(LUẬN văn THẠC sĩ) ứng dụng mô hình mike urban tính toán thoát nước cho thành phố hà tĩnh dưới tác động của biến đổi khí hậu

LỜI CẢM ƠN Luận văn “Ứng dụng mô hình Mike Urban tính toán thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh dưới tác động của Biến đổi khí hậu” đã hoàn thành với sự đúc kết các kinh nghiệm về mô hình th

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Lê Thúy Chiên

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE URBAN TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC CHO

THÀNH PHỐ HÀ TĨNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA

BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2019

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Lê Thúy Chiên

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE URBAN TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC CHO

THÀNH PHỐ HÀ TĨNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA

BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Chuyên ngành: Thủy văn học

Mã số: 8440224.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN QUANG HƯNG

LỜI CẢM ƠN

Luận văn “Ứng dụng mô hình Mike Urban tính toán thoát nước cho thành phố

Hà Tĩnh dưới tác động của Biến đổi khí hậu” đã hoàn thành với sự đúc kết các kinh nghiệm về mô hình thủy văn đô thị và kiến thức chuyên ngành thủy văn của tôi trong chương trình cao học tại Khoa Khí tượng, Thủy văn và Hải dương học

Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình, tận tâm của TS Nguyễn Quang Hưng đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn và quá trình học tập

Xin chân thành cảm ơn sự truyền đạt kiến thức tận tâm, sự hỗ trợ quý báu của các thầy cô trong Bộ môn Thủy văn và Tài nguyên nước và Khoa trong quá trình tôi học tập tại Trường

Trong quá trình thực hiện luận văn tôi cũng rất cảm ơn lãnh đạo, đồng nghiệp tại phòng Khí tượng Thủy văn - Viện Quy hoạch Thủy lợi đã hỗ trợ, động viên, giúp

đỡ để tôi có điều kiện hoàn thành luận văn và chương trình học

Do giới hạn về thời gian cũng như hạn chế về số liệu và hạn chế về kinh nghiệm nghiên cứu nên luận văn không tránh được những thiếu sót Tôi rất mong được những

ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả luận văn

Lê Thúy Chiên

MỤC LỤC

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG BIỂU v

DANH MỤC HÌNH VẼ vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xi

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Tóm tắt nội dung luận văn 3

Chương 1 TỔNG QUAN 4

1.1 Tổng quan địa lý tự nhiên và kinh tế - xã hội thành phố Hà Tĩnh 4

1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 4

1.1.2 Đặc điểm khí hậu 6

1.1.3 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi 11

1.1.4 Đặc điểm thủy văn 15

1.1.5 Hiện trạng và phương hướng phát triển kinh tế - xã hội 17

1.2 Tổng quan về ngập lụt đô thị 21

1.2.1 Các nguyên nhân và các biện pháp phòng, chống ngập lụt đô thị 21

1.2.2 Các vấn đề về thoát nước đô thị ở Thành phố Hà Tĩnh 23

1.3 Tổng quan về Biến đổi khí hậu tại Hà Tĩnh 27

1.3.2 Kịch bản biến đổi khí hậu cho tỉnh Hà Tĩnh 29

Chương 2 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 Phương pháp tiếp cận trong luận văn 32

2.2 Phương pháp nghiên cứu 33

2.2.1 Phương pháp hệ thống thông tin địa lý GIS 33

2.2.2 Phương pháp mô hình 34

2.3 Ứng dụng mô hình Mike Urban 40

2.3.1 Một số ứng dụng Mike Urban ở Việt Nam 40

2.3.2 Một số ứng dụng Mike Urban ở trên thế giới 42

Chương 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE URBAN TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC CHO THÀNH PHỐ HÀ TĨNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 44

3.1 Thiết lập hiện trạng hệ thống thoát nước của thành phố Hà Tĩnh 44

3.1.1 Số liệu thu thập 44

3.1.2 Thiết lập mô hình 45

3.1.3 Kết quả mô phỏng, kiểm định mô hình 53

3.2 Đánh giá hiện trạng hệ thống thoát nước của thành phố 61

3.2.1 Lựa chọn tần suất thiết kế và trận mưa điển hình 61

3.2.2 Tính toán và đánh giá hiện trạng thoát nước thành phố 63

3.3 Tính toán thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh dưới tác động của BĐKH 66

3.3.1 Kịch bản biến đổi khí hậu cho thành phố Hà Tĩnh 66

3.3.2 Đánh giá kết quả tính toán thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh trong điều kiện biến đổi khí hậu 71

3.3.3 Đề xuất các giải pháp thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh trong điều kiện biến đổi khí hậu 76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 PHỤ LỤC 90

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Nhiệt độ tháng, năm trung bình nhiều năm tại các trạm 7

Bảng 1.2 Độ ẩm tương đối tháng, năm trung bình nhiều năm tại các trạm 7

Bảng 1.3 Lượng bốc hơi ống piche trung bình nhiều năm tại các trạm 8

Bảng 1.4 Tổng số giờ nắng tháng, năm tại các trạm 8

Bảng 1.5 Lượng mưa tháng năm trung bình nhiều năm tại một số trạm 10

Bảng 1.6 Hiện trạng các tuyến đê bảo vệ thành phố Hà Tĩnh 15

Bảng 1.7 Mực nước lũ cao nhất năm tại các vị trí 15

Bảng 1.8 Hiện trạng phân bố dân cư thành phố Hà Tĩnh 17

Bảng 3.1 Dữ liệu hệ thống thoát nước hiện trạng 46

Bảng 3.2 Phần trăm không thấm nước ban đầu theo các lớp tính toán 52

Bảng 3.3 Bảng độ ngập thực đo và tính toán tại một vị trí hiệu chỉnh 54

Bảng 3.4 Bảng độ ngập thực đo và tính toán tại một vị trí kiểm định 57

Bảng 3.5 Lượng mưa lớn nhất thời đoạn và tần suất tương ứng các năm 2015, 2016, 2017 62

Bảng 3.6 Cường độ mưa trạm Hà Tĩnh trong các thời đoạn và giai đoạn lặp lại theo số liệu thực đo giai đoạn (1984 – 2014) 67

Bảng 3.7 Lượng mưa trạm Hà Tĩnh trong các thời đoạn và giai đoạn lặp lại theo số liệu thực đo giai đoạn (1984 – 2014) 67

Bảng 3.8 Cường độ mưa trong các thời đoạn và giai đoạn lặp lại tại trạm Hà Tĩnh vào giữa thế kỷ 21 theo trường hợp có khả năng nhất 69

Bảng 3.9 Cường độ mưa trong các thời đoạn và giai đoạn lặp lại tại trạm Hà Tĩnh vào giữa thế kỷ 21 theo trường hợp có tác động cao 69

Bảng 3.10 Kết quả tính toán phương án thay đổi phần trăm không thấm tại một số vị

trí 78

Bảng 3.11 Kết quả thay đổi diện tích các phương án theo các cấp độ ngập 80

Bảng 3.12 Kết quả tính toán phương án bổ sung trạm bơm tại một số vị trí 83

Bảng PL: Các tuyến kênh, mương chính thành phố Hà Tĩnh 90

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Bản đồ hành chính thành phố Hà Tĩnh 4

Hình 1.2: Xu thế biến đổi mực nước lớn nhất tại trạm Thạch Đồng 16

Hình 1.3: Quy hoạch sử dụng đất đến 2020 theo thành phố Hà Tĩnh 19

Hình 1.4: Tình trạng ngập tại các tuyến đường thành phố Hà Tĩnh 25

Hình 1.5: Tình trạng ứ tắc tại hố ga do xả rác 25

Hình 1.6: Xu thế biến đổi lượng mưa 1, 3, 5 ngày lớn nhất tại trạm Hà Tĩnh 29

Hình 2.1: Sơ đồ triển khai các bước ứng dụng Mike Urban trong luận văn 32

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống quản lý mô hình Mike Urban - MOUSE 35

Hình 2.3: Sơ đồ tính toán mưa – dòng chảy 36

Hình 2.4: Dữ liệu mưa đầu vào và Dữ liệu mưa được mô hình áp dụng 37

Hình 2.5: Sơ đồ tính toán dòng chảy trong hệ thống thoát nước 1 chiều 38

Hình 2.6: Sơ đồ kết hợp mô hình 1 chiều và 2 chiều 39

Hình 3.1: Bản đồ DEM khu vực nghiên cứu 45

Hình 3.2: Thông số các hố ga và thiết lập hệ thống hố ga cho TP Hà Tĩnh 46

Hình 3.3: Thông số đường ống và thiết lập hệ thống đường ống cho TP Hà Tĩnh 47

Hình 3.4: Kết quả phân chia lưu vực (catchment) trong hệ thống thoát nước 48

Hình 3.5 Xử lý số liệu địa hình bằng GIS 49

Hình 3.6: Thiết lập trong tính toán dòng chảy tràn 2D 49

Hình 3.7: Hệ thống thoát nước hiện trạng TP Hà Tĩnh trên CAD và Mike Urban 50

Hình 3.8: Trắc dọc tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông 50

Hình 3.9: Thông số các lưu vực (catchment) trong hệ thống thoát nước 52

Hình 3.10: Diễn biến trận mưa hiệu chỉnh mô hình ngày 23/04/2015 trạm Hà Tĩnh 54Hình 3.11: Bản đồ độ ngập sâu nhất kết quả hiệu chỉnh trên GE 55Hình 3.12: Trắc dọc đoạn đường Nguyễn Du từ Nguyễn Huy Tự đến Nguyễn Công Trứ và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu 56Hình 3.13: Trắc dọc đoạn đường Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu 56Hình 3.14: Trắc dọc đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Xuân Diệu và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu 56Hình 3.15: Diễn biến trận mưa kiểm định mô hình ngày 16/09/2015 trạm Hà Tĩnh 57Hình 3.16: Bản đồ độ ngập sâu nhất kết quả kiểm định trên GE 58Hình 3.17: Trắc dọc đoạn đường Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu 59Hình 3.18: Trắc dọc đoạn đường Nguyễn Du từ Nguyễn Huy Tự đến Nguyễn Công Trứ và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu 60Hình 3.19: Trắc dọc đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Xuân Diệu và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu 60Hình 3.20: Trận mưa điển hình ngày 14 – 15/10/2016 63Hình 3.21: Bản đồ độ ngập sâu nhất với mưa thiết kế 2% trên GE 64Hình 3.22: Đoạn đường Lê Duẩn, khu đô thị sông Đà và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu 64Hình 3.23: Tuyến đường Xô Viết Nghệ Tĩnh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu 65Hình 3.24: Đoạn đường Nguyễn Du – Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu 65Hình 3.25: Đường IDF mưa trạm Hà Tĩnh vào giữa thế kỷ 21 theo trong trường hợp

có khả năng nhất 68

Hình 3.26: Đường IDF mưa tại trạm Hà Tĩnh vào giữa thế kỷ 21 trong trường hợp tác động cao 69Hình 3.27: Trận mưa 12h tần suất 2% theo kịch bản BĐKH trường hợp có khả năng nhất (RCP4.5) và trường hợp có tác động cao (RCP8.5) 70Hình 3.28: Bản đồ ngập với kịch bản mưa BĐKH RCP4.5 thời kỳ giữa thế kỷ 72Hình 3.29: Đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản RCP4.5 thời đoạn giữa thế kỷ 72Hình 3.30: Đoạn đường Nguyễn Du và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản RCP4.5 thời đoạn giữa thế kỷ 73Hình 3.31: Đoạn đường Lê Duẩn và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản RCP4.5 thời đoạn giữa thế kỷ 73Hình 3.32: Bản đồ ngập với kịch bản mưa BĐKH RCP8.5 thời kỳ giữa thế kỷ 74Hình 3.33: Đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ 74Hình 3.34: Đoạn đường Nguyễn Du và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ 75Hình 3.35: Đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Nguyễn Công Trứ và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ 76Hình 3.36: Một số các biện pháp làm thay đổi dòng chảy từ mưa vào hệ thống thoát nước 77Hình 3.37: Dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu trên tuyến đường Lê Ninh kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và 2 kịch bản giảm phần trăm không thấm 79Hình 3.38: Dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu trên tuyến đường Phan Đình Phùng kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và 2 kịch bản giảm phần trăm không thấm 79Hình 3.39: Trắc dọc tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh với kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và 2 kịch bản giảm phần trăm không thấm 79

Hình 3.40: Bản đồ ngập với kịch bản mưa BĐKH RCP8.5 thời kỳ giữa thế kỷ trước khi bổ sung trạm bơm 81Hình 3.41: Bản đồ ngập với kịch bản mưa BĐKH RCP8.5 thời kỳ giữa thế kỷ sau khi bổ sung trạm bơm 81Hình 3.42: Trắc dọc tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh với kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và sau khi bổ sung trạm bơm 82Hình 3.43: Trắc dọc tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông bổ sung với kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và sau khi bổ sung trạm bơm 82Hình 3.44: Trắc dọc tuyến đường Lê Duẩn – Vụ Quang với kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và sau khi bổ sung trạm bơm 83Hình 3.45: Trắc dọc tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh với kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và áp dụng các biện pháp khác 85

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

GIS

(Geographic Information System) Hệ thống thông tin địa lý

RCP4.5 Kịch bản nồng độ khí nhà kính trung bình thấp

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Vấn đề thoát nước cho đô thị gắn liền với quá trình đô thị hóa và sự phát triển của khoa học, kỹ thuật ở Việt Nam và trên thế giới Ở Việt Nam và các nước đang phát triển vấn đề thoát nước ở các đô thị đặc biệt cấp bách do sự phát triển không kiểm soát của đô thị và hệ thống thoát nước chưa đáp ứng được với sự phát triển kinh

tế, xã hội ở đô thị, nhất là trong tình trạng biến đổi khí hậu diễn ra phức tạp hiện nay Các đô thị càng lớn mức độ đô thị hóa càng nhanh thì vấn đề thoát nước càng cần quan tâm nhiều hơn Đặc biệt là những thành phố lớn ven biển trong những đợt mưa lớn, khi đó việc thoát nước vừa chịu ảnh hưởng của mưa thời đoạn ngắn và dòng chảy trên sông, việc giải bài toán này rất phức tạp Để có thể giải quyết được vấn đề cấp thiết thời sự hàng ngày này cần phải sử dụng kỹ thuật mô hình mới có lời giải tốt

Hà Tĩnh hiện nay là đô thị loại 2 với sự phát triển đô thị lớn mạnh, cùng sự đô thị hóa nhanh đó là thành phố thường xuyên bị ngập sau những trận mưa lớn, đặc biệt

là vùng trung tâm kinh tế của thành phố Năm 1999, thị xã Hà Tĩnh bị ngập sâu từ 1

÷ 2m, trong thời gian từ 2 ÷ 3 ngày trên toàn thị xã với số người bị ảnh hưởng ước tính là 10.600 người Các phường Bắc Hà, Nam Hà, Tân Giang và Trần Phú có độ sâu ngập cao nhất là 0,6m, trung bình ngập từ 0,4 ÷ 0,5m trên diện tích 30 ÷ 70ha Năm 2010 khu vực thành phố Hà Tĩnh ngập 47,4 km2 trên tổng diện tích 56,2 km2tương đương với ngập 84% diện tích thành phố Diện tích ngập tập chung chủ yếu trong mức ngập từ 0,5 ÷ 2,5m Tình trạng ngập lụt thường xuyên diễn ra hiện nay đã

và đang gây ảnh hưởng lớn đến đời sống dân sinh, phát triển KT - XH của hàng chục nghìn người dân sinh sống và làm việc tại TP Hà Tĩnh

Trong bối cảnh BĐKH diễn biến phức tạp trên phạm vi toàn cầu và khu vực ở hiện tại và tương lai, thành phố Hà Tĩnh đã và đang chịu nhiều tác động mạnh của BĐKH Vì vậy, cần có bài giải cho bài toán ngập lụt cho thành phố Hà Tĩnh trong hiện tại và tương lai

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Thiết lập hiện trạng thoát nước thành phố Hà Tĩnh sử dụng mô hình Mike Urban

- Tính toán thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh dưới tác động của Biến đổi khí hậu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng là hiện tượng ngập lụt tại thành phố Hà Tĩnh

- Phạm vi nghiên cứu là thành phố Hà Tĩnh bao gồm: Phường Bắc Hà, Phường Nam Hà, Phường Tân Giang, Phường Trần Phú, Phường Đại Nài, Phường Hà Huy Tập, Phường Thạch Linh, Phường Nguyễn Du, Phường Thạch Quý, Phường Văn Yên, Xã Thạch Trung

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê: Thu thập và tổng hợp các tài liệu hiện trạng về điều kiện tự nhiên, đặc trưng khí tượng thủy văn, điều kiện kinh tế - xã hội và định hướng phát triển… của khu vực nghiên cứu để có được số liệu cơ bản xây dựng mô hình hóa việc tiêu thoát nước cũng như đưa ra hướng phát triển việc tính toán trong điều kiện biến đổi khí hậu

- Phương pháp mô hình hóa: sơ đồ hoá dòng chảy mặt, dòng chảy tại các điểm thoát nước, mạng lưới thoát nước trên khu vực nghiên cứu, tính toán mô phỏng dòng chảy trong điều kiện hiện tại và điều kiện phát triển trong tương lai

- Phương pháp hệ thống thông tin địa lý GIS: được sử dụng nhằm xử lý đồng

bộ các lớp thông tin không gian (bản đồ) gắn với các thông tin thuộc tính

- Phương pháp kế thừa: Tham khảo và kế thừa các tài liệu, kết quả của một số nghiên cứu trước đây của các tác giả, cơ quan, tổ chức khác Những tài liệu, kết quả này là đặc biệt quan trọng trong việc định hướng, phân tích và đánh giá trong quá trình nghiên cứu

- Một số phương pháp khác ứng dụng trong việc tạo lập cơ sở ban đầu cho việc tính toán mô phỏng

5 Tóm tắt nội dung luận văn

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, kiến nghị và Tài liệu tham khảo, luận văn gồm

có 3 chương:

- Chương 1: Tổng quan;

- Chương 2: Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu;

- Chương 3: Ứng dụng mô hình Mike Urban tính toán thoát nước cho thành phố

Hà Tĩnh dưới tác động của Biến đổi khí hậu

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan địa lý tự nhiên và kinh tế - xã hội thành phố Hà Tĩnh

1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

Thành phố Hà Tĩnh trải dài từ 18°18’ đến 18°24’ vĩ Bắc và từ 105°53’ đến 105°56’ kinh Đông, nằm trên trục đường Quốc lộ 1A, cách thủ đô Hà Nội 340 km, cách thành phố Vinh 50 km về phía Bắc; cách thành phố Huế 314 km về phía Nam

và cách biển Đông 12,5 km

Hiện tại Thành phố gồm 10 phường và 06 xã gồm có: Phường Bắc Hà, Phường Nam Hà, Phường Tân Giang, Phường Trần Phú, Phường Đại Nài, Phường Hà Huy Tập, Phường Thạch Linh, Phường Nguyễn Du, Phường Thạch Quý, Phường Văn Yên, Xã Thạch Môn, Xã Thạch Hạ, Xã Thạch Trung, Xã Thạch Đồng, Xã Thạch Hưng, Xã Thạch Bình, với diện tích tự nhiên khoảng 5.655ha với tổng dân số là 202.062 người (2017)

Hình 1.1: Bản đồ hành chính thành phố Hà Tĩnh

* Ưu thế :

- Có nhiều quỹ đất thuận lợi để xây dựng các khu tập trung như: các khu dân

cư, hệ thống đào tạo, khu du lịch dịch vụ ven sông, khu ứng dụng công nghệ xanh v v

- Hệ thống sông, bờ biển bao quanh thành phố tạo điều kiện phát triển cảnh quan, nuôi trồng thủy sản, khai thác du lịch v v

- Vùng đồi núi phía Tây thành phố vừa tạo cảnh quan phong phú vừa che chắn gió bão, gió nóng Tây Nam cho đô thị,

Tuy nhiên sử dụng đất cần lựa chọn hợp lý, giữ tối đa màu xanh của khu vực lúa nước hai vụ, mặt nước sinh thái, tạo cảnh quan và điều tiết điều tiết nước mặt, bảo đảm an toàn, tránh ngập úng cho thành phố phát triển bền vững trước điều kiện BDKH

*Hạn chế:

Địa hình thành phố thấp dần từ Tây sang Đông Phía Tây thành phố là hồ Kẻ, phía Đông thành phố bao quanh bởi hệ thống đê sông Phủ nên khi hồ Kẻ Gỗ xả lũ vào mùa mưa ở phía Tây kết hợp với triều cường lên ở phía Đông thành phố phải đóng hệ thống ngăn triều sẽ dẫn đến hiện tượng ngập úng nội đồng bên trong thành phố Việc tiêu thoát phải sử dụng chế độ tiêu tự chảy kết hợp tiêu động lực và cần xây dựng hệ thống hồ chứa nước để giảm thiểu hiện tượng ngập úng

Vùng phụ cận:

Vùng phụ cận có nền địa hình tương đối thuận lợi, các trung tâm xã có nền từ +2,5 đến +4m

Khi mưa lớn kết hợp triều cường lên hệ thống cống ngăn triều được đóng lại vì vậy gây ngập úng một số cánh đồng thuộc các xã Thạch Hưng, Thạch Đồng, Thạch Môn và phường Văn Yên

1.1.1.2 Địa chất, thảm phủ thực vật

a Địa tầng địa chất

Trong vùng nghiên cứu xuất lộ gần như đầy đủ địa tầng địa chất có tuổi từ cổ đến trẻ: Giới Proteozoi (Pt), giới Paleozoi (Pz), giới Mezozoi (Mz), trầm tích đệ tứ, các thành tạo măcma xâm nhập

b Cấu tạo kiến tạo

Các hệ thống đứt gãy trong vùng nghiên cứu có liên quan đến đặc điểm địa chất, công trình, địa chất thuỷ văn và còn là tiền đề cho sự phát triển của các dòng sông lớn nhỏ trong vùng

c Hiện tượng địa vật lý

Các hiện tượng đá đổ, đá trượt, đất đá bị Laterit hoá, hoà tan, cacstơ, xói lở bờ, đều là những hiện tượng đã và đang xảy ra cần được quan tâm đầy đủ vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống nhân dân và vấn đề các công trình thủy lợi, thuỷ điện trong vùng

1.1.2 Đặc điểm khí hậu

Tỉnh Hà Tĩnh nói chung và thành phố Hà Tĩnh nói riêng nằm trong vùng khí hậu Bắc Trung Bộ, có hai mùa rõ rệt là mùa đông khô và lạnh kéo dài từ tháng XI đến tháng IV, mùa hè nóng ẩm từ tháng V đến tháng X

Vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng của chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa Hàng năm bị chi phối bởi hai luồng gió mùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam và các nhiễu động thời tiết gây mưa khác Gió mùa Đông Bắc ảnh hưởng tới vùng tuy đã yếu đi

nhiều so với phía Bắc, nhưng hàng năm ở vùng núi thuận tiện cho việc đón gió, nhiệt

độ thấp nhất đạt 0,7 ÷ 60C Về mùa hè gió mùa Tây Nam sau khi vượt dãy Trường Sơn đã trở nên khô nóng, nhiệt độ cao nhất tuyệt đối đạt 40 ÷ 420C

1.1.2.1 Chế độ nhiệt:

Nhiệt độ năm trung bình tại Hà Tĩnh đạt 24,20C, tại Kỳ Anh đạt 24,50C và tại Hương Khê đạt 23,80C Nhiệt độ trung bình tháng nhỏ nhất tại Hương Khê đạt 17,30C, tại Hà Tĩnh đạt 17,60C, tại Kỳ Anh đạt 17,50C Các tháng chịu ảnh hưởng của gió Tây khô nóng, nhiệt độ trung bình tháng đạt 29,1 ÷ 30,40C vào tháng VII ở các trạm Nhiệt

độ thấp nhất đo được tại Hà Tĩnh và Kỳ Anh là 6,8 ÷ 6,90C

Bảng 1.1 Nhiệt độ tháng, năm trung bình nhiều năm tại các trạm

Đơn vị: o C

Hà Tĩnh 17,6 18,7 20,9 25,1 27,9 29,7 29,6 28,6 26,9 24,5 21,7 18,8 24,2 Hương Khê 17,3 19,0 21,3 25,0 27,7 29,1 29,1 27,9 26,3 23,9 20,8 18,4 23,8

Kỳ Anh 17,5 19,5 21,2 25,1 27,9 30,4 30,0 28,8 27,1 25,2 22,4 19,2 24,5

1.1.2.2 Độ ẩm tương đối:

Độ ẩm tương đối trung bình năm đạt 85% tại các trạm Độ ẩm thấp nhất xảy ra vào các tháng có gió Tây khô nóng - tháng VI, VII và đạt 71% ở Kỳ Anh, 76% ở Hương Khê, 74% ở Hà Tĩnh Độ ẩm cao nhất xảy ra vào các tháng cuối mùa đông khi có mưa phùn hoặc các tháng mùa mưa, độ ẩm tương đối cao nhất đạt 92%

Bảng 1.2 Độ ẩm tương đối tháng, năm trung bình nhiều năm tại các trạm

Đơn vị: %

Hà Tĩnh 88 90 90 86 79 74 74 79 85 87 87 88 84 Hương Khê 90 90 89 86 81 77 76 82 87 89 88 88 85

Kỳ Anh 91 92 91 87 79 71 71 77 85 87 87 87 84

1.1.2.3 Bốc hơi:

Bốc hơi Piche trung bình năm đạt 862mm tại Hà Tĩnh, 892mm tại Hương Khê 1080mm tại Kỳ Anh Lượng bốc hơi lớn xảy ra vào tháng VI, VII với lượng bốc hơi trung bình tháng đạt từ 133 ÷ 197mm Tháng II có lượng bốc hơi nhỏ nhất đạt từ 30

Kỳ Anh 38 34 42 69 132 197 184 129 77 67 62 51 1080

1.1.2.4 Số giờ nắng:

Tổng số giờ nắng toàn vùng đạt từ 1.300  1.650 giờ Số giờ nắng cao nhất thường vào tháng V ÷ VII với số giờ nắng trên 200 giờ trong tháng, cao nhất tại Hà Tĩnh đạt 223 giờ vào tháng VII, các tháng có số giờ nắng thấp nhất trong năm là tháng

I, II và XII với tổng số giờ nắng trong tháng từ 50 ÷ 70 giờ, thấp nhất tại Hà Tĩnh đạt

51 giờ vào tháng II

Bảng 1.4 Tổng số giờ nắng tháng, năm tại các trạm

Đơn vị: giờ

Hà Tĩnh 70 51 71 132 213 205 223 185 151 127 93 74 1595 Hương Khê 55 47 77 121 169 178 187 153 113 88 69 55 1311

Kỳ Anh 70 61 87 150 223 221 231 193 156 121 82 63 1659

1.1.2.5 Chế độ gió:

Trong vùng có hai chế độ gió mùa chính:

Về mùa đông gió thịnh hành là gió Bắc và gió Đông, bắt đầu từ tháng XII đến tháng III Từ tháng IV ÷ VII là thời kỳ giao thời giữa gió Đông Bắc yếu dần, gió Tây

và Tây Nam bắt đầu hoạt động mạnh dần lên và thổi suốt đến tháng XI hàng năm Tốc độ gió lớn nhất trong mùa đông là 1,9m/s, tốc độ gió lớn nhất trong mùa hè là 2,7m/s Gió Tây khô nóng thương thổi vào tháng V ÷ VII, một năm thường có 5 ÷7 đợt, mỗi đợt kéo dài từ 5 ÷ 6 ngày Tốc độ gió từ 1,8 ÷ 2,0 m/s, đặc điểm là gió này rất khô

Trong mùa gió Tây và Tây Nam thường xảy ra bão và áp thấp nhiệt đới là vùng nằm sát với vịnh Bắc Bộ nên ảnh hưởng bão và mưa do bão gây nên ở đây là thường xuyên Có năm hai, ba trận bão liên tiếp đổ bộ trực tiếp vào vùng, cũng có năm không có trận nào, bình quân mỗi năm có từ 0,8 ÷ 1 cơn bão đổ bộ vào vùng sông Nghèn và có từ 1,2 ÷ 1,4 lần bão và ảnh hưởng mưa do bão gây nên Bão thường xuất hiện muộn hơn vùng Bắc Bộ từ 20 ÷ 30 ngày và xuất hiện nhiều vào tháng X hàng năm Tốc độ bão đổ bộ vào vùng thường là cấp 10, giật trên cấp 10 Bão thường gây ra mưa lớn Những trận mưa lớn gây ngập lụt với diện rộng trong vùng là mưa

do bão gây nên

Tốc độ gió trung bình năm 2,3 m/s tại Kỳ Anh, 1,7 m/s tại Hà Tĩnh, 1,6m/s tại Hương Khê Tốc độ gió lớn nhất khi có bão đạt 48 m/s ngày 8/X/1964, 40m/s tại Hà Tĩnh Vùng núi cao ảnh hưởng của bão giảm đi tốc độ gió lớn nhất đạt từ 25  30m/s Hướng gió mùa đông là hướng Đông Bắc, mùa hè thịnh hành gió Tây Nam hoặc gió Đông Nam

1.1.2.6 Bão và các hiện tượng cực đoan

Hà Tĩnh hàng năm thường bị ảnh hưởng trực tiếp của bão, áp thấp nhiệt đới, dông lốc, nước dâng trong bão Hàng năm tỉnh chịu sự ảnh hưởng từ 1 ÷ 2 cơn bão

đổ bộ đạt tỷ lệ là 59%, từ 3 ÷ 4 cơn bão đạt 8% Trong năm số trận bão đổ bộ, ảnh hưởng tới vùng nhiều nhất vào tháng IX chiếm tỷ lệ 65%, tháng X là 37%, thángVII

là 20% trong mùa bão từ tháng VII tới tháng XI

Những trận bão điển hình đổ bộ và ảnh hưởng tới Nghệ An, Hà Tĩnh là cơn bão Chara 8/10/1964, cơn bão số 8 ngày 13/7/1971, số 2 ngày 13/7/1973, từ ngày 26 - 28/9/1978, số 7 ngày 3/10/1989, số 7, 8, 9 đổ bộ liên tiếp vào vùng nam Hà Tĩnh ảnh hưởng mưa lớn ở hạ du gây ra lũ đặc biệt lớn trên sông Cả, cơn bão số 5 ngày 29/8/1990, cơn bão số 6 ngày 22/9/1996

Gần đây là cơn bão số 5 năm 2007 (Lekima) từ 3 ÷ 4/10/2007 đổ bộ vào Hà Tĩnh và Quảng Bình, mưa to tạo lũ quét và sạt lở đất gây tổn thất nặng nề Cơn bão

số 8 năm 2013 (Wutip) từ 16 ÷ 21/09/2013 gây mưa vừa, mưa to và đợt lũ cho các tỉnh miền Trung Cơn bão số 10 (Doksuri) từ 10 đến 17/09/2017 với sức gió cấp 11

÷ 12, giật cấp 15 đổ bộ vào Hà Tĩnh, Quảng Bình gây thiệt hại nặng nề

1.1.2.7 Chế độ mưa:

Hà Tĩnh có lượng mưa năm khá phong phú, lượng mưa trung bình năm đạt từ 2.300  3.200mm Những vùng mưa lớn như Kỳ Lạc, Kỳ Anh lượng mưa đạt 3.220mm Những tâm mưa lớn thượng nguồn sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu, Rào Trổ, Hoành Sơn có năm lượng mưa năm đạt 4.586 mm năm 1978 ở Bàu Nước, 4.386mm tại Kỳ Anh năm 1990, 4.450 mm năm 1990 tại Kỳ Lạc

TP Hà Tĩnh với trạm Hà Tĩnh có lượng mưa năm thuộc lượng mưa trung bình của tỉnh với lượng mưa năm đạt 2690mm Lượng mưa năm lớn nhất đạt 4.391mm tương đương với các tâm mưa lớn ở thượng nguồn các sông trong tỉnh

Mùa mưa bắt đầu từ tháng VIII tới tháng XI Tuy nhiên tháng V, VI có mưa Tiểu mãn gây ra lũ Tiểu mãn Lượng mưa mùa mưa đạt 65 ÷ 70% lượng mưa năm, còn lại là mùa khô

Bảng 1.5 Lượng mưa tháng năm trung bình nhiều năm tại một số trạm

Đơn vị: mm

Hộ Độ

X(mm) 88,0 49,5 43,7 57,6 121,9 133,3 26,7 215,3 552,3 636,3 274,0 129,0 2328 K% 3,8 2,1 1,9 2,5 5,2 5,7 1,1 9,2 23,7 27,3 11,8 5,5 100

Trạm Yếu tố I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Hà Tĩnh X(mm) 101,2 62,2 61,2 72,5 162,3 144,6 105,4 245,7 517,6 742,7 312,7 157,5 2686

K% 3,8 2,3 2,3 2,7 6,0 5,4 3,9 9,2 19,3 27,7 11,6 5,9 100

Kỳ Anh

X(mm) 111,0 70,8 61,2 61,8 153,0 121,4 97,4 246,4 555,1 763,0 404,4 199,4 2845 K% 3,9 2,5 2,2 2,2 5,4 4,3 3,4 8,7 19,5 26,8 14,2 7,0 100

Thạch

Đồng

X(mm) 86.6 52.6 54.9 69.8 142.9 130.6 84.7 223.7 453.0 726.2 242.4 156.7 2424 K% 3.57 2.17 2.26 2.88 5.90 5.39 3.50 9.23 18.7 30.0 10.0 6.46 100

Cẩm

Xuyên

X(mm) 94,3 76,8 59,4 58,6 148,4 102,4 96,5 233,9 506,1 782,0 342,2 159,5 2660 K% 3,5 2,9 2,2 2,2 5,6 3,8 3,6 8,8 19,0 29,4 12,9 6,0 100

1.1.3 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi

1.1.3.1 Hệ thống sông Nghèn, sông Rào Cái, sông Cày

Sông Nghèn là phân lưu cấp 1 của hệ thống sông Cả Hiện nay lưu vực sông Nghèn phân lưu với lưu vực sông Cả bằng đê La Giang và các cống dưới đê như Trung Lương, Đức Xá, Cầu Khống Vì vậy chế độ thuỷ văn lưu vực sông Nghèn chịu

sự chi phối của hệ thống sông Cả (chủ yếu về mùa kiệt) và sông trong vùng Sông nội vùng gồm dòng chính sông Nghèn và các nhánh, trong đó có hai nhánh lớn là sông Cày và sông Rào Cái

- Sông Cày: Là nhánh của sông Nghèn, có diện tích lưu vực 93,8 km2 với chiều dài dòng chính 24km, bắt đầu từ vùng đồi Thạch Hà đổ vào sông Nghèn tại Hộ Độ

- Sông Rào Cái: Có diện tích lưu vực 500 km2, sông bắt nguồn từ vùng đồi núi

hồ Kẻ Gỗ đổ ra sông Nghèn tại hạ lưu cầu Hộ Độ với chiều dài dòng chính 67 km

1.1.3.2 Hệ thống trục tiêu và kênh tiêu

Các trục tiêu trong thành phố thường xuyên bị bồi lấp, bị xây dựng lấn chiếm khiến khả năng tiêu thoát kém và không đảm bảo Hệ thống kênh tiêu trong thành phố Hà Tĩnh thuộc hệ thống tiêu sông Rào Cái, sông Cày bao gồm:

phường Thạch Linh, xã Thạch Trung đổ chảy về các cống Vạn Hạnh, cống Sác Chai, cống Hói Tuần dưới đê Đồng Môn Hiện tại các trục tiêu bị bồi lấp, sạt lở và lấn chiếm không đảm bảo khả năng tiêu thoát

- Trục tiêu Cầu Vọoc - Sông Cụt: Trục tiêu này có nhiệm vụ tập trung nước thuộc phường Đại Nài, phường Nam Hà, 1 phần phường Bắc Hà, một phần phường Hà Huy Tập và tiêu nước từ Cầu Vọoc vào Sông Cụt rồi đổ xuống sông Rào Cái Hiện tại các trục tiêu bị bồi lấp, sạt lở và lấn chiếm không đảm bảo khả năng tiêu thoát

- Trục tiêu sông Cầu Đông 1 (Cửa Ải): bắt nguồn từ Thạch Xuân – Thạch Đài - một phần phường Thạch Linh đổ ra sông cầu Đông

- Trục tiêu sông Cầu Đông 2: Tiêu nước cho 1 phần phường Hà Huy Tập, một phần phường Trần Phú, một phần xã Thạch Đài, một phần phường Thạch Linh, đổ ra sông Cày qua cống Cầu Sú

- Trục tiêu Văn Yên - Đại Nài: Trục tiêu này tập trung nước từ phường Văn Yên, phường Đại Nài, phường Hà Huy Tập sau đó tiêu qua các kênh nhỏ trong nội thành ra các cống Hói Cót, cống Thanh Danh, Đập Tùng rồi đổ ra sông Rào Cái

- Trục tiêu Thạch Quý - Thạch Hưng - Thạch Đồng: Tiêu nước qua các kênh nhánh nhỏ rồi đổ về sông Rào Cái qua các cống Đập Bợt, cống Hói Lồ, cống tại K13 đê Đồng Môn, cống Thạch Đồng 2

- Trục tiêu Thạch Quý - Thạch Môn - Thạch Hạ: Tiêu nước qua các kênh nhánh nhỏ đổ vào trục tiêu sau đó chảy qua cống Hói Nghem và đổ ra sông Nghèn

- Trục tiêu Thạch Đồng - Thạch Môn: Qua kênh tiêu nhỏ đổ về sông Rào Cái qua các cống tiêu qua đê Đồng Môn qua cống K13 - cống Thạch Đồng 1 tiêu nước cho xã Thạch Môn và một phần diện tích xã Thạch Quý

Hệ thống kênh tiêu hiện có trong địa phận TP Hà Tĩnh

Hệ thống kênh tiêu nội thị thành phố bao gồm sông Cụt dài 1,6 km, rộng 25 ÷ 30m, các kênh thủy lợi từ T1 - T4 có độ rộng từ 4 ÷ 5m với tổng chiều dài 13 km như sau:

+ Kênh Hào Thành, Sông Cụt đổ ra sông Rào Cái

+ Kênh tiêu T1 dẫn nước khu Nguyễn Công Trứ qua cống ADB xả ra sông Rào Cái qua cống Đập Bợt

+ Kênh tiêu T2 dẫn nước khu Hà Huy Tập ra sông Rào Cái qua cống Đập Cót + Kênh tiêu T3 dẫn nước khu Trần Phú, Nguyễn Du ra sông Cày qua cống Đập Vịt

+ Kênh tiêu T4 dẫn nước khu Thạch Trung ra sông Cày qua cống Vạn Hạnh + Kênh tiêu T5 dẫn nước khu Bắc Hà, Nam Hà đổ vào sông Cụt ra sông Rào Cái

+ Kênh tiêu T6 dẫn nước một số đường thuộc phường Hà Huy Tập vào sông Cụt

1.1.3.3 Các tuyến đê

Khu vực thành phố Hà Tĩnh hiện đang được bảo vệ bởi đê Cầu Phủ - Cầu Nủi, Trung Linh, Đồng Môn và tuyến đường tránh thành phố Hà Tĩnh Chiều dài tuyến đường tránh là 16 km, theo lý trình Quốc lộ 1A là từ K504+300 thuộc xã Thạch Long, huyện Thạch Hà đến K517,653 thuộc xã Cẩm Vĩnh, huyện Cẩm Xuyên

Các tuyến đê Hữu Phủ, Đồng Môn, Yên Hòa và Trung Linh với nhiệm vụ chống

lũ, triều và ngăn mặn bảo vệ thành phố như sau:

Tuyến đê Hữu Phủ

Đê hữu sông Rào Cái từ K0+00 - K22+800 dài 22,8 km, mặt đê rộng từ 3 ÷ 5m, cao trình đỉnh đê hiện tại (+4,0m) Đây là tuyến đê ngăn mặn, chống lũ bảo vệ sản xuất Trong đó:

- Đê nằm trên địa phận TP Hà Tĩnh từ K0+00 - K3+500 dài 3,5 km

Đê Hữu Phủ đoạn từ K0-K10+00 hiện đang được nâng cấp đảm bảo chống bão cấp 10 và triều P = 5%

Tuyến đê Đồng Môn và đê Yên Hòa

Dài 28,5 km, mặt đê rộng 4 ÷ 6m, cao trình đỉnh đê +(4,3 ÷ 4,5)m Đây là tuyến

đê có nhiệm vụ ngăn lũ và triều cho vùng thành phố Hà Tĩnh Trong đó:

- Đê Đồng Môn thuộc sông Cày, sông Rào Cái dài 23,4 km, từ K0+00 (thuộc

xã Thạch Trung) đến K23+400 (thuộc phường Đại Đài) nằm trên địa phận TP Hà Tĩnh

- Đê Yên Hòa dài 5,1 km trên địa bàn phường Đại Nải từ Cầu Phủ đến nối với

đê Đồng Môn

Tuyến đê Đồng Môn từ K0-K23+400 hiện đang được đầu tư nâng cấp theo quyết định số 2414 ngày 11/9/2007 của UBND tỉnh Hà Tĩnh, hiện đã đạt khoảng 40% khối lượng

Tuyến đê Cầu Phủ - Cầu Nủi và đê Trung Linh

Đê cầu Phủ - cầu Nủi thuộc sông Rào Cái dài 2,9 km; tuyến đê Trung Linh thuộc sông Cày dài 4 km, từ K0 - K4+00 nằm trên địa phận thành phố Hà Tĩnh hiện tại đã được đầu tư nâng cấp theo Quyết định 58/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ

- Tuyến đê Đồng Môn thuộc TP Hà Tĩnh có 8 cống tiêu dưới đê (Kết cấu bằng BTCT) do thành phố và các xã ven đê quản lý Cả 8 cống đều được tu bổ từ năm 2002, trong đó có cống Vạn Hạnh hiện tại hỏng nhẹ tiêu năng, 7 cống Sác Chai, Hạ Nhật, Hói

Tuần, Hói Nghem, Thạch Đồng 1, Thạch Đồng 2, Hói Lỗ hiện tại còn tốt

Các cống dưới đê có tác dụng ngăn mặn, giữ nước tưới Khi mực nước hạ du thấp các cống được mở hết để tiêu thoát và khi mực nước cao các cống được đóng lại để ngăn

lũ, mặn

Bảng 1.6 Hiện trạng các tuyến đê bảo vệ thành phố Hà Tĩnh

1 Đê Hữu Nghèn

(đoạn HL cống Đò Điểm) 6 3-4 2-5 1,5-2 1,5-3 Ngăn lũ, mặn

2 Đê Tả Nghèn

(đoạn HL cống Đò Điểm) 26,9 3-4 2-5 1,5-2 1,5-3 Ngăn lũ, mặn

3 Đê Hữu Phủ 22,8 3,7-4 3-5 1,5-2 1,5-3 Ngăn lũ, mặn

4 Đê Đồng Môn 23,4 4-4,7 4-6 2 3 Ngăn lũ, mặn

5 Đê Cầu Phủ - Cầu Nủi 2,9 3,7 6,0 2 3 Ngăn lũ, mặn

6 Đê Trung Linh 4,0 3,2 6,0 2 3 Ngăn lũ, mặn

1.1.4 Đặc điểm thủy văn

Thủy văn lũ sông Nghèn, sông Cày và sông Rào Cái:

Chế độ dòng chảy trên các sông có hai mùa rõ rệt là mùa cạn và mùa lũ:

+ Dòng chảy mùa cạn từ tháng XII đến tháng VII dòng chảy ổn định Khi có mưa tiểu mãn dòng chảy tăng lên khá nhiều vào tháng V

+ Dòng chảy mùa lũ thường từ tháng VIII đến XI thường có biến động lớn đạt bình quân 50% tổng lưu lượng cả năm

Mực nước lũ

Những năm lũ đặc biệt lớn xảy ra trên lưu vực sông Nghèn, Rào Cái là các năm 1989, 1986, 1978, 1992, 1983, 1984 Mực nước lũ cao nhất tại Cầu Nghèn đạt 4,07 m (1989), 4,02 m (1986) Mực nước cao nhất năm 1989 trên sông Rào Cái tại trạm Thạch Đồng đạt 2,57m và tại Hộ Độ đạt 2,76m

Bảng 1.7 Mực nước lũ cao nhất năm tại các vị trí

Theo chuỗi số liệu thực đo tại Thạch Đồng và Hộ Độ mực nước lớn nhất đều có

xu hướng tăng tuy nhiên mức độ tăng không nhiều Mực nước lớn nhất trung bình thời kỳ từ 2000 – nay chỉ tăng hơn 4 cm so với thời kỳ 1980 – 1999

Hình 1.2: Xu thế biến đổi mực nước lớn nhất tại trạm Thạch Đồng Dòng chảy lũ

- Dòng chảy sông Nghèn: Dòng chảy lũ trên sông Nghèn tương đối lớn nhưng

đã được điều tiết ở đồng bằng trũng trước khi thoát ra biển qua cửa Sót Các nhánh suối có lưu vực dốc, tốc độ tập trung lũ nhanh nên có mô số dòng chảy lũ lớn từ 4,5-5,0 m3/s/km2 Do vùng sông Nghèn có địa hình trũng thấp nên trong mùa lũ thường

bị ngập trên diện rộng, cao độ từ +1,5 trở xuống trong mùa lũ chính vụ trở thành khu trữ lũ

- Dòng chảy sông Cày, sông Rào Cái: Thượng lưu sông Rào Cái có hồ Kẻ Gỗ

với diện tích lưu vực Flv=223 km2, dung tích hữu ích Whi = 345 triệu m3, mực nước dâng bình thường ở +32,50 m, lưu lượng xả lũ thiết kế là 1.065 m3/s Nhiệm vụ chủ yếu của hồ là trữ nước tưới cung cấp cho vùng Cẩm Xuyên, Thạch Hà, Lộc Hà Theo

0 50 100 150 200 250 300

số liệu quan trắc ở thượng nguồn sông Rào Cái, tại Kẻ Gỗ Qmax = 1.430 m3/s, Mmax

= 6,2m3/s.km2 (ngày 5/10/1963)

1.1.5 Hiện trạng và phương hướng phát triển kinh tế - xã hội

1.1.5.1 Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội

Về dân số

Hiện nay thành phố Hà Tĩnh có quy mô diện tích 5.655ha với quy mô dân số là 104.037 người với mật độ dân số 1.840 người/km2

Dân số trong độ tuổi lao động chiếm hơn 60% tổng dân số, trong đó hơn 86%

là lực lượng lao động trong các ngành kinh tế

Bảng 1.8 Hiện trạng phân bố dân cư thành phố Hà Tĩnh

Đơn vị hành chính

Tổng

số

hộ

Tổng số nhân khẩu (Người)

Phân theo thành thị, nông thôn

Tổng diện tích

tự nhiên (km 2 )

Mật độ dân số (người/km 2 ) Thành thị Nông thôn

Đơn vị hành chính

Tổng

số

hộ

Tổng số nhân khẩu (Người)

Phân theo thành thị, nông thôn

Tổng diện tích

tự nhiên (km 2 )

Mật độ dân số (người/km 2 ) Thành thị Nông thôn

Nguồn: hatinhcity.gov.vn

Về cơ cấu kinh tế

Tốc độ tăng trưởng kinh tế tăng bình quân hàng năm của thành phố Hà Tĩnh trên 12% Thu nhập bình quân đầu người hiện nay đạt trên 57 triệu đồng/năm Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tích cực với tỷ trọng thương mại – dịch vụ tăng, tỷ trọng nông nghiệp – thủy sản giảm Trong đó, tỷ trọng ngành thương mại - dịch vụ đạt 56,04% tăng so với 42,45% năm 2014 và 34,64% năm 2012; công nghiệp - xây dựng đạt 41,09% tăng so với 37,64% năm 2014 và nông nghiệp - thủy sản là 2,87% giảm so với 19.91% năm 2014

1.1.5.2 Định hướng phát triển kinh tế - xã hội

Định hướng phát triển kinh tế - xã hội theo quy hoạch chung thành phố Hà Tĩnh

và vùng phụ cận hướng đến mục tiêu xây dựng thành phố Hà Tĩnh phát triển đạt đô thị loại I, có cấu trúc phát triển bền vững, sử dụng đất hiệu quả, xây dựng hệ thống

hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội đồng bộ, hiện đại đáp ứng yêu cầu phát triển trong tương lai

Về dân số

Dự báo đến năm 2020 dân số thành phố Hà Tĩnh khoảng 150.000 người (dân số

đô thị khoảng 115.000 người chiếm 76%), vùng phụ cận 105.000 người

Dự báo đến năm 2030 dân số thành phố Hà Tĩnh khoảng 315.000 người (dân số

đô thị khoảng 200.000 người chiếm 80%), vùng phụ cận 115.000 người

Hình 1.3: Quy hoạch sử dụng đất đến 2020 theo thành phố Hà Tĩnh

Nguồn: Điều chỉnh Quy hoạch chung thành phố Hà Tĩnh và vùng phụ cận đến năm 2030 và tầm

nhìn đến năm 2050

Về phân vùng phát triển đô thị

Quy hoạch 14 khu vực phát triển chính cho toàn khu vực nghiên cứu Khu vực phụ cận xác định các hướng phát triển nhằm kết nối hạ tầng, kết nối không gian với các khu vực trong thành phố, đảm bảo tính bền vững cho các khu phát triển Bao gồm các khu vực: Khu vực bảo tồn, chỉnh trang cải tạo; Khu vực cải tạo xây mới; Khu vực hạn chế phát triển ven sông; Khu đô thị mới phía Tây; Khu nghiên cứu, đào tạo, sản xuất công nghệ cao; Khu du lịch – dịch vụ; Khu kiểm soát đặc biệt; Khu bảo tồn cảnh quan; Khu dân cư nông thôn vùng phụ cận và vùng chưa phát triển đô thị

Về quy hoạch sử dụng đất

Định hướng quy hoạch sử dụng đất tới năm 2020: Đất xây dựng đô thị TP Hà Tĩnh khoảng 2.796,1ha, bao gồm: Đất dân dụng khoảng 1.902ha và đất ngoài dân dụng khoảng 894,1ha

Định hướng quy hoạch sử dụng đất tới năm 2030: Đất xây dựng đô thị TP Hà Tĩnh khoảng 4.116ha bao gồm đất dân dụng khoảng 2.720,3ha và đất ngoài dân dụng khoảng 1.395,7ha

Về phát triển hạ tầng kỹ thuật – Chuẩn bị kỹ thuật: San nền và Thoát nước mưa

* Thoát nước mưa:

- Hướng thoát nước chính: Thoát ra hệ thống sông xung quanh thành phố

- Hệ thống thoát nước mưa: Sử dụng hệ thống cống riêng hoàn toàn trong khu vực xây dựng mới để đảm bảo môi trường đô thị

- Toàn thành phố thoát nước theo 8 lưu vực chính:

+ Lưu vực 1 gồm phường Bắc Hà, Tân Giang, Nam Hà và một phần phường Nguyễn Du, phường Thạch Quý thoát ra Hào Thành, sông Cụt và tuyến T1 qua hồ điều hòa ra sông Rào Cái

+ Lưu vực 2 gồm phường Nguyễn Du, phường Trần Phú, xã Thạch Trung, thoát theo kênh T4, hồ điều hòa Thạch Trung qua cống Vạn Hạnh ra sông Cày

+ Lưu vực 3 gồm phường Đại Nài, phường Văn Yên, Nam Hà, một phần phường

Hà Huy Tập thoát theo kênh T2, hồ Bồng Sơn, hồ điều hòa xây mới ở phường Văn Yên ra Đập Cót rồi thoát ra sông Rào Cái

+ Lưu vực 4 gồm phường Trần Phú, một phần phường Thạch Linh thoát ra kênh T3 qua cống Đập Vịt rồi thoát ra sông Cày

+ Lưu vực 5 gồm xã Thạch Hạ một phần thoát về kênh T4 thoát ra sông Cày, một phần thoát theo kênh T8 ra sông Rào Cái

+ Lưu vực 6 gồm phường Thạch Quý, xã Thạch Hưng, xã Thạch Đồng, xã Thạch Môn thoát ra kênh T8, hồ điều hòa Thạch Quý ra sông Rào Cái

+ Lưu vực 7 gồm một phần phường Thạch Linh, Thạch Đài, một phần phía Tây phường Trần Phú thoát ra sông Cầu Đông

+ Lưu vực 8 gồm Thạch Tân, một phần phía Tây phường Hà Huy Tập thoát ra sông Cầu Phủ

1.2 Tổng quan về ngập lụt đô thị

Các đô thị lớn ở Việt Nam đã và đang trải qua những thiệt hại nặng nề do ngập lụt từ nhiều năm nay Những trận mưa có cường độ lớn kéo dài từ 1 đến nhiều giờ khiến các đường phố trong đô thị bị úng ngập trong nhiều giờ theo đó Điển hình như tại Hà Nội, trận mưa lịch sử vào cuối tháng 10/2008 với tổng lượng mưa phổ biến từ

350 - 550 mm đã gây nên tình trạng ngập úng lớn, kéo dài tại Hà Nội, làm thiệt hại

về kinh tế lên hàng ngàn tỷ đồng Tại TP Hồ Chí Minh, ngập lụt là một vấn đề nan giải, đặc biệt là trong các tháng mùa mưa tình hình ngập lụt nghiêm trọng và diễn ra thường xuyên, ảnh trực tiếp đến đời sống người dân và kinh tế xã hội Tại Hà Tĩnh, trận lũ lịch sử vào tháng 10/2010 đã làm ngập lụt tất cả 12 huyện trong tỉnh và đặc biệt tại TP Hà Tĩnh có 16/16 phường bị ngập

Ngập lụt đô thị là hệ quả tất yếu của hoạt động của con người trong quá trình

đô thị hóa trên những lưu vực tự nhiên Quá trình đô thị hóa đã làm thay đổi sâu sắc chế độ dòng chảy trên lưu vực các đô thị

1.2.1 Các nguyên nhân và các biện pháp phòng, chống ngập lụt đô thị

Các nguyên nhân gây ra ngập lụt tại các các thành phố lớn có thể kể đến như vị trí địa lý, điều kiện khí hậu, lũ thượng nguồn, tốc độ đô thị hóa Tổng hợp các nguyên nhân chính gây ngập lụt đô thị ở Việt Nam và trên thế giới bao gồm có nguyên nhân chủ quan và nguyên nhân khách quan

1.2.1.1 Các nguyên nhân gây ngập lụt đô thị

Tổng hợp tất cả các nguyên nhân chính gây ra ngập lụt đô thị có thể chia làm hai loại gồm có nguyên nhân khách quan và nguyên nhân chủ quan

Nguyên nhân khách quan:

- Thành phố thường đặt ở những nơi có địa hình thấp, ở vùng đồng bằng, ven biển thuộc châu thổ các con sông lớn Ở Việt Nam các thành phố lớn đều nằm ở châu thổ các sống lớn như sông Hồng, sông Thái Bình, sông Lam, sông Cửu Long nên địa hình ở đây khá bằng phẳng Tiêu tự chảy bị hạn chế, tiêu thoát nước phụ thuộc nhiều vào tiêu động lực

- Nguyên nhân từ mưa rất quan trọng trong việc gây ngập lụt thành phố, vì mưa

là yếu tố khí tượng ngẫu nhiên cộng thêm sự biến đổi lượng mưa, cường suất mưa trong điều kiện hiện tại và tương lai khiến việc ứng phó trở nên khó khăn hơn

Nguyên nhân chủ quan:

- Do hệ thống tiêu thoát nước thiết kế không phù hợp với tốc độ đô thị hóa của thành phố Trong quá trình phát triển, thiết kế ban đầu không đáp ứng tình hình mới cộng với xây dựng mới hay cải tạo không đồng bộ và chưa có quy hoạch dẫn đến việc giảm hiệu quả công trình trong tiêu thoát nước

- Do cấp quản lý chưa có sự phối hợp chặt chẽ trong quy hoạch, vận hành giữa các cấp, các ngành liên quan

- Do nạn chặt phá rừng đầu nguồn khiến lũ đổ về nhanh, các đô thị ngoài việc tiêu thoát nước nội tại còn phải chịu áp lực từ lũ thượng nguồn dồn xuống

Một số thành phố được xây ở miền núi có thể thoát nước nhờ địa hình nhưng vẫn xảy ra hiện tượng ngập úng cục bộ là do thiết kế, quy hoạch thoát nước chưa đáp ứng được thực tế, không đảm bảo khả năng tiêu thoát nhanh chóng

1.2.1.2 Các biện pháp phòng, chống ngập lụt đô thị

Ngập lụt đô thị không ảnh hưởng nhiều đến tính mạng con người nhưng lại ảnh hưởng lớn đến kinh tế và đời sống người dân Vì vậy, các biện pháp giảm thiểu ngập

úng đô thị là biện pháp giúp tăng trưởng kinh tế và cải thiện đời sống người dân Có thể kể đến biện pháp công trình và phi công trình để phòng, chống ngập lụt đô thị Biện pháp công trình xây dựng phòng và chống ngập lụt đô thị gồm có các công tình phòng chống lũ lụt như: chỉnh trị sông, đắp, gia cố đê, xây dựng công trình phân

lũ, xây dựng hồ chứa và chậm lũ, xây dựng hệ thống thoát nước, xây dựng các công trình xử lý đất đai Các biện pháp công trình đã và đang có những hiệu quả tích cực trong giảm thiểu ngập lụt đô thị

Biện pháp công trình mang lại hiệu quả tích cực, tuy nhiên cũng cần coi trọng các biện pháp phi công trình như: Quản lý đất đai vùng ngập, dự báo lũ, lập kế hoạch

dự phòng tổn thất do lũ Các biện pháp phi công trình đều nhằm giảm mức ảnh hưởng của lũ lụt gây ra mà không làm ảnh hưởng đến đặc tính tự nhiên của lũ

1.2.2 Các vấn đề về thoát nước đô thị ở Thành phố Hà Tĩnh

1.2.2.1 Thực trạng ngập úng ở thành phố Hà Tĩnh

Hiện tượng ngập úng TP Hà Tĩnh (thị xã Hà Tĩnh trước đây) đã và đang xảy ra ngày càng thường xuyên hơn Những năm gần đây, hàng năm đều xảy ra ngập úng sau mỗi trận mưa, có những năm như năm 2016, TP phải đón nhận 4 ÷ 5 lần ngập lụt trong mùa mưa Một số năm điều tra được về tình hình ngập lụt như sau:

Năm 1999, toàn bộ thị xã Hà Tĩnh bị ngập với độ sâu từ 1 ÷ 2m, trong thời gian

từ 2 ÷ 3 ngày Diện tích ngập từ 30 ÷ 70 ha trên diện tích từ 105 ÷ 146 ha ở các phường Bắc Hà, Nam Hà, Tân Giang và Trần Phú, trong năm ngập từ 2 ÷ 4 lần với thời gian ngập lụt từ 2 ÷ 5 giờ Độ sâu ngập cao nhất là 0,6m, trung bình ngập từ 0,4

÷ 0,5m Số người bị ảnh hưởng ước tính là 10.600 người

Nguyên nhân phần lớn là thiếu hoặc không có đường cống thoát nước, một số nơi có hệ thống thoát nước nhưng không hiệu quả do cốt thấp và cống quá nhỏ

Từ 2010 – nay, hầu như đều ngập sau mỗi đợt mưa lớn

Năm 2010, khu vực thành phố Hà Tĩnh ngập 47,4km2 trên tổng diện tích

chủ yếu trong mức ngập từ 0,5 ÷ 2,5m Cụ thể, đối với toàn lưu vực diện tích ngập ứng với các mức độ ngập từ 0,5 ÷ 1m; từ 1 ÷ 1,5 m; từ 1,5 ÷ 2m và từ 2 ÷ 2,5m lần lượt là 90,8 km2, 67 km2, 45,6 km2 và 17,9 km2 lần lượt tương ứng với 33,7%; 24,8%; 16,9% và 6,6% tổng diện tích ngập của lưu vực Đối với khu vực thành phố diện tích ngập ứng với các mức độ ngập từ 0,5 ÷ 1m; từ 1 ÷ 1,5m; từ 1,5 ÷ 2m và từ 2 ÷ 2,5m lần lượt là 12,6km2, 10,8km2, 11,5km2 và 7,3km2 lần lượt tương ứng với 26,6%; 22,7%; 24,2% và 15,3% tổng diện tích ngập của khu vực thành phố

Năm 2015, các điểm ngập tháng 4/2015 từ 0,20 ÷ 0,40m, các tuyến đường trung tâm đều bị ngập, các tuyến đường ngập sâu nhất là Xô Viết Nghệ Tĩnh, Nguyễn Du,

Lê Ninh, Hải Thượng Lãn Ông và Nguyễn Thị Minh Khai Cùng năm đợt mưa tháng 9/2015 gây ngập với độ sâu ngập từ 0,20 ÷ 0,50m với độ sâu ngập lớn nhất ở các tuyến Nguyễn Du, Lê Ninh và Hải Thượng Lãn Ông

Năm 2016, từ tháng 9 đến cuối tháng 11 có 4 lần ngập Trận mưa lớn từ ngày

13 - 16/10/2016 đã khiến TP Hà Tĩnh ngập sâu Một số điểm như: đoạn đường Trần Phú từ ngã ba Phan Đình Phùng đến ngã tư Vũ Quang, đoạn đường phía Tây Bệnh viện Đa khoa tỉnh chỉ sau 1 giờ mưa lớn đã ngập đến 0,40m, Nguyễn Du, Hải Thượng Lãn Ông, Nguyễn Công Trứ, Trần Phú… bị ngập sâu gần 1m

Ngã tư Hải Thượng Lãn Ông – Nguyễn Công Trứ Đường Nguyễn Du (16/07/2018)

Hình 1.4: Tình trạng ngập tại các tuyến đường thành phố Hà Tĩnh

Hình 1.5: Tình trạng ứ tắc tại hố ga do xả rác 1.2.2.2 Các giải pháp cho thoát nước thành phố Hà Tĩnh

Tình trạng ngập úng diễn tại TP Hà Tĩnh nguyên nhân chính là do mưa lớn kèm theo hệ thống thoát nước chưa hoàn chỉnh, việc đấu nối giữa hệ thống mới và cũ chưa đồng bộ, các hồ điều hòa chưa phát huy hiệu quả Hệ thống thoát nước chỉ mới bảo

phủ được 57% khu vực thành phố, hoạt động yếu kém do không được duy tu và quá tải do tốc độ đô thị hóa quá nhanh

Một trong những nguyên nhân không nhỏ gây ngập úng trên địa bàn thành phố

Hà Tĩnh là ở ý thức của người dân Việc tự ý xây dựng, cơi nới nhà cửa lên mương thoát nước; xả rác vô tư của người dân cũng vô tình bịt những lỗ thoát nước trên các tuyến đường Trong quá trình xây dựng, vận chuyển các vật liệu như cát sỏi gây vương vãi, khi mưa đến tập trung vào các hố ga, miệng cống làm giảm tiết diện tải nước cũng như làm tăng độ nhám của hệ thống Đặc biệt, một số hộ còn xả rác bừa bãi ra đường dẫn đến bít đường ống làm cho tình trạng tiêu thoát nước khó khăn

TP đã có nhiều chủ trương chính sách để giải quyết vấn đề ngập lụt thường xuyên, hàng năm Sở Xây dựng Hà Tĩnh đã phối hợp với các cơ quan liên quan tiến hành kiểm tra, khảo sát các cống thoát nước trên địa bàn, chủ động trong công tác khắc phục và giảm ngập úng cục bộ trên địa bàn thành phố trước mùa mưa lũ UBND

TP Hà Tĩnh đã xây dựng báo cáo trên cơ sở tham mưu, đề xuất của Công ty CP Môi trường và Công trình đô thị Hà Tĩnh là đơn vị được giao quản lý vận hành hệ thống thoát nước của Thành phố, đề xuất giải pháp khắc phục và giảm ngập úng cục bộ trên địa bàn

Bên cạnh việc tăng cường biện pháp quản lý nhằm nâng cao hiệu quả cho thoát nước TP Hà Tĩnh còn cần phát triển các công cụ và mô hình để giải bài toán ngập lụt cho TP Đã có khá nhiều dự án đã được triển khai để giải quyết nhiều mặt liên quan đến vấn đề ngập lụt TP Hà Tĩnh

Về cơ sở hạ tầng, tại TP Hà Tĩnh đã thực hiện dự án Cải thiện môi trường đô thị miền Trung (2003) Dự án nâng cấp hệ thống thoát nước, vệ sinh và quản lý chất thải rắn tại TP, thị xã là những nơi mà hệ thống hạ tầng đô thị chưa đầy đủ đang gây ra những nguy cơ nghiêm trọng về môi trường và sức khỏe và hạn chế sự phát triển kinh

tế và xã hội

Về biện pháp kỹ thuật Tư vấn kỹ thuật về mô hình thủy văn/thủy lực lưu vực sông Rào Cái và mô hình thoát nước thành phố Hà Tĩnh, tỉnh Hà Tĩnh do GS.TS Trần

Đình Hòa, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam làm chủ nhiệm dự án Với mục tiêu đề xuất các biện pháp giảm thiểu nguy cơ lũ lụt trong và xung quanh TP Hà Tĩnh cho thời điểm hiện tại và tương lai, đề xuất các giải pháp lập kế hoạch hiệu quả khác nhau

để nâng cao khả năng tiêu thoát nước và hệ thống thoát nước đô thị bền vững Kết quả dự án đã thực hiện được mang ý nghĩa thực tiễn và khoa học, đạt mục tiêu ban đầu đề ra Tuy nhiên, các nhóm mô hình được đánh giá vẫn còn rời rạc, chưa có tính liên kết

1.3 Tổng quan về Biến đổi khí hậu tại Hà Tĩnh

1.3.1 Xu thế biến đổi khí hậu ở Hà Tĩnh hiện tại

Về nhiệt độ tỉnh Hà Tĩnh có xu thế tăng lên với tốc độ tăng tương đối đồng đều tại các trạm quan trắc với mức tăng từ 0,1 ÷ 0,20C/thập kỷ Nhiệt độ trung bình năm,trung bình mùa có xu hướng tăng nhẹ Tại trạm Hà Tĩnh thành phố Hà Tĩnh nhiệt

độ trung bình mùa hè, thu có xu hướng tăng hơn nhất

Về lượng mưa trong tỉnh biến đổi không đồng nhất về lượng mưa năm Tại trạm

Hà Tĩnh lượng mưa năm có xu hướng giảm 44,7mm/thập kỷ Xu thế giảm lớn nhất tại trạm Hà Tĩnh vào các tháng mùa thu với tốc độ 44mm/thập kỷ

Lượng mưa 1 ngày lớn nhất có xu thế tăng trong toàn tỉnh với tốc độ tăng khoảng

5 ÷ 8,5mm/thập kỷ Lượng mưa 5 ngày lớn nhất có không có xu thế đồng nhất Tốc

độ biến đỏi lớn nhất vào mùa thu và nhỏ nhất vào mùa đông

Xu thế biến đổi số ngày mưa lớn hơn 50, 100 và 200mm với số ngày mưa lớn tập trung vào mùa thu và rất ít vào các tháng mùa đông Số ngày mưa lớn có xu thế giảm nhẹ, với lượng mưa lớn hơn hoặc bằng 50mm có tốc độ giảm từ 0,3 ÷ 0,6 ngày/thập kỷ, lượng mưa lớn hớn hoặc bằng 100mm có tốc độ giảm từ 0,3 ÷ 0,1 ngày/thập kỷ Tại trạm Hà Tĩnh số ngày mưa lớn hơn hoặc bằng 200mm có tốc độ tăng lớn nhất cũng chỉ ở mức 0,13 ngày/thập kỷ

Với chuỗi mưa thực đo dài từ năm 1958 đến nay, hơn 60 năm thì lượng mưa 1