Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm ngập, tiêu thoát nước mưa cho thành phố quảng ngãi

Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây, với xu thế chung của các thành phố trên toàn quốc, tốc độ đô thị hóa thành phố Quảng Ngãi cũng không ngoại lệ, đã có sự phát triển nha

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -

A THÔNG TIN CHUNG:

- Địa chỉ email: vqhung75@gmail.com

II Người hướng dẫn khoa học:

- Họ và tên:

(1) TS Hoàng Ngọc Tuấn

(2) GS.TS Nguyễn Thế Hùng

- Chuyên ngành: Thủy Văn - Thủy lực

- Đơn vị công tác: Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng

- Địa chỉ liên hệ: Trường Đại học Bách khoa, số 54 Nguyễn Lương Bằng, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng

- Điện thoại: 0236-3841516; Mobile: 0905.233.440

- Email: hungnt@ud.edu.vn; profhungthenguyen@gmail.com

III Tên đề tài luận văn:

“Giải pháp giảm ngập, tiêu thoát nước mưa cho đô thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi”

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC BẢNG iii

DANH MỤC CÁC HÌNH iv

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích của đề tài 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 1

3.1 Đối tượng nghiên cứu: 1

3.2 Phạm vi nghiên cứu: 2

4 Phương pháp nghiên cứu: 2

4.1 Cách tiếp cận: 2

4.2 Phương pháp nghiên cứu: 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: 3

6 Cấu trúc của luận văn: 3

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ-XÃ HỘI VÀ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG HẠ TẦNG THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI 4

1.1 Tổng quan về thành phố Quảng Ngãi 4

1.2 Điều kiện tự nhiên thành phố Quảng Ngãi 6

1.2.1 Địa hình 6

1.2.2 Khí hậu: 7

1.2.3 Địa chất 7

1.2.4 Thủy văn 8

1.3 Điều kiện dân sinh, kinh tế-xã hội 8

1.3.1 Dân số - lao động 8

1.3.2 Cơ cấu kinh tế 9

1.3.3 Văn hoá, xã hội 9

1.3.4 Y tế, giáo dục 9

1.3.5 Văn hoá, thể thao, viễn thông và phát thanh truyền hình 10

1.4 Hiện trạng hệ thống hạ tầng đô thị 10

1.4.1 Hạ tầng kỹ thuật 10

1.4.2 Hạ tầng xã hội 12

1.5 Tình trạng ngập úng đô thị phía bờ Nam thành phố 12

1.5.1 Các dòng sông ven đô thị bờ nam sông Trà Khúc 12

1.5.2 Tình trạng ngập úng đô thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi 14

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN MÔ HÌNH ĐỂ TÍNH TOÁN, MÔ PHỎNG NGẬP ÚNG ĐÔ THỊ PHÍA NAM THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI 21

2.1 Mô hình tính toán thoát nước đô thị 21

2.1.1 Quá trình vật lý của dòng chảy đô thị 21

2.1.2 Mô hình tính toán của dòng chảy đô thị 24

2.1.3 Một số mô hình toán tính thoát nước mưa đô thị 24

2.2 Lựa chọn mô hình 28

2.3 Liên kết trong Mike Urban 32

2.3.1 Liên kết trong đô thị 32

2.3.2 Liên kết đô thị với sông 33

2.3.3 Liên kết MIKE11 - MIKE 21 34

2.4 Kết quả tính toán, mô phỏng ngập úng (lưu vực tiêu 1) 35

2.4.1 Thiết lập mô hình 35

2.4.2 Hiệu chỉnh mô hình 40

2.4.3 Bộ thông số cơ bản của mô hình 48

2.5 Nhận xét về kết quả 56

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM NGẬP, NÂNG CAO KHẢ NĂNG TIÊU THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ PHÍA NAM TP QUẢNG NGÃI 57

3.1 Tính toán, mô phỏng ngập lụt và khả năng thoát nước mưa ứng với trận mưa thiết kế 57 3.1.1 Tính toán, lựa chọn trận mưa ứng với tần suất thiết kế 57

3.1.2 Mô phỏng ngập lũ và khả năng thoát nước mưa ứng với trận mưa thiết kế 59

3.2 Đề xuất giải pháp giảm ngập, tăng khả năng thoát nước cho đô thị (lưu vực tiêu 1) phía Nam thành phố Quảng Ngãi 60

3.2.1 Xây dựng các kịch bản 62

3.2.2 So sánh hiệu quả giảm ngập của các kịch bản 71

PHẦN KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 73

1 Kết kuận 73

2 Kiến nghị 73

3 Hướng nghiên cứu tiếp theo của Đề tài 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Hiện trạng đất theo đơn vị hành chính 4

Bảng 2.1 So sánh kết quả tại các vị trí ngập 47

Bảng 2.2 Bộ thông số cơ bản về thủy văn 48

Bảng 2.3 Bộ thông số cơ bản thủy lực 51

Bảng 2.4 So sánh kết quả kiểm định tại các vị trí ngập 56

Bảng 3.1 Chu kỳ lặp trận mưa tính toán (P = 50%) 57

Bảng 3.2 Thống kê chi tiết các cống thay đổi kích thước 63

Bảng 3.3 Thống kê chi tiết các cống thay đổi kích thước 68

Bảng 3.4 Thống kê kết quả của các kịch bản 71

Bảng 3.5 So sánh hiệu quả giảm ngập của các kịch bản 71

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất 6

Hình 1.2 Bảng đồ phân chia lưu vực khu nội đô 15

Hình 1.3 Khu trung tâm thành phố nằm giữa sông Trà Khúc-Bàu Giang 16

Hình 1.4 Trục đường Phan Đình Phùng (đoạn từ Hùng Vương đến 17

Nguyễn Tự Tân) 17

Hình 1.5 Trục đường Quang Trung (đoạn giao nhau Quang Trung-Hùng Vương) 18

Hình 1.6 Trục đường Phan Bội Châu (đoạn gần Trần Hưng Đạo 18

đến Hùng Vương) 18

Hình 1.7 Trục đường Chu Văn An (đoạn từ Nguyễn Trãi đến 19

Trần Quang Diệu) 19

Hình 1.8 Trục đường Nguyễn Công Phương (đoạn gần ngã 5 mới) 19

Hình 1.9 Khu vực ngập lụt trước bệnh viện đa khoa tỉnh Quảng Ngãi 20

Hình 2.1 Minh họa thoát lũ đô thị 23

Hình 2.2 Sơ đồ mô phỏng quá trình hình thành dòng chảy đô thị 23

Hình 2.3 Sơ đồ sai phân ẩn hệ phương trình Saint – Venant 27

Hình 2.4 Cấu trúc mô hình MIKE URBAN – SWMM 29

Hình 2.5 Minh họa mô hình MIKE URBAN 30

Hình 2.6 Minh họa dòng chảy qua nút (hố ga) 31

Hình 2.7 Sơ đồ lưới tính toán 32

Hình 2.8 Sơ đồ liên kết MIKE URBAN đến MIKE21 33

Hình 2.9 Sơ đồ liên kết MIKE URBAN đến MIKE11 34

Hình 2.10 Sơ đồ liên kết MIKE11 với MIKE21 34

Hình 2.11 Khu vực nghiên cứu 36

Hình 2.12 Mạng lưới hố ga, đường ống, hồ điều tiết và trạm bơm 37

Hình 2.13 Bản đồ khu dân cư 37

Hình 2.14 Bản đồ địa hình 38

Hình 3.15 Biểu đồ quan hệ của hồ Bàu Cả 38

Hình 2.16 Bản đồ phân chia các tiểu lưu vực và đặc trưng chi tiết tại 1 tiểu lưu vực 39

Hình 2.17 Bản đồ chia lưới 2D và địa hình tính toán 40

Hình 2.18 Số liệu mưa tại trạm Quảng Ngãi năm 2017 41

Hình 2.19 Vị trí các nút hiệu chỉnh độ sâu ngập 42

Hình 2.20 Kết quả khảo sát vết lũ tại vị trí đường Phan Bội Châu giao Nguyễn Tự Tân (ứng với độ sâu ngập tính từ đáy hố ga là 2.50m) 43

Hình 2.21 Kết quả khảo sát vết lũ tại vị trí đường Phan Bội Châu (đoạn nằm giữa

Nguyễn Tự Tân và Hai Bà Trưng) (ứng với độ sâu ngập tính từ đáy hố ga là

2.83m) 44

Hình 2.22 Kết quả khảo sát vết lũ tại vị trí đường Phan Đình Phùng giao Hùng Vương (ứng với độ sâu ngập tính từ đáy hố ga là 2.07m) 45

Hình 2.23 Kết quả khảo sát vết lũ tại vị trí đường Quang Trung giao với Hùng Vương (ứng với độ sâu ngập tính từ đáy hố ga là 2.50m) 46

Hình 2.24 Bản đồ phân bố độ sâu ngập lớn theo không gian của lưu vực 1 ứng với trận lũ năm 2017 47

Hình 2.25 Vị trí các nút kiểm định độ sâu ngập 54

Hình 3.1 Tần suất mưa trong 6h từ trạm mưa Quảng Ngãi 57

Hình 3.2 Trận mưa 6h điển hình năm 2017 58

Hình 3.3 Trận mưa thiết kế, ứng với P = 50% 58

Hình 3.4 Bản đồ phân bố độ sâu ngập lớn theo không gian của khu vực nghiên cứu ứng với trận mưa thiết kế 59

Hình 3.5 Kết quả độ sâu ngập và lưu lượng đến trạm bơm Bàu Cả 60

Hình 3.6 Hiện trạng hồ Bàu Cả bồi lấp cần được cải tạo 61

Hình 3.7 Hiện trạm bơm Bàu Cả (2 tổ máy và 1 tổ dự phòng) 61

Hình 3.8 Hiện trạng khu vực đất trống dự kiến xây dựng hồ điều tiết mới 62

Hình 3.9 Bản đồ phân bố độ sâu ngập lớn theo không gian khi tăng thêm 1 máy bơm (sử dụng máy bơm dự phòng) 63

Hình 3.10 Kết quả độ sâu ngập và lưu lượng đến trạm bơm Bàu Cả 63

Hình 3.11 Bản đồ phân bố độ sâu ngập lớn theo không gian của sau khi mở rộng một số tuyến cống chính 64

Hình 3.12 Kết quả độ sâu ngập và lưu lượng đến trạm bơm Bàu Cả 65

Hình 3.13 Biểu đồ quan hệ của hồ điều tiết mới 65

Hình 3.14 Bản đồ phân bố độ sâu ngập lớn theo không gian sau khi xây dựng hồ điều tiết mới 66

Hình 3.15 Kết quả độ sâu ngập và lưu lượng đến trạm bơm Bàu Cả 66

Hình 3.16 Bản đồ phân bố độ sâu ngập lớn theo không gian sau khi tăng thêm công suất máy bơm (3 máy) + Cải tạo hồ Bàu Cả + Xây dựng hồ điều tiết mới 67

Hình 3.17 Kết quả độ sâu ngập và lưu lượng đến tại trạm bơm Bàu Cả 68

Hình 3.18 Bản đồ phân bố độ sâu ngập lớn theo không gian sau khi tăng thêm công suất máy bơm (3 máy) + Cải tạo hồ Bàu Cả + Mở rộng kích thước một số tuyến dọc theo trục đường thoát nước chính 70

Hình 3.19 Kết quả độ sâu ngập và lưu lượng đến tại trạm bơm Bàu Cả 71

Tóm tắt: Quảng Ngãi là một trong các thành phố có nhiều khu dân cư đô thị được hình

thành trên cả nước Chính vì vậy, Quảng Ngãi cũng đang đối mặt với các vấn đề về ngập lụt đô thị Với mục đích đề xuất các biện pháp giảm ngập lụt và tiêu thoát nước, bằng phương pháp sử dụng mô hình MIKE Urban ( Mô đun SWMM ) để tính toán và mô phỏng hệ thống thoát nước cho Quảng Ngãi Trong nghiên cứu này, mô hình MIKE Urban đã mô phỏng tốt hệ thống thoát nước cho toàn bộ khu vực đô thị phía Nam Quảng Ngãi Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng đã thực hiện các hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, cho thấy các bộ thông số thủy văn, thủy lực và tài liệu địa hình đã được xử lý là phù hợp, cũng như đề xuất các biện pháp giảm ngập lụt và tiêu thoát nước là hợp lý Nghiên cứu

đã cung cấp những thông tin hữu ích và cần thiết cho địa phương trong công tác chủ động đối phó cũng như giảm thiểu các vấn đề về ngập lụt đô thị

Từ khóa: Quảng Ngãi; Ngập lụt đô thị; Mô hình MIKE Urban;

SOLUTIONS TO DRAINAGE AND REDUCE INUNDATION FOR THE URBAN

AREA IN THE SOUTH OF QUANG NGAI CITY Summary: Quang Ngai is one of the cities in Vietnam with many new urban areas

Therefore, Quang Ngai has been facing problems of urban inundation For the purpose of proposing measures to drainage and reduce inundation, the method of MIKE Urban (SWMM Module) is used to calculate and simulate the drainage system of Quang Ngai

In this study, MIKE Urban model has well simulated drainage system for the entire urban area in the south of Quang Ngai In addition, the research has also made model calibration and verification The results show that the hydrological, hydraulic, and topographic data sets that have been processed are appropriate The proposed measures for inundation mitigation and drainage are reasonable The study has provided useful and necessity information to the local authorities in proactively coping with and mitigating problems of urban inundation

Keywords: Quang Ngai; Urban inundation; MIKE Urban model;

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, với xu thế chung của các thành phố trên toàn quốc, tốc độ đô thị hóa thành phố Quảng Ngãi cũng không ngoại lệ, đã có sự phát triển nhanh chóng, nhiều khu dân cư đô thị mới được hình thành, các dự án nâng cấp, mở rộng mạng lưới giao thông, thoát nước, công viên, cây xanh, các dịch vụ, trung tâm vui chơi công cộng…, góp phần không nhỏ hình thành đô thị trên diện rộng, tạo nên diện mạo mới của một đô thị văn minh và hiện đại

Bên cạnh những thành quả đạt được như trên, thành phố cũng phải đối mặt với nhiều hạn chế, thách thức như trình trạng ô nhiễm môi trường nước, chất thải rắn, vệ sinh an toàn thực phẩm, tệ nạn xã hội… và đặc biệt là tình trạng nước chảy tràn, ngập trên các tuyến đường, khu dân cư vào những ngày mưa lớn, gây ảnh hưởng đến sức khỏe đối với cộng đồng (do hệ thống thoát nước thải và thoát nước mưa chung) và làm hạn chế các hoạt động kinh tế, xã hội của người dân thành phố mà nguyên nhân chủ yếu là do hệ thống thoát nước chung có quy mô nhỏ, thiếu kết nối đồng bộ, bị quá tải

và xuống cấp; mặt khác một số ao, hồ, vùng trũng thấp đã được san lấp làm khu đô thị nên góp phần làm gia tăng tình trạng ngập hầu hết đối với các phường trung tâm của thành phố

Mặt khác trong điều kiện mưa, bão có xu thế cực đoan do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu như hiện nay, nhằm định hướng trong công tác lập quy hoạch, đầu tư xây dựng

cơ sở hạ tầng để phát triển kinh tế-xã hội của thành phố Quảng Ngãi luôn bền vững, thân thiện với môi trường , Tác giả lựa chọn đề tài luận văn “Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm ngập, tiêu thoát nước mưa cho thành phố Quảng Ngãi”

2 Mục đích của đề tài

Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng ngập lụt thành phố Quảng Ngãi (khu vực nằm phía nam sông Trà Khúc, thành phố Quảng Ngãi) để hiểu về bản chất và các nguyên nhân gây ngập; từ đó đề xuất biện pháp giảm thiểu tình trạng ngập úng, nâng cao khả năng tiêu thoát nước cho đô thị phía Nam thành phố đến thời điểm hiện tại và trong tương lai

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

3.1 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu của Đề tài luận văn là hệ thống cống thoát nước; các ao, bàu, hồ trữ nước đã và đang được hoàn thành, cũng như hệ thống cống; các ao, bàu, hồ trữ nước quy hoạch trong tương lai của đô thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi (phía

bờ Nam sông Trà Khúc) Ngoài ra, việc thoát lũ của sông Trà Khúc cũng được xem xét trong đề tài vì có liên quan đến tiêu thoát, giảm ngập cho thành phố Quảng Ngãi

3.2 Phạm vi nghiên cứu:

Theo quy hoạch chung được UBND tỉnh Quảng Ngãi phê duyệt tại Quyết định số 2116/QĐ-UBND ngày 31/12/2010 thì thành phố Quảng Ngãi có 9 phường, 14 xã Trong đó đô thị phía Nam thành phố có 8 phường và 02 xã (nằm về phía bờ Nam sông Trà Khúc, đây cũng chính là thành phố Quảng Ngãi khi chưa mở rộng) đô thị phía Bắc thành phố có 01 phường và 12 xã (nằm về phía bờ Bắc sông Trà Khúc, cũng chính là phần mở rộng thêm của thành phố)

Dựa vào đặc điểm về địa hình cũng như tính bức xúc từ thực tiễn đặt ra (các khu

đô thị được đầu tư, phát triển nhanh tập chủ yếu phía bờ Nam sông Trà Khúc), cũng như thời gian thực hiện đề tài, luận văn chỉ tập trung nghiên cứu giải pháp giảm ngập, tiêu thoát nước mưa cho một phần đô thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi Cụ thể:

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài gồm các phường Lê Hồng Phong, Trần Phú và

một phần của phường Nguyễn Nghiêm và Trần Hưng Đạo (gọi tắc là lưu vực tiêu 1),

được giới hạn bởi lưu vực diện tích tiêu nước như sau:

+ Phía Đông giáp với các trục đường Nguyễn Bá Loan và Trương Quang Trọng + Phía Tây giáp với trục đường Nguyễn Chí Thanh

+ Phía Nam giáp với các trục đường Hùng Vương và Trần Hưng Đạo

+ Phía Bắc giáp với đê bao sông Trà Khúc

4 Phương pháp nghiên cứu:

4.1 Cách tiếp cận:

- Thu thập các tài liệu, số liệu đã có về hiện trạng hệ thống tiêu, thoát nước; các

ao, bầu, hồ trên địa bàn phía Nam thành phố từ các đề án, dự án được các cấp có thẩm quyền phê duyệt; thu thập các thông tin, số liệu tính toán, thống kê từ các Đài khí tượng thủy văn, thông tin, dự báo từ các cuộc hội thảo có liên quan đến vấn đề ngập, thoát nước của thành phố Quảng Ngãi

- Áp dụng mô hình MIKE URBAN để mô phỏng hệ thống thoát nước hiện trạng của thành phố Quảng Ngãi, phân tích nguyên nhân gây ngập để làm cơ sở đề xuất biện pháp giảm thiểu các nguy cơ ngập, nâng cao khả năng tiêu thoát nước của thành phố Quảng Ngãi cho thời điểm hiện tại và trong tương lai

4.2 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp điều tra, thu thập số liệu

- Phương pháp tổng hợp và phân tích số liệu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, áp dụng mô hình toán tính toán tiêu nước thoát đô thị

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

- Với tốc độ đô thi hóa, nhanh chóng như hiện nay, cộng với những biến đổi khí hậu bất thường và một hệ thống thoát nước mưa được quy hoạch và xây dựng chưa đồng bộ, thiếu kết nối, quy mô nhỏ và xuống cấp thì tình trạng ngập úng vào mùa mưa trong khu vực đô thị là điều tất yếu

- Việc nghiên cứu tính toán, mô phỏng hệ thống thoát nước mưa hiện trạng một phần của đô thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi để tìm ra nguyên nhân của tình trạng ngập úng là việc làm hết sức cần thiết Từ đó đề xuất giải pháp giảm thiểu các nguy cơ ngập, nâng cao khả năng tiêu thoát nước của thành phố Quảng Ngãi cho thời điểm hiện tại, trong tương lai, làm cơ sở khoa học định hướng trong công tác lập quy hoạch, đầu

tư xây dựng cơ sở hạ tầng để góp phần phát triển kinh tế-xã hội của thành phố Quảng Ngãi

- Kết quả nghiên cứu của đề tài cũng là cơ sở cho việc nghiên cứu tính toán và kiểm tra hệ thống thoát nước mưa của cả thành phố Quảng Ngãi trong tương lai

6 Cấu trúc của luận văn:

Luận văn ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị gồm có 4 chương như sau:

- Chương 1: Điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội và hiện trạng hệ thống hạ tầng thành phố Quảng Ngãi

- Chương 2: Phân tích, lựa chọn mô hình toán để tính toán, mô phỏng ngập úng (lưu vực tiêu 1)

- Chương 3: Đề xuất giải pháp giảm ngập, nâng cao khả năng tiêu thoát nước đô thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ-XÃ HỘI VÀ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG HẠ TẦNG THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI

1.1 Tổng quan về thành phố Quảng Ngãi

Thành phố Quảng Ngãi có tọa độ địa lý từ 15005’ đến 15008’ vĩ độ Bắc và từ 108034’ đến 108055’ kinh độ Đông Hai phía Tây, Nam đều giáp huyện Tư Nghĩa, phía Đông giáp với biển đông và phía Bắc giáp huyện Sơn Tịnh; có đường Quốc lộ 1

và đường sắt Thống Nhất chạy qua, vị trí gần trung độ của tỉnh (cách địa giới tỉnh về phía Bắc 28 Km, phía Nam 58 Km, phía Tây 57 Km); cách thành phố Đà Nẵng 120 km; cách thành phố Quy Nhơn 160 km; cách thành phố Hồ Chí Minh 821 Km và cách Thủ đô Hà Nội 889 Km

Thành phố Quảng Ngãi là thành phố đô thị tỉnh lỵ, trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa - xã hội và khoa học kỹ thuật của tỉnh Quảng Ngãi Là một trong những trung tâm kinh tế khu vực miền Trung về công nghiệp chế biến, gia công, thương mại, dịch

vụ, du lịch và là đầu mối giao thông quan trọng của khu vực Sau khi sáp nhập theo Nghị quyết 123 của Chính phủ thì hiện nay TP Quảng Ngãi có tổng diện tích 159,04 Km2 với 260.252 nhân khẩu và 23 đơn vị hành chính (gồm 9 phường và 14 xã) Trong

9 phường nội thị có diện tích 33,72km2 chiếm 21,20% diện tích tự nhiên, 14 xã ngoại thị có 125,31 Km2 chiếm 78,79% (chi tiết có phục lục kèm theo)

Bảng 1.1 Hiện trạng đất theo đơn vị hành chính

Hình 1.1 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Sau khi có Quyết định 2116/QĐ-UBND ngày 31.12.2010 về việc phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch chung thành phố Quảng Ngãi đến năm 2030, TP Quảng Ngãi tập trung phát triển kinh tế - xã hội, định hướng phát triển hạ tầng, phát triển không gian, cảnh quan kiến trúc theo mô hình thành phố bên sông Trong đó, trục sông Trà Khúc được lấy làm trung tâm và đô thị được phát triển dọc đôi bờ sông Trà, theo hướng xuôi

cao thay đổi dần từ Tây sang Đông, khoảng từ 9.0m (phường Quảng Phú) đến 3.5m (xã Nghĩa Hà, xã Tịnh Kỳ) so với mặt biển

Tại phạm vi khu vực nghiên cứu (lưu vực tiêu 1), địa hình gần như bằng phẳng,

độ dốc nhỏ và thay đổi thấp dần theo hướng Tây, Tây Nam về phía Đông

1.2.2 Khí hậu:

- Mưa: Lượng mưa trung bình năm khoảng 2.650 mm Mùa mưa ở đây ngắn và khá lớn, mưa bắt đầu từ tháng IX đến tháng XII hàng năm, lượng mưa chiếm từ 70 đến 80% lượng mưa cả năm Hai tháng mưa lớn nhất là tháng IX và tháng X có lượng mưa vào cỡ 600 đến 900 mm/tháng Mùa mưa trùng với thời kỳ gió mùa Đông Bắc và bão trên biển Đông

- Mùa khô kéo dài từ tháng I đến tháng VIII với lượng mưa chỉ chiếm 20 đến 30% tổng lượng mưa hàng năm

- Độ ẩm: Độ ẩm không khí trung bình khoảng 85%

- Nắng: Tổng số giờ nắng khoảng từ 2000 đến 2200 h/năm Tháng 5 có số giờ nắng nhiều nhất khoảng 242 h/tháng, tháng 12 có số giờ nắng ít nhất, khoảng 90 h/tháng

- Gió: Tỉnh Quảng Ngãi có gió Tây khô nóng trong mùa hè Hiện tượng nắng nóng kéo dài nhiều ngày, kèm với gió Tây Nam mạnh cũng gây ra khô hạn trong vùng

- Gió mùa Đông Bắc: xuất hiện vào mùa Đông, hướng gió thịnh hành là hướng Đông và Đông Bắc, thường gây ra gió giật, các cơn lốc và mưa to, ẩm ướt, đồng thời nhiệt độ giảm mạnh

- Bão: Bão và áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng đến Quảng Ngãi thường trùng vào mùa mưa (tháng IX đến tháng XII) Các cơn bão đổ bộ vào Quảng Ngãi thường gây ra gió mạnh và mưa rất lớn Bão thường tập trung vào các tháng IX, X và tháng XI Khả năng xuất hiện vào tháng X là lớn nhất, tuy nhiên mùa bão diễn biến phức khá phức tạp qua các năm

- Đất đá trong khu vực nghiên cứu, về cơ bản có tính thấm yếu Nước ngầm có trữ lượng ít, hầu như chỉ gặp trong các đới nứt nẻ của đá gốc và các trầm tích cát cuội sỏi với diện phân bố và độ dày rất hạn chế trong khu vực Việc khai thác nước để cung cấp cho thành phố chủ yếu lấy từ tầng nước nông dọc theo sông Trà Khúc Nhìn

chung, nước nước ngầm ít ảnh hưởng đến nền móng công trình trong quá trình đầu tư phát triển hạ tầng đô thị của thành phố

Sông Trà Khúc bao gồm 3 phụ lưu chính sau:

Sông Re có Flv = 625 km2, chiều dài sông 82 km

Sông Đăk xe lô có Flv = 633 km2, chiều dài sông 65,5 km

Sông Đăk Đring có Flv = 454 km2, chiều dài sông 42,5 km

- Trước đây sông Trà Khúc có lưu lượng tương đối lớn Đời Tự Đức sông Trà Khúc được liệt vào hạng sông lớn và được ghi vào điền sử Từ năm 1986 đến nay, do yêu cầu thuỷ lợi hoá, sông Trà Khúc được xây dựng đập ngăn nước ở trung lưu để xây dựng công trình thuỷ lợi Thạch Nham nên vào mùa khô dòng chảy qua khu vực thành phố Quảng Ngãi gần rất ít Sông có độ dốc lớn nên vào mùa mưa, lũ từ thượng nguồn

đổ về gây nên tình trạng ngập lụt trên diện rộng cho vùng hạ du, nhất là các huyện ven sông và thành phố Quảng Ngãi

1.3 Điều kiện dân sinh, kinh tế-xã hội

1.3.1 Dân số - lao động

Dân số thành phố Quảng Ngãi khoảng 252.050 người Mật độ dân số thành phố hiện là cao nhất cả tỉnh khoảng 1.067 người/km2 và đang có xu hướng tăng nhanh; mật độ dân số cao, tập trung chủ yếu ở các phường nội thị Thành phần dân tộc chủ yếu là người Kinh Riêng dân số khu vực nghiên cứu vào khoảng … người

Thành phố Quảng Ngãi là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hoá của tỉnh nên lực lượng lao động có khoa học, nghiệp vụ chuyên môn và công nhân kỹ thuật lành nghề chiểm tỷ lệ lớn trong tổng số lao động; dân số phi sản xuất nông nghiệp chiếm 63,73%

so với tổng dân số

1.3.2 Cơ cấu kinh tế

Cơ cấu kinh tế thành phố Quảng Ngãi thời kỳ 2011 - 2018 đã có những chuyển dịch đáng kể, theo hướng ngày càng tăng tỷ trọng công nghiệp và dịch vụ Nền kinh tế của thành phố đã có những nét thể hiện là nền kinh tế của đô thị lớn; tốc độ tăng trưởng của các ngành dịch vụ chiếm tỷ trọng khá cao (35,5%)

- Ngành công nghiệp - xây dựng cơ bản: chiếm 59,5% trong tổng giá trị sản xuất vào năm 2011, đến năm 2018 tăng lên 61,3%

- Các ngành dịch vụ: chiếm 34,8% vào năm 2011, đến năm 2018 tăng 35,5%

- Ngành nông, lâm, thuỷ sản: chiếm 5,7% vào năm 2011, đến năm 2018 giảm 2,3%

- Cơ cấu kinh tế có những chuyển biến tích cực qua từng năm, tăng tỉ trọng ngành thương mại dịch vụ và giảm tỉ trọng ngành nông, lâm, thủy sản

- Kinh tế phát triển khá nhưng vẫn chưa tương xứng với tiềm năng và thế mạnh Việc kêu gọi đầu tư, nâng cấp, mở rộng các chợ trên địa bàn còn gặp nhiều khó khăn

Hạ tầng du lịch chưa được đầu tư nhiều, còn thiếu các điểm vui chơi, giải trí có quy

mô lớn Chưa xây dựng các khu dịch vụ du lịch sinh thái gắn với xây dựng khu đô thị mới để phục vụ nhu cầu của nhân dân

- Công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp trên địa bàn phát triển chưa bền vững Hạ tầng công nghiệp chưa được đầu tư đúng mức Trình độ lao động trong lĩnh vực công nghiệp còn thấp, lực lượng lao động chưa qua đào tạo còn nhiều

- Việc nhân rộng các mô hình có giá trị kinh tế cao trong sản xuất nông nghiệp còn gặp nhiều khó khăn Chưa xây dựng được mô hình liên kết sản xuất, chế biến và tiêu thụ sản phẩm Hoạt động của hợp tác xã nông nghiệp, thủy sản hiệu quả chưa cao Công tác quy hoạch các vùng nuôi trồng thủy sản ở các xã ven biển chưa đảm bảo; chỉ đạo và tổ chức thực hiện xây dựng nông thôn mới ở một số xã chưa thực sự quyết liệt

- Khai thác nguồn thu từ quỹ đất đạt thấp, vẫn còn tình trạng nợ đọng thuế Chưa xây dựng được chương trình phát triển khoa học - công nghệ phục vụ phát triển kinh tế

- xã hội

1.3.3 Văn hoá, xã hội

Trong thời kỳ 2011 - 2018 nền kinh tế của thành phố phát triển với tốc độ nhanh;

đi liền với sự phát triển kinh tế, các vấn đề xã hội cũng có bước phát triển khá rõ nét; các cơ sở vật chất kỹ thuật ngày càng được tăng cường trên tất cả các lĩnh vực

1.3.4 Y tế, giáo dục

Hiện nay, công tác giáo dục trong thành phố đang phát triển mạnh, và luôn đi đầu trong cả tỉnh, đặc biệt là vấn đề xã hội hoá sự nghiệp giáo dục, phổ cập tiểu học và xoá

mù chữ

Trên địa bàn thành phố có 2 trường Đại học là: Trường Đại học Phạm Văn Đồng

và Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh - Phân hiệu Quảng Ngãi; 04 trường cao đẳng; 09 trường Trung học phổ thông; 23 trường Trung học Cơ sở; 32 trường Mẫu giáo; 10 trạm và trung tâm y tế; 01 bênh viện Đa khoa Các trường học và trạm y tế cơ bản đã được trang bị khá đầy đủ cơ sở vật chất kỹ thuật phục vụ công tác giảng dạy, học và khám chữa bệnh

1.3.5 Văn hoá, thể thao, viễn thông và phát thanh truyền hình

- Các cơ sở văn hoá như Thư viện, Nhà văn hoá đang ngày càng được củng cố,

đầu tư xây dựng Do đó các mặt hoạt động như cổ động, thông tin - tuyên truyền, hội diễn văn nghệ, thư viện đã phục vụ tốt và đem lại kết quả thiết thực cho nhân dân

- Công tác thể dục - thể thao, ngày càng phát triển, nhiều cơ sở đã được đầu tư

như: nhà luyện tập - thi đấu, bóng chuyền, quần vợt, phục vụ tốt cho các tầng lớp nhân dân trong thành phố

- Hiện thành phố có 01 đài phát thanh truyền hình, 01 đài truyền thanh và 10 đài

truyền thanh cơ sở

Mạng viễn thông trong địa bàn thành phố phát triển nhanh cả về truyền dẫn và chuyển mạch

- Là một đô thị có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao, đặc biệt là các ngành công nghiệp và dịch vụ; cơ sở hạ tầng đang phát triển mạnh mẽ, mật độ dân số có xu hướng tăng cao trong những năm tới (tốc độ tăng dân số cơ là 0,86%), nền kinh tế của thành phố có nhiều nét thể hiện là một đô thị lớn

- Cùng với sự gia tăng dân số, phát triển và mở rộng các khu công nghiệp thì nhu cầu nước phục vụ đời sống và kinh tế của thành phố sẽ tăng cao trong một vài năm tới Nghĩa là sẽ phải tăng công suất khai kết cấu hạ tầng, trong đó có hạ tầng về thoát thoát, chống ngập úng cho đô thị

1.4 Hiện trạng hệ thống hạ tầng đô thị

1.4.1 Hạ tầng kỹ thuật

 Hệ thống mạng lưới giao thông: Tổng chiều dài hệ thống đường giao thông trên địa bàn thành phố là 460,7km Trong đó, đường quốc lộ (quốc lộ 1A và quốc lộ 24B) dài 32,4km; đường đô thị chủ yếu có kết cấu mặt đường bê tông nhựa dài

127,8km; đường thôn, hẻm phố có kết cấu bằng bê tông xi măng dài 300,5km Cùng với việc đầu tư nâng cấp hệ thống mạng lưới đường giao thông, thành phố phối hợp đầu tư nâng cấp bến xe, hiện nay trên địa thành phố có 3 bến xe và một số bãi đậu xe, với tổng diện tích 4,9ha; Tuyến đường sắt Bắc Nam đi qua thành phố có chiều dài 4km đảm bảo cho việc đi lại của hành khách và vận chuyển hàng hóa Bắc Nam và các tàu địa phương

 Hệ thống mạng lưới điện: Thành phố Quảng Ngãi hiện đang sử dụng nguồn điện lưới quốc gia tại trạm biến áp 110kV Núi Bút có công suất (40+25)MVA và tổ máy phát Diezel dự phòng có tổng công suất lắp đặt 9,05 MW; trạm trung gian Sơn Tịnh (2x5600) kVA, trạm 110 kV Tịnh Phong và trạm trung gian Quảng Phú (2x4000) kVA Nguồn điện cơ bản đáp ứng cho sinh hoạt và sản xuất trên địa bàn Hệ thống điện chiếu sáng được đầu tư trên 417 tuyến đường với tổng chiều dài 227,7km; trong

đó 117 tuyến đường phố chính dài 142km, 300 tuyến đường thôn, hẻm phố dài 85,7km

 Hệ thống cấp nước: Hệ thống cấp nước được đầu tư, cải tạo mở rộng đến nay đạt công suất 23.000m3/ngày.đêm; với tổng chiều dài mạng lưới đường ống cấp nước khoảng 200,8km Nguồn nước thô khai thác là nguồn nước ngầm, các giếng khoan nằm ven sông Trà Khúc (phía Đông và phía Tây cầu Trà Khúc 1), phía Nam nằm dọc

hai bên đường Hai Bà Trưng và phía Bắc dưới cầu Trà Khúc 1

 Hệ thống thoát nước: Hệ thống thoát nước của thành phố hiện nay là hệ thống thoát nước chung cho nước mưa và nước thải cấu tạo bằng ống bê tông cốt thép chôn ngầm dọc theo các trục đường chính khu vực trung tâm thành phố và một số các khu dân cư mới được hình thành Số còn lại chưa có cống thoát (chủ yếu tập trung ở các khu dân cư cũ, xây dựng trước năm 2000) và chảy tràn trên bề mặt khu dân cư

 Nước thải công nghiệp: Khu công nghiệp Quảng Phú đã có trạm xử lý nước thải, các cơ sở sản xuất kinh doanh cũ hầu hết chưa qua xử lý, hoặc mới được xử lý sơ

bộ trước khi xả ra các kênh, mương, sông

 Nước thải bệnh viện: Bệnh viện đa khoa Quảng Ngãi đã xây dựng trạm làm sạch nước thải (công suất 600 m3/ngày), còn lại các trung tâm y tế khác chưa có hệ thống xử lý nước thải hoặc có nhưng chỉ xử lý sơ bộ trước khi xả ra môi trường

 Hệ thống công viên, cây xanh: Hiện nay thành phố đang quản lý, chăm sóc trên 13.327 cây xanh trên 80 tuyến đường và 139.000 m2

thảm cỏ

 Hạ tầng thông tin: Trong thời gian qua, với tốc độ phát triển nhanh của ngành công nghệ thông tin, các mạng vô tuyến ngày càng phát triển mang đến các dịch vụ hiện đại, tiện ích cao như: Điện thoại di động, Internet, truyền hình, chuyển khoản, Fax…đã từng bước đáp ứng nhu cầu liên lạc, giải trí của nhân dân Đến nay, trên địa bàn thành phố có 110 trạm thu, phát sóng

1.4.2 Hạ tầng xã hội

 Thương mại: Chợ, siêu thị đã được đầu tư nâng cấp đáp ứng nhu cầu phục vụ cho khu vực thành phố và các khu vực lân cận Đến nay, thành phố có 26 chợ, trong đó

01 chợ loại I, 05 chợ loại II, 20 chợ loại III và 03 siêu thị lớn

 Giáo dục: Trên địa bàn thành phố có 02 trường Đại học, 04 trường Cao đẳng,

02 trường Trung cấp, 10 trường THPT, 23 trường THCS, 30 trường tiểu học, 32 trường mầm non cơ bản đáp ứng nhu cầu dạy học cho học sinh và sinh viên Ngoài ra, công tác xã hội hóa trên lĩnh vực giáo dục mần non được đẩy mạnh, các nhà đầu tư đã xây dựng 03 trường mần non: Hoa Cương, Tuổi Thơ, Sơn Ca

 Y tế: Hệ thống y tế trên địa bàn rất đa dạng, có đầy đủ các tuyến y tế từ cơ sở đến tuyến tỉnh gồm: Bệnh viện đa khoa tỉnh 800 giường bệnh và các bệnh viện chuyên khoa tỉnh: Bệnh viện Lao và bệnh phổi (100 giường), Bệnh viện Tâm thần (100 giường), Bệnh viện Y học cổ truyền (50 giường) Hiện đang tiến hành xây dựng Bệnh viện Sản nhi quy mô 300 giường dự kiến đưa vào sử dụng đầu năm 2017 Tuyến cơ sở gồm: Bệnh viện đa khoa thành phố Quảng Ngãi (100 giường), Trung tâm y tế dự phòng thành phố, Bệnh viện đa khoa Sơn Tịnh (210 giường) và 23 trạm y tế xã phường Ngoài ra còn có nhiều cơ sở khám chữa bệnh tư nhân chất lượng cao, được đầu tư trang thiết bị y tế hiện đại như: Bệnh viện Mắt kỹ thuật cao, Phòng Khám đa khoa Phúc Hưng, Minh Quang, cơ bản đáp ứng nhu cầu khám chữa bệnh cho nhân dân

 Văn hóa - TDTT: Trên địa bàn thành phố có các công trình văn hóa-TDTT như: Sân Vận động với 20.000 chỗ ngồi, Trung tâm thể thao (gồm nhà thi đấu, bể bơi), Trường đào tạo năng khiếu thể thao, Nhà Văn hóa lao động với 1.000 chỗ ngồi, Nhà Văn hóa Thiếu nhi, Trung tâm thanh thiếu nhi thành phố, Trung tâm Triển lãm, Nhà bảo tàng, Quảng trường, Thư viện của tỉnh và thành phố, Rạp chiếu bóng, Siêu thị sách, Đài phát thanh truyền hình, công viên và vườn hoa, Nhà văn hóa xã, phường và thôn,

tổ dân phố, các điểm luyện tập thể dục thể thao Ngoài ra, lắp đặt thiết bị thể dục thể thao tại khu công cộng; công tác xã hội hóa trên các lĩnh vực thể dục thể thao được đẩy mạnh, hình thành 24 sân bóng đá mini và nhiều sân tennis, cầu lông, trung tâm thể dục thể hình từng bước đáp ứng nhu cầu tập luyện thể dục thể thao của nhân dân

1.5 Tình trạng ngập úng đô thị phía bờ Nam thành phố

1.5.1 Các dòng sông ven đô thị bờ nam sông Trà Khúc

Trong khu vực đô thị nằm phía Nam thành phố Quảng Ngãi, hai dòng sông có ảnh hưởng đến việc ngập úng và thoát lũ nội thành là sông Trà Khúc và Bàu Giang

Đặc điểm chế độ dòng chảy của hai con sông này như sau:

1.5.1.1 Sông Trà Khúc:

- Dòng chảy năm: Sông Trà Khúc có dòng chảy rất phong phú với mô đuyn dòng chảy bình quân nhiều năm đạt 70 ÷ 80 l/s/km2 Dòng chảy năm trung bình nhiều năm tại Sơn Giang với diện tích lưu vực F = 2706km2 đạt 193m3/s tương ứng với dòng chảy là 71,3l/s/km2 và tổng lượng dòng chảy 6,1 tỷ m3 nước Dòng chảy phân bố không đều trong năm, tổng lượng dòng chảy mùa lũ lớn hơn nhiều dòng chảy mùa khô

Do sự phân phối dòng chảy khá bất lợi và không đồng đều trong năm nên việc sử dụng khai thác nguồn nước tự nhiên phục vụ dân sinh gặp nhiều khó khăn

- Dòng chảy lũ: Với đặc điểm của sông ngắn, dốc, lưu vực lớn, mưa tập trung nên thường gây lũ lụt cho vùng hạ lưu vào mùa mưa, trong đó có thành phố Quảng Ngãi Tuy nhiên thời gian lũ không kéo dài Mùa lũ hàng năm trên lưu vực sông Trà Khúc kéo dài từ tháng X tới tháng XII Tuy nhiên mùa lũ ở đây cũng không ổn định Nhiều năm lũ xảy ra từ tháng IX và cũng nhiều năm sang tháng I năm sau vẫn có lũ (trận lũ tháng 01/2009) Đặc điểm của dòng chảy lũ là biên độ lũ cao, cường suất nước

lũ lớn, thời gian lũ lên ngắn, dạng lũ nhọn (đặc điểm này là do cường độ mưa lớn, tập trung nhiều đợt, tâm mưa nằm ở trung hạ du các lưu vực sông, độ dốc sông lớn, nước tập trung nhanh) Lưu vực sông Trà Khúc có thời kỳ lũ tiểu mãn, lũ sớm, lũ chính vụ

và lũ muộn

- Lũ lớn nhất trong năm: Thường xảy ra vào tháng XI là tháng có mưa lớn nhất

Khả năng lũ lớn nhất hàng năm xảy ra vào tháng X chỉ chiếm khoảng 21%, xảy ra vào tháng XII chiếm 8%, còn lại tập trung chủ yếu vào tháng XI chiếm tới 71%

- Dòng chảy kiệt: Về mùa kiệt, dòng chảy trong sông nhỏ, nguồn cung cấp nước cho sông chủ yếu là nước ngầm Mùa kiệt trên sông Trà Khúc kéo dài từ tháng I tới tháng IX với tổng lượng dòng chảy chỉ chiếm 20% ÷ 30% tổng lượng dòng chảy năm Trong năm có 2 thời kỳ kiệt, thời kỳ kiệt nhất xuất hiện vào tháng IV, với lưu lượng tháng Qbq = 50,0m3/s tương ứng với mô số bình quân 18,0l/s/km2, thời kỳ kiệt thứ 2 xảy ra vào tháng VII, VIII với lưu lượng trung bình tháng VIII là 61,0m3/s Như vậy

tỷ lệ dòng chảy trung bình tháng IV và tháng VIII so với dòng chảy năm đạt 2,15% và 2,61% Ba tháng kiệt nhất, tháng III, IV, V, lượng dòng chảy chỉ chiếm 7,93% lượng dòng chảy năm Hai tháng VII, VIII, lượng dòng chảy chỉ chiếm 5,24% lượng dòng chảy năm Trong khi đó lượng dòng chảy tháng XI chiếm 30,16% dòng chảy năm

1.5.1.2 Sông Bàu Giang:

- Sông Bàu Giang là một nhánh sông nhỏ (chi lưu) thuộc lưu vực sông Phước Giang, nằm hoàn toàn trong vùng đồng bằng thuộc các huyện Nghĩa Hành, Tư Nghĩa Sông Bàu Giang bắt nguồn từ dãy núi Gò Gai, phía tây xã Nghĩa Kỳ, huyện Tư Nghĩa, giáp với phái Tây xã Hành Thuận – huyện Nghĩa Hành Phần lớn chiều dài sông chảy qua vùng địa hình đồng bằng có độ cao (5-20)m Gần hết diện tích lưu vực là đồng

bằng, làng mạc, nên dòng chảy sông mang đặc trưng của dòng chảy sông đồng bằng,

độ dốc sông nhỏ, biên lưu vực không rõ ràng Chênh lệch lượng dòng chảy giữa 2 mùa khô và mùa lũ khá lớn Lượng nước mùa khô trên sông chủ yếu là lượng nước hồi quy

do khu canh tác ruộng lúa mang lại

- Dòng chảy chính theo hướng là hướng Đông –Tây, sau khi qua cầu Bàu Giang sông chuyển hướng Tây Nam – Đông Bắc, rồi hợp lưu với sông Phú Thọ Lưu vực tính tới vị trí cầu Bàu Giang (tại QL IA) có diện tích lưu vực là 74,5km2 Chiều dài sông chính: 10,2km, độ dốc sông chính : 0,17 o/oo, mật độ lưới sông: 0,38 km/km2, bề rộng trung bình lưu vực: 2,60km

- Dòng chảy năm: Sông Bàu Giang với mô đuyn dòng chảy bình quân nhiều năm khoảng 49,0 l/s/km2 Dòng chảy năm trung bình nhiều năm với diện tích lưu vực F = 74.5 km2 đạt 2,3m3/s và tổng lượng dòng chảy 73 triệu m3 nước

- Dòng chảy lũ: Với đặc điểm của sông vùng đồng bằng, mưa tập trung vào tháng X tới tháng XII nên thường gây lũ lụt cho vùng hạ lưu vào mùa mưa, trong đó có thành phố Quảng Ngãi Đặc điểm của dòng chảy lũ cường suất nước lũ lớn, thời gian

lũ lên ngắn, không kéo dài, dạng lũ nhọn (đặc điểm này là do cường độ mưa lớn, tập trung nhiều đợt, tâm mưa nằm ở trung hạ du các lưu vực sông)

1.5.2 Tình trạng ngập úng đô thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi

1.5.2.1 Phân chia lưu vực tiêu thoát nước

Hiện tại, do điều kiện địa hình khu vực nội đô trung tâm phía bờ nam sông Trà Khúc được phân chia thành 3 lưu vực tiêu thoát nước chính với tổng diện tích khoảng

1243 ha Trong đó: Phạm vi nghiên cứu là Lưu vực tiêu 1 (gồm phường Lê Hồng

Phong, Trần Phú và một phần Trần Hưng Đạo và Nguyễn Nghiêm) Lưu vực tiêu 3 (gồm Nghĩa Chánh, Trần Hưng Đạo và một phần Chánh Lộ, Nguyễn Nghiêm) Hai lưu vực này tập trung tiêu thoát nước ra sông Trà Khúc Lưu vực tiêu 2 (gồm Nghĩa Lộ và một phần Chánh lộ) tập trung tiêu thoát nước ra sông Bàu Giang

Hình 1.2 Bảng đồ phân chia lưu vực khu nội đô

1.5.2.2 Đánh giá tình trạng ngập úng của phạm vi nghiên cứu

Thành phố Quảng Ngãi nói chung và khu vực nội đô (lưu vực tiêu 1) nói riêng luôn bị quá tải với tình trạng ngập úng xảy ra vào mùa mưa lũ Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng này, song tập trung chủ yếu các nguyên nhân (nguồn gốc gây ngập) sau:

Thứ nhất, do yếu tố địa hình của lưu vực tiêu 1 nằm phía bờ nam sông Trà Khúc

thấp hơn nhiều so với đỉnh mực nước lũ sông Trà Khúc (đỉnh mực nước lũ dao động từ 3.5m đến 7.5m, tương ứng với từ mức lũ báo động 1 lên trên mức lũ báo động 3) và xấp xỉ bằng đỉnh lũ sông Bàu Giang sông (đỉnh mực nước lũ dao động từ 3.0m đến 5.0m), trong khi đó cao độ nền trong khu nội đô của trung tâm thành phố phía bờ nam sông Trà Khúc dao động từ 4.0 đến 6.5m nên không thể tiêu thoát kịp thời khi xảy ra mưa lũ (mặt dù thành phố đã đầu tư xây dựng một trạm bơm cưỡng bức công suất 12.000 m3/h và hai hồ điều hòa tại phường Lê Hồng Phong nhằm giảm bớt tình trạng ngập úng cho lưu vực 1 nhưng vẫn chưa đáp ứng được)

Hình 1.3 Khu trung tâm thành phố nằm giữa sông Trà Khúc-Bàu Giang

Thứ hai, Hệ thống cống thoát nước mưa và nước thải chung ở nội đô thành phố

nói chung và lưu vực tiêu nói riêng do đầu tư đã lâu, thiếu kinh phí bão dưỡng, nạo vét thường xuyên nên đã xuống cấp, nhiều đoạn cống thoát nước không kết nối với hệ thống thoát nước chính Công suất của nhiều cống thoát nước được thiết kế chưa đảm bảo năng lực tiêu thoát, cộng thêm với việc bị ảnh hưởng do bùn ứ đọng trong cống và chất thải đổ xuống cống Ngoài ra, việc thiếu các miệng thu nước mưa và giếng thăm hạn chế hiệu quả hoạt động của hệ thống thoát nước và công tác bảo dưỡng

Thứ ba, Quá trình đô thị hoá thành phố diễn ra nhanh chóng trong những năm

gần đây đã làm giảm sự điều tiết tự nhiên của bề mặt lưu vực Điển hình như trong khu vực nghiên cứu từ sau năm 2010, phần lớn diện tích đất sản xuất nông nghiệp, ao tự nhiên (vùng trũng thấp) được san lấp làm khu đô thị (Khu đê Bao, Gò Đá, Bàu Cả ) nên làm giảm “diện tích hồ điều hòa tự nhiên” trong nội đô, đồng thời gây gia tăng áp lực tiêu thoát lên các cống, kênh tiêu hiện hữu Ngoài ra, tăng tỷ lệ phần diện tích bề mặt do được bê tông hoá, nhựa hoá, xây dựng nhà, công xưởng, đường sá trong quá trình đô thị hóa làm cho toàn bộ mưa trên bề mặt đều tập trung thành dòng chảy, không thể thấm xuống đất cũng góp phần không nhỏ gây nên tình trạng ngập úng đô thị

Thứ tư, Công tác lập quy hoạch, tính toán thiết kế hệ thống tiêu thoát nước chưa

được quan tâm đúng mức, chưa có sự kết nối đồng bộ của từng khu dân cư vào trục tiêu thoát chính; chưa đánh giá đúng, đủ vị trí cũng như công suất các trạm bơm cần thiết để vận hành bơm tiêu thoát ra sông Trà Khúc, nhằm rút ngắn thời gian ngập cho

đô thị Nguồn lực đầu tư cho Hệ thống tiêu thoát nước của thành phố còn hạn chế cũng

Sông Trà Khúc

Sông Bàu Giang

là một trong những nguyên nhân làm cho tình trạng ngập úng của thành phố chưa được cải thiện đúng mức

Thứ năm, Trong những năm gần đây, dưới sự tác động mạnh mẽ của biến đổi khí

hậu, nhiều đợt mưa lũ liên tiếp xảy ra với tần suất và cường độ mưa ngày càng tăng, làm cho nhiều công trình, hạng mục công trình tiêu thoát nước bị hư hỏng, bồi lấp nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến tình trạng ngập úng của thành phố Điển hình những đợt mưa rất lớn xảy ra trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi trong những năm gần đây (2011 đến 2017):

- Đợt mưa từ ngày 16-19/10/2011: 445,9mm

- Đợt mưa từ ngày 1-4/10/2013: 329,7mm

- Đợt mưa từ ngày 29/11 đến 2/12/2016: 529,8mm

- Đợt mưa từ ngày 3-6/11/2017: 643,7mm

1.5.2.3 Một số hình ảnh các tuyến đường bị ngập trong năm 2017

Hình 1.4 Trục đường Phan Đình Phùng (đoạn từ Hùng Vương đến

Nguyễn Tự Tân)

Hình 1.5 Trục đường Quang Trung (đoạn giao nhau Quang Trung-Hùng Vương)

Hình 1.6 Trục đường Phan Bội Châu (đoạn gần Trần Hưng Đạo

đến Hùng Vương)

Hình 1.7 Trục đường Chu Văn An (đoạn từ Nguyễn Trãi đến

Trần Quang Diệu)

Hình 1.8 Trục đường Nguyễn Công Phương (đoạn gần ngã 5 mới)

Hình 1.9 Khu vực ngập lụt trước bệnh viện đa khoa tỉnh Quảng Ngãi

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN MÔ HÌNH ĐỂ TÍNH TOÁN, MÔ PHỎNG NGẬP ÚNG ĐÔ THỊ PHÍA NAM THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI

2.1 Mô hình tính toán thoát nước đô thị

2.1.1 Quá trình vật lý của dòng chảy đô thị

Theo tính chất vật lý của quá trình hình thành và chuyển hóa, quá trình mưa, dòng chảy ở một lưu vực đô thị được chia thành 3 giai đoạn cơ bản:

- Hình thành dòng chảy: Từ sự xuất hiện của mưa (do tính chất của mặt đệm gây

ra tổn thất) nên đây là quá trình tìm kiếm lượng mưa hiệu quả là lượng mưa thực sự tạo nên quá trình hình thành dòng chảy sau khi bị tổn thất bởi bốc hơi, thấm, và điền trũng

- Tập trung dòng chảy trên bề mặt: Khi lượng mưa vượt quá các tổn thất thì bắt đầu hình thành dòng chảy trên mặt đất, do tính chất đô thị các dòng chảy sát mặt đất này được thu gom theo các cống rãnh nhỏ Với tính phân bố khắp và phức tạp của đường dẫn nên chúng cũng được ghép vào giai đoạn này, như ở đô thị thành phố Quảng Ngãi, các cống nối nhỏ có đường kính < 50 cm được ghép vào giai đoạn này

- Dòng chảy chung trong hệ thống thoát nước và kênh tự nhiên: Dòng chảy được tập trung trong hệ thống cống thoát nước vào các kênh và chảy ra sông lớn để đổ ra biển Trong giai đoạn này dòng chảy phụ thuộc vào cấu trúc thuỷ lực của hệ thống lòng dẫn Do vậy cần nắm được những số liệu hình học, loại mặt cắt, vật liệu lòng dẫn

- Các quá trình trên có thể diễn giải như sau:

 Giai đoạn 1: Hình thành dòng chảy

Dòng chảy mặt đô thị hình thành chủ yếu từ mưa hiệu quả, nghĩa là lượng mưa

đã khấu trừ tổn thất Tỷ lệ tổn thất ban đầu phụ thuộc vào tình hình mặt đệm và cường

độ mưa Các đặc trưng thuỷ văn của bề mặt đô thị thay đổi rõ rệt qua tình trạng sử dụng đất và thời gian mưa

Dựa vào đặc tính thuỷ văn, bề mặt đô thị được chia thành hai loại diện tích: loại thấm như vườn, các bãi cỏ ven các đường giao thông, bãi đất trồng, công viên… và loại tương đối không thấm (nền cứng) như đường phố, hè đường, bãi đỗ xe, mái nhà… Trong trận mưa, lượng bốc hơi từ mặt nước và thảm thực vật nói chung chiếm tỷ

lệ nhỏ trong tổn thất, trong khi đó lượng thấm vào các lớp đất tự nhiên đã quy hoạch hoặc chưa xây dựng là đáng kể nhất, phụ thuộc vào loại, cách thức sử dụng đất và thay đổi theo mùa Đó chính là tổn thất điền trũng Điền trũng là một vấn đề rất phức tạp trên bề mặt đô thị, nó phụ thuộc vào quy hoạch và điều kiện địa hình tự nhiên vốn có của một đô thị Lượng điền trũng có thể bao gồm 2 loại: loại điền trũng tự nhiên chưa xây dựng như ao hồ kín và loại nhân tạo như các vùng trũng xen kẽ các khu vực xây

dựng không có đường thoát hoặc có cao độ đáy thấp hơn cao trình cửa thoát nước Với các đô thị hệ thống thoát nước xây dựng không đồng bộ hoặc quá tải nên trong các trận mưa lớn, lượng nước bị trữ lại do các ga thu, cống và mương thoát bị tắc và bồi lấp, gây ra điền trũng (ngập úng) cục bộ Thêm vào đó, do cấu trúc đô thị ở nước ta, dòng chảy sau khi đã hình thành trên nền cứng (mái nhà, đường phố rải nhựa…) lại chảy tràn qua diện tích đất tự nhiên (vườn, khu đất trống…) nên cũng tham gia vào quá trình thấm và điền trũng Do vậy, ở nội đô thành phố Quảng Ngãi lượng tổn thất do điền trũng chiếm tỷ lệ đáng kể trong tổn thất chung Tuy nhiên việc xác định lượng điền trũng chỉ là ước lượng

Mặc dù địa hình bề mặt đô thị không đồng đều, song để đơn giản chúng ta vẫn có khả năng nắm được quá trình dòng chảy mặt qua nghiên cứu sự hình thành và tập trung dòng chảy từ mưa qua thấm ở một bề mặt dốc, đồng thời tương đối phẳng Sau giai đoạn bão hòa, nước mặt bắt đầu tích lại trên bề mặt Lúc đầu khi lượng mưa còn ít

và sức căng mặt ngoài còn chiếm ưu thế, các giọt nước được giữ lại tại các lỗ hỏng cách ly nên không sinh dòng chảy Nếu trận mưa tiếp tục, sức căng mặt ngoài không thắng nổi trọng lực và momen động lượng của nước mưa được tạo thành bởi tốc độ dốc bề mặt, nên các lỗ chứa nước cách ly bị bão hòa và hình thành dòng chảy trên mặt dốc

 Giai đoạn 2: Tập trung dòng chảy trên bề mặt

Trận mưa vẫn tiếp tục có 2 thành phần: lượng mưa rơi xuống lưu vực và dòng chảy sườn dốc đều tăng theo thời gian Trong các lớp thời gian đầu, dòng chảy chung của lưu vực được hình thành từ các phần diện tích sát mặt cắt khống chế Khi dòng chảy từ điểm xa nhất của lưu vực tham gia vào dòng chảy chung tại mặt cắt khống chế thì toàn bộ diện tích lưu vực tham gia dòng chảy Thời gian chuyển động của dòng chảy từ điểm xa nhất đến cửa xả ra của lưu vực thường được gọi là thời gian tập trung dòng chảy TC Trong mô hình dòng chảy đô thị, thời gian TC rất quan trọng, nó là thông số cơ bản chi phối hoạt động của mô hình

Tương tự như ở lưu vực tự nhiên, để hình thành dòng chảy mưa trên mặt dốc đô thị, chiều sâu lớp nước mưa và gradient năng lượng phải thắng được sức cản Tuy vậy khi chuyển động, sức cản dòng chảy do cấu tạo bề mặt đô thị lại tăng lên Sức cản không chỉ phụ thuộc vào độ nhám bề mặt, chiều sâu dòng chảy… mà còn phụ thuộc vào tính không ổn định và không đều của dòng chảy

 Giai đoạn 3: Dòng chảy chung trong hệ thống thoát nước và kênh tự nhiên Dòng chảy được tập trung vào các đường cống nhỏ rồi vào các cống lớn từ đó chảy vào các kênh rồi đổ vào sông, cuối cùng đổ ra biển Do quá trình phát triển đô thị

hệ thống đường cống cũng được phát triển theo và phụ thuộc vào phương cách bố trí của mạng lưới (tùy địa hình, sự chuyển đổi sử dụng đất, đặc tính của đô thị…) hay sự

cải tạo và tác động của công trình lên hệ thống sông rạch Sự tác động này làm cho mối quan hệ ngày càng phức tạp hơn mà các mô hình cần phải giải quyết

Hình 2.1 Minh họa thoát lũ đô thị

Hình 2.2 Sơ đồ mô phỏng quá trình hình thành dòng chảy đô thị

2.1.2 Mô hình tính toán của dòng chảy đô thị

Song song với quá trình tất yếu của sự hình thành đô thị, vấn đề tính toán dòng chảy đô thị cũng đã có lịch sử hơn 100 năm và đang có bước tiến bộ vượt bậc cả về chất và lượng trong thời đại cách mạng của khoa học kỹ thuật hiện nay Năm 1880 công thức Burgi – Ziegle (Thụy Sỹ) được công bố và sau đó là ở Mỹ, Kuichling (1989) giới thiệu công thức thích hợp nổi tiếng Hai công thức trên là những bước đi ban đầu để tính toán dòng chảy ở lưu vực đô thị và cũng từ đó vấn đề tiêu thoát nước

đô thị đã được nhìn nhận là một biện pháp kỹ thuật Cùng với các công thức này và các công thức nửa thực nghiệm được xây dựng sau đó (công thức cường độ giới hạn) chỉ mới đánh giá lưu lượng dòng chảy lớn nhất nhằm xác định kích thước đường ống thoát nước Tiếp theo, một số phương pháp được xây dựng đã đưa vào các thông tin về quan hệ mưa – dòng chảy như sự phân bố dòng chảy theo thời gian nhằm mô tả chi tiết hơn quá trình này Các phương pháp này bắt đầu được gọi là mô hình

Nói chung các mô hình như vậy mới mô tả các mức độ khác nhau của quá trình chuyển hóa từ mưa đến dòng chảy Thuỷ văn đô thị thực sự là một môn khoa học bắt đầu vào khoảng giữa thế kỷ 19 nhằm đáp ứng vấn đề về quy hoạch và thiết kế đô thị sao cho phù hợp với quy luật, điều kiện phát triển của mỗi quốc gia Một trong những vấn đề nổi bật của thuỷ văn đô thị là tiêu thoát nước mưa, nước thải cũng như chống ngập úng, ô nhiễm môi trường

Đây là vấn đề cần phải giải quyết cho cả hiện tại lẫn tương lai Tiêu thoát nước của đô thị hiện tại đang là một vấn đề hết sức quan trọng nhưng chi phí và đầu tư lại

vô cùng lớn Căn cứ vào tình hình thực tế như vậy, trong những năm gần đây người ta

đã xây dựng nhiều mô hình thực tế đạt hiệu quả cao khi tính mô phỏng không quá phức tạp mà cùng không quá đơn giản Việc mô phỏng dòng chảy trong hệ thống thoát nước đô thị dựa trên hai mối quan hệ chủ đạo:

 Quan hệ mưa – dòng chảy

 Diễn toán trên hệ thống dẫn nước (đường cống, kênh, rạch) bằng hệ phương trình Saint – Venant với nhiều tác giả thiết kế về điều kiện biên, phương cách giải và các phương trình phụ trợ khác nhau, tuỳ theo mục đích yêu cầu khác nhau

2.1.3 Một số mô hình toán tính thoát nước mưa đô thị

Tùy theo các phương cách chọn lựa về phương pháp giải số, sơ đồ tính toán được

áp dụng, cấu trúc dữ liệu và hiển thị kết qủa mà các mô hình toán có nhiều tên gọi khác nhau Nên sản phẩm chương trình tính phần lớn là tổng hợp của nhiều mô hình toán áp dụng thông qua các trạng thái của quá trình vận chuyển chất lỏng trong thiên nhiên, trong đó phần diễn toán trên kênh thiên nhiên và đường cống dẫn nước là chủ đạo

Một số mô hình toán thoát nước cho đô thị đang được áp dụng vào tính toán, có thể liệt kê một vài mô hình như sau:

MIKE URBAN Sai phân ẩn 6 điểm Abbott (1982)

SWMM Sai phân hiện Roesner và Shubinski (1982) CAREDAS Sai phân ẩn 4 điểm Chevereau (1978)

HYDRO-WORKS/SPIDA Sai phân ẩn 4 điểm Wallingford (1991)

STORM Sai phân hiện Roesner và cộng sự (1997)

2.2 Phân tích, lựa chọn mô hình

2.2.1 Giới thiệu hệ phương trình Saint – Venant:

S gA x

A Q

f O

Hệ phương trình Saint – Venant rất phức tạp, cho tới nay chưa thể giải bằng phương pháp giải tích Người ta có thể giải hệ phương trình này một cách gần đúng,

nghĩa là sau khi đã đơn giản bớt một số số hạng để nhận được hệ phương trình đơn giản hơn Người ta cũng giải hệ phương trình này bằng phương pháp số, nghĩa là xác định Q,Z,… tại một số điểm xác định theo không gian và thời gian

Có nhiều thuật toán để giải cho phương trình Saint – Venant tuy nhiên phương pháp sai phân là một trong những phương pháp được sử dụng nhiều nhất Trên thế giới cũng như tại Việt Nam, có nhiều tác giả đã nghiên cứu, phát triển sâu sắc về việc thành lập các sơ đồ tính và xây dựng các chương trình tính theo phương pháp sai phân Đầu tiên, các đạo hàm trong các phương trình vi phân được biểu diễn thông qua giá trị của hàm tại các điểm trong miền tính toán, biến các phương trình vi phân thành các phương trình đại số với ẩn số là giá trị hàm tại các điểm Động tác này được gọi là rời rạc hóa các phương trình vi phân, còn các điểm ở đó các giá trị hàm tham gia vào phép rời rạc được gọi là các điểm lưới Sau phép giải, ta chỉ nhận được giá trị hàm tại các điểm lưới, còn ở các điểm khác, nếu ta quan tâm đến giá trị của hàm thì phải dùng phép nội suy Người ta gọi chung phương pháp giải như vậy là phương pháp số Tuỳ theo cách thức tiến hành rời rạc mà ta có các phương pháp số khác nhau, ví dụ: phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method), phương pháp phần tử biên (Boundary Element Method), phương pháp sai phân hữu hạn (Finite Difference Method), phương pháp thể tích hữu hạn (Finite Volume method),

Trong phương pháp sai phân, người ta thay các biểu thức đạo hàm bằng các biểu thức sai phân tương đương Để dễ dàng hình dung, ta xem xét các điểm trên mặt phẳng (x- t), tại đó các giá trị hàm (ẩn số) được quan tâm tính toán Các điểm này phân bố thành một mạng lưới (Hình 3.4) Theo chiều thời gian, các lớp lưới cách nhau 1 khoảng t, còn theo chiều dài không gian làx Thông thường t không thay đổi từ lớp thời gian này sang lớp thời gian kia, còn x có thể thay đổi khi đi từ mặt cắt này sang mặt cắt khác

Hình 2.3 Sơ đồ sai phân ẩn hệ phương trình Saint – Venant

i j i

i j i

(sai phân trung tâm theo không gian)

t

i j i

i j i

(sai phân lùi theo thời gian)

Trong phương pháp sai phân hữu hạn, tùy theo cách thay các đạo hàm riêng bằng các tỷ số sai phân khác nhau mà có những sơ đồ sai phân khác nhau Phương pháp sai phân chủ yếu có hai sơ đồ là hiện và ẩn Sơ đồ hiện có ưu điểm là đơn giản trong tính toán nhưng bước thời gian bị khống chế để đảm bảo điều kiện ổn định Sơ đồ ẩn phức

tạp hơn nhưng lại ít bị giới hạn bởi thời gian tính toán nên thường được ứng dụng nhiều hơn

Để giải hệ phương trình Saint – Venant cần phải có các điều kiện ban đầu và điều kiện biên Điều kiện ban đầu là các giá trị tại thời điểm bắt đầu tính toán Điều kiện biên là giá trị tại biên của bài toán; với bài toán 1D thì đó là điểm đầu và điểm cuối của hệ thống tính toán Độ ảnh hưởng của điều kiện ban đầu giảm dần theo thời gian,

do đó ta có thể chọn khá tuỳ ý; trong khi đó ảnh hưởng của điều kiện biên là rất quan trọng nên phải lưu ý khi chọn

2.2 Lựa chọn mô hình

Để tính toán, mô phỏng quá trình tiêu thoát nước cho lưu vực tiêu 1 phía bờ nam

sông Trà Khúc, thành phố Quảng Ngãi, tác giả lựa chọn mô hình MIKE URBAN (Mô đun SWMM) để mô phỏng lượng nước của lưu vực thoát nước đô thị và tính toán quá

trình chảy tràn từ mỗi lưu vực bộ phận đến cửa nhận nước của nó Đây là mô hình số

có thể mô phỏng quá trình dòng chảy do mưa ở lưu vực đô thị bao gồm cả phần thấm

và sau thấm Sau đó tổng hợp diễn toán theo phương pháp thuỷ lực trên toàn bộ hệ thống tiêu thoát nước đô thị Mô hình có khả năng diễn toán với bất kỳ trạng thái chảy nào như chảy có áp và không có áp, với bất kỳ cấu trúc phức tạp nào của hệ thống thoát nước như hồ điều tiết, cống, kênh, vận hành của hệ thống trạm bơm v.v bằng phương pháp thuỷ lực dựa trên việc giải hệ phương trình Saint Venant

Ngoài ra, Mô hình MIKE URBAN được phát triển bởi Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) sử dụng để mô hình hóa mạng lưới thoát nước đô thị với độ linh hoạt cao, có giao diện mở, được tích hợp với hệ thống GIS Mô hình tính toán quan hệ mưa - dòng chảy đô thị với yêu cầu số liệu không quá phức tạp và thể hiện được đặc trưng lưu vực ứng với các mức độ đô thị hóa khác nhau Hiện tại, phần mềm MIKE URBAN cũng được sử dụng miễn phí trong khi các phần mềm khác có giá thành rất cao Vì vậy, việc lựa chọn MIKE URBAN – SWMM để sử dụng tính toán, mô phỏng thực trạng tiêu thoát nước mưa cho đô thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi là phù hợp Cấu trúc mô hình MIKE URBAN – SWMM được thể hiện qua các sơ đồ sau:

Hình 2.4 Cấu trúc mô hình MIKE URBAN – SWMM

Hình 2.5 Minh họa mô hình MIKE URBAN