Ứng dụng mô hình thủy lực telemac 2d nghiên cứu thoát nước trên đường phố lưu vực kênh nhiêu lộc thị nghè khi xảy ra mưa cực trị

Nguyễn Thống cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, các anh chị học viên trong lớp cao học Xây Dựng Côn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

HOA QUỐC BẢO

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY LỰC TELEMAC2D NGHIÊN CỨU THOÁT NƯỚC TRÊN ĐƯỜNG PHỐ LƯU VỰC KÊNH NHIÊU LỘC – THỊ NGHÈ KHI XẢY RA MƯA CỰC TRỊ

Chuyên ngành: Xây Dựng Công Trình Thủy

Mã số: 605840

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2015

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Châu Nguyễn Xuân Quang

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 PGS TS Huỳnh Thanh Sơn

2 TS Nguyễn Quang Trưởng

3 PGS TS Võ Khắc Trí

4 TS Lưu Xuân Lộc

5 TS Hồ Tuấn Đức

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận Văn và Trưởng Khoa quản lý

chuyên ngành sau khi luận văn đã được sữa chữa

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS TS Huỳnh Thanh Sơn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Hoa Quốc Bảo MSHV: 12184738

Ngày tháng năm sinh: 30/10/1985 Nơi sinh: Thành phố Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Xây Dựng Công Trình Thủy Mã số: 605840

I TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng mô hình thủy lực Telemac2D nghiên cứu thoát nước trên

đường phố lưu vực kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè khi xảy ra mưa cực trị

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Vận dụng mô hình toán số Telemac2D để đánh giá

khả năng xảy ra ngập với các kịch bản mưa cực trị khác nhau

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Châu Nguyễn Xuân Quang

PGS TS Nguyễn Thống

Tp HCM, ngày … tháng … năm 20…

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp với sự hướng dẫn tận tình của TS Châu Nguyễn Xuân Quang và PGS TS Nguyễn Thống cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, các anh chị học viên trong lớp cao học Xây Dựng Công Trình Thủy 2012, em đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp theo nội dung đã đề ra

Luận văn tốt nghiệp là sản phẩm của quá trình nghiên cứu, tìm tòi, trao đổi và học hỏi Kết quả của luận văn có thể được xem là một công trình nghiên cứu khoa học dạng

sơ khai Tuy nhiên, do thời gian nghiên cứu có hạn, trình độ năng lực chuyên môn trong công tác nghiên cứu còn bị hạn chế, do đó không thể tránh được những thiếu xót về mặt

lý luận cũng như kết quả chưa thật sự phù hợp với thực tế Em rất mong nhận được sự nhận xét, chỉ bảo chân thành của quý thầy cô chấm phản biện, quý thầy cô trong hội đồng, để có thể tích lũy thêm những kinh nghiệm quý báo để phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học cũng như để vận dụng vào thực tế sau này

Qua đây em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến TS Châu Nguyễn Xuân Quang và PGS TS Nguyễn Thống là người đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình làm luận văn Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, các anh chị học viên trong lớp cao học Xây Dựng Công Trình Thủy 2012 đã giúp đỡ em hoàn thành luận văn này

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng …… năm …

HỌC VIÊN THỰC HIỆN

Hoa Quốc Bảo

TÓM TẮT

Trong Thành phố Hồ Chí Minh, vấn đề ngập lụt đô thị ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn bởi vì nó ảnh hưởng rất nhiều đến đời sống của người dân Vấn đề quản lý ngập lụt và giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt gây ra trở nên cấp thiết đối với xã hội Về vấn

đề này, phần mềm mô phỏng mô hình thuỷ văn rất hữu ích trong việc mô phỏng đánh giá khả năng thoát nước của hệ thống thoát nước Mục tiêu của đề tài này nhằm nghiên cứu khả năng thoát nước của hệ thống thoát nước tại lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè theo các kịch bản khác nhau khi lượng mưa lớn xảy ra bằng cách áp dụng phần mềm thủy lực Telemac2D Dựa trên kết quả mô phỏng, chúng tôi sẽ đánh giá khả năng ngập lụt ở lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè Đồng thời, đề tài này cũng cho thấy rằng hệ thống thoát nước

cũ trong khu vực nghiên cứu bị quá tải khi xảy ra lượng mưa lớn kéo dài Hơn nữa, Telemac2D là một công cụ hiệu quả, tạo ra kịch bản giả định với độ chính xác tương đối Bên cạnh đó, Telemac2D không chỉ được áp dụng trong lĩnh vực thủy lực mà còn trong các lĩnh vực khác như tài nguyên nước, môi trường và biến đổi khí hậu

Từ khóa: Telemac2D, thoát nước, mưa, lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè

ABSTRACT

In Ho Chi Minh City, urban flooding has become more and more serious because

it affects negatively the lives of city dwellers The proper flood management is becoming significant to the society to minimize the flood In this regard, computer-based flood modeling is useful to simulate evaluate capability of drainage system This project aims

to study capability of drainage system in Nhieu Loc – Thi Nghe basin with different scenarios when intense rain occurs by applying Telemac 2D hydraulic model Based on simulation result, we evaluate flooding ability in Nhieu Loc – Thi Nghe basin This project also shows that old drainage system in study area is overloaded when intense rain happens long duration Moreover, Telemac2D is an effective tool, creating hypothesized scenario with relative accuracy Besides, Telemac2D is not only applied in hydraulic field but also in other fields such as water resources, environment and climate change

Keywords: Telemac2D, drainage system, rain, Nhieu Loc - Thi Nghe basin

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ

Họ tên: Hoa Quốc Bảo

MSHV: 12184738

Khóa: 2012

Ngành: Xây Dựng Công Trình Thủy

Hiện tôi là học viên cao học của lớp Xây Dựng Công Trình Thủy khóa 2012, Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh Tôi xin cam đoan

trước nhà trường kết quả luận văn cao học với đề tài “Ứng dụng mô hình thủy lực

Telemac2D nghiên cứu thoát nước trên đường phố lưu vực kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè khi xảy ra mưa cực trị” là hoàn toàn do chính tôi nghiên cứu thực hiện với sự

hướng dẫn của TS Châu Nguyễn Xuân Quang và PGS TS Nguyễn Thống Tôi không sao chép hay copy nội dung luận văn của bất kỳ ai trên bất kỳ phương diện cũng như kênh thông tin nào Tôi sẽ chịu mọi trách nhiệm về sản phẩm nghiên cứu của mình Nếu như có bất kỳ phát hiện nào liên quan đến gian lận bản quyền, sao chép thông tin

từ các công trình nghiên cứu của các tác giả khác, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước nhà trường và chịu mọi sự kỷ luật theo quy định

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng …… năm …

HỌC VIÊN THỰC HIỆN

Hoa Quốc Bảo

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU v

DANH MỤC CÁC HÌNH, CÁC ĐỒ THỊ vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xii

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU: 1

1.1.1 Tóm tắt tình trạng ngập lụt tại thành phố Hồ Chí Minh 1

1.1.2 Tổng quan hệ thống thoát nước tại thành phố Hồ Chí Minh 2

1.1.2.1 Vị trí địa lý: 2

1.1.2.2 Đặc điểm tự nhiên: 3

1.1.2.3 Mạng lưới sông, kênh, rạch: 4

1.1.2.4 Hệ thống thoát nước: 5

1.1.3 Nguyên nhân gây ngập 8

1.1.4 Hiện trạng hệ thống thoát nước 9

1.1.4.1 Đối với cống thoát nước: 9

1.1.4.2 Đối với hệ thống kênh, rạch phục vụ thoát nước: 10

1.1.5 Định nghĩa ngập 10

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 10

1.2.1 Mục tiêu tổng thể 10

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 11

1.2.3 Phạm vi nghiên cứu: 11

1.3 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 12

1.3.1 Tính khoa học 12

1.3.2 Tính thực tiễn 12

2.1 TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC NHIÊU LỘC – THỊ NGHÈ 14

2.1.1 Điều kiện tự nhiên 14

2.1.1.1 Vị trí địa lý: 14

2.1.1.2 Địa hình: 14

2.1.1.3 Địa chất công trình: 17

2.1.1.4 Đặc điểm khí hậu: 17

2.1.2 Điều kiện kinh tế, văn hóa xã hội 19

2.1.3 Chế độ thủy văn 19

2.1.3.1 Chế độ mưa: 19

2.1.3.2 Chế độ thủy triều: 20

2.1.3.3 Chế độ dòng chảy: 20

2.1.4 Hiện trạng hệ thống tiêu thoát nước trên lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè 21

2.1.4.1 Hệ thống thoát nước trên lưu vực: 21

2.1.4.2 Phân cấp tuyến cống: 23

2.1.4.3 Thực trạng hệ thống thoát nước của lưu vực: 25

2.1.5 Ngập lụt, thiệt hại do ngập: 26

2.1.5.1 Tình hình ngập lụt: 26

2.1.5.2 Thiệt hại do ngập lụt: 28

2.1.6 Các vấn đề đã được nghiên cứu: 29

2.1.6.1 Nghiên cứu trên thế giới: 29

2.1.6.2 Nghiên cứu tại Việt Nam: 31

2.2 TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH TELEMAC 2D 32

2.2.1 Giới thiệu sơ lược mô hình T l mac 32

2.2.2 Cơ sở lý thuyết của Telemac - 2D 34 2.2.3 Phương trình dòng chảy mặt hai chiều ứng dụng trong mô hình T l mac 2D 35

2.2.4 Các tập tin trong dữ liệu mô hình T l mac - 2D 37

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ THỦY LỰC BẰNG MÔ HÌNH TELEMAC 2D 39

3.1 THÔNG SỐ ĐẦU VÀO 39

3.1.1 Cơ sở tính toán 39

3.1.2 Sơ đồ lưới tính 39

3.1.3 Điều kiện biên 41

3.1.4 Các thông số khác 41

3.2 CÁC KỊCH BẢN TÍNH TOÁN 42

3.2.1 Kịch bản 1: Thay đổi lưu lượng mưa (110mm – 150mm – 200mm) với thời gian kéo dài cơn mưa là 3 giờ 44

3.2.2 Kịch bản 2: Thay đổi thời gian mưa (2 giờ – 3 giờ – 4 giờ – 6 giờ) với lượng mưa 150mm 45

3.2.3 Kịch bản 3: Lưu lượng mưa 150 mm xảy ra trong thời gian mưa 3 giờ Phân tích thiết kế hồ điều tiết 47

3.3 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 47

3.3.1 Phân tích kết quả Kịch bản 1: Thay đổi lưu lượng mưa (110mm – 150mm – 200mm) với thời gian kéo dài cơn mưa là 3 giờ 47

3.3.1.1 Kết quả mô phỏng Kịch bản 1 47

3.3.1.2 Phân tích kết quả mô phỏng Kịch bản 1 51

3.3.1.3 Nhận xét kết quả mô phỏng Kịch bản 1 75

3.3.2 Phân tích kết quả Kịch bản 2: Thay đổi thời gian mưa (2 giờ – 3 giờ – 4 giờ – 6 giờ) với lượng mưa 150mm 75

3.3.2.1 Kết quả mô phỏng Kịch bản 2 75

3.3.2.2 Phân tích kết quả mô phỏng Kịch bản 2 81

3.3.2.3 Nhận xét kết quả mô phỏng Kịch bản 2 104

3.3.3 Phân tích kết quả Kịch bản 3: Lưu lượng mưa 150 mm xảy ra trong thời gian

mưa 3 giờ Phân tích thiết kế hồ điều tiết 105

3.3.3.1 Kết quả mô phỏng Kịch bản 3 105

3.3.3.2 Phân tích kết quả mô phỏng Kịch bản 3 109

3.3.3.3 Nhận xét kết quả mô phỏng Kịch bản 3 119

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 120

4.1 KẾT LUẬN 120

4.2 KIẾN NGHỊ 121

TÀI LIỆU THAM KHẢO 122

PHỤ LỤC 124

PHỤ LỤC KẾT QUẢ 125

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Tần suất xuất hiện mưa trên 100mm (từ năm 1962 đến năm 2014) 1

Bảng 1.2: Đỉnh triều và tần suất xuất hiện (từ năm 1980 đến năm 2014) 2

Bảng 2.1: Diện tích các quận thuộc lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè 14

Bảng 2.2: Phân bố địa hình lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè 15

Bảng 2.3: Thống kê nhiệt độ TB các tháng trong năm, trạm Tân Sơn Nhất (0C) 17

Bảng 2.4: Thống kê độ ẩm trung bình UTB các tháng, trạm Tân Sơn Nhất (%) 18

Bảng 2.5: Bốc hơi trung bình (ETB) các tháng, trạm Tân Sơn Nhất (mm) 18

Bảng 2.6: Phân phối mưa các tháng trong năm trạm Tân Sơn Nhất (mm) 18

Bảng 2.7: Mật độ cống trên lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè 24

Bảng 2.8: Chiều dài tuyến cống trên lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè 25

Bảng 3.1: Kết quả độ sâu ngập nhất và thời gian xảy ra độ sâu ngập nhất tại tuyến đường D2 và tuyến đường Bạch Đằng 56

Bảng 3.2: Kết quả độ sâu ngập nhất và thời gian xảy ra độ sâu ngập nhất tại tuyến đường Nguyễn Kiệm và tuyến đường Phan Đăng Lưu 62

Bảng 3.3: Kết quả độ sâu ngập nhất và thời gian xảy ra độ sâu ngập nhất tại tuyến đường Cách Mạng Tháng 8 và tuyến đường 3 Tháng 2 68

Bảng 3.4: Kết quả độ sâu ngập nhất và thời gian xảy ra độ sâu ngập nhất tại tuyến đường Hoàng Hoa Thám và tuyến đường Cộng Hòa 74

Bảng 3.5: Kết quả độ sâu ngập nhất và thời gian xảy ra độ sâu ngập nhất tại tuyến đường D2 và tuyến đường Bạch Đằng 86

Bảng 3.6: Kết quả độ sâu ngập nhất và thời gian xảy ra độ sâu ngập nhất tại tuyến đường Nguyễn Kiệm và tuyến đường Phan Đăng Lưu 92

Bảng 3.7: Kết quả độ sâu ngập nhất và thời gian xảy ra độ sâu ngập nhất tại tuyến đường Cách Mạng Tháng 8 và tuyến đường 3 Tháng 2 98

Bảng 3.8: Kết quả độ sâu ngập nhất và thời gian xảy ra độ sâu ngập nhất tại tuyến đường Hoàng Hoa Thám và tuyến đường Cộng Hòa 104

Bảng 3.9: Kết quả độ sâu ngập nhất và thời gian xảy ra độ sâu ngập nhất tại tuyến đường D2 và tuyến đường Bạch Đằng 113Bảng 3.10: Kết quả độ sâu ngập nhất và thời gian xảy ra độ sâu ngập nhất tại tuyến đường Cách Mạng Tháng 8 và tuyến đường 3 Tháng 2 118 Bảng PL.1: Kết quả độ sâu ngập khu vực Ngã tư Hàng Xanh trong Kịch bản 1 126Bảng PL.2: Kết quả độ sâu ngập khu vực Nguyễn Kiệm - Phan Đăng Lưu trong Kịch bản

1 127Bảng PL.3: Kết quả độ sâu ngập khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 trong Kịch bản 1 129Bảng PL.4: Kết quả độ sâu ngập khu vực Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám trong Kịch bản 1 130Bảng PL.5: Kết quả độ sâu ngập khu vực Ngã tư Hàng Xanh trong Kịch bản 2 132Bảng PL.6: Kết quả độ sâu ngập khu vực Nguyễn Kiệm - Phan Đăng Lưu trong Kịch bản

2 135Bảng PL.7: Kết quả độ sâu ngập khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 trong Kịch bản 2 138Bảng PL.8: Kết quả độ sâu ngập khu vực Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám trong Kịch bản 2 141Bảng PL.9: Kết quả độ sâu ngập khu vực Ngã tư Hàng Xanh trong Kịch bản 3 144Bảng PL.10: Kết quả độ sâu ngập khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 trong Kịch bản 3 146

DANH MỤC CÁC HÌNH, CÁC ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Bản đồ cao độ Thành phố Hồ Chí Minh 4

Hình 1.2: Bản đồ 6 vùng thoát nước 7

Hình 1.3: Lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè 11

Hình 2.1: Bản đồ địa hình lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè 16

Hình 2.2: Sơ đồ phân loại cống 24

Hình 2.3: Hình ảnh ngập tuyến đường Nguyễn Hữu Cảnh 26

Hình 2.4: Hình ảnh ngập tuyến đường Bạch Đằng 27

Hình 2.5: Hình ảnh ngập tuyến đường Phan Đình Phùng 27

Hình 3.1: Cao độ địa hình lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè 40

Hình 3.2: Biên mực nước tính toán 41

Hình 3.3: Biểu đồ các cơn mưa thiết kế 45

Hình 3.4: Biểu đồ các cơn mưa thiết kế theo thời gian 46

Hình 3.5: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mưa với lưu lượng mưa 110mm/3 giờ 47

Hình 3.6: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mô phỏng với lưu lượng mưa 110mm/3 giờ 48

Hình 3.7: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mưa với lưu lượng mưa 150mm/3 giờ 48

Hình 3.8: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mô phỏng với lưu lượng mưa 150mm/3 giờ 49

Hình 3.9: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mưa với lưu lượng mưa 200mm/3 giờ 49

Hình 3.10: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mô phỏng với lưu lượng mưa 200mm/3 giờ 50

Hình 3.11: Bản đồ vận tốc khu vực Ngã tư Hàng Xanh 51

Hình 3.12: Bản đồ ngập khu vực Ngã tư Hàng Xanh lúc kết thúc mưa 52

Hình 3.13: Bản đồ ngập khu vực Ngã tư Hàng Xanh sau khi kết thúc mưa 5 giờ 53

Hình 3.14: Bản đồ ngập khu vực Ngã tư Hàng Xanh khi kết thúc 18 giờ mô phỏng 54

Hình 3.15: Bản đồ ngập tuyến đường Bạch Đằng và tuyến đường D2 thuộc khu vực Ngã tư Hàng Xanh 55

Hình 3.16: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường D2 55

Hình 3.17: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường Bạch Đằng 56

Hình 3.18: Bản đồ vận tốc khu vực Nguyễn Kiệm – Phan Đăng Lưu 57

Hình 3.19: Bản đồ ngập khu vực Nguyễn Kiệm – Phan Đăng Lưu lúc kết thúc mưa 58

Hình 3.20: Bản đồ ngập khu vực Nguyễn Kiệm – Phan Đăng Lưu sau khi kết thúc mưa 5 giờ 59

Hình 3.21: Bản đồ ngập khu vực Nguyễn Kiệm – Phan Đăng Lưu khi kết thúc 18 giờ mô phỏng 60

Hình 3.22: Bản đồ ngập tuyến đường Nguyễn Kiệm và tuyến đường Phan Đăng Lưu thuộc khu vực Nguyễn Kiệm – Phan Đăng Lưu 61

Hình 3.23: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường Nguyễn Kiệm 61

Hình 3.24: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường Phan Đăng Lưu 62

Hình 3.25: Bản đồ vận tốc khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 63

Hình 3.26: Bản đồ ngập khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 lúc kết thúc mưa 64

Hình 3.27: Bản đồ ngập khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 sau khi kết thúc mưa 5 giờ 65

Hình 3.28: Bản đồ ngập khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 khi kết thúc 18 giờ mô phỏng 66

Hình 3.29: Bản đồ ngập tuyến đường Cách Mạng Tháng 8 và tuyến đường 3 Tháng 2 thuộc khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 67

Hình 3.30: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường Cách Mạng Tháng 8 67

Hình 3.31: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường 3 Tháng 2 68

Hình 3.32: Bản đồ vận tốc khu vực Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám 69

Hình 3.33: Bản đồ ngập khu vực Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám lúc kết thúc mưa 70

Hình 3.34: Bản đồ ngập khu vực Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám sau khi kết thúc mưa 5 giờ 71

Hình 3.35: Bản đồ ngập khu vực Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám khi kết thúc 18 giờ mô phỏng 72

Hình 3.36: Bản đồ ngập tuyến đường Cộng Hòa và tuyến đường Hoàng Hoa Thám thuộc

khu vực Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám 73

Hình 3.37: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường Hoàng Hoa Thám 73

Hình 3.38: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường Cộng Hòa 74

Hình 3.39: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mưa với lưu lượng mưa 150mm/2 giờ 76

Hình 3.40: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mô phỏng với lưu lượng mưa 150mm/2 giờ 76

Hình 3.41: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mưa với lưu lượng mưa 150mm/3 giờ 77

Hình 3.42: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mô phỏng với lưu lượng mưa 150mm/3 giờ 77

Hình 3.43: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mưa với lưu lượng mưa 150mm/4 giờ 78

Hình 3.44: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mô phỏng với lưu lượng mưa 150mm/4 giờ 78

Hình 3.45: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mưa với lưu lượng mưa 150mm/6 giờ 79

Hình 3.46: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mô phỏng với lưu lượng mưa 150mm/6 giờ 79

Hình 3.47: Bản đồ vận tốc khu vực Ngã tư Hàng Xanh với lưu lượng 150mm 81

Hình 3.48: Bản đồ ngập khu vực Ngã tư Hàng Xanh lúc kết thúc mưa 82

Hình 3.49: Bản đồ ngập khu vực Ngã tư Hàng Xanh lúc 10 giờ 83

Hình 3.50: Bản đồ ngập khu vực Ngã tư Hàng Xanh khi kết thúc mô phỏng 18 giờ 84

Hình 3.51: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường D2 85

Hình 3.52: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường Bạch Đằng 85

Hình 3.53: Bản đồ vận tốc khu vực Nguyễn Kiệm – Phan Đăng Lưu với lưu lượng 150mm 87

Hình 3.54: Bản đồ ngập khu vực Nguyễn Kiệm – Phan Đăng Lưu lúc kết thúc mưa 88

Hình 3.55: Bản đồ ngập khu vực Nguyễn Kiệm – Phan Đăng Lưu lúc 10 giờ 89

Hình 3.56: Bản đồ ngập khu vực Nguyễn Kiệm – Phan Đăng Lưu khi kết thúc mô phỏng 18 giờ 90

Hình 3.57: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường Nguyễn Kiệm 91

Hình 3.58: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường Phan Đăng Lưu 91

Hình 3.59: Bản đồ vận tốc khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 với lưu lượng

150mm 93

Hình 3.60: Bản đồ ngập khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 lúc kết thúc mưa 94

Hình 3.61: Bản đồ ngập khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 lúc 10 giờ 95

Hình 3.62: Bản đồ ngập khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 khi kết thúc mô phỏng 18 giờ 96

Hình 3.63: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường Cách Mạng Tháng 8 97

Hình 3.64: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường 3 Tháng 2 97

Hình 3.65: Bản đồ vận tốc khu vực Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám với lưu lượng 150mm 99

Hình 3.66: Bản đồ ngập khu vực Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám lúc kết thúc mưa 100

Hình 3.67: Bản đồ ngập khu vực Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám lúc 10 giờ 101

Hình 3.68: Bản đồ ngập khu vực Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám khi kết thúc mô phỏng 18 giờ 102

Hình 3.69: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường Hoàng Hoa Thám 103

Hình 3.70: Biểu đồ độ sâu ngập tuyến đường Cộng Hòa 103

Hình 3.71: Vị trí các hồ điều tiết trong lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè 106

Hình 3.72: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mưa với lưu lượng mưa 150mm/3 giờ 107

Hình 3.73: Bản đồ ngập sau khi kết thúc mô phỏng với lưu lượng mưa 150mm/3 giờ 107

Hình 3.74: Kết quả so sánh về độ sâu ngập và vận tốc dòng chảy tại khu vực Ngã tư Hàng Xanh trong 2 trường hợp có và không có hồ điều tiết sau khi kết thúc mưa 109

Hình 3.75: Kết quả so sánh về độ sâu ngập và vận tốc dòng chảy tại khu vực Ngã tư Hàng Xanh trong 2 trường hợp có và không có hồ điều tiết lúc 10 giờ 110

Hình 3.76: Kết quả so sánh về độ sâu ngập và vận tốc dòng chảy tại khu vực Ngã tư Hàng Xanh trong 2 trường hợp có và không có hồ điều tiết sau khi kết thúc mô phỏng 111

Hình 3.77: Biểu đồ so sánh độ sâu ngập tuyến đường D2 khi có hồ điều tiết và không có hồ điều tiết 112

Hình 3.78: Biểu đồ so sánh độ sâu ngập tuyến đường Bạch Đằng khi có hồ điều tiết và không có hồ điều tiết 112Hình 3.79: Kết quả so sánh về độ sâu ngập và vận tốc dòng chảy tại khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 trong 2 trường hợp có và không có hồ điều tiết sau khi kết thúc mưa 114Hình 3.80: Kết quả so sánh về độ sâu ngập và vận tốc dòng chảy tại khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 trong 2 trường hợp có và không có hồ điều tiết lúc 10 giờ 115Hình 3.81: Kết quả so sánh về độ sâu ngập và vận tốc dòng chảy tại khu vực Cách Mạng Tháng 8 – 3 Tháng 2 trong 2 trường hợp có và không có hồ điều tiết sau khi kết thúc mô phỏng 116Hình 3.82: Biểu đồ so sánh độ sâu ngập tuyến đường Cách Mạng Tháng 8 khi có hồ điều tiết và không có hồ điều tiết 117Hình 3.83: Biểu đồ so sánh độ sâu ngập tuyến đường 3 Tháng 2 khi có hồ điều tiết và không có hồ điều tiết 117

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

TP HCM : Thành phố Hồ Chí Minh

NL – TN : Nhiêu Lộc – Thị Nghè

TTCN : Trung tâm điều hành Chương trình chống ngập nước

Thành phố Hồ Chí Minh BĐKH : Biến đổi khí hậu

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU:

Năm Số trận

mưa

Trận mưa trên 100mm

Trận mưa trên 90mm

Trận mưa trên 80mm

Trận mưa trên 70mm

Trận mưa trên 50mm

- Ngoài ra diễn biến mực nước có xu hướng tăng liên tục, mực nước tại trạm Phú An trong 17 năm từ năm 1990 đến 2007, mực nước dao động dưới +1.50m Tuy nhiên từ

2008 đến nay, mực nước triều thường xuyên giữ trên mức báo động III (+1.50m), tính riêng từ năm 2011 đến 2014 mực nước duy trì ở mức cao +1,60m, chạm mức +1.68m vào năm 2013 và năm 2014 Bên cạnh đó, tổ hợp bất lợi xuất hiện ngày càng nhiều hơn giữa mưa xảy ra cùng lúc đỉnh triều cường, diễn ra trên diện rộng trong 03 năm 2011-2014 (đỉnh triều từ +1,30m đến +1,68m kết hợp mưa với vũ lượng từ 30mm đến 143mm)

Bảng 1.2: Đỉnh triều và tần suất xuất hiện (từ năm 1980 đến năm 2014)

- Ngập lụt tại thành phố Hồ Chí Minh ngày càng trở nên trầm trọng Người dân đang phải chịu thường xuyên cảnh ngập nước, không những tại các vùng trũng mà còn cả ở các quận trung tâm Tình trạng ngập sâu và kéo dài hàng giờ liền không những gây thiệt hại to lớn về kinh tế, xã hội mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng cuộc sống của nhân dân trong khu vực bị ngập lụt Do đó, giải quyết xóa, giảm ngập nước đang là một trong những mối quan tâm lớn nhất của chính quyền thành phố Hồ Chí Minh trong những năm gần đây

1.1.2 Tổng quan hệ thống thoát nước tại thành phố Hồ Chí Minh

1.1.2.1 Vị trí địa lý:

- Thành phố Hồ Chí Minh nằm phía hạ lưu của các con sông lớn: Sông Đồng Nai và sông Sài Gòn

- Diện tích tự nhiên: 2.095,06km2, được chia thành 24 quận, huyện, dân số khoảng

10 triệu người

1.1.2.2 Đặc điểm tự nhiên:

- Thành phố Hồ Chí Minh thuộc vùng chuyển tiếp từ vùng gò đồi Đông Nam Bộ, cao độ địa hình biến thiên từ +30 m (vùng phía Bắc) đến +0,5 m (phía Nam quận 7, huyện Nhà Bè) và xuống dưới +0,0 m (các vùng trũng thấp và rừng ngập mặn huyện Cần Giờ)

- Độ dốc địa hình thấp dần từ Bắc - Đông Bắc đến Tây - Tây Nam Lượng mưa trung bình 1.949 mm/năm

- Địa hình tương đối thấp, chịu ảnh hưởng trực tiếp của thủy triều xâm nhập từ Biển Đông làm hạn chế khả năng thoát nước: Với diện tích 2.095,06km2; Trong đó có 876,3km2 (chiếm 41,8%) có cao độ ≤+1.0m, 455 km2 (chiếm 21,72%) có cao độ từ +1.0 đến +1.5m, 783,44 km2 (chiếm 37,39%) có cao độ ≥ +1.5m; đặc biệt là vùng trung tâm với diện tích 108km2 có 43,15km2 (chiếm 40% diện tích) có cao độ ≤+1.6m (trong đó tập trung tại các Quận 4, 8, Bình Thạnh); do đó thường xuyên bị ảnh hưởng bởi triều cường gây ngập cho khu vực

- Ngoài ra Thành phố Hồ Chí Minh còn chịu tác động trực tiếp dòng chảy lũ từ thượng lưu thông qua các sông Đồng Nai, Sài Gòn cũng như những tác động trực tiếp từ triều biển Đông nên thường xuyên xảy ra tình trạng ngập nước Để chủ động đối phó với tình trạng ngập nước trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh đã có những đầu tư không nhỏ

về công sức, vốn để giải quyết vấn đề này Tuy nhiên tình trạng ngập nước vẫn thường xuyên xảy ra, hàng năm phát sinh thêm các điểm ngập mới, đặc biệt là tại các khu vực đang đô thị hóa đã làm ảnh hưởng lớn đến đời sống của người dân và công cuộc phát triển kinh tế xã hội của thành phố

Hình 1.1: Bản đồ cao độ Thành phố Hồ Chí Minh 1.1.2.3 Mạng lưới sông, kênh, rạch:

Tổng chiều dài mạng lưới sông, kênh rạch: 5.075 km Trong đó: Phục vụ tưới tiêu 2.923km; Phục vụ thoát nước 1.177km; Phục vụ giao thông thủy 975km

1.1.2.4 Hệ thống thoát nước:

- Hệ thống cống thoát nước khu vực thành phố Hồ Chí Minh được chính quyền thời Pháp thiết kế, và bắt đầu xây dựng vào đầu những năm 1870 Kể từ đó, việc xây dựng được tiếp tục theo từng giai đoạn và tập trung ở khu Sài Gòn cũ ở quận 1 và 3 Th o báo cáo trong Nghiên cứu Khả thi Thoát nước Sài Gòn do USAID và Bộ công chánh, Việt Nam thực hiện năm 1971, khoảng 113 km tuyến cống thoát nước chính đã được lắp đặt trong những năm 1870 Sau đó, vào cuối những năm 1960 hệ thống cống thoát nước được chính quyền thời Mỹ mở rộng đến quận 10 Sau giải phóng, việc xây dựng mạng cống thoát nước được tiếp tục vào đầu những năm 1980

- Tổng chiều dài cống thoát nước trên địa bàn thành phố là 3.099km; Trong đó, Trung tâm Điều hành chương trình chống ngập nước phụ trách quản lý 1.380km (Quyết định số 4224/QĐ-SGTVT ngày 24 tháng 12 năm 2012 của Sở Giao thông vận tải); Ủy ban nhân dân các quận, huyện phụ trách quản lý 1.719km (Quyết định 4225/QĐ-SGTVT ngày 24 tháng 12 năm 2012 của Sở Giao thông vận tải)

- Theo quy hoạch tổng thể hệ thống thoát nước thành phố Hồ Chí Minh đến năm

2020 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 752/QĐ-TTg ngày 19 tháng

6 năm 2001 thành phố được phân thành sáu (06) vùng thoát nước: Vùng Trung tâm, Vùng Bắc, Vùng Nam, Vùng Tây, Vùng Đông Bắc, Vùng Đông Nam

Chi tiết tại các vùng thuộc Quy hoạch cụ thể như sau:

(1) Vùng thoát nước mưa Trung tâm Thành phố (S = 106,40 km2):

- Vùng này gồm toàn bộ trung tâm thành phố và các kênh chính trong vùng là kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, kênh Tân Hoá - Lò Gốm, kênh Tàu Hũ - Bến Nghé và kênh Đôi -

Tẻ Hệ thống mạng lưới cống chung được chính phủ Pháp xây dựng trong khu vực từ những năm 1870, những tuyến cống này xả nước mưa và nước thải vào các kênh trên Cuối cùng, những kênh này xả ra sông Sài Gòn

- Hiện nay, vùng này có các dự án lớn đã và đang triển khai cải tạo, nâng cấp hệ thống thoát nước như dự án Vệ sinh mội trường, dự án Cải thiện môi trường nước, dự án Nâng cấp đô thị

(2) Vùng thoát nước mưa phía Bắc Thành phố (S = 136,18 km 2

):

Đây là khu vực ngoại thành phía Bắc với các kênh chính là kênh Tham Lương - Bến Cát, rạch Đại Hàn, rạch Bến Đá - Bà Hồng Trong vùng này chỉ có quận Gò Vấp là có hệ thống thoát nước tương đối hoàn chỉnh, còn các khu vực khác vẫn chưa có hệ thống thoát nước hoàn chỉnh Nước mưa được thu từ cống, rãnh và rạch xả trực tiếp vào các kênh chính nói trên và thoát ra sông Sài Gòn

(3) Vùng thoát nước mưa phía Tây Thành phố (S = 72,91 km 2

):

Đây là vùng đất thấp dọc rạch Chùa - Nước Lên Các kênh chính trong vùng là Rạch Chùa - Nước Lên, sông Bến Lức và sông Cần Giuộc Vùng này hệ thống thoát nước chưa hoàn chỉnh Nước mưa và nước thải th o các rãnh, rạch thoát ra sông Bến Lức và Cần Giuộc, sau cùng chảy ra sông Nhà Bè

(4) Vùng thoát nước mưa phía Nam Thành phố (S = 81,74 km 2 ):

Các kênh chính trong vùng là rạch Bà Lào, rạch Xóm Củi, rạch Ông Lớn, rạch Cây Khô, rạch Đĩa, sông Mương Chuối Đây là vùng đất thấp với hệ thống kênh rạch dày đặc Trong những năm gần đây, vùng này có một số dự án phát triển kinh tế do nước ngoài đầu

tư Nước mưa và nước thải th o các kênh rạch nhỏ thoát ra các kênh trên và cuối cùng chảy ra sông Nhà Bè

(5) Vùng thoát nước mưa Đông Bắc Thành phố (S = 64,91 km 2

):

Các kênh rạch chính là rạch Gò Dưa, rạch Suối Nhum, rạch Cầu, và rạch Gò Công Vùng này chủ yếu là đất nông nghiệp và đôi khi bị ngập do nước sông Sài Gòn khi triều cao tràn vào vì không đủ hệ thống đê bao dọc sông

(6) Vùng thoát nước mưa Đông Nam Thành phố (S = 119,37 km 2 ):

Vùng này có mạng lưới kênh rạch dày đặc và các kênh chính là rạch Chiếc, rạch Ông Hồng, rạch Kiêu, rạch Ông Nhiêu, rạch Trau Trảu và sông Tắc Vùng này chủ yếu là đất nông nghiệp và một số khu dân cư vừa được phát triển gần đây Khu vực này, hệ thống thoát nước còn thiếu nhưng có mạng lưới kênh rạch rất dày đặc Nước mưa và nước thải th o các mương rãnh thoát ra các kênh rạch nói trên rồi chảy ra sông Sài Gòn và Đồng Nai

Hình 1.2: Bản đồ 6 vùng thoát nước

Hệ thống kênh, rạch phục vụ thoát nước th o các vùng chủ yếu:

TT Tên mạng lưới kênh rạch Vùng Chiều dài

(km)

Diện tích lưu vực (km 2 )

12,2 13,6

4 Tham Lương - Bến Cát Bắc 14,98 107,6 Hóc Môn, Gò Vấp,

1.1.3 Nguyên nhân gây ngập

- Do mưa lớn tạo ra dòng chảy tràn vượt quá khả năng thoát nước của hệ thống cống rãnh;

- Do ảnh hưởng của tổ hợp thời tiết bất lợi, mưa lớn xảy ra cùng lúc với triều cường nên một số tuyến đường cống có tiết diện nhỏ và cao độ mặt đường thấp hơn đỉnh triều bị ngập;

- Do mực nước trong hệ thống sông rạch liên tục gia tăng trong thời gian vừa qua;

- Do quá trình đô thị hóa dọc th o các tuyến đường chưa có hệ thống thoát nước nên làm giảm khả năng thoát nước tự nhiên của khu vực;

- Do công tác thi công, chặn dòng thi công các công trình phục vụ thoát nước làm hạn chế, thu hẹp dòng chảy gây ngập cục bộ tại một số khu vực;

- Do gia tăng lưu lượng xả lũ từ các hồ chứa thượng lưu;

- Do cơ sở hạ tầng không theo kịp với tốc độ đô thị hóa quá nhanh;

- Do hiện tượng bê tông hóa dẫn đến gia tăng dòng chảy mặt;

- Do quy hoạch và phát triển các khu dân cư chưa hợp lý;

- Do công tác vận động, tuyên truyền, nhất là trong cộng đồng dân cư, các khu vực chợ, kinh doanh hàng ăn uống còn hạn chế; tình trạng xả rác, bít miệng thu làm tắc nghẽn miệng thu nước, thu hẹp dòng chảy gây ngập cục bộ còn phổ biến;

- Do người dân thiếu ý thức trong việc bảo vệ và giữ gìn hệ thống thoát nước như xả rác, bùn cát bừa bãi vào cống, tự ý ngăn kín các cửa thu nước tại các hố ga, …

1.1.4 Hiện trạng hệ thống thoát nước

1.1.4.1 Đối với cống thoát nước:

- Hệ thống cống chung thu gom nước mưa, nước thải đã được đầu tư qua nhiều thời

kỳ, phục vụ chủ yếu cho các quận nội thành cũ Đối với khu vực ngoại thành, hệ thống cống chưa được đầu tư hoặc đầu tư chưa hoàn chỉnh

- Kích thước cống nhỏ, chỉ phục vụ thoát nước cho từng tuyến đường cụ thể Chưa đáp ứng được nhu cầu thoát nước th o vùng, lưu vực

- Hệ thống cống xuống cấp, hư hỏng (lún sụt, võng, biến dạng…), không đồng bộ (chênh lệch cao độ khi đấu nối hoặc tại cửa xả: Cống cấp 3 thấp hơn cống cấp 2, đáy rạch cao hơn đáy cửa xả…) làm hạn chế khả năng thoát nước

- Tình trạng xây dựng lấn chiếm cửa xả, hầm ga thoát nước; xả rác, lấp bít các miệng thu nước còn phổ biến

1.1.4.2 Đối với hệ thống kênh, rạch phục vụ thoát nước:

- Tình trạng xây dựng lấn chiếm, san lấp kênh, rạch thoát nước còn phổ biến làm mất tác dụng thoát nước

- Tình trạng xả rác, chất thải rắn xuống lòng kênh, rạch; lục bình, cỏ dại phủ kín bề mặt rạch làm hạn chế dòng chảy

- Lòng rạch bị bồi lắng, khả năng trữ lượng nước kém; hạn chế khả năng thoát nước

1.1.5 Định nghĩa ngập

Không ngập Là vị trí tụ nước với độ sâu h ≤ 0,1 m

Điểm ngập nặng Là vị trí nước tụ lại với độ sâu h > 0,3 m và không tiêu thoát hết

trong thời gian t > 120 phút sau khi dứt mưa với diện tích ngập s

> 4000 m2 (nếu có một trong ba yếu tố trên nhỏ hơn thì được

x m là điểm ngập vừa)

Điểm ngập vừa Là vị trí nước tụ lại với độ sâu 0,15 m ≤ h ≤ 0,3 m, không tiêu

thoát hết trong thời gian 30 ≤ t ≤ 120 phút sau khi dứt mưa với diện tích ngập 2000 m2 ≤ s ≤ 4000 m2

Điểm ngập nhẹ Là vị trí nước tụ lại với độ sâu 0,1 m ≤ h ≤ 0,15 m, không tiêu

thoát hết trong thời gian t < 30 phút sau khi dứt mưa với diện tích ngập s < 2000 m2 (Nếu có một trong ba yếu tố trên lớn hơn thì được x m là điểm ngập vừa)

Nguồn: Số liệu điều tra của Công ty TNHH Một Thành Viên Thoát nước đô thị và Trung

tâm Điều hành chương trình chống ngập nước

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.2.1 Mục tiêu tổng thể

- Đánh giá hiện trạng thoát nước và ngập lụt của Thành phố Hồ Chí Minh

- Dựa trên kết quả tính toán thủy văn thủy lực, cũng như báo cáo đánh giá tác động

và mức độ thiệt hại của ngập lụt đô thị xây dựng bản đồ cảnh báo rủi ro ngập lụt:

+ Quy mô ngập: xác định độ sâu, diện tích, thời gian ngập;

+ Thống kê số lần ngập, mối quan hệ với mưa triều, gắn liền với công tác dự báo cảnh báo;

+ Đáp ứng được yêu cầu xử lý gần thời gian thực

- Phân tích đánh giá nhu cầu cấp bách về điều tiết thoát nước và đánh giá khoanh vùng các khu vực điều tiết thoát nước tự nhiên cần được bảo vệ

1.2.3 Phạm vi nghiên cứu:

Hình 1.3: Lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè

1.3 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

- Phương pháp ứng dụng mô hình toán: Phương pháp này được thực hiện trên cơ sở tận dụng tối đa sự phát triển của tin học trong lĩnh vực nghiên cứu phát triển tài nguyên nước trong nước và trên thế giới, cụ thể là các mô hình toán mô phỏng Trong luận văn sẽ ứng dụng mô hình toán số T l mac2D để mô phỏng chế độ thủy lực trong sông khi có công trình T l mac2D được phát triển bởi Phòng Thí nghiệm Thủy lực và Môi trường Quốc gia thuộc Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu Thủy lực của Điện lực Pháp Hệ thống này trước đây khi sử dụng phải trả tiền như các mô hình thương mại khác nhưng gần đây

đã trở thành nguồn mở và hoàn toàn miễn phí, là một công cụ rất mạnh được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực liên quan đến tài nguyên nước, môi trường, biến đổi khí hậu

1.3.2 Tính thực tiễn

- Giải quyết xóa, giảm ngập nước đang là một trong những mối quan tâm lớn nhất của chính quyền thành phố trong những năm gần đây Với những nỗ lực cao của các cấp chính quyền trong công tác phòng chống và giảm nhẹ ngập nước, số lượng các điểm ngập cũng như mức độ ngập có giảm trong thời gian vừa qua Tuy nhiên, do tác động của quá trình đô thị hóa thiếu kiểm soát, tình trạng san lấp các ao hồ, sông rạch và những ảnh hưởng của biến đổi khí hậu cục bộ và toàn cầu (vũ lượng mưa và mực nước cực trị không ngừng gia tăng) dẫn đến nguy cơ phát sinh những điểm ngập mới cũng như tái ngập những điểm ngập cũ

- Giải pháp thoát nước của hầu hết các dự án đã và đang được triển khai được tiếp cận th o phương pháp tiêu thoát nước mưa ra hệ thống sông rạch càng nhanh càng tốt Ngoài ra, các thông số tính toán thiết kế (mưa, mực nước, cao trình tự nhiên…) chưa tính đến những ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, đô thị hóa và lún sụt Kích thước các công

trình được tính toán dựa theo những biến cố mưa triều lũ cực đoan đã đã xảy ra trong quá khứ

- Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong khu vực dễ bị tác động của biến đổi khí hậu (BĐKH) Thành phố có nguy cơ hứng chịu những hiện tượng khí hậu cực trị Những biến động về mưa, nhiệt độ, mực nước triều do tác động của BĐKH sẽ gây ra những thay đổi

về chế độ thủy văn và gia tăng khả năng xảy ra những trận mưa bão nghiêm trọng và ngập lụt do triều cường Biến động nhiệt độ trung bình, lượng mưa, diện tích nguy cơ ngập tại Thành phố Hồ Chí Minh

- Trong thời gian vừa qua, ảnh hưởng của đô thị hóa và biến đổi khí hậu thể hiện ngày càng rõ nét hơn, số trận mưa có vũ lượng lớn hơn 100mm xuất hiện ngày càng nhiều, mực nước triều tại trạm Phú An liên tiếp xuất hiện đỉnh triều trên mức báo động III trong các năm gần đây, nhất là trong năm 2014 xuất hiện đỉnh triều lịch sử 1,68m Những diễn biến bất thường của mưa, triều, lũ th o xu thế ngày càng bất lợi dẫn đến nguy cơ quá tải của các hệ thống thoát nước đang được thiết kế và xây dựng Kết quả là số điểm ngập cũng như thời gian và chiều sâu ngập trên địa bàn thành phố sẽ có nguy cơ tăng lên và nghiêm trọng hơn bất chấp các nỗ lực khắc phục, giảm nhẹ của các cơ quan quản lý Do lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè nằm trong khu vực Thành phố Hồ Chí Minh nên cũng sẽ chịu ảnh hưởng chung của các nguy cơ ngập lụt trong tương lai như đã đề cập

- Các công trình thoát nước giảm ngập hiện nay cho lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè như xây dựng các cống ngăn triều và cải thiện hệ thống thoát nước được tính toán dựa trên các tài liệu trong quá khứ, chưa kể đến những tác động tiêu cực do biến đổi khí hậu trong tương lai Ngoài ra, các giải pháp công trình được x m như là những giải pháp

"cứng" do gặp rất nhiều khó khăn trong việc gia tăng quy mô và kích thước công trình khi dòng chảy trong hệ thống bị vượt quá lưu lượng thiết kế Trong trường hợp này cần thiết phải có những giải pháp ứng phó mềm dẻo như là bổ sung dung tích điều tiết tùy th o từng giai đoạn phát triển trong tương lai

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC NHIÊU LỘC – THỊ NGHÈ

2.1.1 Điều kiện tự nhiên

2.1.1.1 Vị trí địa lý:

Lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè nằm trong khu vực nội thành của thành phố Hồ Chí Minh (TP HCM) với diện tích trên 33,2km2, thuộc địa bàn của 07 quận (quận 1, 3, 10, Phú Nhuận, Tân Bình, Gò Vấp và Bình Thạnh) Dân số sinh sống trong lưu vực khoảng trên 1,2 triệu người Diện tích các quận trong lưu vực được thống kê trong bảng 2.1

Bảng 2.1: Diện tích các quận thuộc lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè

TT Tên quận Diện tích (km2) Diện tích thuộc lưu

vực

% diện tích lưu vực

- Theo bản đồ địa hình tỷ lệ 1/2000 cho thấy cao độ cao nhất lên tới +8,00 ở vùng Tây - Tây bắc, vùng trũng thấp có cao trình <1,30 m tập trung ở rạch Cầu Bông và rạch Văn Thánh Phân bố địa hình lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè được thể hiện ở bảng 2.2

Bảng 2.2: Phân bố địa hình lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè

Hình 2.1: Bản đồ địa hình lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè

2.1.1.3 Địa chất công trình:

- Địa chất của lưu vực được hình thành từ đất và đá ở thời kỳ Pal ozoic và Cenozoic Trầm tích Holox n có nguồn gốc hỗn hợp sông, biển và đầm lầy Thành phần thạch học của lớp trầm tích này chủ yếu là bùn, bùn sét pha cát, bùn cát pha có xác động thực vật Lớp trầm tích này có độ nén lún mạnh, khả năng chịu tải kém

- Các khảo sát địa chất công trình tại một số vị trí cho thấy, độ sâu của lớp sét có sức chịu tải khá không quá sâu, vì vậy thuận lợi cho việc xử lý nền móng các công trình xây dựng

2.1.1.4 Đặc điểm khí hậu:

- Trong lưu vực nghiên cứu có trạm khí tượng Tân Sơn Nhất được xây dựng từ những năm đầu của thế kỷ 20, đến nay đã gần 100 năm Đây là trạm cơ bản và quan trọng nhất trong khu vực Nam Bộ Tài liệu mưa trạm Tân Sơn Nhất được x m là có chất lượng tốt và đáng tin cậy Các yếu tố khí tượng khác như nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi, gió, số giờ nắng, nhiệt lượng, bức xạ được quan trắc từ đầu thập niên 30, số liệu khá dài nên phục vụ tốt cho việc nghiên cứu

- Nhiệt độ không khí: Nhiệt độ trung bình cả năm 270C, nhiệt độ bình quân hàng tháng chênh nhau không đáng kể Nhiệt độ cao nhất vào tháng IV, thấp nhất vào tháng XII, I

+ Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối (Tmax): 400C (xuất hiện: tháng IV/1912)

+ Nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối (Tmin): 13,80C (xuất hiện: tháng I/1937)

Bảng 2.3: Thống kê nhiệt độ TB các tháng trong năm, trạm Tân Sơn Nhất ( 0 C)

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII TTB 24,7 26,6 27,5 28,8 28,3 27,4 27,1 27,1 26,8 26,6 26,3 25,7

- Độ ẩm không khí: Độ ẩm biến thiên nghịch biến với nhiệt độ Mùa mưa độ ẩm tương đối cao, độ ẩm trung bình 80  86% Mùa khô, độ ẩm bé hơn, độ ẩm trung bình 71

 77% Tháng IX có độ ẩm trung bình cao nhất 86% Tháng II, III có độ ẩm trung bình thấp nhất 71% Chênh lệch độ ẩm trung bình giữa các tháng khoảng 15% Độ ẩm không khí có thời điểm xuống tới 20% và cũng có lúc đạt 100%

+ Độ ẩm trung bình năm UTB: 80,0%

+ Độ ẩm lớn nhất Umax: 100%, thời gian xuất hiện tháng XI/1973

+ Độ ẩm lớn nhất Umin: 20%, thời gian xuất hiện tháng III/1969

Bảng 2.4: Thống kê độ ẩm trung bình UTB các tháng, trạm Tân Sơn Nhất (%)

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII UTB 75 74 75 74 77 79 82 81 83 82 79 76

- Lượng bốc hơi: Do nền nhiệt độ cao và tương đối ổn định nên lượng bốc hơi cũng tương đối lớn và ổn định, tập trung phần lớn vào các tháng mùa khô và nghịch biến với độ

ẩm

+ Tổng lượng bốc hơi trung bình năm (ETB): 1.416mm

+ Tổng lượng bốc hơi trung bình các tháng mùa mưa (ETB mùa mưa): 487mm + Tổng lượng bốc hơi trung bình các tháng mùa khô (ETB mùa khô): 929mm

Bảng 2.5: Bốc hơi trung bình (ETB) các tháng, trạm Tân Sơn Nhất (mm)

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII ETB 155 171 195 170 93 80,6 80,6 86,6 74,4 71.3 108 130

- Lượng mưa: Tình hình mưa khu vực thành phố có đặc điểm khí hậu vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo Lượng mưa phân bố không đều th o không gian và thời gian

- Theo thời gian trong năm có 2 mùa rõ rệt:

+ Mùa khô: từ tháng XI đến tháng IV năm sau Tổng lượng mưa mùa khô chỉ chiếm khoảng 10 – 20% tổng lượng mưa năm Các tháng I, II, III hầu như không mưa

+ Mùa mưa: từ tháng V đến tháng X Tổng lượng mưa mùa mưa chiếm đến 90% tổng lượng mưa năm

+ Mưa thường tập trung trong các tháng mùa mưa, có 2 cực đại vào tháng VI và tháng IX (R > 300 mm)

Bảng 2.6: Phân phối mưa các tháng trong năm trạm Tân Sơn Nhất (mm)

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII RTB 12 4 12 46 203 312 291 279 323 268 119 39

2.1.2 Điều kiện kinh tế, văn hóa xã hội

Lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè nằm trong khu vực nội thành của thành phố Hồ Chí Minh, có tiềm năng thuận lợi cho phát triển dân cư, dịch vụ, thương mại, công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp, là trung tâm kinh tế, văn hóa, xã hội của thành phố

Nền kinh tế trong lưu vực đa dạng về lĩnh vực công nghiệp chế biến, xây dựng, du lịch, dịch vụ, tài chính…

Về thương mại, trong lưu vực có một hệ thống trung tâm mua sắm, siêu thị, chợ đa dạng Chợ Bến Thành là biểu tượng về giao lưu thương mại, hiện nay vẫn giữ một vai trò quan trọng Những thập niên gần đây, nhiều trung tâm thương mại hiện đại xuất hiện như Saigon Trade Centre, Diamond Plaza

Tuy vậy, nền kinh tế của lưu vực vẫn phải đối mặt với nhiều khó khăn Về trình độ sản xuất còn yếu kém, cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, quá tải, chỉ giá tiêu dùng cao, tệ nạn xã hội, hành chính phức tạp cũng gây khó khăn cho nền kinh tế

Dân số lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè có khoảng 1,2 triệu người, chiếm 20% tổng

số dân thành phố Hồ Chí Minh, với mật độ dân số trung bình là 294 người/ha Theo quy hoạch dự kiến vào năm 2020 số dân sống trong lưu vực có thể lên tới 1.359.569 người với mật độ cư trú là 441 người/ha

2.1.3 Chế độ thủy văn

2.1.3.1 Chế độ mưa:

- Thành phố Hồ Chí Minh có tổng lượng mưa trung bình hàng năm vào khoảng 1.949mm, trong đó khoảng 95% lượng mưa tập trung vào thời gian tháng 5 đến tháng 11 Mưa tập trung thành từng trận với cường độ mưa cực đại tại thời gian đầu trận mưa Tổng lượng mưa trong những năm gần đây không tăng nhưng số trận mưa có vũ lượng lớn (trên 60mm) xuất hiện nhiều hơn trước đây Thống kê tài liệu mưa nhiều năm đo được tại trạm Tân Sơn Nhất cho thấy có xu hướng tăng dần của những trận mưa lớn có cường độ từ 100mm trở lên Các kiểm định thống kê cũng đã khẳng định xu thế tăng dần của cường độ mưa theo thời gian với mức độ tin cậy 99% Điều này cùng với sự gia tăng của quá trình

đô thị hoá đã làm cho hiện tượng quá tải của hệ thống thoát nước xảy ra thường xuyên hơn Đây cũng là một trong những nguyên nhân làm gia tăng mức độ ngập

- Mưa ở thành phố Hồ Chí Minh nói riêng và các trạm nằm trong vùng hạ lưu nói chung có tính chất mưa trận cách quãng, thường không có những trận mưa lớn kéo dài liên tục nhiều ngày Các cơn mưa mang tính chất cực đoan gây ngập thường tập trung trong tháng 6 đến tháng 10

2.1.3.2 Chế độ thủy triều:

- Thủy triều lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè ảnh hưởng trực tiếp của quá trình triều trên sông Sài Gòn với chế độ bán nhật triều không đều Một ngày có hai chân và hai đỉnh xấp xỉ nhau, nhưng hai chân chênh lệch nhau khá lớn Thời gian của 1 con triều khoảng

2425 giờ Trong tháng có 2 chu kỳ triều, mỗi chu kỳ kéo dài khoảng 15 ngày Trong 1 chu kỳ có các thời kỳ nước cường, trung bình và thời kỳ nước kém với thời gian từ 4  5 ngày/kỳ triều Kỳ nước cường là kỳ triều mực nước lên cao nhất cũng như xuống thấp nhất, xuất hiện vào các ngày 16, 17, 2 và 3 (âm lịch)

- Ngoài ra, quá trình triều còn chịu ảnh hưởng của tình hình mưa trên lưu vực, khi triều cường gặp mưa lớn đúng vào đỉnh triều làm cho mực nước triều tăng lên đáng kể, do vậy khi mưa lớn gặp đỉnh triều tình trạng ngập lụt trở nên trầm trọng hơn

2.1.3.3 Chế độ dòng chảy:

- Dòng chảy biến đổi không đều trong năm và phụ thuộc chế độ mưa, các tháng mùa khô mưa ít nên lưu lượng giảm, đặc biệt là các tháng cuối mùa khô (tháng IV) lưu lượng dòng chảy đạt đến giá trị nhỏ nhất; ngược lại các tháng mùa mưa lưu lượng được tăng cao và đạt cực đại vào tháng IX hoặc tháng X

- Lưu lượng dòng chảy theo thời gian không chỉ phụ thuộc vào mùa mưa mà còn phụ thuộc vào khả năng điều tiết nước của các công trình hồ chứa thượng lưu Sau khi các

hồ Dầu Tiếng, Trị An đi vào hoạt động, lũ trên sông Sài Gòn đã được kiểm soát Trong trường hợp xả lũ với lưu lượng lớn và kết hợp triều cường thường gây ra ngập úng khu vực hạ lưu

- Hệ số dòng chảy thể hiện mối quan hệ giữa lượng nước mưa chảy trực tiếp vào cống (sau khi trừ đi lượng nước thấm xuống và giữ lại trên mặt) và tổng lượng nước mưa rơi xuống trong lưu vực Hệ số dòng chảy càng tăng, tiết diện cống phải càng lớn Khi hệ

số dòng chảy tăng nhưng tiết diện cống không tăng, hệ thống thoát nước sẽ bị quá tải và gây ngập Điều này đang diễn ra tại thành phố Hồ Chí Minh cùng với quá trình đô thị hoá

và bêtông hoá hiện nay do việc san nền, lấp các vùng trũng, thu hẹp diện tích công viên, thảm cỏ, cây xanh, tăng diện tích xây dựng, xi măng hoá các sân, vỉa hè và hẻm… đã làm thay đổi hệ số mặt phủ, thu hẹp diện tích thấm ướt tự nhiên, làm giảm lượng nước mưa được thấm giữ lại dẫn đến hậu quả lưu lượng tiêu thoát tăng nhanh và gia tăng hệ số dòng chảy kéo th o tăng khả năng gây ngập

2.1.4 Hiện trạng hệ thống tiêu thoát nước trên lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè

2.1.4.1 Hệ thống thoát nước trên lưu vực:

- Lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè là khu vực nội thành của thành phố Hồ Chí Minh

có diện tích 33,2km2 với dân số khoảng 1,2 triệu dân, bao gồm các quận 1, 3, 10, Tân Bình, Gò Vấp, Bình Thạnh, Phú Nhuận, đây là khu vực trung tâm của thành phố nhưng tồn tại 34 điểm ngập thường xuyên và ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng lớn đến cuộc sống của người dân và sự phát triển kinh tế xã hội Nhằm giải quyết tình trạng ngập lụt và vệ sinh môi trường cho khu vực, thành phố đã tiến hành thực hiện nhiều dự án như các cống kiểm soát triều Bình Triệu, Rạch Lăng, Bình Lợi, Nhiêu Lộc - Thị Nghè, dự án Vệ sinh môi trường thành phố Hồ Chí Minh, được Ngân hàng Thế giới (WB) tài trợ vốn để thực hiện, là một trong số các dự án lớn chuyên về cải tạo môi trường của thành phố Hồ Chí Minh

- Kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè chảy trên vùng trũng thấp của khối đất xám phát triển trên phù sa cổ có độ cao khoảng 8m, sa cấu là cát pha sét Đây là hệ thống thoát nước chính tự nhiên cho nhiều lưu vực thuộc các quận nội thành Thành phố Hồ Chí Minh (Tân Bình, Gò Vấp, Phú Nhuận, Bình Thạnh, quận 10, quận 3 và quận 1) đổ ra sông Sài Gòn

Hệ thống này có lưu vực khoảng gần 3000 ha, chiều dài dòng chính của kênh là 9470m, các chi lưu có chiều dài tổng cộng 8716m Khi chưa nạo vét, ở đầu nguồn, kênh chỉ rộng

từ 3 – 5m, nhưng đến gần cửa sông, chiều rộng mở ra đến 60 – 80m và sâu 4 – 5m Mặc

dù có chiều dài khá lớn nhưng độ chênh lệch giữa cao độ địa hình đầu nguồn (Tân Bình)

và cuối nguồn (sông Sài Gòn) quá thấp, chỉ khoảng 1m Mặt khác, dòng kênh phải qua nhiều khúc uốn từ đoạn cầu Lê Văn Sỹ đến cầu Bông nên mức độ chuyển tải các chất thải

ra sông Sài Gòn rất kém

- Trong suốt quá trình phát triển của Thành phố, hệ thống kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè đã từng (và vẫn tiếp tục) là nguồn tiếp nhận nước thải nói chung của mọi hoạt động

dân sinh, dịch vụ, thương mại, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp trên lưu vực Thế nhưng tất cả nước thải đó đến nay hầu như vẫn chưa được xử lý mà thải trực tiếp vào kênh rạch gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường trầm trọng

- Trong lưu vực, kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè là trục tiêu chính của lưu vực, kênh dài khoảng 9,4 km bắt nguồn từ quận Tân Bình và nối với sông Sài Gòn, chạy th o hướng Tây Bắc – Đông Nam Kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè tiếp nhận nước mưa và nước thải từ các kênh nhánh sau:

+ Rạch Văn Thánh: dài 1.465m, rộng 12÷20m, nằm trên địa bàn quận Bình Thạnh Trước đây, có khả năng lưu thông thủy, nay đã bị bồi lấp nhiều, nhà dân lấn chiếm

2 bên rạch thu hẹp lòng rạch mất dần khả năng giao thông thủy và hạn chế khả năng thoát nước của tuyến rạch

+ Rạch Cầu Sơn: dài 960m, rộng 8 ÷ 12 m, nằm trên địa bàn quận Bình Thạnh và thông với rạch Văn Thánh, nhà dân lấn chiếm 2 bên rạch đã lâu dẫn đến việc thu hẹp lòng rạch và hạn chế khả năng thoát nước của tuyến rạch

+ Rạch Cầu Bông: dài 1.480m, rộng 10 ÷ 16 m, nằm trên địa bàn quận Bình Thạnh, nối liền với rạch Cầu Sơn, nhà dân lấn chiếm 2 bên rạch đã lâu dẫn đến việc thu hẹp lòng rạch và hạn chế khả năng thoát nước của tuyến rạch

+ Rạch Bùi Hữu Nghĩa: dài 620m, rộng 2 ÷ 8 m, là tuyến rạch nhỏ dọc theo đường Bùi Hữu Nghĩa, thuộc địa bàn quận Bình Thạnh Hộ dân xây dựng nhà lấn chiếm rạch Thu hẹp lòng rạch và hạn chế khả năng thoát nước của tuyến rạch Vai trò chính của kênh này là thoát nước cho lưu vực nhỏ nằm giữa hai tuyến Đinh Tiên Hoàng và Bùi Hữu Nghĩa Nhiều đoạn rạch bị co hẹp và bị lấn chiếm

+ Rạch Phan Văn Hân: phường 17 quận Bình Thạnh: rộng 10 ÷ 12 m, dài 1.020m thoát nước cho lưu vực dân cư nằm giữa tuyến đường Điện Biên Phủ và Xô Viết Nghệ Tĩnh Quá trình đô thị hóa trong những năm gần đây đã thay đổi một số đoạn đầu rạch bằng cống ngầm Hiện nay đang triển khai cải tạo rạch Phan Văn Hân

+ Rạch cống Bà Xếp: rộng 4 m, dài 300m Rạch này đã được cải tạo thành cống hộp ngầm (2,5 m x 2,0 m)

+ Rạch Bùng Binh: rộng 4 ÷ 8 m, dài 652m Rạch này đã được cải tạo thành cống hộp ngầm (2,5 m x 2,5 m)