Luận văn thạc sĩ 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 triểnnhanh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Đà Nẵng – Năm 2019

A THÔNG TIN CHUNG:

- Chuyên ngành:Kỹ thuật xây dựng Công trình thủy

- 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 ngậplụt đô thị Với mục đích đề xuất các biện pháp giảm ngập lụt và tiêu thoát nước, bằngphương pháp sử dụng mô hình MIKE Urban ( Mô đun SWMM ) để tính toán và môphỏng hệ thống thoát nước cho Quảng Ngãi Trong nghiên cứu này, mô hình MIKEUrban đã mô phỏng tốt hệ thống thoát nước cho toàn bộ khu vực đô thị phía Nam QuảngNgãi 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 độngđối 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 ofproposing 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 urbanarea in the south of Quang Ngai In addition, the research has also made modelcalibration and verification The results show that the hydrological, hydraulic, andtopographic data sets that have been processed are appropriate The proposed measuresfor inundation mitigation and drainage are reasonable The study has provided useful andnecessity information to the local authorities in proactively coping with and mitigatingproblems 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 triểnnhanh chóng, nhiều khu dân cư đô thị mới được hình thành, các dự án nâng cấp, mởrộng mạng lưới giao thông, thoát nước, công viên, cây xanh, các dịch vụ, trung tâmvui chơi công cộng…, góp phần không nhỏ hình thành đô thị trên diện rộng, tạo nêndiện 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 vớinhiều hạn chế, thách thức như trình trạng ô nhiễm môi trường nước, chất thải rắn, vệsinh an toàn thực phẩm, tệ nạn xã hội… và đặc biệt là tình trạng nước chảy tràn, ngậptrên các tuyến đường, khu dân cư vào những ngày mưa lớn, gây ảnh hưởng đến sứckhỏe đối với cộng đồng (do hệ thống thoát nước thải và thoát nước mưa chung) vàlàm hạn chế các hoạt động kinh tế, xã hội của người dân thành phố mà nguyên nhânchủ yếu là do hệ thống thoát nước chung có quy mô nhỏ, thiếu kết nối đồng bộ, bị quátải và xuống cấp; mặt khác một số ao, hồ, vùng trũng thấp đã được san lấp làm khu đôthị nên góp phần làm gia tăng tình trạng ngập hầu hết đối với các phường trung tâmcủa thành phố

Mặt khác trong điều kiện mưa, bão có xu thế cực đoan do ảnh hưởng của biếnđổi khí hậu như hiện nay, nhằm định hướng trong công tác lập quy hoạch, đầu tư xâydựng cơ sở hạ tầng để phát triển kinh tế-xã hội của thành phố Quảng Ngãi luôn bềnvững, thân thiện với môi trường , Tác giả lựa chọn đề tài luận văn “Nghiên cứu đềxuất 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 nằmphía nam sông Trà Khúc, thành phố Quảng Ngãi) để hiểu về bản chất và các nguyênnhân gây ngập; từ đó đề xuất biện pháp giảm thiểu tình trạng ngập úng, nâng cao khảnăng tiêu thoát nước cho đô thị phía Nam thành phố đến thời điểm hiện tại và trongtương 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 trữnước quy hoạch trong tương lai của đô thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi (phía bờNam 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 sôngTrà Khúc, đây cũng chính là thành phố Quảng Ngãi khi chưa mở rộng) đô thị phía Bắcthành phố có 01 phường và 12 xã (nằm về phía bờ Bắc sông Trà Khúc, cũng chính làphần 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), cũngnhư 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 cóthẩm quyền phê duyệt; thu thập các thông tin, số liệu tính toán, thống kê từ các Đài khítượng 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 trạngcủa thành phố Quảng Ngãi, phân tích nguyên nhân gây ngập để làm cơ sở đề xuất biệnpháp giảm thiểu các nguy cơ ngập, nâng cao khả năng tiêu thoát nước của thành phốQuảng 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 khíhậu bất thường và một hệ thống thoát nước mưa được quy hoạch và xây dựng chưađồng bộ, thiếu kết nối, quy mô nhỏ và xuống cấp thì tình trạng ngập úng vào mùa mưatrong khu vực đô thị là điều tất yếu

- Việc nghiên cứu tính toán, mô phỏng hệ thống thoát nước mưa hiện trạng mộtphần của đô thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi để tìm ra nguyên nhân của tình trạngngập úng là việc làm hết sức cần thiết Từ đó đề xuất giải pháp giảm thiểu các nguy cơngập, nâng cao khả năng tiêu thoát nước của thành phố Quảng Ngãi cho thời điểmhiện tại, trong tương lai, làm cơ sở khoa học định hướng trong công tác lập quyhoạch, đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng để góp phần phát triển kinh tế-xã hội của thànhphố 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 từ108034’ 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 vềphía Bắc 28 Km, phía Nam 58 Km, phía Tây 57 Km); cách thành phố Đà Nẵng 120km; cách thành phố Quy Nhơn 160 km; cách thành phố Hồ Chí Minh 821 Km và cáchThủ 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 trungtâm 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 theoNghị quyết 123 của Chính phủ thì hiện nay TP Quảng Ngãi có tổng diện tích 159,04Km2 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 điềuchỉnh Quy hoạch chung thành phố Quảng Ngãi đến năm 2030, TP Quảng Ngãi tậptrung 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 Khúcđược lấy làm trung tâm và đô thị được phát triển dọc đôi bờ sông Trà, theo hướngxuôi về biển

1.2 Điều kiện tự nhiên thành phố Quảng Ngãi

1.2.1 Địa hình

Thành phố Quảng Ngãi nằm về phía hạ lưu của sông Trà Khúc, địa hình có dạngđồng bằng hẹp xen kẽ các quả đồi bát úp, các đồi này có đỉnh bằng phẳng dốc về 4 phíavới độ dốc từ 5-15% Trong vùng nội thị có núi Thiên Ấn, Thiên Bút, núi Ông, sông TràKhúc, sông Bàu Giang tạo nên môi trường sinh thái tốt, cảnh quan đẹp Phía Đông –Đông Nam núi Bút có hòn Nghiên, quen gọi là hòn Mu Rùa Phía Nam – Tây Nam có một

gò đồi, xưa gọi là núi Sơn Xuyên (vì có đàn Sơn Xuyên thờ sông núi), sau gọi là QuySơn Đại bộ phận đất đai của thành phố Quảng Ngãi là đồng bằng, có độ

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 70đến 80% lượng mưa cả năm Hai tháng mưa lớn nhất là tháng IX và tháng X cólượng mưa vào cỡ 600 đến 900 mm/tháng Mùa mưa trùng với thời kỳ gió mùa ĐôngBắc 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 giờnắng nhiều nhất khoảng 242 h/tháng, tháng 12 có số giờ nắng ít nhất, khoảng 90h/tháng

- Gió: Tỉnh Quảng Ngãi có gió Tây khô nóng trong mùa hè Hiện tượng nắngnóng 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 hướngĐông và Đông Bắc, thường gây ra gió giật, các cơn lốc và mưa to, ẩm ướt, đồng thờinhiệt độ giảm mạnh

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

- Đất đá trong khu vực nghiên cứu, về cơ bản có tính thấm yếu Nước ngầm cótrữ lượng ít, hầu như chỉ gặp trong các đới nứt nẻ của đá gốc và các trầm tích cát cuộisỏi với diện phân bố và độ dày rất hạn chế trong khu vực Việc khai thác nước để cungcấp 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 tưphát 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 TràKhúc được liệt vào hạng sông lớn và được ghi vào điền sử Từ năm 1986 đến nay, doyêu cầu thuỷ lợi hoá, sông Trà Khúc được xây dựng đập ngăn nước ở trung lưu đểxây dựng công trình thuỷ lợi Thạch Nham nên vào mùa khô dòng chảy qua khu vựcthành phố Quảng Ngãi gần rất ít Sông có độ dốc lớn nên vào mùa mưa, lũ từ thượngnguồn đổ về gây nên tình trạng ngập lụt trên diện rộng cho vùng hạ du, nhất là cáchuyện 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 phốhiện 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 chủyếu 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 lựclượng lao động có khoa học, nghiệp vụ chuyên môn và công nhân kỹ thuật lành nghềchiểm 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 chuyểndịch đáng kể, theo hướng ngày càng tăng tỷ trọng công nghiệp và dịch vụ Nền kinh tếcủa thành phố đã có những nét thể hiện là nền kinh tế của đô thị lớn; tốc độ tăngtrưởng 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 giảm2,3%

- 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 thịmới để phục vụ nhu cầu của nhân dân

- Công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp trên địa bàn phát triển chưa bền vững Hạtầng công nghiệp chưa được đầu tư đúng mức Trình độ lao động trong lĩnh vực côngnghiệp 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 nghiệpcòn gặp nhiều khó khăn Chưa xây dựng được mô hình liên kết sản xuất, chế biến vàtiêu 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; chỉđạo 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 Chưaxây 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 đầutrong 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 VănĐồng và Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh - Phân hiệu Quảng Ngãi; 04trường cao đẳng; 09 trường Trung học phổ thông; 23 trường Trung học Cơ sở; 32trường Mẫu giáo; 10 trạm và trung tâm y tế; 01 bênh viện Đa khoa Các trường học vàtrạm y tế cơ bản đã được trang bị khá đầy đủ cơ sở vật chất kỹ thuật phục vụ công tácgiảng 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, hộidiễn 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 tưnhư: nhà luyện tập - thi đấu, bóng chuyền, quần vợt, phục vụ tốt cho các tầng lớpnhân 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 côngnghiệp và dịch vụ; cơ sở hạ tầng đang phát triển mạnh mẽ, mật độ dân số có xu hướngtăng cao trong những năm tới (tốc độ tăng dân số cơ là 0,86%), nền kinh tế của thànhphố 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 nhucầu 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 thôngtrên địa bàn thành phố là 460,7km Trong đó, đường quốc lộ (quốc lộ 1A và quốc lộ24B) 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 Cùngvới việc đầu tư nâng cấp hệ thống mạng lưới đường giao thông, thành phố phối hợpđầu 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 4kmđảm bảo cho việc đi lại của hành khách và vận chuyển hàng hóa Bắc Nam và các tàuđịa phương.

Hệ thống mạng lưới điện: Thành phố Quảng Ngãi hiện đang sử dụng nguồnđiện lưới quốc gia tại trạm biến áp 110kV Núi Bút có công suất (40+25)MVA và tổmáy phát Diezel dự phòng có tổng công suất lắp đặt 9,05 MW; trạm trung gian SơnTịnh (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 điệnchiếu 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 nayđạt công suất 23.000m3/ngày.đêm; với tổng chiều dài mạng lưới đường ống cấp nướckhoảng 200,8km Nguồn nước thô khai thác là nguồn nước ngầm, các giếng khoannằm ven sông Trà Khúc (phía Đông và phía Tây cầu Trà Khúc 1), phía Nam nằm dọchai 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 thốngthoát nước chung cho nước mưa và nước thải cấu tạo bằng ống bê tông cốt thép chônngầm dọc theo các trục đường chính khu vực trung tâm thành phố và một số các khudân cư mới được hình thành Số còn lại chưa có cống thoát (chủ yếu tập trung ở cáckhu 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 nướcthải, 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 làmsạch nước thải (công suất 600 m3/ngày), còn lại các trung tâm y tế khác chưa có hệthống 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 trên13.327 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 ngànhcông nghệ thông tin, các mạng vô tuyến ngày càng phát triển mang đến các dịch vụhiện 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 địabàn 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 vụcho khu vực thành phố và các khu vực lân cận Đến nay, thành phố có 26 chợ, trong đó

2 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,

3 trường Trung cấp, 10 trường THPT, 23 trường THCS, 30 trường tiểu học, 32trường 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 đãxây 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 đếntuyến tỉnh gồm: Bệnh viện đa khoa tỉnh 800 giường bệnh và các bệnh viện chuyên khoatỉnh: Bệnh viện Lao và bệnh phổi (100 giường), Bệnh viện Tâm thần (100 giường), Bệnhviện 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 đakhoa 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 sởkhám 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 đápứng nhu cầu khám chữa bệnh cho nhân dân

Văn hóa - TDTT: Trên địa bàn thành phố có các công trình văn hóa-TDTTnhư: 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, NhàVăn hóa Thiếu nhi, Trung tâm thanh thiếu nhi thành phố, Trung tâm Triển lãm, Nhàbảo tàng, Quảng trường, Thư viện của tỉnh và thành phố, Rạp chiếu bóng, Siêu thịsách, Đài phát thanh truyền hình, công viên và vườn hoa, Nhà văn hóa xã, phường vàthôn, tổ dân phố, các điểm luyện tập thể dục thể thao Ngoài ra, lắp đặt thiết bị thể dụcthể thao tại khu công cộng; công tác xã hội hóa trên các lĩnh vực thể dục thể thao đượcđẩy mạnh, hình thành 24 sân bóng đá mini và nhiều sân tennis, cầu lông, trung tâm thểdục 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 cóảnh 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 dòngchảy bình quân nhiều năm đạt 70 ÷ 80 l/s/km2 Dòng chảy năm trung bình nhiều nămtại Sơn Giang với diện tích lưu vực F = 2706km2 đạt 193m3/s tương ứng với dòngchảy là 71,3l/s/km2 và tổng lượng dòng chảy 6,1 tỷ m3 nước Dòng chảy phân bốkhông 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 dụngkhai 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 trungnên thường gây lũ lụt cho vùng hạ lưu vào mùa mưa, trong đó có thành phố QuảngNgãi Tuy nhiên thời gian lũ không kéo dài Mùa lũ hàng năm trên lưu vực sông TràKhúc 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 suấtnước lũ lớn, thời gian lũ lên ngắn, dạng lũ nhọn (đặc điểm này là do cường độ mưalớn, tập trung nhiều đợt, tâm mưa nằm ở trung hạ du các lưu vực sông, độ dốc sônglớn, nước tập trung nhanh) Lưu vực sông Trà Khúc có thời kỳ lũ tiểu mãn, lũ sớm, lũchính 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 vàotháng 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 nướccho sông chủ yếu là nước ngầm Mùa kiệt trên sông Trà Khúc kéo dài từ tháng I tớitháng 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 lượngtháng Qbq = 50,0m3/s tương ứng với mô số bình quân 18,0l/s/km2, thời kỳ kiệt thứ 2xảy 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% và2,61% Ba tháng kiệt nhất, tháng III, IV, V, lượng dòng chảy chỉ chiếm 7,93% lượngdòng chảy năm Hai tháng VII, VIII, lượng dòng chảy chỉ chiếm 5,24% lượng dòngchảy 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 PhướcGiang, 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 chảyqua 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 2mùa khô và mùa lũ khá lớn Lượng nước mùa khô trên sông chủ yếu là lượng nướchồi quy do khu canh tác ruộng lúa mang lại

- Dòng chảy chính theo hướng là hướng Đông –Tây, sau khi qua cầu Bàu Giangsông chuyển hướng Tây Nam – Đông Bắc, rồi hợp lưu với sông Phú Thọ Lưu vựctính tới vị trí cầu Bàu Giang (tại QL IA) có diện tích lưu vực là 74,5km2 Chiều dàisông 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 nămkhoảng 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 vàotháng 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, thờigian 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 TràKhúc 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) Hailưu 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 riêngluôn bị quá tải với tình trạng ngập úng xảy ra vào mùa mưa lũ Có nhiều nguyên nhândẫn 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) vàxấp xỉ bằng đỉnh lũ sông Bàu Giang sông (đỉnh mực nước lũ dao động từ 3.0m đến5.0m), trong khi đó cao độ nền trong khu nội đô của trung tâm thành phố phía bờ namsông Trà Khúc dao động từ 4.0 đến 6.5m nên không thể tiêu thoát kịp thời khi xảy ramưa lũ (mặt dù thành phố đã đầu tư xây dựng một trạm bơm cưỡng bức công suất12.000 m3/h và hai hồ điều hòa tại phường Lê Hồng Phong nhằm giảm bớt tình trạngngập úng cho lưu vực 1 nhưng vẫn chưa đáp ứng được)

Sông Trà Khúc

Sông Bàu Giang

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, nạovét thường xuyên nên đã xuống cấp, nhiều đoạn cống thoát nước không kết nối với hệthống thoát nước chính Công suất của nhiều cống thoát nước được thiết kế chưa đảmbảo năng lực tiêu thoát, cộng thêm với việc bị ảnh hưởng do bùn ứ đọng trong cống vàchất thải đổ xuống cống Ngoài ra, việc thiếu các miệng thu nước mưa và giếng thămhạn 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 trongkhu 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, BàuCả ) nên làm giảm “diện tích hồ điều hòa tự nhiên” trong nội đô, đồng thời gây giatăng áp lực tiêu thoát lên các cống, kênh tiêu hiện hữu Ngoài ra, tăng tỷ lệ phần diệntích 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 dòngchảy, 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 tiêuthoát chính; chưa đánh giá đúng, đủ vị trí cũng như công suất các trạm bơm cần thiết đểvận 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

là một trong những nguyên nhân làm cho tình trạng ngập úng của thành phố chưađược 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 lấpnghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến tình trạng ngập úng của thành phố Điển hình nhữngđợt 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 sựtạo nên quá trình hình thành dòng chảy sau khi bị tổn thất bởi bốc hơi, thấm, và điềntrũng

- Tập trung dòng chảy trên bề mặt: Khi lượng mưa vượt quá các tổn thất thì bắtđầu hình thành dòng chảy trên mặt đất, do tính chất đô thị các dòng chảy sát mặt đấtnày được thu gom theo các cống rãnh nhỏ Với tính phân bố khắp và phức tạp củađường dẫn nên chúng cũng được ghép vào giai đoạn này, như ở đô thị thành phốQuảng 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 đượctập 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 Dovậy 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 sửdụng đất và thời gian mưa

Dựa vào đặc tính thuỷ văn, bề mặt đô thị được chia thành hai loại diện tích: loại thấmnhư vườn, các bãi cỏ ven các đường giao thông, bãi đất trồng, công viên… và loạitương 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 lệnhỏ trong tổn thất, trong khi đó lượng thấm vào các lớp đất tự nhiên đã quy hoạchhoặc chưa xây dựng là đáng kể nhất, phụ thuộc vào loại, cách thức sử dụng đất và thayđổi theo mùa Đó chính là tổn thất điền trũng Điền trũng là một vấn đề rất phức tạptrên bề mặt đô thị, nó phụ thuộc vào quy hoạch và điều kiện địa hình tự nhiên vốn cócủa một đô thị Lượng điền trũng có thể bao gồm 2 loại: loại điền trũng tự nhiên chưaxây 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 trongcác trận mưa lớn, lượng nước bị trữ lại do các ga thu, cống và mương thoát bị tắc vàbồi 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…) lạichảy tràn qua diện tích đất tự nhiên (vườn, khu đất trống…) nên cũng tham gia vàoquá 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 lượngđiền trũng chỉ là ước lượng

Mặc dù địa hình bề mặt đô thị không đồng đều, song để đơn giản chúng ta vẫn cókhả năng nắm được quá trình dòng chảy mặt qua nghiên cứu sự hình thành và tậptrung dòng chảy từ mưa qua thấm ở một bề mặt dốc, đồng thời tương đối phẳng Saugiai 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 hỏngcách ly nên không sinh dòng chảy Nếu trận mưa tiếp tục, sức căng mặt ngoài khôngthắng nổi trọng lực và momen động lượng của nước mưa được tạo thành bởi tốc độdốc bề mặt, nên các lỗ chứa nước cách ly bị bão hòa và hình thành dòng chảy trên mặtdốc

 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 dòngchảy sườn dốc đều tăng theo thời gian Trong các lớp thời gian đầu, dòng chảy chungcủa lưu vực được hình thành từ các phần diện tích sát mặt cắt khống chế Khi dòngchảy từ điểm xa nhất của lưu vực tham gia vào dòng chảy chung tại mặt cắt khống chếthì toàn bộ diện tích lưu vực tham gia dòng chảy Thời gian chuyển động của dòngchảy từ điểm xa nhất đến cửa xả ra của lưu vực thường được gọi là thời gian tập trungdòng chảy TC Trong mô hình dòng chảy đô thị, thời gian TC rất quan trọng, nó làthông 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 đôthị, chiều sâu lớp nước mưa và gradient năng lượng phải thắng được sức cản Tuyvậy khi chuyển động, sức cản dòng chảy do cấu tạo bề mặt đô thị lại tăng lên Sức cảnkhông chỉ phụ thuộc vào độ nhám bề mặt, chiều sâu dòng chảy… mà còn phụ thuộcvào tính không ổn định và không đều của dòng chảy

 Giai đoạn 3: Dòng chảy chung trong hệ thống thoát nước và kênh tự nhiênDòng chảy được tập trung vào các đường cống nhỏ rồi vào các cống lớn từ đóchảy 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 trícủa 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 dòngchảy đô thị cũng đã có lịch sử hơn 100 năm và đang có bước tiến bộ vượt bậc cả vềchất và lượng trong thời đại cách mạng của khoa học kỹ thuật hiện nay Năm 1880công 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 điban 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 vàcác 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 ốngthoát 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 chitiết 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 trìnhchuyển hóa từ mưa đến dòng chảy Thuỷ văn đô thị thực sự là một môn khoa học bắtđầu vào khoảng giữa thế kỷ 19 nhằm đáp ứng vấn đề về quy hoạch và thiết kế đô thịsao cho phù hợp với quy luật, điều kiện phát triển của mỗi quốc gia Một trong nhữngvấn đề nổi bật của thuỷ văn đô thị là tiêu thoát nước mưa, nước thải cũng như chốngngập úng, ô nhiễm môi trường

Đây là vấn đề cần phải giải quyết cho cả hiện tại lẫn tương lai Tiêu thoát nướccủa 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 quáphức tạp mà cùng không quá đơn giản Việc mô phỏng dòng chảy trong hệ thống thoátnước 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 hệphương trình Saint – Venant với nhiều tác giả thiết kế về điều kiện biên, phương cáchgiải 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 toánđược áp dụng, cấu trúc dữ liệu và hiển thị kết qủa mà các mô hình toán có nhiều têngọi khác nhau Nên sản phẩm chương trình tính phần lớn là tổng hợp của nhiều môhình toán áp dụng thông qua các trạng thái của quá trình vận chuyển chất lỏng trongthiên nhiên, trong đó phần diễn toán trên kênh thiên nhiên và đường cống dẫn nước làchủ 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:

2.2 Phân tích, lựa chọn mô hình

2.2.1 Giới thiệu hệ phương trình Saint – Venant:

R: Bán kính thủy lực (m)P: Chu vi ướt (m)

Hai phương trình đạo hàm riêng gồm phương trình liên tục và phương trìnhđộng lượng như đã viết ở trên được gọi là hệ phương trình Saint – Venant Hệphương trình này mô tả sự biến thiên lưu lượng Q và mức nước h hoặc các thông sốtương đương theo không gian và thời gian

Hệ phương trình Saint – Venant rất phức tạp, cho tới nay chưa thể giải bằngphương 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 đơngiản hơn Người ta cũng giải hệ phương trình này bằng phương pháp số, nghĩa là xácđịnh 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 phápsai phân là một trong những phương pháp được sử dụng nhiều nhất Trên thế giới cũngnhư 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 quagiá trị của hàm tại các điểm trong miền tính toán, biến các phương trình vi phân thànhcác phương trình đại số với ẩn số là giá trị hàm tại các điểm Động tác này được gọi làrời rạc hóa các phương trình vi phân, còn các điểm ở đó các giá trị hàm tham gia vàophép rời rạc được gọi là các điểm lưới Sau phép giải, ta chỉ nhận được giá trị hàm tạicác điểm lưới, còn ở các điểm khác, nếu ta quan tâm đến giá trị của hàm thì phải dùngphép nội suy Người ta gọi chung phương pháp giải như vậy là phương pháp số Tuỳtheo 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 DifferenceMethod), phương pháp thể tích hữu hạn (Finite Volume method),

Trong phương pháp sai phân, người ta thay các biểu thức đạo hàm bằng các biểuthức sai phân tương đương Để dễ dàng hình dung, ta xem xét các điểm trên mặtphẳng (x- t), tại đó các giá trị hàm (ẩn số) được quan tâm tính toán Các điểm nàyphân 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 từlớp thời gian này sang lớp thời gian kia, còn ∆ x có thể thay đổi khi đi từ mặt cắt nàysang mặt cắt khác

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

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

Để giải hệ phương trình Saint – Venant cần phải có các điều kiện ban đầu và điềukiện biên Điều kiện ban đầu là các giá trị tại thời điểm bắt đầu tính toán Điều kiệnbiên 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 quantrọng 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 toánquá 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 phầnthấm 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 tháichảy nào như chảy có áp và không có áp, với bất kỳ cấu trúc phức tạp nào của hệthống 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, cógiao diện mở, được tích hợp với hệ thống GIS Mô hình tính toán quan hệ mưa - dòngchảy đô thị với yêu cầu số liệu không quá phức tạp và thể hiện được đặc trưng lưuvực ứng với các mức độ đô thị hóa khác nhau Hiện tại, phần mềm MIKE URBANcũng được sử dụng miễn phí trong khi các phần mềm khác có giá thành rất cao Vìvậy, việc lựa chọn MIKE URBAN – SWMM để sử dụng tính toán, mô phỏng thựctrạng 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: