ĐẶT VẤN ĐỀ: Thành phố Hồ Chí Minh (TP. HCM) với diện tích khoảng 2095 km2 và dân số, kể cả số lượng khách vãng lai, khoảng 10 triệu người là TP. đông dân nhất và là trung tâm văn hóa, giáo dục, truyền thông, dịch vụ,. quan trọng, đặc biệt là vai trò đầu tàu kinh tế của cả nước.
Tuy vậy, TP. HCM đang phải đối diện với những vấn đề của một đô thị lớn có dân số tăng nhanh, trong số đó vấn đề ngập lụt trong nội thành đang ở mức báo động cao, không những xảy ra trong mùa mưa và còn cả trong mùa khô. Do đặc điểm địa lý và địa hình, TP. HCM chịu ảnh hưởng đồng thời của 3 yếu tố là mưa trong khu vực, lũ xả từ các hồ chứa Dầu Tiếng trên sông Sài Gòn và Trị An trên sông Đồng Nai, cũng như triều biển Đông.
Ngoài ra tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng làm cho vấn đề ngập lụt của TP. HCM càng ngày càng trầm trọng hơn, việc phải tìm ra các biện pháp giải quyết hiệu quả càng trở nên cấp bách. Đã có khá nhiều đề tài nghiên cứu và dự án (gọi tắt là NC) nhằm giải quyết tình trạng ngập lụt này, từ những NC mang tính cục bộ trên qui mô nhỏ đến những NC trên qui mô lớn cho toàn thành phố. Sau đây là một số NC tiêu biểu trên qui mô lớn đã được thực hiện: • Nghiên cứu hệ thống thoát nước mưa và nước thải đô thị TP.
HCM do Cơ quan hợp tác quốc tế của Nhật (JICA) thực hiện từ cuối những năm 1990. Đến năm 2001 thì “Quy hoạch tổng thể thoát nước TP. HCM đến năm 2020” ra đời và được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt theo Quyết định số 752/QĐ-TTg ngày 19/06/2001 (thường được gọi tắt là dự án 752) 1. • Nghiên cứu Quy hoạch thủy lợi chống ngập úng cho TP.
HCM của Tổ công tác chống ngập – Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (Bộ NN &PTNT) và đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt theo Quyết định số 1547/QĐ-TTg ký ngày 28/10/2008 (thường được gọi tắt là dự án 1547) 2. • Gần đây, một đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp chống ngập cho TP. HCM” đã được Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam thực hiện (12/2007- 12/2010). Đề tài này đã đạt được một số kết quả, trong đó có việc định hướng phát triển hồ điều hòa cho toàn thành phố và các giải pháp tiêu thoát nước cho các tiểu vùng 3.
• Trong nỗ lực đi tìm kiếm một giải pháp giải quyết triệt để vấn đề ngập úng do tổ hợp tác động của lũ thượng nguồn, mưa lớn và triều cường cho Tp. Hồ Chí Minh, Bộ NN & PTNT đã đề xuất ý tưởng dự án đê biển Vũng Tàu - Gò Công với các thành phần chính bao gồm: (i) Tuyến đê chính dài 28 km nối Gò Công đến cách Vũng Tàu 5 km sau đó nối với Cần Giờ bằng tuyến đê phụ 13 km; (ii) Cống Lòng Tàu; (iii) Các đập ngăn cửa sông Đồng Tranh và các sông kênh dọc phía Bắc (bờ tả) sông Soài Rạp. Trang 1 Nhằm cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc đánh giá tính khả thi của dự án, Bộ Khoa học và Công nghệ đã cho triển khai thực hiện nhóm đề tài "Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng tuyến đê biển đa mục tiêu Vũng Tàu – Gò Công", gồm 06 đề tài thành phần, trong đó đề tài số 2 "Nghiên cứu biến động của chế độ thủy thạch động lực vùng cửa sông ven biển chịu tác động của Dự án đê biển Vũng Tàu - Gò Công" do Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam thực hiện (10/2011-10/2014) 4. Cũng như dự án 1547, dự án này có vốn đầu tư lớn (khái toán khoảng 30.000 tỉ đồng tính theo thời giá 2010).
• Trung tâm điều hành chương trình chống ngập nước TP. HCM (SCFC) đã lập dự án xây dựng 103 hồ điều tiết (hở, ngầm) phân tán với tổng diện tích khoảng 875 ha. Theo dự án, hồ điều tiết phân tán sẽ chia thành bốn cấp nhằm mục đích trữ nước mưa trước khi xả vào hệ thống cống thoát nước chung 5: (i) cấp một là các hồ ở những khu vực đất trống, còn diện tích lớn (ii) cấp hai là những hồ nước vài ngàn mét vuông trong các khu công nghiệp, khu đô thị. (iii) cấp ba là những hồ nước nhỏ tại nơi công cộng như công viên, trường học, bệnh viện, vỉa hè, dải phân cách đường giao thông.
Hiện nay, nước mưa từ nhà dân chảy thẳng ra đường hoặc hẻm, sau đó xuống cống nhỏ rồi ra cống lớn. Nếu mưa lớn, hệ thống cống quá tải, nước không thoát kịp sẽ gây ngập đường, ngập hẻm và khu dân cư. Khi có hệ thống hồ điều tiết này, nước mưa từ nhà dân, trường học, bệnh viện sẽ được giữ lại trong các hồ, làm giảm lượng nước mưa đổ về hệ thống cống thoát nước, áp lực lên hệ thống cống chính sẽ nhẹ đi, không gây ngập lúc trời mưa to. Khi trời hết mưa, cột nước ở các cống nhỏ hơn trong hồ thì nước từ các hồ này từ từ thoát ra cống.
Nếu người dân muốn dùng nước mưa này để tưới cây, rửa xe, rửa nhà thì đóng van xả ra hệ thống cống chung. Tuy nhiên ý tưởng giảm ngập bằng cách làm hồ tại gia bị phần lớn người dân không đồng tình với lý do là nhà cửa ở TP. HCM thuộc dạng nhà phố đã được xây dựng từ lâu với diện tích chật hẹp, khó có đủ mặt bằng để cải tạo và làm “hồ tại gia”, nên phương án này khó khả thi 6. HCM đang có kế hoạch xây dựng trong những năm tới ba hồ điều tiết là hồ Bàu Cát (quận Tân Bình) có diện tích 0,4 ha, hồ Khánh Hội (quận 4) có diện tích 4,8 ha và hồ Gò Dưa (quận Thủ Đức) có diện tích 24 ha với tổng vốn đầu tư khoảng 1000 tỉ đồng 7.
Trang 2 Trong luận văn này, quận 4 thuộc TP. HCM, có thể được xem là một lưu vực độc lập, sẽ được chọn là nơi áp dụng phần mềm PCSWMM 2019 để nghiên cứu bài toán thoát nước mưa (bao gồm hệ thống cống ngầm hiện có, hệ thống sông kênh chịu ảnh hưởng triều bao quanh và sự cần thiết / không cần thiết xây dựng hồ điều tiết Khánh Hội như nói trên). MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1. Mục tiêu chung Đánh giá và phân tích hiện trạng năng lực tiêu thoát nước của mạng lưới hệ thống cống thoát nước thành phố Hồ Chí Minh dưới ảnh hưởng của mưa và triều cường trong tình hình hiện nay.
Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy lực PCSWMM 2019 vào bài toán thoát nước mưa cho lưu vực quận 4 (TP. HCM) với một số kịch bản về mưa và triều, từ đó: − Đánh giá khả năng thoát nước của hệ thống cống ngầm hiện hữu. − Đánh giá sự cần thiết / không cần thiết xây dựng hồ điều tiết Khánh Hội trong lưu vực. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tính toán cho lưu vực quận 4, Tp.
Hồ Chí Minh với diện tích gần 4,2 km2, gồm 15 phường và dân số hiện nay là gần 200. ( Nguồn: http://www. Bản đồ lưu vực Quận 4 Trang 3 1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để đạt được các mục đích của đề tài, các nội dung đề tài sẽ thực hiện gồm: - Tổng quan về lưu vực nghiên cứu: điều kiện tự nhiên (địa hình, khí tượng, thủy văn, địa chất), hệ thống kênh rạch và cống thoát nước hiện hữu; hiện trạng mưa và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đối với ngập lụt đô thị.
- Cơ sở lý thuyết và thiết lập mô hình: giới thiệu phần lý thuyết của mô hình PCSWMM 2019; thiết lập mô hình thủy lực PCSWMM 2019 của lưu vực quận 4 để mô phỏng chế độ thuỷ lực trong lưu vực với một số kịch bản về mưa và triều. - Phân tích và đánh giá kết quả các kịch bản tính toán. - Nghiên cứu sự cần thiết / không cần thiết xây dựng hồ điều tiết Khánh Hội trong lưu vực quận 4. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Từ các kết quả tính toán được của đề tài áp dụng cho một lưu vực cụ thể, nếu tiếp tục thực hiện với các lưu vực còn lại trên địa bàn thành phố thì có thể đề xuất được các phương hướng kiểm soát, ứng phó cũng như các giải pháp chống ngập lụt lâu dài và bền vững cho thành phố.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Luận văn sẽ dùng chủ yếu là phương pháp toán số để tính toán mô phỏng dòng chảy trong hệ thống cống ngầm và hệ thống sông kênh trong những điều kiện mưa và triều khác nhau. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC 1. Các nghiên cứu trong nước Một số nghiên cứu về sự phụ thuộc của khả năng tiêu thoát nước vào hệ thống thoát nước thông qua các mô hình đã được thực hiện, có thể kể ra vài nghiên cứu sau: Tạ Thanh Lan (2014) 8 đã nghiên cứu mô phỏng khả năng thoát nước đô thị một phần lưu vực quận 8, thành phố Hồ Chí Minh. Tác giả đã xây dựng cơ sở dữ liệu GIS mạng lưới thoát nước cho một lưu vực điển hình thuộc quận 8, Tp.
HCM, từ đó ứng dụng phần mềm PCSWMM nghiên cứu sự phụ thuộc của khả năng tiêu thoát nước vào hệ thống thoát nước, độ che phủ lớp thảm thực vật. Kết quả từ mô hình được kiểm định với số liệu quan trắc thực tế. Nguyễn Đăng Tính, Nguyễn Quốc Thái (2014) 9 cũng đã nghiên cứu mô phỏng ngập lụt đô thị khu vực trung tâm thành phố Hồ Chí Minh. Các tác giả đã sử dụng mô hình Mike Flood để phục vụ tính toán nhằm tìm ra các nguyên nhân gây ngập lụt từ đó đề xuất các phương án giảm ngập phù hợp.
Trang 4 Công ty Tư vấn CDM Camp Dresser và Mc Kee International (1999) [10] đã thực hiện nghiên cứu khả thi và thiết kế sơ bộ dự án thoát nước lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè. Nghiên cứu đã sử dụng mô hình thủy lực SWMM trong tính toán, một số mục tiêu đạt được là xác định khả năng tiêu thoát nước, xác định các khu vực cần xây mới hoặc mở rộng cống thoát nước mưa để giảm tình trạng ngập lụt, tính toán lưu lượng cần tiêu trong kênh và các chi lưu của nó để xác định các vị trí kênh cần được cải tạo, nạo vét để giảm thiểu tình trạng tràn bờ và hệ thống thu gom nước thải nhằm cải thiện tình trạng môi trường, tạo cảnh quan đô thị. Bên cạnh đó nghiên cứu cũng đã đề xuất các giải pháp cải tạo nâng cấp hệ thống thoát trên lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè.