TRẠNG NGẬP NƢỚC TẠI QUẬN 12 1.

Vị trí địa lý Thành phố Hồ Chí Minh (TP. HCM) là trung tâm kinh tế xã hội của khu vực phía Nam Việt Nam. Phía Bắc giáp tỉnh Bình Dƣơng, Tây Bắc giáp tỉnh Tây Ninh, Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Đồng Nai , Đông Nam giáp tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, Tây và Tây Nam giáp Long An và Tiền Giang, phía Đông giáp với biển Đông. Độ cao trung bình so với mặt biển là 6m.

HCM có tổng diện tích tự nhiên 2.095,58 km2 và đƣợc phân chia thành 24 quận huyện, với 317 phƣờng, xã. Khu nội thành gồm 19 quận là 1; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 11; Phú Nhuận; Bình Thạnh; Gò Vấp; Tân Bình; Tân Phú (nội thành cũ) và các quận 2; 7; 9; 12; Thủ Đức và Bình Tân (nội thành mở rộng), với diện tích là 493,96 km2, bao gồm 254 phƣờng. Khu vực ngoại thành gồm 5 huyện là Củ Chi; Hóc Môn; Bình Chánh; Nhà Bè; Cần Giờ với diện tích là 1.601,28 km2 , bao gồm 63 xã.[1] Quận 12 đƣợc công bố thành lập ngày 01 tháng 4 năm 1997 theo Nghị định 03/CP, ngày 6 tháng 1 năm 1997 của Chính phủ trên cơ sở toàn bộ diện tích các xã Thạnh Lộc, An Phú Đông, Tân Thới Hiệp, Đông Hƣng Thuận, Tân Thới Nhất, một phần xã Tân Chánh Hiệp; một phần xã Trung Mỹ Tây thuộc huyện Hóc Môn trƣớc đây. Quận 12 là một trong các quận nội thành và nằm ở phía Bắc của thành phố Hồ Chí Minh.

Có 11 phƣờng trực thuộc gồm: Thạnh Xuân, Hiệp Thành, Thới An, Thạnh Lộc, Tân Chánh Hiệp, Tân Thới Hiệp, An Phú Đông, Trung Mỹ Tây, Tân Thới Nhất, Đông Hƣng Thuận và Tân Hƣng Thuận.[1] Kênh Tham Lƣơng-Bến Cát đi qua quận 12 của TP. HCM, nằm ở phía Tây Bắc và đƣợc bao quanh một phần Quốc lộ 1A, đồng thời còn là của ngõ giao thông khá quan trọng của thành phố nối liền với các tỉnh miền Đông Nam Bộ (Hình 1. Phía Đông giáp thị xã Thuận An, tỉnh Bình Dƣơng và quận Thủ Đức, TP. Phía Tây giáp huyện Hóc Môn và quận Bình Tân, thuộc TP.

Phía Nam giáp quận Bình Thạnh, quận Gò Vấp, quận Tân Bình, quận Tân Phú và quận Bình Tân, thuộc TP. Phía Bắc giáp huyện Hóc Môn, thuộc TP. Bả đồ ranh giới quận 12 1. Đặc điểm khí tƣợng, thủy văn Đặc điểm khí tƣợng Nhiệt độ TP.

HCM nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xich đạo với đặc trƣng của khí hậu là nhiệt độ cao đều trong năm và có hai mùa: mùa mƣa và mùa khô rõ ràng tƣơng ứng với hoàn lƣu gió mùa Đông Bắc và Tây Nam. Đặc trƣng khí hậu Thành Phố Hồ Chí Minh cụ thể: Lƣợng bức xạ trung bình khoảng 140 Kcal/cm2/năm. Nhiệt độ không khí trung bình 27oC. Nhiệt độ cao tuyệt đối 40oC, nhiệt độ thấp tuyệt đối 13,8oC.

Tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất là tháng 4 (28,8oC), tháng có nhiệt độ trung bình thấp nhất là khoảng giữa tháng 12 và tháng 1 (25,7oC). Biểu đồ nhiệt độ không khí trung bình tại trạm TSH đƣợc trình bày chi tiết nhƣ Hình 1. Biểu đồ nhi t độ không khí trung bình tại trạm Tâ Sơ Hòa Độ ẩm và bốc hơi Độ ẩm không khí trung bình trong 5 năm gần nhất 72 – 74%, các tháng mùa mƣa độ ẩm cao hơn mùa khô. Bình quân mùa mƣa 80%, độ ẩm cao nhất trong tháng 7 đến tháng 11 với trị số cao tuyệt đối 100%.

Ngƣợc lại, bình quân mùa khô 74,5%, độ ẩm thấp nhất trong các tháng 1 – tháng 4 với mức thấp tuyệt đối xuống tới 20%. Tổng lƣợng bốc hơi trung bình năm của thành phố là 1686 mm, lớn nhất vào tháng 3 đạt 215 mm và nhỏ nhất vào tháng 10 đạt 99 mm. Tổng lƣợng bốc hơi trung bình tháng tại trạm Tân Sơn Hòa đƣợc thể hiện nhƣ Hình 1. Biểu đồ tổ ợng b c ơ tru b t tại trạm Tâ Sơ Hòa 6 Lượng mưa Số liệu mƣa đƣợc thu thập tại các trạm đo mƣa tự động trên địa bàn TP.HCM do Công ty TNHH MTV Thoát nƣớc đô thị TP.

HCM quản lý, phục vụ đo mƣa, gồm: L Thƣờng Kiệt, Cầu Bông, Bình Chiểu, An Lạc, Tân Quy Đông và Phan Văn Khỏe, Dƣơng Quảng Hàm, Phƣớc Long A, Bình Hƣng Hòa, Quang Trung, Thanh Đa (Hình 1. Đây là số liệu mƣa hàng ngày trong các tháng mùa mƣa (từ tháng 5 đến tháng 11 hàng năm). Các trạm đo mƣa tự động trên mới bắt đầu hoạt động từ năm 2009 cho nên số lƣợng trạm, vị trí trạm có thể thay đổi cho phù hợp với yêu cầu thực tế, đồng thời, các trạm này hoạt động thực nghiệm phục vụ cảnh báo, chống ngập cho thành phố, đang trong quá trình xây dựng và đồng bộ, thế nên chúng vẫn chƣa đăng k mã trạm của Trung Ƣơng. Nhƣng số liệu vẫn đảm bảo độ tin cậy, vì đây số liệu đo tự động, phục vụ công tác chống ngập cho thành phố.

Bả đồ vị trí các trạm đ m a ở TP. HCM 7 Khu vực nghiên cứu thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa ở Nam bộ, có hai mùa: mùa khô và mùa mƣa. Lƣợng mƣa năm và tháng phân bố không đều, độ biến động lớn. Lƣợng mƣa bình quân/năm 1.

Số ngày mƣa trung bình/năm là 159 ngày. Trong mùa mƣa từ tháng 5 đến tháng 11, lƣợng mƣa chiếm 90% tổng lƣợng mƣa năm và cao nhất vào tháng 9 (Hình 1. Lƣợng mƣa không đáng kể vào các tháng giêng, tháng hai, tháng ba. Trên phạm vi không gian thành phố, lƣợng mƣa phân bố không đều, có khuynh hƣớng tăng dần theo trục Tây Nam – Đông Bắc.

Đa số các quận nội thành và các huyện phía Bắc thành phố thƣờng có lƣợng mƣa cao hơn các quận huyện phía Nam và Tây Nam. Sự chênh lệch lƣợng mƣa và phân bố không đồng đều phần lớn do sự phát triển đô thị tạo nên. Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, tốc độ đô thị hóa là nguyên nhân chính dẫn đến lƣợng mƣa trên khu vực TP. HCM lớn hơn khu vực xung quanh gây ra nhũng vấn đề về tiêu thoát nƣớc, dẫn đến các vấn đề môi trƣờng và phát triển kinh tế xã hội.

Biểu đồ ợ m a tr ăm tại trạm Tâ Sơ Hòa Đặc điểm thủy văn Chế độ mực nƣớc trên hệ thống sông rạch chịu ảnh hƣởng của thủy triều, lƣu lƣợng từ thƣợng nguồn, nƣớc dâng do gió và sự dâng lên của mực nƣớc biển do trái đất nóng lên. Thủy triều khu vực TP. HCM thuộc loại bán nhật triều không đều. Độ lớn của mực nƣớc thủy triều phụ thuộc vào vị trí tƣơng đối giữa mặt trăng, mặt trời 8 và trái đất.

Mực nƣớc triều sẽ lớn nhất vào các tháng 10 và 11, tháng 6 – 7 là thời gian có mực nƣớc triều thấp nhất. Thành phố nằm giữa hai con sông lớn là: sông Sài Gòn, sông Vàm Cỏ Đông và chịu ảnh hƣởng lớn của sông Đồng Nai, sông Sài Gòn là sông có độ dốc nhỏ, lòng dẫn hẹp nhƣng sâu, ít khu chứa nên thuỷ triều truyền vào rất sâu và mạnh. Chế độ thuỷ văn, thuỷ lực của kênh rạch trong thành phố chịu ảnh hƣởng chủ yếu của sông Sài Gòn. Sông Vàm Cỏ Đông rất sâu, nhƣng lại nghèo về nguồn nƣớc do vậy vào mùa khô mặn thƣờng xâm nhập sâu vào đất.

Sông Vàm Cỏ Đông có rất nhiều nhánh và kênh rạch nối với sông Vàm Cỏ Tây và Đồng Tháp Mƣời. Do vậy khi dòng triều truyền vào bị biến dạng và giảm biên độ đáng kể. Sông Đồng Nai là nguồn nƣớc ngọt chính của thành phố với diện tích lƣu vực khoảng 45.000 km2, hàng năm cung cấp khoảng 15 tỷ m3 nƣớc. Trong tƣơng lai khi có hồ chứa Phƣớc Hoà, sông Sài Gòn sẽ đƣợc bổ sung một lƣu lƣợng khoảng 42 m3/s góp phần đáp ứng yêu cầu cấp nƣớc của thành phố.

Hệ thống kênh rạch của thành phố có hai hệ thống chính. Hệ thống các kênh rạch đổ vào sông Sài Gòn với hai nhánh chính là: rạch Bến Cát và kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè. Hệ thống các kênh rạch đổ vào sông Bến Lức, và kênh Đôi – kênh Tẻ nhƣ: rạch Tân Kiên, rạch Bà Hom, rạch Tân Hoá – Lò Gốm. Giới thiệu các công trình thoát nƣớc đô thị và hiện trạng ngập nƣớc tại các quận/huyện tp.hcm Các công trình thoát nƣớc đô thị tại TP.

HCM Trải qua các thời kỳ đã có sự phân chia địa giới hành chính cho đến ngày hôm nay, qua mỗi thời kỳ đề có sự thay đổi về kết cấu hạ tầng phục vụ cho phát triển kinh tế, văn hóa, chính trị; trong đó có hệ thống cống thoát nƣớc. 9 Năm 2001, đƣợc sự giúp đỡ của Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA), Thủ tƣớng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 752/QĐ-TTg ngày 19 tháng 6 năm 2001 về ban hành Quy hoạch Tổng thể hệ thống thoát nƣớc thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2020; trong đó tập trung pháp triển hệ thống thoát nƣớc thành phố với diện tích nghiên cứu 650km2, đƣợc chia thành 6 lƣu vực: Trung tâm thành phố, Đông Bắc thành phố, Đông Nam Thành phố, Tây Thành phố, Nam Thành phố, Bắc Thành phố. Mỗi lƣu vực xác định những định hƣớng phát triển chung, hƣớng thoát nƣớc tập trung vào những tuyến kênh, rạch chính cho từng lƣu vực để thoát nƣớc ra sông Sài Gòn, sông Đông Nai và sông Vàm Cỏ Đông. Ba sông chính bao gồm: - Sông Sài Gòn: thoát nƣớc cho vùng phía Bắc và trung tâm thành phố.

- Sông Đồng Nai (đoạn hạ lƣu là sông Nhà Bè): thoát nƣớc cho vùng phía Nam, Đông Bắc. - Sông Vàm Cỏ Đông: thoát nƣớc cho vùng Tây Nam. Theo cách phân chia hệ thống cống do JICA đề xuất: - Tuyến cống cấp 1: là những tuyến sông, kênh, rạch phục vụ thoát nƣớc - Tuyến cống cấp 2: là những tuyến cống thoát trực tiếp ra tuyến sông, kênh, rạch phục vụ thoát nƣớc. - Tuyến cống cấp 3: là những tuyến cống thoát vào tuyến cống cấp 2, những tuyến đƣờng nhánh, hẻm.

- Tuyến cống cấp cấp 4: là những tuyến cống thoát vào tuyến cống cấp 3. Đến nay, tổng chiều dài cống thoát nƣớc trên địa bàn thành phố là 4. Trong đó, Trung tâm Điều hành chƣơng trình chống ngập nƣớc (Trung tâm Chống ngập) phụ trách quản lý 678 tuyến với tổng chiều dài 1.