Ứng Dụng Mô Hình Mike Flood Đánh Giá, Dự Báo Ngập Lụt Tại Khu Vực Quận 1 Thành Phố Hồ Chí Minh

• Tác giả: Lê Lương Kỳ Tường
• Người hướng dẫn: PGS. TS. Đoàn Thu Hà
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cấp thoát nước
• Đề tài: Ứng Dụng Mô Hình Mike Flood Đánh Giá Ngập Lụt Tại Quận 1, TP. Hồ Chí Minh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan các nghiên cứu đánh giá, dự báo ngập lụt đô thị trên thế giới
• 1.2. Tổng quan các nghiên cứu đánh giá, dự báo ngập lụt đô thị trong nước
• 1.3. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
• 1.4. Hiện trạng và đặc điểm ngập lụt trong khu vực nghiên cứu
• 1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THIẾT LẬP MÔ HÌNH MIKE FLOOD CHO KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phân tích lựa chọn mô hình
• 2.1.1. Các mô hình trên thế giới
• 2.1.2. Lựa chọn Mike Flood
• 2.1.3. Lý thuyết hoạt động mô hình Mike Flood
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp kế thừa
• 2.2.2. Phương pháp khảo sát thực địa
• 2.2.3. Phương pháp tổng hợp, thống kê và phân tích số liệu
• 2.2.4. Phương pháp chuyên gia kết hợp điều tra cộng đồng
• 2.3. Cơ sở dữ liệu đầu vào cho mô hình và xây dựng các kịch bản tính toán
• 2.3.1. Dữ liệu hệ thống thoát nước
• 2.3.2. Dữ liệu địa hình
• 2.3.3. Dữ liệu mưa-triều
• 2.3.4. Dữ liệu thực đo ngập lụt
• 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 2.5. Kết quả hiệu chỉnh mô hình
• 2.6. Kết quả kiểm định mô hình
• 2.7. Kết quả mô phỏng ngập lụt khu vực nghiên cứu theo các kịch bản
• 2.8. Phân tích và đánh giá kết quả
• 2.8.1. Phân tích kết quả của 2 kịch bản thực đo
• 2.8.2. Phân tích kết quả của 2 kịch bản giả định
• 2.9. Một số giải pháp đề xuất
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Ứng Dụng Mô Hình Mike Flood Đánh Giá Ngập Lụt

Việt Nam, với mạng lưới sông ngòi dày đặc, chịu ảnh hưởng lớn từ biến đổi khí hậu, thường xuyên đối mặt với lũ lụt và ngập úng. Tình trạng này gây ra thiệt hại lớn về người và của, ảnh hưởng đến kinh tế quốc dân. Theo thống kê, Việt Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất từ các hiện tượng khí hậu cực đoan. Ngập lụt ngày càng phức tạp, tần suất và cường độ gia tăng. Đô thị hóa nhanh chóng và bùng nổ dân số cũng góp phần làm trầm trọng thêm tình hình ngập lụt, đặc biệt là ở các đô thị lớn. TP. Hồ Chí Minh, nằm ở hạ lưu sông Đồng Nai và giáp biển Đông, có địa hình thấp và bằng phẳng, dễ bị ngập lụt do tác động của dòng chảy lũ từ thượng lưu và triều biển. Ngập lụt ở TP. Hồ Chí Minh đã trở thành vấn đề cấp bách, đòi hỏi các giải pháp triệt để từ chính quyền và người dân. Nghiên cứu tính toán ngập lụt đô thị là rất quan trọng để tìm ra nguyên nhân và giải pháp giảm nhẹ và khắc phục hậu quả. Đã có nhiều hệ thống dự báo cảnh báo lũ lụt, ngập lụt đã được xây dựng và đưa vào sử dụng.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Đánh Giá Ngập Lụt Đô Thị

Đánh giá ngập lụt đô thị là yếu tố then chốt để hiểu rõ nguyên nhân và mức độ nghiêm trọng của tình trạng ngập úng. Việc này giúp xác định các khu vực dễ bị tổn thương, từ đó đưa ra các biện pháp phòng ngừa và giảm thiểu thiệt hại hiệu quả. Các nghiên cứu về ngập lụt cung cấp cơ sở khoa học cho việc quy hoạch đô thị, xây dựng hệ thống thoát nước và quản lý rủi ro thiên tai. Theo tài liệu gốc, tình trạng ngập úng đô thị ở TP. Hồ Chí Minh đã diễn ra ngày càng trầm trọng và dẫn đến những tranh luận về nguyên nhân cũng như giải pháp trọn vẹn cho vấn đề này.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Ứng Dụng Mike Flood Tại Quận 1

Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng thành công mô hình Mike Flood tại Quận 1, TP. Hồ Chí Minh. Mục tiêu chính là xác định mức độ ngập lụt tại một số điểm cụ thể, dự báo mức độ ngập lụt với các kịch bản thiết kế khác nhau, và đề xuất các giải pháp giảm thiểu ngập lụt hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu bao gồm mô phỏng tình trạng ngập lụt khi xảy ra mưa và triều cường tại khu vực Quận 1. Đối tượng nghiên cứu là mạng lưới tiêu thoát nước đô thị.

II. Thách Thức Ngập Lụt Phân Tích Nguyên Nhân Tại Quận 1

Ngập lụt tại Quận 1, TP. Hồ Chí Minh, là một vấn đề phức tạp do nhiều yếu tố tác động. Địa hình thấp, hệ thống thoát nước chưa hoàn thiện, biến đổi khí hậu và quá trình đô thị hóa nhanh chóng đều góp phần làm tăng nguy cơ ngập úng. Việc xác định chính xác nguyên nhân gây ngập lụt là rất quan trọng để đưa ra các giải pháp phù hợp và hiệu quả. Theo tài liệu gốc, cần phải tìm ra nguyên nhân và các nút thắt của hệ thống tiêu thoát nước, từ đó đưa ra các giải pháp ứng phó cụ thể.

2.1. Ảnh Hưởng Của Biến Đổi Khí Hậu Đến Ngập Lụt

Biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và cường độ mưa lớn, gây áp lực lớn lên hệ thống thoát nước đô thị. Mực nước biển dâng cũng làm tăng nguy cơ ngập lụt do triều cường, đặc biệt là ở các khu vực ven sông và ven biển. Các kịch bản biến đổi khí hậu cần được xem xét kỹ lưỡng trong quá trình đánh giá và dự báo ngập lụt.

2.2. Tác Động Của Đô Thị Hóa Đến Khả Năng Thoát Nước

Quá trình đô thị hóa làm giảm diện tích thấm nước tự nhiên, tăng lượng nước chảy tràn trên bề mặt và gây quá tải cho hệ thống thoát nước. Việc xây dựng các công trình hạ tầng không đồng bộ cũng có thể làm cản trở dòng chảy và gây ngập úng cục bộ. Quy hoạch đô thị cần được xem xét lại để đảm bảo khả năng thoát nước hiệu quả.

2.3. Hiện Trạng Hệ Thống Thoát Nước Quận 1 Điểm Nghẽn

Hệ thống thoát nước hiện tại của Quận 1 có nhiều điểm nghẽn, bao gồm cống rãnh bị tắc nghẽn, kích thước không đủ lớn và thiếu sự kết nối đồng bộ. Việc nâng cấp và mở rộng hệ thống thoát nước là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu thoát nước ngày càng tăng. Cần có sự đầu tư và quản lý hiệu quả để duy trì hoạt động ổn định của hệ thống.

III. Phương Pháp Mike Flood Giải Pháp Mô Phỏng Ngập Lụt Hiệu Quả

Mô hình Mike Flood là một công cụ mạnh mẽ để mô phỏng và đánh giá ngập lụt đô thị. Mô hình này cho phép tính toán dòng chảy trên bề mặt và trong hệ thống thoát nước, từ đó xác định được các khu vực ngập úng và mức độ ngập lụt. Mô hình Mike Flood được sử dụng rộng rãi trên thế giới để quản lý rủi ro ngập lụt và quy hoạch đô thị. Theo tài liệu gốc, việc lựa chọn vấn đề ngập lụt làm trọng tâm nghiên cứu trong luận văn này là một trong những cơ hội tốt nhất để tác giả có thể thực hiện được ước mong của mình.

3.1. Ưu Điểm Của Mô Hình Mike Flood Trong Đánh Giá Ngập

Mô hình Mike Flood có nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống, bao gồm khả năng mô phỏng dòng chảy phức tạp, tính toán ảnh hưởng của địa hình và hệ thống thoát nước, và dự báo ngập lụt với độ chính xác cao. Mô hình này cũng cho phép đánh giá hiệu quả của các giải pháp giảm thiểu ngập lụt.

3.2. Quy Trình Xây Dựng Mô Hình Mike Flood Cho Quận 1

Quy trình xây dựng mô hình Mike Flood cho Quận 1 bao gồm thu thập dữ liệu địa hình, hệ thống thoát nước, mưa và triều cường; xử lý và chuẩn hóa dữ liệu; thiết lập mô hình; hiệu chỉnh và kiểm định mô hình; và chạy mô phỏng với các kịch bản khác nhau. Dữ liệu đầu vào cần đảm bảo độ chính xác và tin cậy để mô hình hoạt động hiệu quả.

3.3. Kết Hợp Mike Urban Tối Ưu Mô Phỏng Thoát Nước

Việc kết hợp mô hình Mike Flood với Mike Urban cho phép mô phỏng hệ thống thoát nước đô thị một cách chi tiết và chính xác hơn. Mike Urban cung cấp các công cụ để quản lý và mô phỏng mạng lưới cống rãnh, trạm bơm và các công trình thoát nước khác. Sự kết hợp này giúp đánh giá hiệu quả của hệ thống thoát nước và đề xuất các giải pháp cải thiện.

IV. Ứng Dụng Mike Flood Đánh Giá Ngập Lụt Thực Tế Tại Quận 1

Nghiên cứu này sử dụng mô hình Mike Flood để đánh giá ngập lụt thực tế tại Quận 1, TP. Hồ Chí Minh. Các kịch bản mô phỏng bao gồm các trận mưa lớn và triều cường đã xảy ra trong quá khứ, cũng như các kịch bản giả định với tần suất khác nhau. Kết quả mô phỏng cho thấy các khu vực dễ bị ngập úng và mức độ ngập lụt tại các điểm cụ thể. Theo tài liệu gốc, đề tài chạy mô phỏng 4 kịch bản gồm 2 kịch bản thực đo năm 2015, 2016 và 2 kịch bản giả định mưa thiết kế tần suất 2 năm, 20 năm cùng mực triều 1,5m.

4.1. Kết Quả Mô Phỏng Ngập Lụt Với Các Kịch Bản Mưa

Kết quả mô phỏng cho thấy các trận mưa lớn gây ngập úng nghiêm trọng tại nhiều khu vực của Quận 1. Mức độ ngập lụt phụ thuộc vào cường độ mưa, thời gian mưa và khả năng thoát nước của hệ thống. Các khu vực có địa hình thấp và hệ thống thoát nước kém thường bị ngập sâu hơn.

4.2. Ảnh Hưởng Của Triều Cường Đến Tình Trạng Ngập Lụt

Triều cường làm giảm khả năng thoát nước của hệ thống và gây ngập úng tại các khu vực ven sông và ven biển. Khi triều cường trùng với mưa lớn, tình trạng ngập lụt trở nên nghiêm trọng hơn. Cần có các biện pháp kiểm soát triều cường để giảm thiểu nguy cơ ngập lụt.

4.3. Xác Định Các Điểm Ngập Úng Nghiêm Trọng Tại Quận 1

Mô hình giúp xác định các điểm ngập úng nghiêm trọng tại Quận 1, bao gồm các tuyến đường, khu dân cư và công trình công cộng. Thông tin này rất quan trọng để ưu tiên đầu tư vào các giải pháp giảm thiểu ngập lụt tại các khu vực này. Cần có sự phối hợp giữa các cơ quan chức năng để giải quyết vấn đề ngập úng một cách hiệu quả.

V. Giải Pháp Chống Ngập Đề Xuất Cải Thiện Thoát Nước Quận 1

Dựa trên kết quả đánh giá ngập lụt, nghiên cứu đề xuất các giải pháp cải thiện hệ thống thoát nước tại Quận 1, TP. Hồ Chí Minh. Các giải pháp bao gồm nâng cấp và mở rộng hệ thống cống rãnh, xây dựng các hồ điều hòa, cải tạo các kênh rạch và áp dụng các biện pháp quản lý nước mưa. Theo tài liệu gốc, từ kết quả chạy mô hình và những nhận định, phân tích cũng như kinh nghiệm trong quá trình thực hiện, tác giả đề xuất các giải pháp nhằm giảm tình trạng ngập lụt ở khu vực nghiên cứu cho thời gian tới.

5.1. Nâng Cấp Hệ Thống Cống Rãnh Tăng Khả Năng Thoát Nước

Việc nâng cấp hệ thống cống rãnh là rất cần thiết để tăng khả năng thoát nước và giảm nguy cơ ngập úng. Các cống rãnh cần được làm sạch, sửa chữa và mở rộng để đáp ứng nhu cầu thoát nước ngày càng tăng. Cần có sự đầu tư và quản lý hiệu quả để duy trì hoạt động ổn định của hệ thống.

5.2. Xây Dựng Hồ Điều Hòa Giảm Áp Lực Cho Hệ Thống

Các hồ điều hòa có thể giúp giảm áp lực cho hệ thống thoát nước bằng cách trữ nước mưa trong thời gian ngắn và xả từ từ vào hệ thống. Việc xây dựng các hồ điều hòa cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả và không gây ảnh hưởng đến môi trường.

5.3. Quản Lý Nước Mưa Giải Pháp Bền Vững Chống Ngập

Các biện pháp quản lý nước mưa, như xây dựng các khu vực thấm nước tự nhiên, sử dụng các vật liệu thấm nước và khuyến khích người dân trữ nước mưa, có thể giúp giảm lượng nước chảy tràn trên bề mặt và giảm áp lực cho hệ thống thoát nước. Đây là các giải pháp bền vững và thân thiện với môi trường.

VI. Kết Luận Ứng Dụng Mike Flood Cho Quản Lý Ngập Lụt Bền Vững

Nghiên cứu này đã chứng minh hiệu quả của việc ứng dụng mô hình Mike Flood để đánh giá và quản lý ngập lụt tại Quận 1, TP. Hồ Chí Minh. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng cho việc quy hoạch đô thị, xây dựng hệ thống thoát nước và quản lý rủi ro thiên tai. Việc áp dụng các giải pháp đề xuất có thể giúp giảm thiểu ngập lụt và cải thiện chất lượng cuộc sống của người dân. Theo tài liệu gốc, nghiên cứu này góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của việc sử dụng mô hình hóa để mô phỏng, đánh giá khả năng hoạt động của hệ thống thoát nước đô thị, cụ thể là mô hình Mike Flood.

6.1. Tầm Quan Trọng Của Dữ Liệu Đầu Vào Chất Lượng Cao

Để mô hình Mike Flood hoạt động hiệu quả, cần có dữ liệu đầu vào chất lượng cao, bao gồm dữ liệu địa hình, hệ thống thoát nước, mưa và triều cường. Việc thu thập, xử lý và chuẩn hóa dữ liệu là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác và tin cậy của mô hình.

6.2. Cần Tiếp Tục Nghiên Cứu Và Phát Triển Mô Hình

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển mô hình Mike Flood để nâng cao khả năng mô phỏng và dự báo ngập lụt. Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc tích hợp các yếu tố khác, như biến đổi khí hậu và tác động của con người, vào mô hình.

6.3. Hướng Đến Quản Lý Ngập Lụt Tổng Hợp Và Bền Vững

Quản lý ngập lụt cần được thực hiện một cách tổng hợp và bền vững, kết hợp các giải pháp kỹ thuật, quy hoạch và quản lý. Cần có sự phối hợp giữa các cơ quan chức năng, cộng đồng và người dân để đạt được hiệu quả cao nhất. Mục tiêu cuối cùng là xây dựng một đô thị an toàn, xanh và đáng sống.

Tổng quan nghiên cứu

Tình trạng ngập lụt đô thị tại Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) ngày càng trở nên nghiêm trọng, đặc biệt tại khu vực Quận 1 – trung tâm kinh tế, văn hóa và hành chính của thành phố. Với diện tích chỉ 7,71 km², Quận 1 có địa hình thấp, gần 75% diện tích dưới cao độ 2m, chịu ảnh hưởng trực tiếp từ triều cường biển Đông và dòng chảy từ hệ thống sông Đồng Nai, sông Sài Gòn. Theo thống kê, lượng mưa trung bình hàng năm tại đây đạt khoảng 1.949 mm, tập trung chủ yếu trong mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11. Tình trạng ngập lụt không chỉ gây thiệt hại về kinh tế mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh hoạt và môi trường sống của người dân.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là ứng dụng mô hình Mike Flood để đánh giá và dự báo ngập lụt tại Quận 1, từ đó xác định mức độ ngập tại các điểm cụ thể và đề xuất các giải pháp giảm thiểu hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mô phỏng tình trạng ngập lụt do mưa và triều cường trong khu vực Quận 1, TP.HCM, dựa trên dữ liệu thực đo và các kịch bản mưa thiết kế với chu kỳ lặp lại 2 năm và 20 năm. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ công tác quản lý, quy hoạch và vận hành hệ thống thoát nước đô thị, góp phần giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt gây ra, đồng thời nâng cao khả năng ứng phó với biến đổi khí hậu và phát triển bền vững đô thị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình thủy văn, thủy lực hiện đại để mô phỏng và dự báo ngập lụt đô thị. Hai mô hình chính được áp dụng là:

• Mô hình Mike Flood: Là bộ công cụ tích hợp mô hình dòng chảy một chiều (Mike Urban) và mô hình dòng chảy hai chiều (Mike 21), cho phép mô phỏng đồng thời dòng chảy trong hệ thống cống và dòng chảy tràn trên bề mặt. Mike Flood có khả năng mô phỏng các hiện tượng ngập lụt do mưa lớn, quá tải hệ thống thoát nước và triều cường, phù hợp với các khu vực đô thị phức tạp như Quận 1.

• Mô hình Mike Urban: Tập trung mô phỏng mạng lưới thoát nước mưa và nước thải trong đô thị, tính toán lưu lượng dòng chảy trong hệ thống cống, hố ga, máy bơm và các công trình thủy lợi. Mike Urban sử dụng lõi tính toán Mouse với các phương trình bảo toàn khối lượng và chuyển động, mô phỏng chính xác dòng chảy trong mạng lưới ống cống.

Các khái niệm chính bao gồm: lưu lượng dòng chảy, mực nước, hệ số Manning (đặc trưng cho độ nhám vật liệu cống), mô hình thủy lực 1D và 2D, dữ liệu địa hình số (DEM), và các kịch bản mưa thiết kế với chu kỳ lặp lại khác nhau.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô hình hóa thủy văn – thủy lực kết hợp với thu thập và xử lý dữ liệu thực tế:

• Nguồn dữ liệu: Bao gồm dữ liệu mưa, triều cường, địa hình số (DEM 5m x 5m), hệ thống thoát nước hiện hữu (bản đồ mạng lưới cống, hố ga), dữ liệu dân cư và giao thông khu vực Quận 1. Dữ liệu được thu thập từ các cơ quan chuyên môn như Phân Viện Khí Tượng Thủy Văn và Biến Đổi Khí Hậu, Công ty TNHH Một thành viên Thoát nước đô thị TP.HCM.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng mô hình Mike Flood kết hợp Mike Urban và Mike 21 để mô phỏng dòng chảy trong hệ thống thoát nước và trên bề mặt. Các kịch bản mô phỏng gồm 2 trận mưa thực đo năm 2015, 2016 để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, cùng 2 kịch bản mưa thiết kế với chu kỳ lặp lại 2 năm và 20 năm, mực triều 1,5m để dự báo ngập lụt.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình thu thập dữ liệu, xử lý và xây dựng mô hình diễn ra trong năm 2020 – 2021, với các bước chính gồm khảo sát thực địa, xử lý dữ liệu GIS, thiết lập mô hình, chạy mô phỏng, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mô hình tập trung vào toàn bộ khu vực Quận 1 với diện tích 7,71 km², bao gồm toàn bộ mạng lưới thoát nước và các điểm ngập tiềm năng được khảo sát thực tế. Việc lựa chọn phương pháp mô hình hóa Mike Flood dựa trên ưu điểm về khả năng tích hợp dữ liệu đa dạng và mô phỏng chính xác các hiện tượng ngập lụt đô thị.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình: Mô hình Mike Flood được hiệu chỉnh dựa trên dữ liệu trận mưa thực đo năm 2015 và 2016, cho kết quả mô phỏng lưu lượng và mực nước tại các hố ga, tuyến cống phù hợp với số liệu thực tế, sai số trung bình dưới 10%. Điều này khẳng định độ tin cậy của mô hình trong việc mô phỏng ngập lụt tại Quận 1.

2. Dự báo ngập lụt theo kịch bản mưa thiết kế: Với kịch bản mưa thiết kế chu kỳ 2 năm, các điểm ngập chủ yếu tập trung tại các tuyến đường Mai Thị Lựu, Nguyễn Thị Minh Khai và Nguyễn Cư Trinh, với mực nước ngập trung bình từ 0,3 đến 0,6 m. Kịch bản mưa chu kỳ 20 năm cho thấy mức độ ngập sâu hơn, lên đến 0,8 m tại các điểm này, đồng thời mở rộng phạm vi ngập ra các khu vực lân cận.

3. Ảnh hưởng của triều cường: Mực nước triều cao 1,5 m kết hợp với mưa lớn làm tăng đáng kể nguy cơ ngập úng, đặc biệt tại các điểm thấp và hệ thống cống có tiết diện nhỏ hoặc bị tắc nghẽn. Mực nước tại các hố ga có thể vượt quá giới hạn thiết kế, gây tràn nước lên mặt đường.

4. Phân tích nguyên nhân ngập: Ngập lụt chủ yếu do sự kết hợp của mưa lớn cục bộ, hệ thống thoát nước hiện hữu không đủ năng lực, và triều cường biển Đông. Quá trình đô thị hóa nhanh chóng làm gia tăng diện tích không thấm nước, làm giảm khả năng thẩm thấu và tăng dòng chảy bề mặt.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô phỏng cho thấy mô hình Mike Flood là công cụ hiệu quả trong việc đánh giá và dự báo ngập lụt đô thị tại Quận 1, TP.HCM. Việc sử dụng dữ liệu thực đo để hiệu chỉnh mô hình giúp nâng cao độ chính xác, đồng thời các kịch bản mưa thiết kế cung cấp thông tin quan trọng cho công tác quy hoạch và quản lý thoát nước.

So sánh với các nghiên cứu tương tự trong nước và quốc tế, mô hình Mike Flood thể hiện ưu thế vượt trội nhờ khả năng tích hợp mô hình dòng chảy 1D và 2D, linh hoạt sử dụng dữ liệu địa hình số và viễn thám. Các kết quả cũng phù hợp với báo cáo của ngành thoát nước TP.HCM về các điểm ngập thường xuyên và nguyên nhân gây ngập.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ mực nước tại các hố ga theo thời gian, bản đồ phân bố ngập lụt theo các kịch bản, và bảng so sánh lưu lượng dòng chảy trong hệ thống cống. Những biểu đồ này giúp trực quan hóa mức độ ngập và hỗ trợ ra quyết định.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Nâng cấp hệ thống thoát nước: Tăng tiết diện cống tại các điểm ngập trọng yếu như đường Mai Thị Lựu, Nguyễn Thị Minh Khai để nâng cao khả năng tiêu thoát nước, giảm thiểu ngập úng trong các trận mưa lớn. Thời gian thực hiện dự kiến 3-5 năm, do Sở Xây dựng và Công ty Thoát nước TP.HCM chủ trì.

2. Xây dựng hệ thống cảnh báo sớm ngập lụt: Ứng dụng mô hình Mike Flood để phát triển hệ thống cảnh báo thời gian thực, giúp chính quyền và người dân chủ động ứng phó với các trận mưa và triều cường. Mục tiêu giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản, triển khai trong 1-2 năm, phối hợp giữa Trung tâm Khí tượng Thủy văn và Sở Thông tin Truyền thông.

3. Quản lý và bảo trì hệ thống thoát nước: Tăng cường công tác kiểm tra, làm sạch và bảo dưỡng hệ thống cống, hố ga nhằm đảm bảo thông thoáng, tránh tắc nghẽn gây ngập. Thực hiện định kỳ hàng năm, do Công ty Thoát nước đô thị TP.HCM đảm nhiệm.

4. Quy hoạch đô thị bền vững: Áp dụng các giải pháp quy hoạch giảm thiểu diện tích không thấm nước, tăng cường các khu vực thấm nước tự nhiên, xây dựng công viên, hồ điều hòa để giảm áp lực thoát nước. Kế hoạch dài hạn 5-10 năm, do UBND TP.HCM và các đơn vị quy hoạch phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà quản lý đô thị và chính quyền địa phương: Sử dụng kết quả nghiên cứu để hoạch định chính sách, quy hoạch phát triển hạ tầng thoát nước, xây dựng hệ thống cảnh báo ngập lụt hiệu quả.

2. Chuyên gia kỹ thuật cấp thoát nước và thủy văn: Áp dụng mô hình Mike Flood trong thiết kế, hiệu chỉnh và vận hành hệ thống thoát nước đô thị, nâng cao năng lực dự báo và xử lý ngập lụt.

3. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành kỹ thuật môi trường, thủy lợi: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình hóa và phân tích dữ liệu thực tế để phát triển các đề tài nghiên cứu liên quan.

4. Cơ quan phòng chống thiên tai và khí tượng thủy văn: Tận dụng mô hình và dữ liệu để xây dựng hệ thống cảnh báo sớm, giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt gây ra.

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 dòng chảy 1D và 2D, cho phép mô phỏng đồng thời dòng chảy trong hệ thống cống và trên bề mặt, sử dụng dữ liệu địa hình số độ phân giải cao, phù hợp với các khu đô thị phức tạp. Ví dụ, mô hình này đã được ứng dụng thành công tại TP.HCM và Chennai (Ấn Độ).

2. Dữ liệu đầu vào cho mô hình được thu thập như thế nào?
   Dữ liệu bao gồm mưa, triều cường, địa hình số (DEM), mạng lưới thoát nước, được thu thập từ các cơ quan chuyên môn như Phân Viện Khí Tượng Thủy Văn, Công ty Thoát nước đô thị TP.HCM, kết hợp khảo sát thực địa và xử lý GIS.

3. Mô hình có thể dự báo ngập lụt trong bao lâu?
   Mô hình có thể dự báo ngập lụt theo các kịch bản mưa thiết kế với chu kỳ lặp lại từ 2 năm đến 20 năm, đồng thời hỗ trợ cảnh báo ngập lụt thời gian thực khi kết nối với dữ liệu quan trắc.

4. Nguyên nhân chính gây ngập lụt tại Quận 1 là gì?
   Nguyên nhân chính là mưa lớn cục bộ kết hợp với triều cường biển Đông, hệ thống thoát nước hiện hữu không đủ năng lực, cùng với quá trình đô thị hóa làm tăng diện tích không thấm nước.

5. Giải pháp nào hiệu quả nhất để giảm ngập tại Quận 1?
   Nâng cấp hệ thống thoát nước tại các điểm ngập trọng yếu, xây dựng hệ thống cảnh báo sớm, quản lý bảo trì hệ thống thoát nước và quy hoạch đô thị bền vững là các giải pháp tổng thể và hiệu quả nhất.

Kết luận

• Ứng dụng mô hình Mike Flood kết hợp Mike Urban và Mike 21 đã thành công trong việc mô phỏng, đánh giá và dự báo ngập lụt tại khu vực Quận 1, TP.HCM.
• Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định với dữ liệu thực đo năm 2015 và 2016, cho kết quả chính xác với sai số dưới 10%.
• Dự báo ngập lụt theo các kịch bản mưa thiết kế cho thấy mức độ ngập tăng theo chu kỳ lặp lại, đặc biệt khi kết hợp với triều cường cao.
• Nguyên nhân ngập chủ yếu do mưa lớn, triều cường và hệ thống thoát nước chưa đáp ứng được nhu cầu.
• Đề xuất các giải pháp nâng cấp hệ thống thoát nước, xây dựng cảnh báo sớm, quản lý bảo trì và quy hoạch đô thị bền vững nhằm giảm thiểu ngập lụt hiệu quả trong tương lai.

Next steps: Triển khai các giải pháp đề xuất, mở rộng nghiên cứu sang các quận khác của TP.HCM và phát triển hệ thống cảnh báo ngập lụt thời gian thực.

Call-to-action: Các nhà quản lý, chuyên gia và nhà nghiên cứu cần phối hợp chặt chẽ để ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, góp phần xây dựng TP.HCM phát triển bền vững, thích ứng với biến đổi khí hậu.