NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MÔ HÌNH MIKE FLOOD ĐỂ KHOANH VÙNG NGUY CƠ NGẬP LỤT CHO ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI

NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MÔ HÌNH MIKE FLOOD ĐỂ KHOANH VÙNG NGUY CƠ NGẬP LỤT CHO ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI Hà Nội là một trong hai trung tâm kinh tế, văn hóa và chính trị lớn của đất nước. Do vị trí Hà...

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS NGUYỄN TIỀN GIANG

HÀ NỘI – 2012

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

MỤC LỤC HÌNH 5

MỤC LỤC BẢNG 7

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 TỒNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 9

1.1 Đặc điểm tự nhiên 9

1.1.1 Vị trí địa lý 9

1.1.2 Đặc điểm địa hình 9

1.1.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng 11

1.1.4 Đặc điểm khí tượng, thủy văn 12

1.1.5 Đặc điểm kinh tế - xã hội trên khu vực 20

1.2 Mạng lưới sông ngòi và các công trình thủy lợi có liên quan đến tiêu thoát nước trên địa bàn Hà Nội 25

1.2.1 Mạng lưới sông ngòi 25

1.2.2 Hiện trạng các công trình thủy lợi liên quan đến tiêu thoát nước trên địa bàn thành phố Hà Nội 29

1.3 Khái quát tình hình ngập lụt trên địa bàn Hà Nội 31

1.3.1 Ngập lụt do vỡ đê 31

1.3.2 Ngập lụt do mưa lớn nội đồng 32

1.3.3 Ngập lụt do úng nội đồng kết hợp lũ lớn trên sông gây vỡ đê bối 32

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP KHOANH VÙNG 34

NGUY CƠ NGẬP LỤT 34

2.1 Cơ sở lý thuyết một số phương pháp khoanh vùng nguy cơ ngập lụt 34

2.1.1 Một số khái niệm và định nghĩa 34

2.1.2 Một số phương pháp khoanh vùng nguy cơ ngập lụt 35

2.2 Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE FLOOD 42

2.2.1 Giới thiệu chung 42

2.2.2 Các nguyên tắc kết nối trong mô hình MIKE FLOOD 42

2.2.3 Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11 46

2.2.4 Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 21 50

2.2.5 Cơ sở lý thuyết mô hình NAM 52

CHƯƠNG 3 ÁP DỤNG MÔ HÌNH MIKE FLOOD ĐỂ KHOANH VÙNG NGUY CƠ NGẬP LỤT CHO ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 59

3.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu 59

3.2 Thiết lập mô hình một chiều MIKE 11 59

3.2.1 Thiết lập mô hình thủy lực mạng sông 59

3.2.2 Tính toán các biên đầu vào cho mô hình MIKE 11 bằng mô hình NAM 62

3.2.3 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 11 64

3.3 Thiết lập mô hình hai chiều MIKE 21 69

3.3.1 Thiết lập miền tính, lưới tính 69

3.3.2 Thiết lập địa hình miền tính 71

3.3.3 Tính toán các biên đầu vào cho mô hình MIKE 21 bằng mô hình NAM 72

3.4 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE FLOOD 76

3.4.1 Hiệu chỉnh mô hình 76

3.4.2 Kiểm định mô hình 80

3.5 Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt khu vực Hà Nội 81

KẾT LUẬN 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ địa hình Hà Nội 10

Hình 1.2 Phân bố lượng mưa trung bình tháng trạm Láng (1961-2010) 15

Hình 1.3 Phân bố lượng mưa trung bình tháng trạm Sơn Tây (1961-2010) 15

Hinh 1.4 Sơ đồ hệ thống các hồ chứa phía thượng nguồn sông Hồng 18

Hình 1.5 Tổng sản phẩm quốc nội trên đầu người (GDP) của Hà Nội 21

Hình 1.6 Dân số trung bình khu vực Hà Nội từ năm 2005 đến 2009 22

Hình 1.7 Giá trị sản xuất nông – lâm – thủy sản trên toàn Hà Nội từ 2005-2010 24

Hình 1.8 Thống kê giá trị sản xuất công nghiệp trên toàn Hà Nội từ 2005-2010 24

Hình 1.9 Bản đồ mạng lưới sông khu vực Hà Nội 27

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống thoát nước lưu vực sông Tô Lịch và bắc sông Nhuệ 30

Hình 2.1 Sơ đồ các bước khoanh vùng nguy cơ ngập lụt bằng phương pháp sử dụng bản đồ địa hình, địa mạo 37

Hình 2.2 Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt sử dụng mô hình dòng chảy một chiều 38

Hình 2.3 Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt sử dụng mô hình hồ 38

Hình 2.4 Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt sử dụng mô hình dòng chảy hai chiều 39

Hình 2.5 Các thành phần theo phương x và y 43

Hình 2.6 Các ứng dụng trong kết nối tiêu chuẩn 44

Hình 2.7 Một ứng dụng trong kết nối bên 44

Hình 2.8 Một ví dụ trong kết nối công trình 45

Hình 2.9 a) Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott; b) Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phẳng x~t 47

Hình 2.10 Nhánh sông với các điểm lưới xen kẽ 48

Hình 2.11 a) Cấu trúc các điểm lưới xung quanh điểm nhập lưu; b) Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vòng 49

Hình 2.12 Cấu trúc của mô hình NAM 54

Hình 3.4 Kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM tại Ba Thá từ 07/IX/1976 – 15/IX/1976

64

Hình 3.5 Kết quả kiểm định mô hình NAM tại Ba Thá 64

Hình 3.6 Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 tại trạm Hà Nội 66

Hình 3.7 Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 tại trạm Ba Thá 67

Hình 3.8 Kết quả kiểm định mô hình MIKE 11 tại trạm Hà Nội 68

Hình 3.9 Kết quả kiểm định mô hình MIKE 11 tại trạm Ba Thá 68

Hình 3.10 Miền tính thủy lực hai chiều của khu vực nghiên cứu 70

Hình 3.11 Lưới địa hình miền tính trong mô hình MIKE 21 71

Hình 3.12 Bản đồ cao độ số độ cao (Bathymetry) khu vực nghiên cứu 72

Hình 3.13 Phân chia lưu vực của các lưu vực kết nối bên 73

Hình 3.14 Vị trí các biên dạng điểm trong mô hình MIKE 21 74

Hình 3.15 Kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM cho lưu vực Lâm Sơn từ 24/VIII/1975 – 31/VIII/1975 75

Hình 3.16 Kết quả kiểm định mô hình NAM cho lưu vực Lâm Sơn 75

Hình 18 Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại Ba Thá 77

Hình 3.19: Kết quả mô phỏng ngập lụt ngày 05/XI/2008 78

Hình 3.20: Ngập lụt chụp từ ảnh vệ tinh ngày 05/XI/2008 78

Hình 3.21 Kết quả mô phỏng ngập lụt ngày 07/XI/2008 78

Hình 3.22 Ngập lụt chụp từ ảnh vệ tinh ngày 07/XI/2008 78

Hình 3.23 Kết quả kiểm định mực nước tại Ba Thá (từ 16 đến 31/VIII năm 2006)80 Hình 3.24 Bản đồ khoanh vùng nguy cơ ngập lụt địa bàn thành phố Hà Nội ứng với mưa thiết kế 1% 83

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1.1 Nhiệt độ trung bình tháng tại các trạm (1961-2010) 12

Bảng 1.2 Độ ẩm trung bình tháng tại các trạm (1961-2010) 13

Bảng 1.3 Lượng mưa trung bình tháng các trạm (1961 - 2010) 14

Bảng 1.4 Bốc hơi trung bình tháng tại các trạm (1961 - 2010) 15

Bảng 1.5 Lưu lượng trung bình tại các trạm 1961-2010 (m3/s) 17

Bảng 1.6 Dung tích các hồ chứa phía thượng nguồn sông Hồng 17

Bảng 1.7 Các hồ trong nội thành Hà Nội 29

Bảng 3.1 Số liệu mặt cắt, chiều dài lòng sông của khu vực nghiên cứu 60

Bảng 3.2 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình NAM tại Ba Thá 64

Bảng 3.3 Hệ số nhám tại một số vị trí mặt cắt trong hệ thống sông 65

Bảng 3.4 Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 66

Bảng 3.5 Kết quả kiểm định mô hình MIKE 11 67

Bảng 3.6 Kết quả phân chia lưu vực của các kết nối bên 74

Bảng 3.7 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình NAM cho lưu vực Lâm Sơn 75 Bảng 3.8 Kết quả tính toán diện tích ngập các vùng ứng với trận mưa lũ tháng XI năm 2008 79

Bảng 3.9 Tổng lượng mưa 3 ngày lớn nhất tại các trạm (mm) 81

Bảng 3.10 Kết quả tính toán diện tích ngập các vùng ứng với mưa thiết kế 1% 82

MỞ ĐẦU

Hà Nội là một trong hai trung tâm kinh tế, văn hóa và chính trị lớn của đất nước Do vị trí Hà Nội nằm ở bờ Hữu Sông Hồng, có nền địa hình không bằng phẳng, thấp, trũng nhất là khu vực phía Nam thành phố nên thường bị ngập lụt trong mùa mưa

Người Hà Nội không thể nào quên trận mưa gây ngập lịch sử từ ngày 30/X/2008 đến ngày 07/XI/2008 Tổng lượng mưa từ ngày 30/X đến ngày 02/XI tại các khu vực như sau: Láng 563.2mm, Hà Đông 812.9mm, Hà Nội 541mm, Thượng Cát 593.2mm, Sóc Sơn 412mm, Trâu Quỳ 33.4mm, Đông Anh 566mm, Thanh Trì 499.9mm, Ứng Hòa 603 mm, Thanh Oai 914 mm Tại khu vực nội thành, mưa lớn chia cắt nhiều khu dân cư, tính đến ngày 03/XI/2008 có 63 điểm ngập úng nặng làm giao thông hỗn loạn, nhiều xe cộ ngập nước, đa số các công sở ngừng hoạt động, nguy cơ bệnh tật bùng phát Trong trận mưa gây ngập lụt này ở Hà Nội có khoảng 20 người chết, thiệt hại khoảng 3.000 tỷ đồng

Luận văn “Nghiên cứu áp dụng mô hình MIKE FLOOD để khoanh vùng

nguy cơ ngập lụt cho địa bàn thành phố Hà Nội” được hình thành với mục đích

khoanh vùng các các khu vực có nguy cơ ngập lụt để giúp các đơn vị quản lý, các nhà hoạch định chính sách… nắm được khả năng ngập lụt có thể xảy ra tại các khu vực từ đó tiến hành các giải pháp kịp thời nhằm chủ động ứng phó; giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt gây ra trong mùa mưa -lũ

Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn, học viên nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của PGS.TS Nguyễn Tiền Giang, sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô, của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp, học viên xin chân thành cảm ơn

CHƯƠNG 1 TỒNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 Đặc điểm tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lý

Thành phố Hà Nội nằm ở phía tây bắc của vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng có tọa độ từ 20°53' đến 21°23' vĩ độ Bắc và 105°44' đến 106°02' kinh độ Đông, phía Bắc giáp tỉnh Thái Nguyên, phía Đông giáp tỉnh Bắc Giang và Bắc Ninh, phía Đông Nam giáp tỉnh Hưng Yên, phía Nam và Tây Nam giáp tỉnh Hòa Bình, phía Tây Bắc giáp tỉnh Vĩnh Phúc

Sau đợt mở rộng địa giới hành chính vào tháng 8 năm 2008, Hà Nội có diện tích tự nhiên khoảng 3.344,7 km² gồm: thị xã (thị xã Sơn Tây), 10 quận nội thành (Ba Đình, Cầu Giấy, Tây Hồ, Đống Đa, Hai Bà Trưng, Thanh Xuân, Long Biên, Hoàng Mai, Hoàn Kiếm, Hà Đông) và 18 huyện ngoại thành (Đông Anh, Sóc Sơn, Thanh Trì, Từ Liêm, Gia Lâm, Ba Vì, Đan Phượng, Hoài Đức, Phúc Thọ, Thạch Thất, Quốc Oai, Thanh Oai, Chương Mỹ, Thường Tín, Phú Xuyên, Ứng Hòa, Mỹ Đức và Mê Linh)

1.1.2 Đặc điểm địa hình

Địa hình Hà Nội thấp dần theo hướng từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông với ba phần tư diện tích tự nhiên là đồng bằng, nằm ở hữu ngạn sông Đà, hai bên sông Hồng và chi lưu các sông khác Phần diện tích đồi núi chủ yếu nằm ở các huyện Sóc Sơn, Ba Vì, Quốc Oai, Mỹ Đức, với các đỉnh như Ba Vì cao 1.281 m, Da

Dê (thuộc dãy núi Ba Vì) cao 707 m, núi Hàm Lợn hay còn gọi là núi Chân Chim (huyện Sóc Sơn) cao 462 m, Thiên Trù (huyện Mỹ Đức) cao 378 m

Tiếp giáp với vùng núi cao là một vùng đồi núi thấp chạy dài từ chân núi Ba

Vì xuống đến Chương Mỹ Tính phân bậc của địa hình đồi gò không rõ ràng, gồm những bậc có độ cao 200-150m, 150-100m, 100-50m, 50-20m và nhỏ hơn 25m

Hình 1.1 Bản đồ địa hình Hà Nội

1.1.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng

Trong giai đoạn Neoproterozoi – Cambri sớm, khu vực Hà Nội trải qua chế

độ địa máng, hình thành các thành tạo phun trào và lục địa nguyên – cacbonat Đến paleozoi giữa, chế độ địa máng này kết thúc, diễn ra các quá trình uốn nếp, granit hóa, các trầm tích bị biến chất thành các phiến đá thạch anh, quariz và đá hoa để hình thành vỏ lục địa cổ

Vào Neogen, do sự tái hoạt động mạnh mẽ của các đứt gãy sâu sông Lô toàn vùng đã hình thành cấu trúc dạng khối tảng Dọc các đứt gãy diễn ra quá trình tách dãn tạo địa hình lún chìm, nước biển lấn sâu vào lục địa để lắng đọng hệ tầng Vĩnh Bảo Đến Đệ Tứ các quá trình lún chìm và nâng cao diễn ra có tính chu kỳ dẫn đến biển tiến vào đầu Holocen muộn cùng với quá trình lắng đọng trầm tích với những kiểu nguồn gốc khác nhau để hình thành các hệ tầng Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hải Dương, Hưng Yên, Thái Bình

Nhóm đất bạc màu phát triển chủ yếu trên đất phù sa cổ tập trung nhiều ở hai huyện Đông Anh và Sóc Sơn Đây là loại đất chua, nghèo dinh dưỡng, thành phần

cơ giới nhẹ, rời rạc khi khô cạn, kết dính khi gặp nước

Nhóm đất đồi núi tập trung chủ yếu ở các huyện Ba Vì, Sóc Sơn, Thạch Thất, Quốc Oai, Chương Mỹ, Mỹ Đức, và thị xã Sơn Tây Trong đó khu vực đất đồi núi tập trung chủ yếu ở các huyện Ba Vì, Mỹ Đức, Sóc Sơn, phổ biến là đất feralit với tầng đất mỏng, thích hợp trồng rừng phòng hộ, cây công nghiệp dài ngày và cây dược liệu Khu vực đất gò đồi tập trung chủ yếu ở các huyện còn lại, phổ biến là đất feralit lẫn với nhóm bạc màu và feralit phát triển trên đá trầm tích

1.1.4 Đặc điểm khí tượng, thủy văn

Độ ẩm

Độ ẩm không khí trung bình năm tại Láng là 82% và tại Hà Đông là 85% Thời kỳ cuối mùa hè đến đầu mùa Đông (XI-XII) là thời kỳ tương đối khô, độ ẩm trung bình tháng tại Láng chỉ 78% và tại Hà Đông từ 82% Thời kỳ từ tháng II-III là thời kỳ ẩm ướt do có mưa phùn nên đây là các tháng có độ ẩm trung bình cao nhất trong năm, tại Láng độ ẩm đạt 86%, tại Hà Đông độ ẩm đạt 89% Biên độ độ ẩm trong ngày chỉ từ 20-30%, các tháng giữa mùa mưa độ ẩm tương đối lớn, trung bình

từ 82-84% tại Hà Nội và 87% tại Hà Đông (Bảng 1.2)

Bảng 1.2 Độ ẩm trung bình tháng tại các trạm (1961-2010)

Đơn vị: % Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Láng 80.6 83.5 85.7 85.9 82.2 81.4 81.6 83.7 82.2 80.1 78.3 77.8 81.9

Sơn Tây 83.2 85.0 86.6 87.6 84.1 83.1 82.8 85.6 85.0 83.9 78.8 77.9 83.6

Hà Đông 84.5 85.6 87.9 89.3 87.5 84.3 83.7 87.4 87.4 84.5 81.9 81.2 85.4 Nắng

Số giờ nắng trung bình năm ở Hà Nội là 1562 giờ: Mùa Hè (V-X) có số giờ nắng trung bình tháng từ 163,6 – 189,7 giờ Mùa Đông có số giờ nắng trung bình tháng từ 47,2 – 138,6 giờ Tháng II-III có nhiều ngày trời âm u, mưa phùn đây là các tháng có số giờ nắng ít nhất trong năm, chỉ từ 47,2 - 54,2 giờ/tháng

Bảng 1.3 Lượng mưa trung bình tháng các trạm (1961 - 2010)

Đơn vị: mm

Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Láng 19.4 26.7 46.4 94.2 185.6 249.5 277.4 295.3 223.9 139.1 66.4 17.1 1640.9 Sơn Tây 21.6 26.2 41.9 95.6 224.1 259.1 317.1 310.5 224.8 155.9 62.9 19.4 1759.0 Thạch

Thất 18.4 25.0 41.5 96.1 213.1 268.5 283.2 256.7 213.5 159.1 55.7 16.4 1647.3

Hà

Đông 22.3 23.9 42.1 83.6 167.4 244.9 259.5 287.4 206.5 157.5 76.5 19.4 1591.0 Gia

Lâm 22.4 24.9 44.7 81.3 155.0 228.2 219.1 260.9 185.8 130.7 62.6 9.7 1425.3 Sóc Sơn 15.0 17.9 40.4 61.7 143.7 205.4 268.5 274.7 161.0 110.2 48.9 8.7 1356.0

Lượng mưa năm lớn nhất quan trắc được tại Sơn Tây là 2876.4mm (năm 1980), tại Thạch Thất là 2496.6 mm (năm 1980), tại Hà Đông là 2977.9 (năm 2008), tại Gia Lâm là 2316.2mm (năm 2008), tại Sóc Sơn là 2015.2 mm (năm 2008)

Từ tháng XI đến tháng IV năm sau là mùa ít mưa (mùa khô) Những tháng đầu mùa đông là thời kỳ ít mưa nhất, mỗi tháng trung bình chỉ có 6-8 ngày có mưa nhỏ Tháng I là tháng có lượng mưa nhỏ nhất chỉ khoảng 15-20mm và 5-7 ngày mưa Nửa cuối mùa khô là thời kỳ mưa phùn ẩm ướt Tuy lượng mưa không tăng nhiều so với đầu mùa (cũng chỉ khoảng 20-40mm/tháng) song số ngày mưa thì nhiều hơn rõ rệt mỗi tháng có10-15 ngày có mưa

Lượng mưa ở Hà Nội biến động khá mạnh theo mùa và từ năm này qua năm khác Những năm nhiều mưa nhất, lượng mưa có thể vượt quá 2500mm, những năm

ít mưa nhất không quá 1000mm Chênh lệch lượng mưa giữa năm cực đại và cực tiểu lên tới 1500mm và có thể cao hơn Trong những tháng mùa mưa, lượng mưa trung bình đạt khoảng 250-350mm/tháng, nhưng lượng mưa tháng lớn nhất có thể vượt quá 500-800mm và lượng mưa tháng nhỏ nhất không tới 40-50mm Trong những tháng mùa khô lượng mưa thay đổi từ 3-5mm (năm ít mưa) đến hơn 100mm (năm mưa nhiều), Hình 1.2, Hình 1.3

Hình 1.2 Phân bố lượng mưa trung

bình tháng trạm Láng (1961-2010)

Hình 1.3 Phân bố lượng mưa trung bình tháng trạm Sơn Tây (1961-2010)

Bốc hơi

Lượng bốc hơi trung bình năm ở trạm Láng là 61,4 mm, trạm Hà Đông 44, 2

mm Các tháng có lượng bốc hơi lớn nhất trong năm là các tháng mùa hè và đầu mùa đông (V-XII), lượng bốc hơi trung bình tháng từ 49,3 – 69,0 mm

Các tháng có lượng bốc hơi ít nhất là tháng I-IV, lượng bốc hơi trung bình tháng từ 34,5 – 46,1 mm (Bảng 1.4)

Bảng 1.4 Bốc hơi trung bình tháng tại các trạm (1961 - 2010)

Đơn vị: mm Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII TB Láng 49.7 42.0 43.7 48.8 70.0 73.6 73.3 62.4 67.0 74.6 67.9 63.5 61.4

Hà Đông 37.3 33.4 33.2 33.1 45.4 58.2 62.7 44.2 40.1 48.7 48.3 46.4 44.2 Gió

Hướng gió thịnh hành ở khu vực Hà Nội là hướng Đông Nam (mùa hè), với tần suất khoảng 21.91%, tiếp đó là hướng Đông Bắc (mùa đông) chiếm 11.76% Các hướng Đông, Đông Đông Bắc, Bắc và Tây Bắc có tần suất từ 5,22 – 6,73%

trung bình tháng từ 2.1-2.2m/s Các tháng VI-XII có tốc độ gió trung bình tháng là 1.6-1.9m/s Tốc độ gió lớn nhất trong các tháng từ 15 - 34m/s Tốc độ gió lớn nhất

đã quan trắc được là 34m/s, hướng Bắc (8/VII/1956)

Bão:

Theo số liệu quan trắc nhiều năm cho thấy ở khu vực Hà Nội, bão thường xuất hiện trong mùa mưa (V-IX), cấp độ bão thường ở cấp 5-6, rất ít có bão cấp 8,9 Tốc độ gió bão lớn nhất cũng thường chỉ 8-15m/s, rất ít khi tới 20-22m/s

2) Đặc điểm thủy văn

Về mặt tự nhiên, hệ thống sông hồ Hà Nội thuộc hệ thống sông Hồng - Thái Bình Các sông tự nhiên chủ yếu là sông Hồng, sông Đáy, sông Đuống, sông Cà Lồ, sông Cầu (đoạn chảy qua Hà Nội) Các sông đào (nhân tạo) như sông Nhuệ, sông

Tô Lịch, sông Kim Ngưu, sông Lừ, sông Sét

a) Đặc điểm thuỷ văn sông Hồng tại Hà Nội

* Đặc điểm chung

Sông Hồng là con sông chính chảy qua địa bàn Hà Nội Dòng chảy trung bình năm tại Sơn Tây vào khoảng 3600 m3/s, khoảng 40% lượng nước này bắt nguồn từ Trung Quốc Dòng chảy trên sông Hồng chia làm 2 mùa rõ rệt: mùa cạn

lượng dòng chảy năm Lưu lượng lớn nhất đo được tại trạm thủy văn Hà Nội là 22.200 m3/s (20/VIII/1971) Tốc độ dòng chảy lớn nhất là 2,81m/s (21/VIII/1971)

Mùa cạn trên sông Hồng tại Hà Nội thường bắt đầu từ tháng XI đến tháng V (8 tháng) với tổng lượng dòng chảy chiếm 27,3% tổng lượng dòng chảy năm Ba tháng có dòng chảy nhỏ nhất là tháng I, tháng II và tháng III với tổng lượng dòng chảy 3 tháng nhỏ nhất chiếm 8,7% tổng lượng dòng chảy năm, tháng có dòng chảy nhỏ nhất (III) chiếm 2,7% tổng lượng dòng chảy năm Lưu lượng nhỏ nhất đo được tại trạm thủy văn Hà Nội là 350m3/s (09/V/1960)

Bảng 1.5 Lưu lượng trung bình tại các trạm 1961-2010

Đơn vị: m 3 /s Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Hà Nội 1014 904 851 994 1582 3383 5839 6099 4286 2862 2008 1252 2590

Sơn Tây 1309 1151 1072 1240 2094 4639 8028 8345 5728 3823 2588 1584 3467

Thượng Cát 549 498 547 544 533 1359 2293 2532 1992 1190 953 604 1133

* Ảnh hưởng của điều tiết của hệ thống hồ chứa phía thượng nguồn đến chế

độ dòng chảy sông Hồng ở khu vực Hà Nội

Hệ thống hồ chứa phía thượng nguồn sông Hồng (phần lãnh thổ Việt Nam) gồm các hồ: Sơn La, Hòa Bình, Tuyên Quang và hồ Thác Bà, các hồ này có nhiệm

vụ phát điện và phòng chống lũ cho hạ du (Hình 1.4) Dung tích hiệu dụng và dung tích phòng lũ cho các hồ trong bảng 1.6

Bảng 1.6 Dung tích các hồ chứa phía thượng nguồn sông Hồng

(phần lãnh thổ Việt Nam)

Dung tích hiệu dụng (tỷ m3) 9.45 6.5 2.2 3

Hồ Hoà Bình trên sông Đà có dung tích khoảng 9,45 tỷ m3, có nhiệm vụ chính là chống lũ cho hạ lưu sông Hồng và phát điện Hồ được bắt đầu xây dựng từ đầu những năm 70 và hoàn thành vào năm 1994 nhưng kể từ 1989 hồ đã đi vào vận

Hinh 1.4 Sơ đồ hệ thống các hồ chứa phía thượng nguồn sông Hồng

hành điều tiết một phần Trong những năm đầu (1986-1994), hồ còn đang trong giai đoạn vừa xây dựng, vừa vận hành nên sự điều tiết của hồ tuy đã có ảnh hưởng đến chế độ dòng chảy ở hạ lưu nhưng chưa đáng kể, ổn định Từ năm 1995 trở đi, hồ

lưu, trong đó có sông Hồng thuộc khu vực Hà Nội Hồ Hoà Bình là hồ điều tiết năm, nên sự điều tiết của hồ có ảnh hưởng đáng kể đến sự phân phối dòng chảy theo các tháng trong năm Về mùa lũ, hồ phải giữ lại một lượng nước lớn để giảm lũ cho

hạ lưu và để điều tiết bổ sung cho mùa cạn phục vụ cho phát điện, tưới cho nông nghiệp và tăng cường năng lực cho giao thông đường sông Vì vậy, từ 1995-2002 (thời kỳ hồ Hoà Bình đã vận hành ổn định) lượng dòng chảy mùa cạn đã tăng lên so với giai đoạn từ 1956-1994 (thời kỳ chưa có hồ Hoà Bình và đã có hồ nhưng chưa vận hành ổn định)

Kết quả tính toán so sánh cho thấy về mùa cạn (XI-IV), lưu lượng trung bình thời kỳ 1995-2002 (1370m3/s) tăng lên 13% so với thời kỳ 1956-1994 (1210m3/s), mực nước trung bình tăng hơn 12cm (344cm và 322cm)

Trong ba tháng cạn nhất II-IV, lưu lượng trung bình tăng lên 36% (1170m3/s

và 860m3/s) và mực nước trung bình tăng cao hơn 39cm (315cm và 276cm) Trong tháng kiệt nhất (III), lưu lượng trung bình tăng lên tới 44% (1131m3/s và 786m3/s)

và mực nước trung bình tăng cao hơn tới 45cm (308cm và 263cm) Lưu lượng kiệt nhất trung bình tăng cao hơn 17% (703m3/s và 600m3/s) và mực nước thấp nhất trung bình tăng lên 44cm (248cm và 204cm) Lưu lượng kiệt nhất tăng cao hơn 54% (540m3/s và 350m3/s) và mực nước thấp nhất tăng cao hơn 43cm (200cm và 157cm)

Tuy nhiên, trong mấy năm gần đây do tình hình thời tiết khô hạn nặng, nước trong hồ bị hạ thấp, nhưng lại phải cung cấp cho tưới và phát điện, vì vậy, mực nước của sông Hồng đã xuống đến mức rất thấp, gây khó khăn cho việc sử dụng nước ở các ngành, nhất là sản xuất nông nghiệp

b) Đặc điểm thuỷ văn của các sông nhỏ, kênh, mương, hồ ao tiêu nước trong nội thành Hà Nội

Hệ thống sông tiêu nước chủ yếu trong khu vực nội thành của Hà Nội bao

tiêu nước mưa, nước thải của thành phố hơn là các con sông thuần tuý Tổng chiều dài của bốn con sông này khoảng 37 km Tại khu vực thượng lưu, các con sông này

có độ cao khoảng 4-5 m Độ dốc lòng dẫn nhỏ, lòng sông bị bồi lấp, có nhiều bùn, rác rưởi nên tốc độ dòng chảy thường nhỏ Tổng lưu lượng của các sông này khoảng 70 m3/s

Ngoài ra, có khoảng 25 kênh mương tiêu thoát nước với độ rộng từ 3 – 10 m,

độ sâu từ 1,5 – 2,5 m, cốt đáy cao từ 3,5 – 4,5 m, trực tiếp thu nhận các nguồn nước mưa, nước thải từ các cống rãnh của các khu dân cư, nhà máy…

Khu vực trung tâm lãnh thổ Hà Nội còn có trên 100 hồ, ao tự nhiên và nhân tạo Một số hồ ao nhân tạo nhận nước từ mạng lưới sông, kênh, mương và hình thành nên một phần của hệ thống thu hồi nước thải và điều hoà thoát nước

1.1.5 Đặc điểm kinh tế - xã hội trên khu vực

Hà Nội là trung tâm chính trị, hành chính, kinh tế, văn hóa, giáo dục, y tế của

cả nước nên tập trung các cơ quan đầu não của Chính phủ, các sứ quán nước ngoài

và các tổ chức quốc tế; có nhiều đầu mối giao thông, dễ thông thương với bên ngoài

Hà Nội có nguồn và chất lượng lao động khá tốt và đồng đều, có tiềm lực khoa học kỹ thuật lớn mạnh, có nền tảng và điều kiện cơ sở vật chất kỹ thuật tốt cùng với nguồn tài nguyên du lịch dồi dào, có khả năng thu hút và hấp dẫn lượng khác du lịch trong và ngoài nước, hội tụ đầy đủ điều kiện và tiềm lực hội nhập với khu vực tam giác phát triển của châu Á và trên thế giới Điều đó được thể hiện trong biểu đồ giá trị tổng sản phẩm nội địa (GDP) tính trên đầu người từ năm 2005 đến

2009, chưa rõ sự phát triển mạnh mẽ của kinh tế Hà Nội trong những năm gần đây (Hình 1.5)

1) Dân số

Theo Niên giám thống kê Hà Nội năm 2009, tính đến ngày 1/4/2009 dân số

Hà Nội đạt 6.451.909 người, dân số trung bình năm 2009 là 6.472.200 người, trong

đó dân số khu vực thành thị xấp xỉ 2.632.087 người (chiếm 41,1% tổng số dân toàn

thành phố), dân số vùng nông thôn xấp xỉ 3.816.750 người (chiếm 58,1% tổng số dân toàn thành phố) Dân tộc Kinh chiếm chủ yếu trong thành phần dân số của thủ

đô, chiếm khoảng 98,73%, ngoài ra còn các dân tộc khác (Mường chiếm 0,76 %, Tày chiếm 0,23 % ) chiếm tỷ lệ nhỏ trong cộng đồng dân cư thành phố

0 5 10 15 20 25 30

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

1000 ng

Hình 1.6 Dân số trung bình khu vực Hà Nội từ năm 2005 đến 2009

2 ) Cơ cấu kinh tế

Cơ cấu kinh tế chuyển dịch đúng hướng theo xu thế hiện đại hóa, cơ cấu kinh

tế dịch vụ - công nghiệp – nông nghiệp đã hình thành rõ nét Quan hệ giữa các ngành kinh tế bước đầu có sự thay đổi về chất

a) Nông nghiệp – Lâm Nghiệp – Thủy sản

Nông nghiệp

Ở thành phố Hà Nội, kinh tế nông nghiệp được coi trọng nhất ở huyện Từ Liêm và huyện Thanh Trì Tổng diện tích đất nông nghiệp của hai huyện này chiếm khoảng 35% diện tích đất thành phố Hà Nội Cư dân sản xuất nông nghiệp khoảng 2,5 triệu người

Tổng diện tích gieo trồng cây hàng năm toàn thành phố là 317.576 ha, vụ đông xuân trồng được 193.752 ha Vụ mùa toàn thành phố trồng được 123.823 ha

Theo kết quả điều tra chăn nuôi thời điểm 1/10/2010, đàn trâu toàn Thành phố hiện có 26.900 con, sản lượng thịt hơi xuất chuồng đạt 1.451 tấn Tổng đàn lợn hiện có 1.625.165 con, số lợn xuất chuồng trong năm là 4.120.207 con, sản lượng thịt lợn hơi xuất chuồng đạt 308.217 tấn

Lâm nghiệp

Năm 2010 diện tích rừng trồng mới ước đạt 296 ha, tăng 6,9% cùng kỳ Diện tích rừng được chăm sóc 627,2 ha, diện tích rừng được giao khoán, bảo vệ 5.545,6

ha, số cây trồng phân tán ước đạt 753 ngàn cây Sản lượng gỗ khai thác đạt 10 037

m3, tăng 15,9% so với cùng kỳ năm 2009 và đều được khai thác từ rừng trồng (Hình 1.7)

Thủy sản

Theo kết quả điều tra thuỷ sản 1/11/2010 của các huyện, quận, thị xã: Diện tích nuôi trồng thuỷ sản toàn Thành phố đạt 20.554,5 ha, sản lượng thuỷ sản nuôi trồng đạt 56.734,8 tấn, Tổng sản lượng thuỷ sản khai thác năm nay đạt 2.653,1 tấn b) Giao thông - vận tải

Từ thủ đô Hà Nội, có thể đi khắp mọi miền đất nước bằng các loại phương tiện giao thông đều thuận tiện

Đường không: sân bay quốc tế Nội Bài (nằm ở địa phận huyện Sóc Sơn, cách trung tâm Hà Nội chừng 35km) Sân bay Gia Lâm, vốn là sân bay chính của Hà Nội

từ trước những năm 70 thế kỷ 20 Bây giờ là sân bay trực thăng phục vụ bay dịch

vụ, trong đó có dịch vụ du lịch

Đường bộ: Xe ô tô khách liên tỉnh xuất phát từ các bến xe Phía Nam, Gia Lâm, Lương Yên, Nước Ngầm, Mỹ Đình toả đi khắp mọi miền trên toàn quốc theo các quốc lộ 1A xuyên Bắc - Nam; quốc lộ 2 đi Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Tuyên Quang,

Hà Giang; quốc lộ 3 đi Thái Nguyên, Cao Bằng; quốc lộ 5 đi Hải Phòng, Quảng Ninh; quốc lộ 6 đi Hoà Bình, Sơn La, Lai Châu…

Đường sắt: Hà Nội là đầu mối giao thông của 5 tuyến đường sắt trong nước

Có đường sắt liên vận sang Bắc Kinh (Trung Quốc)

Đường thuỷ: Hà Nội là đầu mối giao thông quan trọng với bến Phà Đen đi Hưng Yên, Nam Định, Thái Bình, Việt Trì, bến Hàm Tử Quan đi Phả Lại

0 5000 10000 15000 20000 25000

Hình 1.8 Thống kê giá trị sản xuất công nghiệp trên toàn Hà Nội từ 2005-2010

Cơ cấu công nghiệp gồm nhiều ngành, đặc biệt quan trọng là ngành cơ khí sửa chữa, lắp ráp, chế biến, ngành chế biến lương thực thực phẩm, ngành dệt kim,

đồ da và sản xuất hàng tiêu dùng, vật liệu xây dựng

d) Du lịch – dịch vụ

Hà Nội hiện có trên 4.000 di tích và danh thắng, trong đó được xếp hạng quốc gia trên 900 di tích và danh thắng (hàng trăm di tích, danh thắng mới được sáp nhập từ Hà Tây và Mê Linh) với hàng trăm đền, chùa, công trình kiến trúc, danh thắng nổi tiếng Ngoài ra còn có các làng nghề thủ công truyền thống và trên dưới

260 lễ hội dân gian, thu hút lượng khách du lịch tăng bình quân 15,2% hằng năm Theo thống kê đến năm 2006, lượng khách du lịch đến Hà Nội đạt 3,89 triệu lượt, trong đó khách nước ngoài đạt xấp xỉ 0,86 triệu lượt

Dịch vụ được mở rộng, chất lượng từng bước được nâng lên, các ngành dịch

vụ tăng bình quân 10,5% năm Một số lĩnh vực dịch vụ phát triển khá, ứng dụng công nghệ hiện đại, ngày càng đáp ứng nhu cầu nền kinh tế thị trường và xu thế hội nhập như: dịch vụ viễn thông, thông tin, ngân hàng, bảo hiểm, tư vấn

1.2 Mạng lưới sông ngòi và các công trình thủy lợi có liên quan đến tiêu thoát nước trên địa bàn Hà Nội

1.2.1 Mạng lưới sông ngòi

Các sông chảy qua địa bàn Hà Nội gồm

Sông Hồng bắt nguồn từ Vân Nam- Trung Quốc chảy qua miền Bắc nước ta

và đổ ra biển Bắc Bộ, có diện tích lưu vực là 169000km2 Trong quá trình chảy ra biển, sông Hồng có hai đoạn chảy qua thành phố tạo nên những đặc trưng sinh thái

tự nhiên khá đặc biệt đối với một trung tâm kinh tế, chính trị Cùng với những đặc trưng này sông Hồng đã chia thành phố Hà Nội mới thành hai vùng có nét đặc trưng riêng về điều kiện thiên nhiên với phía Tây Nam là các hệ thống sông, mạng lưới thoát nước phức tạp, phía Đông Bắc thì ngược lại

Sông Đà là một sông phụ lưu của sông Hồng Diện tích của lưu vực tính đến Hoà Bình là 51.800 km2, phần trong nước là 25.400 km2, chiếm gần 50% diện tích toàn lưu vực Chiều dài sông là 926km, phần trong nước là 468 km Đoạn sông Đà bao quanh phần phía Tây Bắc huyện Ba Vì dài 32km, đoạn này lòng sông mở rộng dần, rất thuận lợi cho giao thông thuỷ Do hoạt động của công trình thuỷ điện Hoà Bình nên diễn biến của lòng sông ở đoạn này khá phức tạp

được xây dựng để phân lũ sông Hồng vào sông Đáy những năm có lũ đặc biệt lớn (lưu lượng thiết kế là 5000 m3/s) Chiều dài dòng chính sông Đáy từ Hát Môn ra biển Đông khoảng 242 km, đoạn từ Đập Đáy đến Phủ Lý có chiều dài khoảng 132

km Đoạn từ đập Đáy đến Ba Thá là đoạn sông về mùa khô chỉ có nguồn nước hồi quy và nước tiêu của các cống thuộc hai bờ sông Đáy từ hệ thống thủy lợi sông Nhuệ và sông Tích tạo ra nguồn nước trên đoạn sông này Sau Ba Thá sông Đáy được bổ sung nguồn nước từ sông Tích, sông Thanh Hà và tạo thành dòng chảy đổ

về Phủ Lý Mùa lũ (không kể năm bị phân lũ), lượng lũ tạo ra bởi các trạm bơm và cống tiêu của hai hệ thống thủy lợi nêu trên cùng với lũ sông Tích, Thanh Hà góp phần tạo nên lũ sông Đáy đoạn từ đập Đáy đến Phủ Lý Sông Đáy là nơi nhận hầu hết lượng nước tiêu từ hệ thống sông Nhuệ do các trạm bơm và cống trực tiếp tiêu

ra và từ trục tiêu sông Nhuệ, sông Châu đổ ra qua hai cống Lương Cổ và Phủ Lý Sau khi qua Phủ lý, sông Đáy nhận thêm nguồn nước từ sông Bôi, sông Hoàng Long ở hữu ngạn, và nguồn nước lớn từ sông Hồng chuyển sang qua sông Đào Nam Định (đổ vào sông Đáy tại Độc Bộ) và sông Ninh Cơ (qua kênh Quần Liêu)

Sông Tích bắt nguồn từ núi Tản Viên (huyện Ba Vì) chảy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam, đổ vào sông Đáy ở Ba Thá Sông Tích dài 91km, có diện tích lưu vực là 1330km2, chiều dài lưu vực 75.5km, độ rộng bình quân lưu vực 17.6 km, độ cao bình quân lưu vực 92 km, độ dốc bình quân lưu vực 5.8%, mật độ lưới sông 0.66km/km2, hệ số phát triển đường phân nước1.77, hệ số uốn khúc 2.0 Lưu vực sông Tích có dạng hình lông chim không đối xứng, sông chính lệch về phía tả ngạn, các nhánh phần lớn nhập lưu phía hữu ngạn Toàn bộ sông Tích có 25 nhánh cấp I,

4 nhánh cấp II, và rất nhiều nhánh nhỏ khác Lưu vực sông Tích chiếm phần lớn diện tích tỉnh Hà Tây cũ, là khu vực có tiềm năng lớn về kinh tế, văn hoá, du lịch và

xã hội của tỉnh Với mật độ sông suối khá lớn, lượng sinh thuỷ dồi dào, lưu vực sông Tích có tiềm năng về nguồn nước phục vụ cho sản xuất và đời sống

Sông Nhuệ nằm ở phía hữu ngạn sông Hồng, tiếp giáp với: Phía Bắc và phía Đông là đê sông Hồng; Phía Tây là sông Đáy; Phía Nam là sông Châu Giang Tổng diện tích lưu vực 1075 km2 trong đó thuộc Hà Nội 878 km2 (82%), Hà Nam 197

km2 (18%) Chiều dài sông từ Liên Mạc (phân lưu từ sông Hồng) cho đến Phủ lý (nhập lưu với sông Đáy) dài 74 km Sông Nhuệ được xây dựng trở thành hệ thống thủy lợi với nhiệm vụ lấy nước sông Hồng để cấp nước cho nông nghiệp trong mùa kiệt và tiêu nước mưa trong các tháng có mưa lớn các vùng Hà Nội và Hà Nam Để tiêu lũ trong các tháng mùa lũ cho khu vực Hà Nội cửa sông tại Liên Mạc được ngăn lại bởi cống điều tiết Liên Mạc 1 và 2 Việc thoát nước cho khu vực phụ thuộc vào diễn biến mực nước của sông Nhuệ trong vận hành tổng thể của hệ thống thủy nông liên tỉnh Hà Nội, Hà Nam và mực nước ở hạ lưu sông Đáy Do tác động của cống Liên Mạc nên biên độ dao động mực nước sông Nhuệ trong mùa lũ chủ yếu do mưa trong lưu vực sông Đáy quyết định và phổ biến từ 3.5- 5,0 m Khi mực nước sông Nhuệ lên đến 3,5 –3,7 m thì thành phố Hà Nội không được xả nước vào sông Nhuệ Lượng nước cho phép xả vào sông Nhuệ trong điều kiện hiện tại tối đa là 30m3/s

Sông Cà Lồ là chi lưu của sông Cầu, bắt nguồn từ Hương Canh – Bình Xuyên chảy quả Phúc Yên, Mê Linh, Sóc Sơn (Hà Nội) đổ ra sông Cầu tại cửa Phúc Lập Phương Tổng diện tích lưu vực là 881 km2, chiều dài sông 89 km

Sông Cà Lồ được người Pháp sử dụng để thoát lũ cho sông Hồng, nhưng tác dụng này hiện không còn Hạ lưu sông nằm ở các xã Bắc Phú, Đông Xuân, Xuân Giang, Kim Lũ, Xuân Thu, Đức Hoà (Sóc Sơn) và Xuân Nộn, Thụy Lâm (Đông Anh) Đoạn sông chảy qua các xã trên quanh co, uốn khúc rất mạnh, qua nhiều giai đoạn phát triển để lại những khúc sông cụt và hồ móng ngựa Dòng sông có dấu hiệu thoái hoá

Sông Tô Lịch có tổng diện tích lưu vực 77.5 km2, diện tích lưu vực cần tiêu: 68,2 km2 (6820 ha) không bao gồm lưu vực Hồ Tây do không tham gia vào quá trình thoát nước chung trong giai đoạn vận hành của trạm bơm Yên Sở

Ao hồ ở Hà Nội có diện tích khá lớn Toàn thành phố có tới 60 hồ và ao (tính

kể cả những ao có diện tích mặt nước từ 1ha trở lên) trong đó lớn nhất là Hồ Tây

528 ha (năm 1997), tiếp đến là các ao nuôi cá tại Yên Sở (Bảng 1.7)

Bảng 1.7 Các hồ trong nội thành Hà Nội

8 Hồ Phương Liệt 1 0,90 24 Hồ Kim Liên 5,00

9 Hồ Phương Liệt 2 0,75 25 Hồ Nghĩa Đô 5,20

10 Hồ Thanh Nhàn 1 16,00 26 Hồ Tân Mai 1,10

13 Hồ Thuyền Quang 5,00 29 Hồ Định Công 17,00

14 Hồ Hai Bà Trưng 1,30 30 Hồ Linh Đàm 67,50

(Nguồn: Công ty Thoát nước Hà Nội - 2002)

1.2.2 Hiện trạng các công trình thủy lợi liên quan đến tiêu thoát nước trên địa bàn thành phố Hà Nội

Hệ thống thoát nước của Hà Nội được xây dựng từ trước năm 1954, bao gồm các tuyến cống, sông mương thoát nước và các hồ ao điều hoà, theo thiết kế ban đầu, hệ thống này phục vụ cho nội thành cũ với diện tích là 1000 ha Từ năm

chính với cửa xả chảy ra sông Nhuệ qua đập Thanh Liệt, và sông Nhuệ là sông tiêu nước chính cho thành phố Mặt cắt các sông có chiều rộng từ 4 - 30 m và chiều sâu chỉ khoảng 1 -1,5 m Do quá trình đô thị hoá và bị lấn chiếm, mặt cắt các sông đang bị thu hẹp dần, đáy sông hiện đang bị lấp đầy bùn cát, rác rưởi Theo kết quả nghiên cứu của JICA (Cơ quan Hợp tác Quốc tế của Nhật Bản - trong Dự án Thoát nước Hà Nội từ 1996 - 2003), khả năng thoát nước hiện tại của sông Tô Lịch chỉ vào khoảng 30 -35 m3/s trong khi công suất yêu cầu để thoát cho trận mưa có chu kỳ 10 năm là 170 m3/s Đây có thể nói là một trong những nguyên nhân chính gây ra tình trạng ngập úng cho thành phố Hà Nội

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống thoát nước lưu vực sông Tô Lịch và bắc sông Nhuệ

Vai trò điều hoà của các hồ trên địa bàn Hà Nội ngày nay đang bị lu mờ do

bị lấn chiếm, san lấp, khai thác làm du lịch, nhiều hồ không còn khả năng điều tiết như hồ Bảy Mẫu, hồ Ba Mẫu, hồ Hoàn Kiếm, hồ Văn Chương, hồ Thành Công,

1.3 Khái quát tình hình ngập lụt trên địa bàn Hà Nội

Trên địa bàn Hà Nội, tình trạng ngập lụt hầu như xảy ra hàng năm vào mùa mưa từ tháng V đến tháng X Trong nhiều năm trở lại đây cùng với sự phát triển kinh tế và biến đổi của khí hậu, hiện tượng ngập lụt trên địa bàn Hà Nội thường xuyên xảy ra với cường độ ngày càng cao

Có 3 nguyên nhân chính gây ngập lụt trên địa bàn Hà Nội: ngập lụt do vỡ

đê, ngập lụt do mưa lớn nội đồng, ngập lụt do úng nội đồng kết hợp với lũ lớn trên sông gây vỡ đê bối

1.3.1 Ngập lụt do vỡ đê

Vỡ đê tháng VIII/1913 làm ngập 307.670 ha lúa, trong đó mất trắng 118.640

ha ở các tỉnh Vĩnh Phúc, Hà Nam, Ninh Bình, Nam Định, Hà Tây, Thái Bình, Bắc Ninh

Vỡ đê tháng VIII/1915 - vỡ ở 42 chỗ với chiều dài 4180 m Hà Nội, Hà Đông, Nam Định, Hà Nam, Ninh Bình, Bắc Ninh, Hải Dương, Hưng Yên, Vĩnh Phúc đều bị ngập 325.000 ha đất canh tác bị ngập, mất trắng 211.000 ha lúa

Vỡ đê tháng VIII/1971 - do trận lũ lớn nhất trong gần 100 năm (1902-1999) làm ngập lụt ở nhiều nơi

Trận mưa điển hình làm cho mực nước sông Nhuệ ở mức rất cao là trận mưa tháng VIII/2006, có lượng mưa đo được từ 16 ÷ 20/VIII là 260,2 mm (tại trạm Hà Đông); 237,1 mm (tại Hà Nội); 248,2 mm (tại Vân Đình) đã gây ra úng ngập trầm trọng cho thị xã Hà Đông, nhiều đoạn sông Nhuệ bị tràn bờ

Đáng chú ý nhất là trận mưa xảy ra tu 30/X đến 04/XI năm 2008 Đây là đợt mưa lớn trái mùa đã gây ra một trận lụt lịch sử ở Hà Nội Tổng lượng mưa ở khu vực Hà Nội phổ biến từ 350 - 550 mm Mưa lớn xảy ra ở các huyện Ứng Hòa (603 mm), Hà Đông (707 mm), huyện Thanh Oai (914 mm) gây ngập nặng, có nơi ngập hàng m, kéo dài nhiều ngày

1.3.3 Ngập lụt do úng nội đồng kết hợp lũ lớn trên sông gây vỡ đê bối

Khi xảy ra mưa lớn diện rộng làm mực nước lũ ngoài sông dâng cao, đồng thời gây ngập lụt trong khu vực nội đồng Nước trong đồng không thể tự chảy ra ngoài sông khiến tình trạng ngập lụt càng trầm trọng hơn Một số trận ngâp lụt do mưa lớn nội đồng kết hợp lũ ngoài sông đáng chú ý là:

Ngập lụt tháng VIII/1969: Lũ lớn làm vỡ hầu hết các đê bối hạ lưu sông Hồng, Thái Bình, kết hợp mưa lớn làm ngập lụt đến 95.782 ha

Trận ngập lụt tháng VIII/1968: Lũ lớn kết hợp với mưa lớn, nước dâng trong bão làm nhiều đoạn đê bối, đê địa phương bị tràn, vỡ, tổng diện tích lúa bị ngập đên 214.854 ha

Trận ngập lụt tháng VII/1986: Lũ lớn trên sông Hồng, Thái Bình làm vỡ nhiều đê bối, đê địa phương kết hợp với mưa lớn, làm ngập lụt hàng chục ngàn ha đất canh tác, làm chết 121 người, trôi 491 nhà

Trận ngập lụt tháng VIII/1996: Lũ đặc biệt lớn kết hợp với mưa lớn, nước dâng trong bão làm tràn vỡ rất nhiều đoạn đê bối, đê địa phương, làm ngập trên 104.504 ha lúa, hoa màu, 61 người chết, 161 người bị thương,

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP KHOANH VÙNG

NGUY CƠ NGẬP LỤT

2.1 Cơ sở lý thuyết một số phương pháp khoanh vùng nguy cơ ngập lụt

2.1.1 Một số khái niệm và định nghĩa [3]

1 Lũ (riverine flood)

Lũ là hiện tượng nước sông dâng cao trong mùa mưa trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó giảm dần Số lượng nước dâng cao xảy ra trên một con sông ở mức tạo thành lũ có thể xảy ra một lần hoặc nhiều lần trong năm Khi lũ lớn trên các sông suối, nước lũ tràn qua bờ sông, đê, chảy vào những chỗ trũng và gây ngập lụt trên một diện rộng

2 NgậpLụt (inundation)

Ngập lụt là kết quả của việc có khối lượng nước đến do mưa lớn tại chỗ hoặc nước từ nơi khác đến), vượt quá khả năng thẩm thấu của đất và khả năng tiêu thoát nước của các con sông và các vùng ven biển Nguồn cung cấp nước cho các trận lụt có thể do lũ, mưa lớn, bão, triều cường, nước dâng Địa hình, hệ thống thủy văn và tính chất bề mặt sẽ liên quan tới khả năng thoát lũ Thiệt hại các trận ngập lụt phụ thuộc độ sâu ngập và thời gian ngập

3 Lũ lụt cục bộ (local flood)

Ngập lụt cục bộ xảy ra do mưa vượt chỉ tiêu thiết kế của kênh mương, cống, trạm bơm,…dẫn đến úng, lụt cục bộ hoặc trên diện rộng Mức độ ngập úng lụt tùy thuộc vào lượng mưa, khả năng tiêu thoát nước (công suất trạm bơm tiêu và hệ thống kênh tiêu)

4 Vùng có nguy cơ ngập lụt (flood-prone area)

Vùng có nguy cơ ngập lụt cao là những vùng đất nằm dưới mực khi lũ có chu kỳ lập lại 100 năm (lũ trong sông) hoặc mưa có chu kỳ lập lại 100 năm (lũ cục bộ) xảy ra

5 Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt

Từ các khái niệm và định nghĩa có thể thấy: Ngập lụt là kết quả của việc có khối lượng nước đến (có thể do mưa lớn tại chỗ hoặc nước từ nơi khác đến, vượt quá khả năng thẩm thấu của đất và khả năng tiêu thoát nước của hệ thống thoát nước, dòng chảy, các con sông và các vùng ven biển Điều này dẫn đến vùng đất vốn khô ráo bị chìm ngập trong nước trong một thời gian dài nhất định

Nguồn cung cấp nước cho các trận lụt có thể là do lũ, mưa lớn, bão, triều cường, nước dâng Địa hình, hệ thống thủy văn và tính chất của bề mặt lại liên quan tới khả năng thoát lũ Hai điều kiện này tương tác với nhau gây ra ngập lụt ở những mức độ khác nhau Thiệt hại tùy thuộc vào độ sâu ngập và thời gian ngập Như vậy, khoanh vùng nguy cơ ngập lụt là khoanh vùng những khu vực chịu tác động trận lũ hoặc trận mưa có tần suất 1%

Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt nhằm phục vụ công tác dự báo, quy hoạch, kiểm soát được khu vực ngập lụt, giảm nhẹ thiệt hại do ngập lụt gây ra Bởi vậy để tiến hành nghiên cứu giảm thiểu ngập lụt đô thị cần chỉ ra các đặc điểm nguồn gốc, hình thái địa hình từ đó nhận dạng các khu vực trũng thấp (nếu không có biện pháp tiêu thoát thì không chỉ các khu vực thấp mới bị ngập mà ngay cả những nơi

có địa hình cao cũng bị ngập)

2.1.2 Một số phương pháp khoanh vùng nguy cơ ngập lụt

1 Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt dựa vào tài liệu thống kê, điều tra vết lũ

Các trận lũ lụt xảy ra trong quá khứ thường được ghi nhận bởi dân cư sống trong vùng bị ảnh hưởng Do đó, các thông tin điều tra về tình hình ngập lụt đã xảy ra có vai trò quan trọng trong quá trình khoanh vùng

Các bước tiến hành:

- Điều tra, khảo sát thực địa;

Việc thu thập xử lý số liệu khí tượng thủy văn bao gồm:

Số liệu mưa: Số liệu mưa được lựa chọn cho các thời đoạn thích hợp khác

nhau, từ khi bắt đầu mưa gây ngập lụt đến khi kết thúc ngập lụt tại các trạm trên lưu vực và lân cận

Số liệu mực nước và dòng chảy: Số liệu mực nước và lưu lượng nước được

tập hợp tại các trạm đo thường xuyên trên sông chính; vết lũ dọc theo lòng sông

và vùng ngập Mực nước cực đại đo được tại trạm đo cần được đưa về cùng hệ cao

độ với bản đồ địa hình Số liệu mực nước dọc sông và vùng ngập phải được kiểm tra mức độ tin cậy Số liệu lưu lượng thực đo và khảo sát ở các trạm và các vị trí cần thiết ở khu vực ngập lụt

Số liệu ngập lụt: Các số liệu về phạm vi vùng ngập, độ sâu ngập lụt, thời

gian kéo dài ngập lụt, vận tốc, hướng chảy Các số liệu về các trận lụt khác xảy ra trước đó cũng cần được thu thập để nắm được tình hình ngập lụt nói chung như tần suất lặp lại

Đa số các số liệu về ngập lụt được thu thập từ việc khảo sát thực địa các vết

lũ và các thông tin thu thập được từ dân cư sống trong vùng ngập lụt Các số liệu

về thiệt hại do lũ lụt có thể có sẵn từ các cơ quan địa phương như: Ban chỉ huy phòng chống lụt bão các cấp tỉnh, huyện, xã, phường, Bảo hiểm, Hội chữ thập đỏ

2 Phân vùng nguy cơ ngập lụt bằng phương pháp sử dụng bản đồ địa hình, địa mạo

Dùng bản đồ địa hình, địa mạo để phân tích nhận biết các vùng ngập lụt thông qua các đường đồng mức, các điểm độ cao, nguồn gốc, điều kiện hình thành…(Hình 2.1)

Các đặc trưng địa hình, địa mạo của các lưu vực sông được phân loại thành các dạng khác nhau theo các đơn vị địa hình, địa mạo Đồng bằng ngập lụt là một trong các dạng đó Đồng bằng ngập lụt gồm: các bãi bồi, các gò đất tự nhiên và đồng bằng phù sa được hình thành do phù sa lơ lửng được truyền tải từ thượng

nguồn và lắng đọng ở các vùng đất thấp Do đó, ngập lụt đã xảy ra ở đồng bằng cho phép ước lượng được vùng nguy cơ ngập lụt

Hình 2.1 Sơ đồ các bước khoanh vùng nguy cơ ngập lụt bằng phương pháp

sử dụng bản đồ địa hình, địa mạo

Đồng bằng ngập lụt về tổng thể được phân loại thành 2 loại vi địa hình: (1) các dòng sông trước đây và các vùng đầm lầy ở vùng tương đối thấp và có xu thế ngập lụt, vùng đồng bằng phù sa; (2) các vùng đất cát tương đối cao như các gò đất tự nhiên Các dạng vi địa hình trong đồng bằng ngập lụt được điều tra, khảo sát chi tiết để dự đoán nguy cơ ngập lụt của vùng Sự liên hệ giữa nguồn gốc đất

và hiện tượng ngập lụt tương đối rõ Do đó, việc điều tra địa hình, địa mạo có thể làm sáng tỏ các vùng đất tự nhiên dễ bị ngập lụt và cung cấp thông tin cơ bản cho việc khoanh vùng nguy cơ ngập lụt Trong quá trình điều tra địa hình, địa mạo, các dạng vi địa hình trong được phân loại chi tiết và được giải thích từ sự phân tích nguy cơ ngập lụt bởi các chuyên gia có kinh nghiệm thực địa

Dự thảo bản đồ khoanh vùng nguy cơ ngập lụt địa hình, địa mạo

Khảo sát thực địa kiểm chứng Bản đồ khoanh vùng

nguy cơ ngập lụt địa hình, địa mạo

việc xây dựng khoanh vùng nguy cơ ngập lụt bằng phương pháp sử dụng mô hình được tiến hành như sau:

Bằng mô hình dòng chảy một chiều/ ổn đinh: từ mô hình xác định được mực nước lớn nhất tại mỗi tuyến ngang sông Đường ranh giới ngập lụt là đường nối liền theo các mực nước lớn nhất ở mỗi tuyến ngang sông (Hình 2.2)

Bằng mô hình hồ: từ mực nước và lưu lượng xác định cho các thời đoạn đối với mỗi hồ, việc xây dựng bản đồ khoanh vùng nguy cơ ngập lụt được xác định bởi các đường ranh giới ngập theo các mực nước lớn nhất (Hình 2.3)

Bằng mô hình dòng chảy hai chiều: Bản đồ khoanh vùng nguy cơ ngập lụt được xác định bằng cách dùng các ô lưới hình chữ nhật, được tính ra từ mức ngập lụt Đường viền các vùng nguy cơ ngập lụt được vẽ dựa vào ô lưới đã có (Hình 2.4)

Hình 2.2 Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt

sử dụng mô hình dòng chảy một chiều

Hình 2.3 Khoanh vùng nguy cơ ngập

lụt sử dụng mô hình hồ

Hình 2.4 Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt sử dụng mô hình dòng chảy hai chiều

4 Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt bằng phương pháp ảnh vệ tinh

Hiện nay ở Việt Nam có các loại tư liệu vệ tinh thông dụng có thể sử dụng vào mục đích khoanh vùng nguy cơ ngập lụt như: LANDSAT MSS, LANDSAT

TM, SPOT HRV, MOS-1 MESSR, ảnh chụp từ máy bay với các tỷ lệ khác nhau

Về bản chất việc nghiên cứu ngập lụt bằng tư liệu vệ tinh hoàn toàn dựa trên đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên, trong đó có chú trọng tới các đối tượng ngập nước và chứa nước

Dựa vào phản xạ phổ của một số đối tượng tự nhiên trong dải sóng nhìn thấy

có thể thấy, thực vật phản xạ yếu trong dải sóng nhìn thấy, sự phản xạ của chúng

bị ảnh hưởng trước tiên bởi hàm lượng chất diệp lục có trong thành phần lá cây Chất diệp lục hấp thụ hơn 90% năng lượng trong dải sóng chàm (0.45 micro mét)

và đỏ (0.65 micro mét) Giữa hai vùng hấp thụ là vùng phản xạ ở bước sóng 0.55 micro mét, năng lượng phản xạ vào khoảng 20% Trong vùng sóng hồng ngoại gần, sự phản xạ tăng lên đột ngột ở bước sóng từ 0.68 đến 0.7 micro mét Trong vùng hồng ngoại bước sóng ngắn, sự phản xạ giảm đi khi bước sóng tăng lên Nguyên nhân gây lên hiện tượng này là ở chính hàm lượng nước trong lá và bề dày của lá, vì trong vùng sóng này nước hấp thụ mạnh các sóng hồng ngoại Vì

Đặc trưng phản xạ phổ của nước có thể mô tả vắn tắt như sau: Nhìn chung chúng cho các bức xạ truyền qua trong dải sóng dưới 0.6 micro mét Ở vùng sóng dài hơn chúng bị hấp thụ mạnh và phản xạ rất yếu Sự hấp thụ và truyền qua của bức xạ trong nước phụ thuộc vào nhiều vật chất lơ lửng trong nước và nền đáy Vì vậy năng lượng phản xạ có thể chứa nhiều thông tin về các vật chất lơ lửng cũng như mức độ nông sâu của nền đáy thủy vực Các vật chất lơ lửng hữu cơ hoặc vô

cơ, mật độ các loại tảo, rêu…sống trong nước là nguyên nhân chính ảnh hưởng tới

sự phản xạ phổ của nước Trên ảnh đen trắng, nước trong có màu sẫm trong khi nước hồ do lẫn nhiều tạp chất và nền đáy thường nông nên có màu sáng hơn Trên ảnh màu giả, nước trong vẫn giữ màu đen nhưng nước hồ, ao lại có màu vàng, lục Ranh giới thủy vực có thể được xác định rõ ràng trên các ảnh trong dải sóng hồng ngoại

Những vùng đất không bị che phủ bởi thực vật và không bị ngập nước phản

xạ mạnh năng lượng mặt trời trên mọi dải sóng và do đó trên ảnh tổng hợp màu nó bao giờ cũng cho các màu sáng cho đến trắng

Căn cứ theo các đặc tính phản xạ phổ của các yếu tố cơ bản trong lớp phủ bề mặt có thể xây dựng quy trình công nghệ nhằm tách biệt ranh giới các khu vực chứa nước và không chứa nước Đây là công việc quan trọng đầu tiên trong việc theo dõi ngập lụt, bởi vì thực chất của công việc này là xác định ranh giới của các thủy vực tạm thời (vùng ngập lụt) và không tạm thời (ao, hồ…)

Để tách biệt ranh giới giữa vùng ngập nước và không ngập nước có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau trong đó có thể kể đến là phương pháp giải đoán bằng mắt và phương pháp xử lý số

2.1.3 Lựa chọn phương pháp khoanh vùng nguy cơ ngập lụt địa bàn thành phố

Hà Nội

Việc khoanh vùng nguy cơ ngập lụt trên địa bàn thành phố Hà Nội dựa vào

số liệu điều tra khảo sát thực địa là tương đối chính xác nếu mật độ vết lũ dày Tuy nhiên, trong thực tế thường số liệu và thông tin điều tra vết lũ ít, nên xác định