Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Ứng dụng mô hình mike urban tính toán thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh dưới tác động của biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Lê Thúy Chiên

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE URBAN TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC CHO

THÀNH PHỐ HÀ TĨNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA

BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2019

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Lê Thúy Chiên

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE URBAN TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC CHO

THÀNH PHỐ HÀ TĨNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA

BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Chuyên ngành: Thủy văn học

Mã số: 8440224.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN QUANG HƯNG

Hà Nội – 2019

LỜI CẢM ƠN

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

Hà Tĩnh dưới tác động của Biến đổi khí hậu” đã hoàn thành với sự đúc kết các kinh

nghiệm về mô hình thủy văn đô thị và kiến thức chuyên ngành thủy văn của tôi trong

chương trình cao học tại Khoa Khí tượng, Thủy văn và Hải dương học.

Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình, tận tâm của TS. Nguyễn

Quang Hưng đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn và quá trình học tập.

Xin chân thành cảm ơn sự truyền đạt kiến thức tận tâm, sự hỗ trợ quý báu của

các thầy cô trong Bộ môn Thủy văn và Tài nguyên nước và Khoa trong quá trình tôi

học tập tại Trường.

Trong quá trình thực hiện luận văn tôi cũng rất cảm ơn lãnh đạo, đồng nghiệp

tại phòng Khí tượng Thủy văn - Viện Quy hoạch Thủy lợi đã hỗ trợ, động viên, giúp

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

Do giới hạn về thời gian cũng như hạn chế về số liệu và hạn chế về kinh nghiệm

nghiên cứu nên luận văn không tránh được những thiếu sót. Tôi rất mong được những

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

thiện hơn.

Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả luận văn

Lê Thúy Chiên

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC .................................................................................................................. ii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................ v

DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................... vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT................................................................................. xi

MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1

1. Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1

2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................ 2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 2

4. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 2

5. Tóm tắt nội dung luận văn .................................................................................. 3

Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 4

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

1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên ............................................................................ 4

1.1.2 Đặc điểm khí hậu ....................................................................................... 6

1.1.3 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi ................................................................ 11

1.1.4 Đặc điểm thủy văn ................................................................................... 15

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

1.2 Tổng quan về ngập lụt đô thị........................................................................... 21

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

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

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

1.3.1 Xu thế biến đổi khí hậu ở Hà Tĩnh hiện tại .............................................. 27

ii

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

Chương 2. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 32

2.1 Phương pháp tiếp cận trong luận văn .............................................................. 32

2.2 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 33

2.2.1 Phương pháp hệ thống thông tin địa lý GIS ............................................. 33

2.2.2 Phương pháp mô hình .............................................................................. 34

2.3 Ứng dụng mô hình Mike Urban ...................................................................... 40

2.3.1 Một số ứng dụng Mike Urban ở Việt Nam .............................................. 40

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

Chương 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE URBAN TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC

CHO THÀNH PHỐ HÀ TĨNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU .. 44

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

3.1.1 Số liệu thu thập......................................................................................... 44

3.1.2 Thiết lập mô hình ..................................................................................... 45

3.1.3 Kết quả mô phỏng, kiểm định mô hình .................................................... 53

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

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

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

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

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

3.3.2 Đánh giá kết quả tính toán thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh trong điều

kiện biến đổi khí hậu ......................................................................................... 71

3.3.3 Đề xuất các giải pháp thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh trong điều kiện

biến đổi khí hậu ................................................................................................. 76

iii

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 88

PHỤ LỤC .................................................................................................................. 90

iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU

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

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

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

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

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

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

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

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

Bảng 3.1. Dữ liệu hệ thống thoát nước hiện trạng .................................................... 46

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

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

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

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

2017 ........................................................................................................................... 62

Bảng 3.6. Cường độ mưa trạm Hà Tĩnh trong các thời đoạn và giai đoạn lặp lại theo

số liệu thực đo giai đoạn (1984 – 2014) .................................................................... 67

Bảng 3.7. Lượng mưa trạm Hà Tĩnh trong các thời đoạn và giai đoạn lặp lại theo số

liệu thực đo giai đoạn (1984 – 2014) ........................................................................ 67

Bảng 3.8. Cường độ mưa trong các thời đoạn và giai đoạn lặp lại tại trạm Hà Tĩnh

vào giữa thế kỷ 21 theo trường hợp có khả năng nhất .............................................. 69

Bảng 3.9. Cường độ mưa trong các thời đoạn và giai đoạn lặp lại tại trạm Hà Tĩnh

vào giữa thế kỷ 21 theo trường hợp có tác động cao ................................................ 69

v

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

trí ............................................................................................................................... 78

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

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

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

vi

DANH MỤC HÌNH VẼ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Hình 3.1: Bản đồ DEM khu vực nghiên cứu ............................................................ 45

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

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

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

Hình 3.5. Xử lý số liệu địa hình bằng GIS ................................................................ 49

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

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

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

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

vii

Hình 3.10: Diễn biến trận mưa hiệu chỉnh mô hình ngày 23/04/2015 trạm Hà Tĩnh

................................................................................................................................... 54

Hình 3.11: Bản đồ độ ngập sâu nhất kết quả hiệu chỉnh trên GE ............................. 55

Hình 3.12: Trắc dọc đoạn đường Nguyễn Du từ Nguyễn Huy Tự đến Nguyễn Công

Trứ và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu .................................................................. 56

Hình 3.13: Trắc dọc đoạn đường Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu ..... 56

Hình 3.14: Trắc dọc đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Xuân Diệu và dòng chảy

tràn tại điểm ngập sâu ............................................................................................... 56

Hình 3.15: Diễn biến trận mưa kiểm định mô hình ngày 16/09/2015 trạm Hà Tĩnh 57

Hình 3.16: Bản đồ độ ngập sâu nhất kết quả kiểm định trên GE .............................. 58

Hình 3.17: Trắc dọc đoạn đường Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu ..... 59

Hình 3.18: Trắc dọc đoạn đường Nguyễn Du từ Nguyễn Huy Tự đến Nguyễn Công

Trứ và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu .................................................................. 60

Hình 3.19: Trắc dọc đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Xuân Diệu và dòng chảy

tràn tại điểm ngập sâu ............................................................................................... 60

Hình 3.20: Trận mưa điển hình ngày 14 – 15/10/2016 ............................................. 63

Hình 3.21: Bản đồ độ ngập sâu nhất với mưa thiết kế 2% trên GE .......................... 64

Hình 3.22: Đoạn đường Lê Duẩn, khu đô thị sông Đà và dòng chảy tràn tại điểm

ngập sâu ..................................................................................................................... 64

Hình 3.23: Tuyến đường Xô Viết Nghệ Tĩnh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu 65

Hình 3.24: Đoạn đường Nguyễn Du – Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu

................................................................................................................................... 65

Hình 3.25: Đường IDF mưa trạm Hà Tĩnh vào giữa thế kỷ 21 theo trong trường hợp

có khả năng nhất ........................................................................................................ 68

viii

Hình 3.26: Đường IDF mưa tại trạm Hà Tĩnh vào giữa thế kỷ 21 trong trường hợp

tác động cao ............................................................................................................... 69

Hình 3.27: Trận mưa 12h tần suất 2% theo kịch bản BĐKH trường hợp có khả năng

nhất (RCP4.5) và trường hợp có tác động cao (RCP8.5) .......................................... 70

Hình 3.28: Bản đồ ngập với kịch bản mưa BĐKH RCP4.5 thời kỳ giữa thế kỷ ...... 72

Hình 3.29: Đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm

ngập sâu kịch bản RCP4.5 thời đoạn giữa thế kỷ ..................................................... 72

Hình 3.30: Đoạn đường Nguyễn Du và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản

RCP4.5 thời đoạn giữa thế kỷ ................................................................................... 73

Hình 3.31: Đoạn đường Lê Duẩn và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản

RCP4.5 thời đoạn giữa thế kỷ ................................................................................... 73

Hình 3.32: Bản đồ ngập với kịch bản mưa BĐKH RCP8.5 thời kỳ giữa thế kỷ ...... 74

Hình 3.33: Đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm

ngập sâu kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ ..................................................... 74

Hình 3.34: Đoạn đường Nguyễn Du và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản

RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ ................................................................................... 75

Hình 3.35: Đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Nguyễn Công Trứ và dòng chảy tràn

tại điểm ngập sâu kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ ....................................... 76

Hình 3.36: Một số các biện pháp làm thay đổi dòng chảy từ mưa vào hệ thống thoát

nước ........................................................................................................................... 77

Hình 3.37: Dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu trên tuyến đường Lê Ninh kịch bản

RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và 2 kịch bản giảm phần trăm không thấm .............. 79

Hình 3.38: Dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu trên tuyến đường Phan Đình Phùng kịch

bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và 2 kịch bản giảm phần trăm không thấm ........ 79

Hình 3.39: Trắc dọc tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh với kịch bản

RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và 2 kịch bản giảm phần trăm không thấm .............. 79

ix

Hình 3.40: Bản đồ ngập với kịch bản mưa BĐKH RCP8.5 thời kỳ giữa thế kỷ trước

khi bổ sung trạm bơm ................................................................................................ 81

Hình 3.41: Bản đồ ngập với kịch bản mưa BĐKH RCP8.5 thời kỳ giữa thế kỷ sau

khi bổ sung trạm bơm ................................................................................................ 81

Hình 3.42: Trắc dọc tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh với kịch bản

RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và sau khi bổ sung trạm bơm .................................... 82

Hình 3.43: Trắc dọc tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông bổ sung với kịch bản RCP8.5

thời đoạn giữa thế kỷ và sau khi bổ sung trạm bơm ................................................. 82

Hình 3.44: Trắc dọc tuyến đường Lê Duẩn – Vụ Quang với kịch bản RCP8.5 thời

đoạn giữa thế kỷ và sau khi bổ sung trạm bơm ......................................................... 83

Hình 3.45: Trắc dọc tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh với kịch bản

RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và áp dụng các biện pháp khác ................................. 85

x

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BĐKH Biến đổi khí hậu

DEM Digital Elevation Model: Mô hình số địa hình

GE Google Earth

GIS

(Geographic Information System) Hệ thống thông tin địa lý

KTTV Khí tượng Thủy văn

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

RCP8.5 Kịch bản nồng độ khí nhà kính cao

TP Thành phố

xi

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Vấn đề thoát nước cho đô thị gắn liền với quá trình đô thị hóa và sự phát triển

của khoa học, kỹ thuật ở Việt Nam và trên thế giới. Ở Việt Nam và các nước đang

phát triển vấn đề thoát nước ở các đô thị đặc biệt cấp bách do sự phát triển không

kiểm soát của đô thị và hệ thống thoát nước chưa đáp ứng được với sự phát triển kinh

tế, xã hội ở đô thị, nhất là trong tình trạng biến đổi khí hậu diễn ra phức tạp hiện nay.

Các đô thị càng lớn mức độ đô thị hóa càng nhanh thì vấn đề thoát nước càng

cần quan tâm nhiều hơn. Đặc biệt là những thành phố lớn ven biển trong những đợt

mưa lớn, khi đó việc thoát nước vừa chịu ảnh hưởng của mưa thời đoạn ngắn và dòng

chảy trên sông, việc giải bài toán này rất phức tạp. Để có thể giải quyết được vấn đề

cấp thiết thời sự hàng ngày này cần phải sử dụng kỹ thuật mô hình mới có lời giải tốt.

Hà Tĩnh hiện nay là đô thị loại 2 với sự phát triển đô thị lớn mạnh, cùng sự đô

thị hóa nhanh đó là thành phố thường xuyên bị ngập sau những trận mưa lớn, đặc biệt

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

÷ 2m, trong thời gian từ 2 ÷ 3 ngày trên toàn thị xã với số người bị ảnh hưởng ước

tính là 10.600 người. Các phường Bắc Hà, Nam Hà, Tân Giang và Trần Phú có độ

sâu ngập cao nhất là 0,6m, trung bình ngập từ 0,4 ÷ 0,5m trên diện tích 30 ÷ 70ha.

Năm 2010 khu vực thành phố Hà Tĩnh ngập 47,4 km2 trên tổng diện tích 56,2 km2

tương đương với ngập 84% diện tích thành phố. Diện tích ngập tập chung chủ yếu

trong mức ngập từ 0,5 ÷ 2,5m. Tình trạng ngập lụt thường xuyên diễn ra hiện nay đã

và đang gây ảnh hưởng lớn đến đời sống dân sinh, phát triển KT - XH của hàng chục

nghìn người dân sinh sống và làm việc tại TP Hà Tĩnh.

Trong bối cảnh BĐKH diễn biến phức tạp trên phạm vi toàn cầu và khu vực ở

hiện tại và tương lai, thành phố Hà Tĩnh đã và đang chịu nhiều tác động mạnh của

BĐKH. Vì vậy, cần có bài giải cho bài toán ngập lụt cho thành phố Hà Tĩnh trong

hiện tại và tương lai.

1

2. Mục tiêu nghiên cứu

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

Urban.

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

hậu.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

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

- Phạm vi nghiên cứu là thành phố Hà Tĩnh bao gồm: Phường Bắc Hà, Phường

Nam Hà, Phường Tân Giang, Phường Trần Phú, Phường Đại Nài, Phường Hà Huy

Tập, Phường Thạch Linh, Phường Nguyễn Du, Phường Thạch Quý, Phường Văn

Yên, Xã Thạch Trung.

4. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê: Thu thập và tổng hợp các tài liệu hiện trạng về điều

kiện tự nhiên, đặc trưng khí tượng thủy văn, điều kiện kinh tế - xã hội và định hướng

phát triển… của khu vực nghiên cứu để có được số liệu cơ bản xây dựng mô hình hóa

việc tiêu thoát nước cũng như đưa ra hướng phát triển việc tính toán trong điều kiện

biến đổi khí hậu.

- Phương pháp mô hình hóa: sơ đồ hoá dòng chảy mặt, dòng chảy tại các điểm

thoát nước, mạng lưới thoát nước trên khu vực nghiên cứu, tính toán mô phỏng dòng

chảy trong điều kiện hiện tại và điều kiện phát triển trong tương lai.

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

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

- Phương pháp kế thừa: Tham khảo và kế thừa các tài liệu, kết quả của một số

nghiên cứu trước đây của các tác giả, cơ quan, tổ chức khác. Những tài liệu, kết quả

này là đặc biệt quan trọng trong việc định hướng, phân tích và đánh giá trong quá

trình nghiên cứu.

2

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

tính toán mô phỏng.

5. Tóm tắt nội dung luận văn

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

có 3 chương:

- Chương 1: Tổng quan;

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

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

Hà Tĩnh dưới tác động của Biến đổi khí hậu.

3

Chương 1. TỔNG QUAN

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

1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

Thành phố Hà Tĩnh trải dài từ 18°18’ đến 18°24’ vĩ Bắc và từ 105°53’ đến

105°56’ kinh Đông, nằm trên trục đường Quốc lộ 1A, cách thủ đô Hà Nội 340 km,

cách thành phố Vinh 50 km về phía Bắc; cách thành phố Huế 314 km về phía Nam

và cách biển Đông 12,5 km.

Hiện tại Thành phố gồm 10 phường và 06 xã gồm có: Phường Bắc Hà, Phường

Nam Hà, Phường Tân Giang, Phường Trần Phú, Phường Đại Nài, Phường Hà Huy

Tập, Phường Thạch Linh, Phường Nguyễn Du, Phường Thạch Quý, Phường Văn

Yên, Xã Thạch Môn, Xã Thạch Hạ, Xã Thạch Trung, Xã Thạch Đồng, Xã Thạch

Hưng, Xã Thạch Bình, với diện tích tự nhiên khoảng 5.655ha với tổng dân số là

202.062 người (2017).

Hình 1.1: Bản đồ hành chính thành phố Hà Tĩnh

4

1.1.1.1 Địa hình

Thành phố Hà Tĩnh nằm trong vùng đồng bằng ven biển miền Trung, địa hình

tương đối bằng phẳng, cao độ nền biến thiên từ +0,5m đến +3,0m.

Địa hình của các khu vực đã xây dựng trong nội thị có cao độ từ +2,0 đến +3,0m,

các khu ruộng trũng có cao độ nền từ +1,0m đến +2,3m và khu vực dọc theo sông

Rào Cái có cao độ nền từ + 0,7 đến + 1,1m.

* Ưu thế :

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

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

- Hệ thống sông, bờ biển bao quanh thành phố tạo điều kiện phát triển cảnh

quan, nuôi trồng thủy sản, khai thác du lịch..v..v

- Vùng đồi núi phía Tây thành phố vừa tạo cảnh quan phong phú vừa che chắn

gió bão, gió nóng Tây Nam cho đô thị,

Tuy nhiên sử dụng đất cần lựa chọn hợp lý, giữ tối đa màu xanh của khu vực

lúa nước hai vụ, mặt nước sinh thái, tạo cảnh quan và điều tiết điều tiết nước mặt, bảo

đảm an toàn, tránh ngập úng cho thành phố phát triển bền vững trước điều kiện

BDKH.

*Hạn chế:

Địa hình thành phố thấp dần từ Tây sang Đông. Phía Tây thành phố là hồ Kẻ,

phía Đông thành phố bao quanh bởi hệ thống đê sông Phủ nên khi hồ Kẻ Gỗ xả lũ

vào mùa mưa ở phía Tây kết hợp với triều cường lên ở phía Đông thành phố phải

đóng hệ thống ngăn triều sẽ dẫn đến hiện tượng ngập úng nội đồng bên trong thành

phố. Việc tiêu thoát phải sử dụng chế độ tiêu tự chảy kết hợp tiêu động lực và cần

xây dựng hệ thống hồ chứa nước để giảm thiểu hiện tượng ngập úng.

Vùng phụ cận:

5

Vùng phụ cận có nền địa hình tương đối thuận lợi, các trung tâm xã có nền từ

+2,5 đến +4m.

Khi mưa lớn kết hợp triều cường lên hệ thống cống ngăn triều được đóng lại vì

vậy gây ngập úng một số cánh đồng thuộc các xã Thạch Hưng, Thạch Đồng, Thạch

Môn và phường Văn Yên.

1.1.1.2 Địa chất, thảm phủ thực vật

a. Địa tầng địa chất

Trong vùng nghiên cứu xuất lộ gần như đầy đủ địa tầng địa chất có tuổi từ cổ

đến trẻ: Giới Proteozoi (Pt), giới Paleozoi (Pz), giới Mezozoi (Mz), trầm tích đệ tứ,

các thành tạo măcma xâm nhập.

b. Cấu tạo kiến tạo

Các hệ thống đứt gãy trong vùng nghiên cứu có liên quan đến đặc điểm địa

chất, công trình, địa chất thuỷ văn và còn là tiền đề cho sự phát triển của các dòng

sông lớn nhỏ trong vùng.

c. Hiện tượng địa vật lý

Các hiện tượng đá đổ, đá trượt, đất đá bị Laterit hoá, hoà tan, cacstơ, xói lở

bờ,... đều là những hiện tượng đã và đang xảy ra cần được quan tâm đầy đủ vì nó ảnh

hưởng trực tiếp đến đời sống nhân dân và vấn đề các công trình thủy lợi, thuỷ điện

trong vùng.

1.1.2 Đặc điểm khí hậu

Tỉnh Hà Tĩnh nói chung và thành phố Hà Tĩnh nói riêng nằm trong vùng khí

hậu Bắc Trung Bộ, có hai mùa rõ rệt là mùa đông khô và lạnh kéo dài từ tháng XI

đến tháng IV, mùa hè nóng ẩm từ tháng V đến tháng X.

Vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng của chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa. Hàng

năm bị chi phối bởi hai luồng gió mùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam và các nhiễu

động thời tiết gây mưa khác. Gió mùa Đông Bắc ảnh hưởng tới vùng tuy đã yếu đi

6

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

độ thấp nhất đạt 0,7 ÷ 60C. Về mùa hè gió mùa Tây Nam sau khi vượt dãy Trường

Sơn đã trở nên khô nóng, nhiệt độ cao nhất tuyệt đối đạt 40 ÷ 420C.

1.1.2.1 Chế độ nhiệt:

Nhiệt độ năm trung bình tại Hà Tĩnh đạt 24,20C, tại Kỳ Anh đạt 24,50C và tại

Hương Khê đạt 23,80C. Nhiệt độ trung bình tháng nhỏ nhất tại Hương Khê đạt 17,30C,

tại Hà Tĩnh đạt 17,60C, tại Kỳ Anh đạt 17,50C. Các tháng chịu ảnh hưởng của gió Tây

khô nóng, nhiệt độ trung bình tháng đạt 29,1 ÷ 30,40C vào tháng VII ở các trạm. Nhiệt

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

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

Đơn vị: oC

Trạm

I

II

III

IV

V

VI VII VIII

IX

X

XI XII Năm

Hà Tĩnh

17,6 18,7 20,9 25,1 27,9 29,7 29,6 28,6 26,9 24,5 21,7 18,8 24,2

Hương Khê 17,3 19,0 21,3 25,0 27,7 29,1 29,1 27,9 26,3 23,9 20,8 18,4 23,8

Kỳ Anh

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

1.1.2.2 Độ ẩm tương đối:

Độ ẩm tương đối trung bình năm đạt 85% tại các trạm. Độ ẩm thấp nhất xảy ra

vào các tháng có gió Tây khô nóng - tháng VI, VII và đạt 71% ở Kỳ Anh, 76% ở

Hương Khê, 74% ở Hà Tĩnh. Độ ẩm cao nhất xảy ra vào các tháng cuối mùa đông

khi có mưa phùn hoặc các tháng mùa mưa, độ ẩm tương đối cao nhất đạt 92%.

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

Đơn vị: %

Trạm

I

II

III

IV V VI VII VIII

IX X XI XII Năm

Hà Tĩnh

88

90

90

86

79

74

74

79

85

87

87

88

84

Hương Khê

90

90

89

86

81

77

76

82

87

89

88

88

85

Kỳ Anh

91

92

91

87

79

71

71

77

85

87

87

87

84

7

1.1.2.3 Bốc hơi:

Bốc hơi Piche trung bình năm đạt 862mm tại Hà Tĩnh, 892mm tại Hương Khê

1080mm tại Kỳ Anh. Lượng bốc hơi lớn xảy ra vào tháng VI, VII với lượng bốc hơi

trung bình tháng đạt từ 133 ÷ 197mm. Tháng II có lượng bốc hơi nhỏ nhất đạt từ 30

÷ 35mm.

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

Đơn vị: mm

Trạm

I

II

III

IV V

VI VII VIII

IX X XI XII Năm

Hà Tĩnh

37 30

37

60

102

133 141

101

67

58

52

45

862

Hương Khê

36 34

47

71

110

136 157

103

61

51

45

40

892

Kỳ Anh

38 34

42

69

132

197 184

129

77

67

62

51

1080

1.1.2.4 Số giờ nắng:

Tổng số giờ nắng toàn vùng đạt từ 1.300  1.650 giờ. Số giờ nắng cao nhất

thường vào tháng V ÷ VII với số giờ nắng trên 200 giờ trong tháng, cao nhất tại Hà

Tĩnh đạt 223 giờ vào tháng VII, các tháng có số giờ nắng thấp nhất trong năm là tháng

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

51 giờ vào tháng II.

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

Đơn vị: giờ

Trạm

I

II

III

IV

V

VI VII VIII

IX

X XI XII Năm

Hà Tĩnh

70

51

71

132

213

205

223

185

151

127

93

74

1595

Hương Khê 55

47

77

121

169

178

187

153

113

88

69

55

1311

Kỳ Anh

70

61

87

150

223

221

231

193

156

121

82

63

1659

1.1.2.5 Chế độ gió:

Trong vùng có hai chế độ gió mùa chính:

8

Về mùa đông gió thịnh hành là gió Bắc và gió Đông, bắt đầu từ tháng XII đến

tháng III. Từ tháng IV ÷ VII là thời kỳ giao thời giữa gió Đông Bắc yếu dần, gió Tây

và Tây Nam bắt đầu hoạt động mạnh dần lên và thổi suốt đến tháng XI hàng năm.

Tốc độ gió lớn nhất trong mùa đông là 1,9m/s, tốc độ gió lớn nhất trong mùa hè là

2,7m/s. Gió Tây khô nóng thương thổi vào tháng V ÷ VII, một năm thường có 5 ÷7

đợt, mỗi đợt kéo dài từ 5 ÷ 6 ngày. Tốc độ gió từ 1,8 ÷ 2,0 m/s, đặc điểm là gió này

rất khô.

Trong mùa gió Tây và Tây Nam thường xảy ra bão và áp thấp nhiệt đới. là

vùng nằm sát với vịnh Bắc Bộ nên ảnh hưởng bão và mưa do bão gây nên ở đây là

thường xuyên. Có năm hai, ba trận bão liên tiếp đổ bộ trực tiếp vào vùng, cũng có

năm không có trận nào, bình quân mỗi năm có từ 0,8 ÷ 1 cơn bão đổ bộ vào vùng

sông Nghèn và có từ 1,2 ÷ 1,4 lần bão và ảnh hưởng mưa do bão gây nên. Bão thường

xuất hiện muộn hơn vùng Bắc Bộ từ 20 ÷ 30 ngày và xuất hiện nhiều vào tháng X

hàng năm. Tốc độ bão đổ bộ vào vùng thường là cấp 10, giật trên cấp 10. Bão thường

gây ra mưa lớn. Những trận mưa lớn gây ngập lụt với diện rộng trong vùng là mưa

do bão gây nên.

Tốc độ gió trung bình năm 2,3 m/s tại Kỳ Anh, 1,7 m/s tại Hà Tĩnh, 1,6m/s tại

Hương Khê. Tốc độ gió lớn nhất khi có bão đạt 48 m/s ngày 8/X/1964, 40m/s tại Hà

Tĩnh. Vùng núi cao ảnh hưởng của bão giảm đi tốc độ gió lớn nhất đạt từ 25  30m/s.

Hướng gió mùa đông là hướng Đông Bắc, mùa hè thịnh hành gió Tây Nam hoặc gió

Đông Nam.

1.1.2.6 Bão và các hiện tượng cực đoan

Hà Tĩnh hàng năm thường bị ảnh hưởng trực tiếp của bão, áp thấp nhiệt đới,

dông lốc, nước dâng trong bão. Hàng năm tỉnh chịu sự ảnh hưởng từ 1 ÷ 2 cơn bão

đổ bộ đạt tỷ lệ là 59%, từ 3 ÷ 4 cơn bão đạt 8%. Trong năm số trận bão đổ bộ, ảnh

hưởng tới vùng nhiều nhất vào tháng IX chiếm tỷ lệ 65%, tháng X là 37%, thángVII

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

9

Những trận bão điển hình đổ bộ và ảnh hưởng tới Nghệ An, Hà Tĩnh là cơn bão

Chara 8/10/1964, cơn bão số 8 ngày 13/7/1971, số 2 ngày 13/7/1973, từ ngày 26 -

28/9/1978, số 7 ngày 3/10/1989, số 7, 8, 9 đổ bộ liên tiếp vào vùng nam Hà Tĩnh ảnh

hưởng mưa lớn ở hạ du gây ra lũ đặc biệt lớn trên sông Cả, cơn bão số 5 ngày

29/8/1990, cơn bão số 6 ngày 22/9/1996.

Gần đây là cơn bão số 5 năm 2007 (Lekima) từ 3 ÷ 4/10/2007 đổ bộ vào Hà

Tĩnh và Quảng Bình, mưa to tạo lũ quét và sạt lở đất gây tổn thất nặng nề. Cơn bão

số 8 năm 2013 (Wutip) từ 16 ÷ 21/09/2013 gây mưa vừa, mưa to và đợt lũ cho các

tỉnh miền Trung. Cơn bão số 10 (Doksuri) từ 10 đến 17/09/2017 với sức gió cấp 11

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

1.1.2.7 Chế độ mưa:

Hà Tĩnh có lượng mưa năm khá phong phú, lượng mưa trung bình năm đạt từ

2.300  3.200mm. Những vùng mưa lớn như Kỳ Lạc, Kỳ Anh lượng mưa đạt

3.220mm. Những tâm mưa lớn thượng nguồn sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu, Rào Trổ,

Hoành Sơn có năm lượng mưa năm đạt 4.586 mm năm 1978 ở Bàu Nước, 4.386mm

tại Kỳ Anh năm 1990, 4.450 mm năm 1990 tại Kỳ Lạc.

TP Hà Tĩnh với trạm Hà Tĩnh có lượng mưa năm thuộc lượng mưa trung bình

của tỉnh với lượng mưa năm đạt 2690mm. Lượng mưa năm lớn nhất đạt 4.391mm

tương đương với các tâm mưa lớn ở thượng nguồn các sông trong tỉnh.

Mùa mưa bắt đầu từ tháng VIII tới tháng XI. Tuy nhiên tháng V, VI có mưa

Tiểu mãn gây ra lũ Tiểu mãn. Lượng mưa mùa mưa đạt 65 ÷ 70% lượng mưa năm,

còn lại là mùa khô.

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

Đơn vị: mm

Trạm Yếu tố

I

II

III

IV V

VI VII VIII

IX

X

XI XII Năm

X(mm) 88,0 49,5 43,7 57,6 121,9 133,3 26,7 215,3 552,3 636,3 274,0 129,0 2328

Hộ Độ

K%

3,8

2,1 1,9 2,5

5,2

5,7

1,1

9,2

23,7 27,3 11,8

5,5

100

10

Trạm Yếu tố

I

II

III

IV V

VI VII VIII

IX

X

XI XII Năm

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

Hà Tĩnh

K%

3,8

2,3 2,3 2,7

6,0

5,4

3,9

9,2

19,3 27,7 11,6

5,9

100

X(mm) 111,0 70,8 61,2 61,8 153,0 121,4 97,4 246,4 555,1 763,0 404,4 199,4 2845

Kỳ Anh

K%

3,9

2,5 2,2 2,2

5,4

4,3

3,4

8,7

19,5 26,8 14,2

7,0

100

X(mm) 86.6 52.6 54.9 69.8 142.9 130.6 84.7 223.7 453.0 726.2 242.4 156.7 2424

Thạch

K%

3.57 2.17 2.26 2.88 5.90 5.39 3.50 9.23 18.7 30.0 10.0 6.46 100

Đồng

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

Cẩm

Xuyên

K%

3,5

2,9 2,2 2,2

5,6

3,8

3,6

8,8

19,0 29,4 12,9

6,0

100

1.1.3 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi

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

Sông Nghèn là phân lưu cấp 1 của hệ thống sông Cả. Hiện nay lưu vực sông

Nghèn phân lưu với lưu vực sông Cả bằng đê La Giang và các cống dưới đê như

Trung Lương, Đức Xá, Cầu Khống. Vì vậy chế độ thuỷ văn lưu vực sông Nghèn chịu

sự chi phối của hệ thống sông Cả (chủ yếu về mùa kiệt) và sông trong vùng. Sông nội

vùng gồm dòng chính sông Nghèn và các nhánh, trong đó có hai nhánh lớn là sông

Cày và sông Rào Cái.

- Sông Cày: Là nhánh của sông Nghèn, có diện tích lưu vực 93,8 km2 với chiều

dài dòng chính 24km, bắt đầu từ vùng đồi Thạch Hà đổ vào sông Nghèn tại Hộ Độ.

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

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

1.1.3.2 Hệ thống trục tiêu và kênh tiêu

Các trục tiêu trong thành phố thường xuyên bị bồi lấp, bị xây dựng lấn chiếm khiến

khả năng tiêu thoát kém và không đảm bảo. Hệ thống kênh tiêu trong thành phố Hà Tĩnh

thuộc hệ thống tiêu sông Rào Cái, sông Cày bao gồm:

- Trục tiêu Bắc thành phố Hà Tĩnh: Đây là trục tiêu chính đi qua phường Trần Phú,

11

phường Thạch Linh, xã Thạch Trung đổ chảy về các cống Vạn Hạnh, cống Sác Chai,

cống Hói Tuần dưới đê Đồng Môn. Hiện tại các trục tiêu bị bồi lấp, sạt lở và lấn chiếm

không đảm bảo khả năng tiêu thoát.

- Trục tiêu Cầu Vọoc - Sông Cụt: Trục tiêu này có nhiệm vụ tập trung nước thuộc

phường Đại Nài, phường Nam Hà, 1 phần phường Bắc Hà, một phần phường Hà Huy

Tập và tiêu nước từ Cầu Vọoc vào Sông Cụt rồi đổ xuống sông Rào Cái. Hiện tại các

trục tiêu bị bồi lấp, sạt lở và lấn chiếm không đảm bảo khả năng tiêu thoát.

- Trục tiêu sông Cầu Đông 1 (Cửa Ải): bắt nguồn từ Thạch Xuân – Thạch Đài -

một phần phường Thạch Linh đổ ra sông cầu Đông.

- Trục tiêu sông Cầu Đông 2: Tiêu nước cho 1 phần phường Hà Huy Tập, một phần

phường Trần Phú, một phần xã Thạch Đài, một phần phường Thạch Linh, đổ ra sông

Cày qua cống Cầu Sú.

- Trục tiêu Văn Yên - Đại Nài: Trục tiêu này tập trung nước từ phường Văn Yên,

phường Đại Nài, phường Hà Huy Tập sau đó tiêu qua các kênh nhỏ trong nội thành ra

các cống Hói Cót, cống Thanh Danh, Đập Tùng rồi đổ ra sông Rào Cái.

- Trục tiêu Thạch Quý - Thạch Hưng - Thạch Đồng: Tiêu nước qua các kênh nhánh

nhỏ rồi đổ về sông Rào Cái qua các cống Đập Bợt, cống Hói Lồ, cống tại K13 đê Đồng

Môn, cống Thạch Đồng 2.

- Trục tiêu Thạch Quý - Thạch Môn - Thạch Hạ: Tiêu nước qua các kênh nhánh

nhỏ đổ vào trục tiêu sau đó chảy qua cống Hói Nghem và đổ ra sông Nghèn.

- Trục tiêu Thạch Đồng - Thạch Môn: Qua kênh tiêu nhỏ đổ về sông Rào Cái qua

các cống tiêu qua đê Đồng Môn qua cống K13 - cống Thạch Đồng 1 tiêu nước cho xã

Thạch Môn và một phần diện tích xã Thạch Quý.

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

Hệ thống kênh tiêu nội thị thành phố bao gồm sông Cụt dài 1,6 km, rộng 25 ÷

30m, các kênh thủy lợi từ T1 - T4 có độ rộng từ 4 ÷ 5m với tổng chiều dài 13 km như

sau:

12

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

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

Cái qua cống Đập Bợt.

+ Kênh tiêu T2 dẫn nước khu Hà Huy Tập ra sông Rào Cái qua cống Đập Cót.

+ Kênh tiêu T3 dẫn nước khu Trần Phú, Nguyễn Du ra sông Cày qua cống Đập

Vịt.

+ Kênh tiêu T4 dẫn nước khu Thạch Trung ra sông Cày qua cống Vạn Hạnh.

+ Kênh tiêu T5 dẫn nước khu Bắc Hà, Nam Hà đổ vào sông Cụt ra sông Rào

Cái.

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

Cụt.

1.1.3.3 Các tuyến đê

Khu vực thành phố Hà Tĩnh hiện đang được bảo vệ bởi đê Cầu Phủ - Cầu Nủi,

Trung Linh, Đồng Môn và tuyến đường tránh thành phố Hà Tĩnh. Chiều dài tuyến

đường tránh là 16 km, theo lý trình Quốc lộ 1A là từ K504+300 thuộc xã Thạch Long,

huyện Thạch Hà đến K517,653 thuộc xã Cẩm Vĩnh, huyện Cẩm Xuyên.

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

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

Tuyến đê Hữu Phủ

Đê hữu sông Rào Cái từ K0+00 - K22+800 dài 22,8 km, mặt đê rộng từ 3 ÷ 5m,

cao trình đỉnh đê hiện tại (+4,0m). Đây là tuyến đê ngăn mặn, chống lũ bảo vệ sản

xuất. Trong đó:

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

Đê Hữu Phủ đoạn từ K0-K10+00 hiện đang được nâng cấp đảm bảo chống bão

cấp 10 và triều P = 5%.

13

Tuyến đê Đồng Môn và đê Yên Hòa

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

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

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

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

Tĩnh.

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

đê Đồng Môn.

Tuyến đê Đồng Môn từ K0-K23+400 hiện đang được đầu tư nâng cấp theo

quyết định số 2414 ngày 11/9/2007 của UBND tỉnh Hà Tĩnh, hiện đã đạt khoảng 40%

khối lượng.

Tuyến đê Cầu Phủ - Cầu Nủi và đê Trung Linh

Đê cầu Phủ - cầu Nủi thuộc sông Rào Cái dài 2,9 km; tuyến đê Trung Linh thuộc

sông Cày dài 4 km, từ K0 - K4+00 nằm trên địa phận thành phố Hà Tĩnh hiện tại đã được

đầu tư nâng cấp theo Quyết định 58/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ.

Cống dưới đê:

- Tuyến đê Hữu Phủ thuộc TP. Hà Tĩnh có 4 cống tiêu dưới đê (Kết cấu BTCT)

gồm cống Liên Tứ, Hói Lò, Cồn Cao, Hoàng Hà hiện tại đều hoạt động tốt.

- Tuyến đê Cầu Phủ - Cầu Nủi có 3 cống tiêu dưới đê (kết cấu BTCT) hiện tại đã

được xây dựng mới.

- Tuyến đê Trung Linh có 3 cống tiêu dưới đê (kết cấu BTCT) gồm cống Cầu Sú,

Đập Vịt, Đập Nỏ. Cả 3 cống này đều được tiến hành nâng cấp cùng với quá trình nâng

cấp đê.

- Tuyến đê Đồng Môn thuộc TP. Hà Tĩnh có 8 cống tiêu dưới đê (Kết cấu bằng

BTCT) do thành phố và các xã ven đê quản lý. Cả 8 cống đều được tu bổ từ năm 2002,

trong đó có cống Vạn Hạnh hiện tại hỏng nhẹ tiêu năng, 7 cống Sác Chai, Hạ Nhật, Hói

14

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

Các cống dưới đê có tác dụng ngăn mặn, giữ nước tưới. Khi mực nước hạ du thấp

các cống được mở hết để tiêu thoát và khi mực nước cao các cống được đóng lại để ngăn

lũ, mặn.

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

TT

Tuyến đê

Ghi chú

Lđê (km) đê (m) Bđê (m) ms mđ

Đê Hữu Nghèn

1

6

3-4

2-5

1,5-2 1,5-3 Ngăn lũ, mặn

(đoạn HL cống Đò Điểm)

Đê Tả Nghèn

2

26,9

3-4

2-5

1,5-2 1,5-3 Ngăn lũ, mặn

(đoạn HL cống Đò Điểm)

3 Đê Hữu Phủ

22,8

3,7-4

3-5

1,5-2 1,5-3 Ngăn lũ, mặn

4 Đê Đồng Môn

23,4

4-4,7

4-6

2

3 Ngăn lũ, mặn

5 Đê Cầu Phủ - Cầu Nủi

2,9

3,7

6,0

2

3 Ngăn lũ, mặn

6 Đê Trung Linh

4,0

3,2

6,0

2

3 Ngăn lũ, mặn

1.1.4 Đặc điểm thủy văn

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

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

+ Dòng chảy mùa cạn từ tháng XII đến tháng VII dòng chảy ổn định. Khi có

mưa tiểu mãn dòng chảy tăng lên khá nhiều vào tháng V.

+ Dòng chảy mùa lũ thường từ tháng VIII đến XI thường có biến động lớn đạt

bình quân 50% tổng lưu lượng cả năm.

Mực nước lũ

Những năm lũ đặc biệt lớn xảy ra trên lưu vực sông Nghèn, Rào Cái là các

năm 1989, 1986, 1978, 1992, 1983, 1984. Mực nước lũ cao nhất tại Cầu Nghèn đạt

4,07 m (1989), 4,02 m (1986). Mực nước cao nhất năm 1989 trên sông Rào Cái tại

trạm Thạch Đồng đạt 2,57m và tại Hộ Độ đạt 2,76m.

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

15

TT

Trạm Cầu Nghèn

Trạm Hộ Độ

Thạch Đồng

Hmax (m)

Hmax (m)

Hmax (m)

Năm

Năm

Năm

1989

1989

2,76

2,57

1989

4,07

1

1986

1978

2,20

2,21

2013

4,02

2

1978

1987

2,18

2,17

2000

3,84

3

1992

1984

2,10

2,12

1990

3,76

4

1983

1973

2,09

2,10

1983

3,72

5

Theo chuỗi số liệu thực đo tại Thạch Đồng và Hộ Độ mực nước lớn nhất đều có xu hướng tăng tuy nhiên mức độ tăng không nhiều. Mực nước lớn nhất trung bình thời kỳ từ 2000 – nay chỉ tăng hơn 4 cm so với thời kỳ 1980 – 1999.

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

Dòng chảy lũ

- Dòng chảy sông Nghèn: Dòng chảy lũ trên sông Nghèn tương đối lớn nhưng đã được điều tiết ở đồng bằng trũng trước khi thoát ra biển qua cửa Sót. Các nhánh suối có lưu vực dốc, tốc độ tập trung lũ nhanh nên có mô số dòng chảy lũ lớn từ 4,5- 5,0 m3/s/km2. Do vùng sông Nghèn có địa hình trũng thấp nên trong mùa lũ thường bị ngập trên diện rộng, cao độ từ +1,5 trở xuống trong mùa lũ chính vụ trở thành khu trữ lũ.

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

16

số liệu quan trắc ở thượng nguồn sông Rào Cái, tại Kẻ Gỗ Qmax = 1.430 m3/s, Mmax = 6,2m3/s.km2 (ngày 5/10/1963).

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

1.1.5.1 Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội

Về dân số

Hiện nay thành phố Hà Tĩnh có quy mô diện tích 5.655ha với quy mô dân số là

104.037 người với mật độ dân số 1.840 người/km2.

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

là lực lượng lao động trong các ngành kinh tế.

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

Phân theo thành thị,

Tổng

Tổng

Tổng số

Mật độ

Đơn vị

nông thôn

diện tích

số

nhân khẩu

dân số

hành chính

tự nhiên

hộ

(Người)

(người/km2)

Thành thị Nông thôn

(km2)

Tổng số

29,375

104,037

72,792

31,245

56.5497

1,840

Phường Trần Phú

2,275

7,894

7,894

0.9006

8,765

-

Phường Nam Hà

2,165

7,590

7,590

1.0937

6,940

-

Phường Bắc Hà

2,882

9,964

9,964

0.9734

10,236

-

Phường Nguyễn Du

1,908

6,691

6,691

1.0618

6,302

-

Phường Tân Giang

2,003

6,863

6,863

2.0471

3,353

-

Phường Đại Nài

1,859

6,229

6,229

4.2843

1,454

-

Phường Hà Huy Tập

1,795

6,513

6,513

2.3531

2,768

-

Phường Thạch Quý

2,372

8,264

8,264

6.2595

1,320

-

Phường Thạch Linh

2,392

8,700

8,700

3.3948

2,563

-

Phường Văn Yên

1,166

4,084

4,084

2.6016

1,570

-

Xã Thạch Trung

2,859

10,498

10,498

6.1462

1,708

-

Xã Thạch Hạ

1,842

6,844

6,844

5.5289

1,238

-

Xã Thạch Môn

902

3,227

3,227

7.9721

405

-

17

Phân theo thành thị,

Tổng

Tổng

Tổng số

Mật độ

Đơn vị

nông thôn

diện tích

số

nhân khẩu

dân số

hành chính

tự nhiên

hộ

(Người)

(người/km2)

Thành thị Nông thôn

(km2)

Xã Thạch Đồng

1,098

3,810

3,810

3.3971

1,122

-

Xã Thạch Hưng

1,104

4,063

4,063

4.6704

870

-

Xã Thạch Bình

753

2,803

2,803

3.8651

725

-

Nguồn: hatinhcity.gov.vn

Về cơ cấu kinh tế

Tốc độ tăng trưởng kinh tế tăng bình quân hàng năm của thành phố Hà Tĩnh

trên 12%. Thu nhập bình quân đầu người hiện nay đạt trên 57 triệu đồng/năm. Cơ cấu

kinh tế chuyển dịch theo hướng tích cực với tỷ trọng thương mại – dịch vụ tăng, tỷ

trọng nông nghiệp – thủy sản giảm. Trong đó, tỷ trọng ngành thương mại - dịch vụ

đạt 56,04% tăng so với 42,45% năm 2014 và 34,64% năm 2012; công nghiệp - xây

dựng đạt 41,09% tăng so với 37,64% năm 2014 và nông nghiệp - thủy sản là 2,87%

giảm so với 19.91% năm 2014.

1.1.5.2 Định hướng phát triển kinh tế - xã hội

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

và vùng phụ cận hướng đến mục tiêu xây dựng thành phố Hà Tĩnh phát triển đạt đô

thị loại I, có cấu trúc phát triển bền vững, sử dụng đất hiệu quả, xây dựng hệ thống

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

tương lai.

Về dân số

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

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

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

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

18

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

nhìn đến năm 2050

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

Về phân vùng phát triển đô thị

Quy hoạch 14 khu vực phát triển chính cho toàn khu vực nghiên cứu. Khu vực

phụ cận xác định các hướng phát triển nhằm kết nối hạ tầng, kết nối không gian với

các khu vực trong thành phố, đảm bảo tính bền vững cho các khu phát triển. Bao gồm

các khu vực: Khu vực bảo tồn, chỉnh trang cải tạo; Khu vực cải tạo xây mới; Khu vực

hạn chế phát triển ven sông; Khu đô thị mới phía Tây; Khu nghiên cứu, đào tạo, sản

xuất công nghệ cao; Khu du lịch – dịch vụ; Khu kiểm soát đặc biệt; Khu bảo tồn cảnh

quan; Khu dân cư nông thôn vùng phụ cận và vùng chưa phát triển đô thị.

Về quy hoạch sử dụng đất

Định hướng quy hoạch sử dụng đất tới năm 2020: Đất xây dựng đô thị TP Hà

Tĩnh khoảng 2.796,1ha, bao gồm: Đất dân dụng khoảng 1.902ha và đất ngoài dân

dụng khoảng 894,1ha.

19

Định hướng quy hoạch sử dụng đất tới năm 2030: Đất xây dựng đô thị TP Hà

Tĩnh khoảng 4.116ha bao gồm đất dân dụng khoảng 2.720,3ha và đất ngoài dân dụng

khoảng 1.395,7ha.

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

* San nền:

- Khu vực TP cũ: Việc sna nền các công tình xây dựng mới phải cùng cốt với

nền cũ để đảm bảo cho nước mưa tự chảy, không gây ứ đọng ngập úng cục bộ.

- Khu vực xây mới: Cao độ nền xây dựng ≥ +2,5m, ứng với tần suất P = 5%.

Khu công nghiệp ≥ +3,0m (ứng với P = 1%).

* Thoát nước mưa:

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

- Hệ thống thoát nước mưa: Sử dụng hệ thống cống riêng hoàn toàn trong khu

vực xây dựng mới để đảm bảo môi trường đô thị.

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

+ Lưu vực 1 gồm phường Bắc Hà, Tân Giang, Nam Hà và một phần phường

Nguyễn Du, phường Thạch Quý thoát ra Hào Thành, sông Cụt và tuyến T1 qua hồ

điều hòa ra sông Rào Cái.

+ Lưu vực 2 gồm phường Nguyễn Du, phường Trần Phú, xã Thạch Trung, thoát

theo kênh T4, hồ điều hòa Thạch Trung qua cống Vạn Hạnh ra sông Cày.

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

Hà Huy Tập thoát theo kênh T2, hồ Bồng Sơn, hồ điều hòa xây mới ở phường Văn

Yên ra Đập Cót rồi thoát ra sông Rào Cái.

+ Lưu vực 4 gồm phường Trần Phú, một phần phường Thạch Linh thoát ra kênh

T3 qua cống Đập Vịt rồi thoát ra sông Cày.

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

một phần thoát theo kênh T8 ra sông Rào Cái.

20

+ Lưu vực 6 gồm phường Thạch Quý, xã Thạch Hưng, xã Thạch Đồng, xã

Thạch Môn thoát ra kênh T8, hồ điều hòa Thạch Quý ra sông Rào Cái.

+ Lưu vực 7 gồm một phần phường Thạch Linh, Thạch Đài, một phần phía Tây

phường Trần Phú thoát ra sông Cầu Đông.

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

sông Cầu Phủ.

1.2 Tổng quan về ngập lụt đô thị

Các đô thị lớn ở Việt Nam đã và đang trải qua những thiệt hại nặng nề do ngập

lụt từ nhiều năm nay. Những trận mưa có cường độ lớn kéo dài từ 1 đến nhiều giờ

khiến các đường phố trong đô thị bị úng ngập trong nhiều giờ theo đó. Điển hình như

tại Hà Nội, trận mưa lịch sử vào cuối tháng 10/2008 với tổng lượng mưa phổ biến từ

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

về kinh tế lên hàng ngàn tỷ đồng. Tại TP. Hồ Chí Minh, ngập lụt là một vấn đề nan

giải, đặc biệt là trong các tháng mùa mưa tình hình ngập lụt nghiêm trọng và diễn ra

thường xuyên, ảnh trực tiếp đến đời sống người dân và kinh tế xã hội. Tại Hà Tĩnh,

trận lũ lịch sử vào tháng 10/2010 đã làm ngập lụt tất cả 12 huyện trong tỉnh và đặc

biệt tại TP Hà Tĩnh có 16/16 phường bị ngập.

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

đô thị hóa trên những lưu vực tự nhiên. Quá trình đô thị hóa đã làm thay đổi sâu sắc

chế độ dòng chảy trên lưu vực các đô thị.

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

Các nguyên nhân gây ra ngập lụt tại các các thành phố lớn có thể kể đến như vị

trí địa lý, điều kiện khí hậu, lũ thượng nguồn, tốc độ đô thị hóa... Tổng hợp các nguyên

nhân chính gây ngập lụt đô thị ở Việt Nam và trên thế giới bao gồm có nguyên nhân

chủ quan và nguyên nhân khách quan.

21

1.2.1.1 Các nguyên nhân gây ngập lụt đô thị

Tổng hợp tất cả các nguyên nhân chính gây ra ngập lụt đô thị có thể chia làm

hai loại gồm có nguyên nhân khách quan và nguyên nhân chủ quan.

Nguyên nhân khách quan:

- Thành phố thường đặt ở những nơi có địa hình thấp, ở vùng đồng bằng, ven

biển thuộc châu thổ các con sông lớn. Ở Việt Nam các thành phố lớn đều nằm ở châu

thổ các sống lớn như sông Hồng, sông Thái Bình, sông Lam, sông Cửu Long... nên

địa hình ở đây khá bằng phẳng. Tiêu tự chảy bị hạn chế, tiêu thoát nước phụ thuộc

nhiều vào tiêu động lực.

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

là yếu tố khí tượng ngẫu nhiên cộng thêm sự biến đổi lượng mưa, cường suất mưa

trong điều kiện hiện tại và tương lai khiến việc ứng phó trở nên khó khăn hơn.

Nguyên nhân chủ quan:

- Do hệ thống tiêu thoát nước thiết kế không phù hợp với tốc độ đô thị hóa của

thành phố. Trong quá trình phát triển, thiết kế ban đầu không đáp ứng tình hình mới

cộng với xây dựng mới hay cải tạo không đồng bộ và chưa có quy hoạch dẫn đến việc

giảm hiệu quả công trình trong tiêu thoát nước.

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

các cấp, các ngành liên quan.

- Do nạn chặt phá rừng đầu nguồn khiến lũ đổ về nhanh, các đô thị ngoài việc

tiêu thoát nước nội tại còn phải chịu áp lực từ lũ thượng nguồn dồn xuống.

Một số thành phố được xây ở miền núi có thể thoát nước nhờ địa hình nhưng

vẫn xảy ra hiện tượng ngập úng cục bộ là do thiết kế, quy hoạch thoát nước chưa đáp

ứng được thực tế, không đảm bảo khả năng tiêu thoát nhanh chóng.

1.2.1.2 Các biện pháp phòng, chống ngập lụt đô thị

Ngập lụt đô thị không ảnh hưởng nhiều đến tính mạng con người nhưng lại ảnh

hưởng lớn đến kinh tế và đời sống người dân. Vì vậy, các biện pháp giảm thiểu ngập

22

úng đô thị là biện pháp giúp tăng trưởng kinh tế và cải thiện đời sống người dân. Có

thể kể đến biện pháp công trình và phi công trình để phòng, chống ngập lụt đô thị.

Biện pháp công trình xây dựng phòng và chống ngập lụt đô thị gồm có các công

tình phòng chống lũ lụt như: chỉnh trị sông, đắp, gia cố đê, xây dựng công trình phân

lũ, xây dựng hồ chứa và chậm lũ, xây dựng hệ thống thoát nước, xây dựng các công

trình xử lý đất đai. Các biện pháp công trình đã và đang có những hiệu quả tích cực

trong giảm thiểu ngập lụt đô thị.

Biện pháp công trình mang lại hiệu quả tích cực, tuy nhiên cũng cần coi trọng

các biện pháp phi công trình như: Quản lý đất đai vùng ngập, dự báo lũ, lập kế hoạch

dự phòng tổn thất do lũ... Các biện pháp phi công trình đều nhằm giảm mức ảnh

hưởng của lũ lụt gây ra mà không làm ảnh hưởng đến đặc tính tự nhiên của lũ.

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

1.2.2.1 Thực trạng ngập úng ở thành phố Hà Tĩnh

Hiện tượng ngập úng TP Hà Tĩnh (thị xã Hà Tĩnh trước đây) đã và đang xảy ra

ngày càng thường xuyên hơn. Những năm gần đây, hàng năm đều xảy ra ngập úng

sau mỗi trận mưa, có những năm như năm 2016, TP phải đón nhận 4 ÷ 5 lần ngập lụt

trong mùa mưa. Một số năm điều tra được về tình hình ngập lụt như sau:

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

từ 2 ÷ 3 ngày. Diện tích ngập từ 30 ÷ 70 ha trên diện tích từ 105 ÷ 146 ha ở các

phường Bắc Hà, Nam Hà, Tân Giang và Trần Phú, trong năm ngập từ 2 ÷ 4 lần với

thời gian ngập lụt từ 2 ÷ 5 giờ. Độ sâu ngập cao nhất là 0,6m, trung bình ngập từ 0,4

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

Nguyên nhân phần lớn là thiếu hoặc không có đường cống thoát nước, một số

nơi có hệ thống thoát nước nhưng không hiệu quả do cốt thấp và cống quá nhỏ.

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

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

56,2km2 tương đương với ngập 84% diện tích thành phố. Diện tích ngập tập trung

23

chủ yếu trong mức ngập từ 0,5 ÷ 2,5m. Cụ thể, đối với toàn lưu vực diện tích ngập

ứng với các mức độ ngập từ 0,5 ÷ 1m; từ 1 ÷ 1,5 m; từ 1,5 ÷ 2m và từ 2 ÷ 2,5m lần

lượt là 90,8 km2, 67 km2, 45,6 km2 và 17,9 km2 lần lượt tương ứng với 33,7%; 24,8%;

16,9% và 6,6% tổng diện tích ngập của lưu vực. Đối với khu vực thành phố diện tích

ngập ứng với các mức độ ngập từ 0,5 ÷ 1m; từ 1 ÷ 1,5m; từ 1,5 ÷ 2m và từ 2 ÷ 2,5m

lần lượt là 12,6km2, 10,8km2, 11,5km2 và 7,3km2 lần lượt tương ứng với 26,6%;

22,7%; 24,2% và 15,3% tổng diện tích ngập của khu vực thành phố.

Năm 2015, các điểm ngập tháng 4/2015 từ 0,20 ÷ 0,40m, các tuyến đường trung

tâm đều bị ngập, các tuyến đường ngập sâu nhất là Xô Viết Nghệ Tĩnh, Nguyễn Du,

Lê Ninh, Hải Thượng Lãn Ông và Nguyễn Thị Minh Khai. Cùng năm đợt mưa tháng

9/2015 gây ngập với độ sâu ngập từ 0,20 ÷ 0,50m với độ sâu ngập lớn nhất ở các

tuyến Nguyễn Du, Lê Ninh và Hải Thượng Lãn Ông.

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

13 - 16/10/2016 đã khiến TP Hà Tĩnh ngập sâu. Một số điểm như: đoạn đường Trần

Phú từ ngã ba Phan Đình Phùng đến ngã tư Vũ Quang, đoạn đường phía Tây Bệnh

viện Đa khoa tỉnh... chỉ sau 1 giờ mưa lớn đã ngập đến 0,40m, Nguyễn Du, Hải

Thượng Lãn Ông, Nguyễn Công Trứ, Trần Phú… bị ngập sâu gần 1m.

24

Ngã tư Hải Thượng Lãn Ông – Nguyễn Công Trứ

Đường Nguyễn Du (16/07/2018)

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

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

1.2.2.2 Các giải pháp cho thoát nước thành phố Hà Tĩnh

Tình trạng ngập úng diễn tại TP Hà Tĩnh nguyên nhân chính là do mưa lớn kèm

theo hệ thống thoát nước chưa hoàn chỉnh, việc đấu nối giữa hệ thống mới và cũ chưa

đồng bộ, các hồ điều hòa chưa phát huy hiệu quả. Hệ thống thoát nước chỉ mới bảo

25

phủ được 57% khu vực thành phố, hoạt động yếu kém do không được duy tu và quá

tải do tốc độ đô thị hóa quá nhanh.

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

Hà Tĩnh là ở ý thức của người dân. Việc tự ý xây dựng, cơi nới nhà cửa lên mương

thoát nước; xả rác vô tư của người dân cũng vô tình bịt những lỗ thoát nước trên các

tuyến đường. Trong quá trình xây dựng, vận chuyển các vật liệu như cát sỏi gây

vương vãi, khi mưa đến tập trung vào các hố ga, miệng cống làm giảm tiết diện tải

nước cũng như làm tăng độ nhám của hệ thống. Đặc biệt, một số hộ còn xả rác bừa

bãi ra đường dẫn đến bít đường ống làm cho tình trạng tiêu thoát nước khó khăn.

TP đã có nhiều chủ trương chính sách để giải quyết vấn đề ngập lụt thường

xuyên, hàng năm. Sở Xây dựng Hà Tĩnh đã phối hợp với các cơ quan liên quan tiến

hành kiểm tra, khảo sát các cống thoát nước trên địa bàn, chủ động trong công tác

khắc phục và giảm ngập úng cục bộ trên địa bàn thành phố trước mùa mưa lũ. UBND

TP Hà Tĩnh đã xây dựng báo cáo trên cơ sở tham mưu, đề xuất của Công ty CP Môi

trường và Công trình đô thị Hà Tĩnh là đơn vị được giao quản lý vận hành hệ thống

thoát nước của Thành phố, đề xuất giải pháp khắc phục và giảm ngập úng cục bộ trên

địa bàn.

Bên cạnh việc tăng cường biện pháp quản lý nhằm nâng cao hiệu quả cho thoát

nước TP Hà Tĩnh còn cần phát triển các công cụ và mô hình để giải bài toán ngập lụt

cho TP. Đã có khá nhiều dự án đã được triển khai để giải quyết nhiều mặt liên quan

đến vấn đề ngập lụt TP Hà Tĩnh.

Về cơ sở hạ tầng, tại TP Hà Tĩnh đã thực hiện dự án Cải thiện môi trường đô thị

miền Trung (2003). Dự án nâng cấp hệ thống thoát nước, vệ sinh và quản lý chất thải

rắn tại TP, thị xã là những nơi mà hệ thống hạ tầng đô thị chưa đầy đủ đang gây ra

những nguy cơ nghiêm trọng về môi trường và sức khỏe và hạn chế sự phát triển kinh

tế và xã hội.

Về biện pháp kỹ thuật Tư vấn kỹ thuật về mô hình thủy văn/thủy lực lưu vực

sông Rào Cái và mô hình thoát nước thành phố Hà Tĩnh, tỉnh Hà Tĩnh do GS.TS Trần

26

Đình Hòa, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam làm chủ nhiệm dự án. Với mục tiêu đề

xuất các biện pháp giảm thiểu nguy cơ lũ lụt trong và xung quanh TP Hà Tĩnh cho

thời điểm hiện tại và tương lai, đề xuất các giải pháp lập kế hoạch hiệu quả khác nhau

để nâng cao khả năng tiêu thoát nước và hệ thống thoát nước đô thị bền vững. Kết

quả dự án đã thực hiện được mang ý nghĩa thực tiễn và khoa học, đạt mục tiêu ban

đầu đề ra. Tuy nhiên, các nhóm mô hình được đánh giá vẫn còn rời rạc, chưa có tính

liên kết.

1.3 Tổng quan về Biến đổi khí hậu tại Hà Tĩnh

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

Về nhiệt độ tỉnh Hà Tĩnh có xu thế tăng lên với tốc độ tăng tương đối đồng đều

tại các trạm quan trắc với mức tăng từ 0,1 ÷ 0,20C/thập kỷ. Nhiệt độ trung bình

năm,trung bình mùa có xu hướng tăng nhẹ. Tại trạm Hà Tĩnh thành phố Hà Tĩnh nhiệt

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

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

Hà Tĩnh lượng mưa năm có xu hướng giảm 44,7mm/thập kỷ. Xu thế giảm lớn nhất

tại trạm Hà Tĩnh vào các tháng mùa thu với tốc độ 44mm/thập kỷ.

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

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

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

Xu thế biến đổi số ngày mưa lớn hơn 50, 100 và 200mm với số ngày mưa lớn

tập trung vào mùa thu và rất ít vào các tháng mùa đông. Số ngày mưa lớn có xu thế

giảm nhẹ, với lượng mưa lớn hơn hoặc bằng 50mm có tốc độ giảm từ 0,3 ÷ 0,6

ngày/thập kỷ, lượng mưa lớn hớn hoặc bằng 100mm có tốc độ giảm từ 0,3 ÷ 0,1

ngày/thập kỷ. Tại trạm Hà Tĩnh số ngày mưa lớn hơn hoặc bằng 200mm có tốc độ

tăng lớn nhất cũng chỉ ở mức 0,13 ngày/thập kỷ.

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

ngày lớn nhất tại trạm Hà Tĩnh đạt là 657,2mm vào tháng X/1992, cùng thời kỳ này

27

trạm Thạch Đồng đạt Hmax là 166cm tương đương mực nước lớn nhất trung bình.

Từ năm 1992 đến nay chỉ có 6 năm có lượng mưa 1 ngày lớn nhất đạt trên 400mm,

với 2 năm đạt trên 400mm trong 10 năm gần đây.

Trong 10 năm trở lại đây lượng mưa 1, 3, 5 ngày lớn nhất tại Hà Tĩnh có xu

hướng tăng đáng kể. Trong 10 năm có 6 năm có lượng mưa 1 ngày lớn nhất trên

200mm, vào những năm gần đây từ 2013, 2015 ÷ 2017. Trong đó năm 2010 và 2016

lượng mưa 1 ngày lớn nhất đạt 455,6mm và 445,8mm, lượng mưa 3 ngày lớn nhất

cũng đạt trên 870mm và lượng mưa 5 ngày lớn nhất đạt trên 930mm.

Bảng 1.9. Lượng mưa 1, 3, 5 ngày lớn nhất trạm Hà Tĩnh giai đoạn 2009 - 2017 3 ngày lớn nhất

1 ngày lớn nhất

5 ngày lớn nhất

TT

X1max

X3max

X5max

Thời gian

Thời gian

Thời gian

(mm)

(mm)

(mm)

1

455,6

16/10/2010

888,3

15/10-17/10/2010

1214,2

15/10-17/10/2010

2

445,8

15/10/2016

871,1

14/10-16/10/2016

930,8

12/10-14/10/2016

3

298,3

16/10/2013

443,6

23/04-25/04/2015

574,2

15/10-17/10/2013

4

264,1

15/09/2017

353,9

26/09-28/09/2013

445,3

21/04-23/04/2015

5

252,2

23/04/2015

350,3

28/10-30/10/2008

431,7

27/10-29/10/2008

6

217,2

30/10/2008

335,8

14/09-16/09/2017

388,4

09/10-11/10/2017

7

172,2

06/10/2014

290,6

05/09-07/09/2012

340,0

03/09-05/09/2012

8

161,2

14/10/2011

272,1

13/10-15/10/2011

324,0

12/10-14/10/2011

9

141,2

08/10/2012

196,2

30/09-02/10/2009

270,6

22/10-24/10/2014

10

101,4

30/09/2009

189,2

05/10-07/10/2014

205,2

23/09-25/09/2009

28

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

Biến đổi lượng mưa 1, 3, 5 ngày lớn nhất có xu thế tăng, trong đó lượng mưa 3,

5 ngày lớn nhất có xu thế rõ rệt hơn xu thế tăng lượng mưa 1 ngày lớn nhất với các

đỉnh mưa 3, 5 ngày lớn nhất vượt hơn hẳn so với đường xu thế. Trong đó xu thế lượng

mưa 3 ngày lớn nhất là tăng rõ rệt nhất.

1.3.2 Kịch bản biến đổi khí hậu cho tỉnh Hà Tĩnh

Kịch bản biến đổi khí hậu tỉnh Hà Tĩnh từ các mô hình thành phần với kết quả

dự tính riêng lẻ của 12 thành phần mô hình khí hậu khu vực sau khi hiệu chỉnh sai số

trên 3 trạm khí tượng của Hà Tĩnh (Hà Tĩnh, Hương Khê, Kỳ Anh). Kịch bản biến

đổi cho tỉnh Hà Tĩnh về lượng mưa và nhiệt độ đối với 3 giai đoạn: đầu thế kỷ (2016-

2035), giữa thế kỷ 21 (2045-2065) và cuối thế kỷ 21 (2080-2099) so với thời kỳ cơ

sở (1986-2005).

Về nhiệt độ, nhiệt độ trung bình năm và các mùa đều thể hiện xu thế tăng trong

cả 3 thời kỳ của thế kỷ 21 theo cả hai kịch bản RCP. Theo kịch bản RCP4.5, vào đầu

thế kỷ, nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,5 ÷ 0,6oC. Đến giữa thế kỷ và cuối thế

kỷ, mức tăng nhiệt độ tương ứng với các thời kỳ nhiệt độ tăng 1,4oC và 2oC. Theo

kịch bản RCP8.5, nhiệt độ trung bình năm tăng 0,9oC vào đầu thế kỷ; tăng 1,9oC vào

giữa thế kỷ và cuối thế kỷ nhiệt độ tăng 3,5oC so với thời kỳ cơ sở.

Về lượng mưa, mức biến đổi lượng mưa dự tính từ tất cả các thành phần mô

hình trên 3 trạm khí tượng của Hà Tĩnh theo kịch bản tổ hợp các mô hình. Theo kịch

bản RCP4.5, vào đầu thế kỷ 21, lượng mưa năm có xu thế tăng lên trên cả 3 trạm khí

tượng, với mức tăng từ 2,5 đến 5,4%. Trong các mùa xu thế thế tăng tương tự như

29

lượng mưa năm; ngoại trừ mùa hè lượng mưa có xu thế giảm từ 0,7 đến 7,7%. Đến

giữa thế kỷ, xu thế biến đổi lượng mưa năm và các mùa tương tự như thời kỳ đầu thế

kỷ với xu thế tăng của lượng mưa năm, mùa đông, mùa xuân, mùa thu và xu thế giảm

của lượng mưa mùa hè. Đến cuối thế kỷ, lượng mưa năm tăng 9,4 đến 12,6%. Theo

kịch bản RCP8.5, kết quả tổ hợp các thành phần cho thấy, vào đầu thế kỷ 21, lượng

mưa năm có xu thế tăng lên trên hai trạm Hà Tĩnh và Hương Khê với mức tăng tương

ứng là 1,3% và 0,8%; trong khi tại trạm Kỳ Anh lượng mưa có xu thế giảm khoảng

2,4%. Vào mùa xuân và mùa thu lượng mưa có xu thế giảm trên cả 3 trạm khí tượng.

Đến giữa thế kỷ, lượng mưa năm tăng từ 8,7 ÷14,1% trên 3 trạm xem xét. Đối với

quy mô mùa, lượng mưa cũng thể hiện xu thế tăng là chủ yếu ngoại trừ lượng mưa

mùa hè ở trạm Kỳ Anh. Đến cuối thế kỷ, lượng mưa năm có xu thế tăng trong khoảng

12,8 đến 17,2% trên 3 trạm nghiên cứu; đối với các mùa ngoại trừ mùa hè lượng mưa

có xu thế giảm thì các mùa còn lại lượng mưa đều tăng lên so với thời kỳ cơ sở.

Về lượng mưa một ngày lớn nhất, với mức biến đổi lượng mưa 1 ngày lớn nhất

(Rx1day) trên 3 trạm khí tượng của Hà Tĩnh. Từ kết quả tổ hợp các thành phần mô

hình, theo kịch bản RCP4.5, Rx1day thể hiện xu thế tăng từ 14,3 đến 17,9% vào đầu

thế kỷ trên 3 trạm nghiên cứu. Đến giữa thế kỷ, mức tăng lượng mưa dự tính lớn hơn

so với thời kỳ trước, phổ biến từ 22 ÷ 24,6%. Đến cuối thế kỷ, lượng mưa tăng 25,4%,

19,6% và 23,8% tương ứng với các trạm Hà Tĩnh, Hương Khê, Kỳ Anh. Theo kịch

bản RCP8.5, nhìn chung, mức tăng Rx1day là lớn hơn so với kịch bản RCP4.5, đặc

biệt vào thời kỳ cuối thế kỷ. Cụ thể, theo kết qủa tổ hợp các thành phần, Rx1day tăng

từ 10,3 đến 21,7% vào thời kỳ đầu thế kỷ. Đến giữa thế kỷ, lượng mưa tăng từ 19,5%

đến 26,9% trên 3 trạm khí tượng. Đến cuối thế kỷ, lượng mưa tăng khoảng 33,7% tại

trạm Hà Tĩnh; 29,2% tại trạm Hương Khê và tăng 25% tại trạm Kỳ Anh.

Về lượng mưa năm ngày liên tiếp lớn nhất, với mức biến đổi của lượng mưa 5

ngày lớn nhất (Rx5day) theo 2 kịch bản trên 3 trạm của Hà Tĩnh từ kết quả tổ hợp các

thành phần mô hình. Theo kịch bản RCP4.5, vào đầu thế kỷ, Rx5day có xu thế tăng

từ 11,1÷12,9% trên 3 trạm nghiên cứu. Đến giữa thế kỷ, Rx5day dự tính tăng 23,9%

tại trạm Hà Tĩnh; 23,2% tại trạm Hương Khê và 18,7% tại trạm Kỳ Anh. Đến cuối

30

thế kỷ, mức tăng của Rx5day ở Hà Tĩnh phổ biến từ 15,3 ÷ 23,4%. Theo kịch bản

RCP8.5, mức tăng của Rx5day vào đầu thế kỷ là 1,6 ÷ 13,5%; đến giữa thế kỷ tăng

khoảng 20,3 ÷ 28,1% và cuối thế kỷ lượng mưa tăng trong khoảng 25,6 ÷ 33,9%.

31

Chương 2. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Phương pháp tiếp cận trong luận văn

Phương pháp tiếp cận của luận văn là ứng dụng công cụ mô hình để mô phỏng,

đánh giá hiện trạng ngập úng trong thành phố, trên cơ sở đó phân tích, xây dựng kịch

bản BĐKH và đề xuất các biện pháp giảm thiểu ngập lụt cho vùng nghiên cứu.

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

32

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp hệ thống thông tin địa lý GIS

Hệ thống thông tin địa lý (Geographical Information System – gọi tắt là GIS) là

một phần của công nghệ thông tin được hình thành vào những năm 1960 và phát triển

rộng rãi trong những năm đây. Hệ thống thông tin địa lý GIS có rất nhiều ứng dụng

trong công tác ngành khí tượng thủy văn, môi trường, nông nghiệp,... sử dụng các

chức năng chính của GIS, bao gồm 5 chức năng chủ yếu:

– Thu thập dữ liệu: là công việc khó khăn và nặng nề nhất trong quá trình xây

dựng một ứng dụng GIS. Các dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau như

dữ liệu đo đạc từ thực địa, dữ liệu từ các loại bản đồ, dữ liệu thống kê…

– Thao tác dữ liệu: vì các dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn có định dạng

khác nhau và có những trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được chuyển dạng và

thao tác theo một số cách để tương thích với hệ thống.

– Quản lý dữ liệu: là một chức năng quan trọng của tất cả các hệ thông tin địa

lý. Hệ thống thông tin địa lý phải có khả năng điều khiển các dạng khác nhau của dữ

liệu đồng thời quản lý hiệu quả một khối lượng lớn dữ liệu với một trật tự rõ ràng.

– Truy vấn và phân tích dữ liệu: GIS cung cấp khả năng hỏi đáp, tìm kiếm, truy

vấn đơn giản “chỉ nhấn và nhấn” và các công cụ phân tích dữ liệu không gian mạnh

mẽ để cung cấp thông tin một cách nhanh chóng, kịp thời, chính xác, hỗ trợ ra quyết

định cho những nhà quản lý và quy hoạch.

– Hiển thị dữ liệu: GIS cho phép hiển thị dữ liệu tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc

biểu đồ. Ngoài ra còn có thể xuất dữ liệu thuộc tính ra các bảng excel, tạo các bản

báo cáo thống kê, hay tạo mô hình 3D, và nhiều dữ liệu khác.

Các phần mềm GIS hiện nay có thể kể đến ArcGIS và QGis trong đó QGis (hay

Quantum GIS) là phần mềm mã nguồn mở đang được sử dụng ngày càng rộng rãi,

phát triển nhanh chóng với một cộng đồng phát triển lớn. ArcGIS (ESRI): là hệ thống

33

GIS hàng đầu hiện nay, cung cấp một giải pháp toàn diện với khả năng xử lý, phân

tích và quản lý dữ liệu mạnh mẽ.

Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS trong luận văn là sự kết nối tương thích

của phần mềm ArcGIS với Mike Urban. Phần mềm ArcGIS được sử dụng trong các

bước chuẩn bị số liệu xây dựng mô hình Mike Urban, với dữ liệu hiện trạng, dữ liệu

kịch bản trong điều kiện biến đổi khí hậu, xử lý dữ liệu địa hình số độ cao DEM...

Với việc xử lý kết quả, thể hiện kết quả từ mô hình Mike Urban như tính toán diện

tích ngập...

2.2.2 Phương pháp mô hình

MIKE URBAN là một trong các sản phẩm của DHI (Danish Hydraulic

Institute - Viện Nghiên cứu tài nguyên nước Đan Mạch). MIKE URBAN là một trong

các mô hình về thành phố của DHI bao gồm MIKE URBAN, WEST và MIKE

FLOOD trong đó MIKE URBAN giải quyết các vấn đề về mô phỏng tích hợp nước

đô thị, WEST mô hình hóa và mô phỏng các kế hoạch xử lý nước thải và MIKE

FLOOD giải quyết các vấn đề về lũ ở đô thị, bờ biển và ven sông.

Hiện nay bộ phần mềm MIKE URBAN được phát triển hoàn thiện liên tục

đồng thời với bộ MIKE của DHI đến phiên bản năm 2017 và hoạt động tương thích

với phần mềm thông tin địa lý ArcGIS 10.5 của ESRI.

Mike Urban được xây dựng trên nền tảng phát triển của ESRI ArcObjects có

nghĩa là cùng cách lưu trữ dữ liệu, xử lý, các quá trình và phương pháp trực quan

giống như các công cụ của ArcGIS. Dữ liệu MIKE URBAN được lưu trong định dạng

Geodatabase chuẩn dễ dàng truy xuất đầy đủ với bộ công cụ ArcGIS của ESRI. MIKE

URBAN cho phép phát triển cả mô hình hệ thống cấp nước và mô hình hệ thống thoát

nước trong cùng một dữ liệu tích hợp GIS.

34

Quá trình mưa dòng chảy

Mô phỏng dòng chảy bề mặt

+ Thời gian diện tích (TA)

+ Sóng động học (KM)

+ Hồ chứa tuyến tính

+ UHM và RDI

Dòng chảy trong hệ thống – mô phỏng 1D

Diễn toán dòng chảy trong hệ thống kết nối điểm tập

trung nước, đường dẫn cống, kết cấu

Điều khiển hệ thống

Điều khiển nâng cao các kết cấu

như cửa, van, bơm, đập

Mô phỏng dòng chảy 1D

và dòng chảy tràn mặt 2D

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

Trong mô hình có sự kết hợp giữa mô hình thủy văn và mô hình mô phỏng hệ

thống thoát nước 1 chiều với mô hình mô phỏng dòng chảy bề mặt 2 chiều.

35

a) Mô hình thủy văn (Catchment Hydrology model)

Mô hình này mô phỏng dựa trên các phương trình thủy văn, dòng chảy được

tính toán từ mưa dựa trên các đặc điểm của lưu vực. Khái quát quá trình mô phỏng

mưa – dòng chảy của mô hình này thể hiện như hình….

Hình 2.3: Sơ đồ tính toán mưa – dòng chảy

Tính toán các dòng chảy bề mặt khác nhau trong mô hình thủy văn được thể

hiện ở bốn mô hình dòng chảy khác nhau:

Với biên mưa đầu vào là số liệu thực đo tại các trạm khí tượng cơ bản và điểm

đo mưa, dựa trên đặc điểm tiểu lưu vực (khu vực được chia thành các tiểu lưu vực

bằng công cụ phân chia tiểu lưu vực của MIKE URBAN dựa vào vị trí phân bổ hố ga

thu nước).

Số liệu mưa kết hợp với hình dạng lưu vực ảnh hưởng của trạm mưa đó, mô

hình dựa vào các phương trình thủy văn cơ bản sẽ mô phỏng quá trình dòng chảy trên

lưu vực đó.

Hầu hết các mô hình thủy văn là mô hình khái niệm, dựa trên tập hợp các thông

số thực nghiệm mà cần phải được hiệu chỉnh từ các phép đo thực địa. Mô hình dòng

chảy bề mặt đô thị không cho phép người sử dụng thiết lập mô phỏng thủy động lực

36

học dòng chảy; về cơ bản mô hình này được sử dụng làm đầu vào cho mô hình mạng

lưới thoát nước.

Biên mưa của mô hình mưa – dòng chảy

Số liệu mưa đưa vào tính toán phải là một chuỗi số liệu với dạng cường độ mưa

(Rainfall Intensity)

Mô hình tính toán cường độ mưa cho từng bước thời gian tính toán, vì vậy lượng

mưa theo bước thời gian tính toán trong mô hình sẽ bao phủ được bước thời gian hiện

tại, có thể nói tổng lượng mưa theo bước thời gian tính toán bằng tổng lượng mưa có

trong các bước thời gian từ số liệu đầu vào.

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

b) Mô hình 1D: Mô hình hệ thống thoát nước 1 chiều (Drainage Network ID model)

Đây là mô hình giải quyết bài toán dòng chảy một chiều sử dụng phương trình

Saint-Venant để mô phỏng các quá trình dòng chảy trong mạng lưới đường ống thoát

nước, bao gồm cả các thiết bị phức tạp như máy bơm, cửa, đập tràn, van... Chất lượng

của các mô hình này phụ thuộc vào chất lượng của dữ liệu đầu vào và quá trình hiệu

chỉnh. Mô hình 1D thường xử lý dòng chảy có áp và tự do. Biên sử dụng trong mô

37

hình thường là dòng chảy lưu vực hoặc dòng chảy mùa khô tại các biên thu nước và

mực nước tại các cửa ra.

Dòng chảy 1D

và trao đổi

giữa 2 lớp

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

Mô hình 1D không mô phỏng định tuyến lũ bề mặt, cộng với mực nước được

tính trong việc lưu trữ ảo không liên quan đến thực tế của nước tràn.

Hệ phương trình Saint – Vernant tính toán dòng chảy không ổn định trong hệ

thống đường ống trong mô hình MOUSE dựa trên các giả thiết sau:

+ Nước không bị nén và đồng nhất, nghĩa là không có sự thay đổi về mật độ.

+ Ma sát đáy nhỏ, do đó cos của góc đáy có thể coi bằng 1.

+ Bước sóng lớn hơn độ sâu mực nước. Điều này cho phép dòng chảy ở mọi

nơi có thể coi như có hướng song song với đáy nghĩa là bỏ qua gia tốc dọc và giả định

áp lực thủy tĩnh theo chiều dọc.

Phương trình liên tục:

+

= 0

∂Q ∂x

∂A ∂t

Phương trình động lượng:

∂ (α

Q2 A )

+

+ gA

∂x

∂Q ∂t

∂Q ∂x

+ gAIf = gAI0

38

Trong đó: Q = lưu lượng dòng chảy (m3/s).

A = diện tích dòng chảy (m2).

y = lớp dòng chảy (m).

g = gia tốc trọng trường (m/s2).

x = khoảng cách theo hướng dòng chảy (m).

t = thời gian (s).

α = hệ số phân phối vận tốc.

I0 = độ dốc đáy.

If = độ dốc ma sát.

c) Mô hình 1D - 2D: Kết hợp mô hình mô phỏng hệ thống thoát nước 1 chiều với mô hình mô phỏng dòng chảy bề mặt 2 chiều

Dòng chảy hệ thống thoát nước vẫn được mô phỏng trong mô hình 1 chiều

nhưng dòng chảy bề mặt được tính bằng giải phương trình Saint-Venant cho dòng

chảy 2 chiều. Mô hình 2 chiều được sử dụng để mô phỏng chính xác địa hình bề mặt

đô thị, bao gồm các tòa nhà, ao, các công trình kiến trúc khác. Tính toán thủy động

lực học dòng chảy sử dụng mô hình bề mặt 2 chiều cho phép tính toán như dòng chảy

Dòng chảy 2D và trao đổi với dòng chảy 1D

với vận tốc 2 hướng thành phần.

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

39

Việc trao đổi nước giữa mạng 1 chiều và mạng 2 chiều sẽ được xử lý thông qua

các liên kết nối, thường nằm ở hố ga, các nút của mạng lưới hệ thống thu nước 1D sẽ

được kết nối với ô lưới của mô hình bề mặt 2D. Như vậy, kết quả của mô hình 1D -

2D phụ thuộc nhiều vào độ chính xác và mức phân giải của dữ liệu địa hình (mật độ

& độ cao, các tòa nhà...) tạo lưới trong mô hình bề mặt 2D. Kích thước lưới khuyến

khích dùng cho mô hình bề mặt 2D đô thị thường là 1m đến 5m.

Sử dụng công cụ GIS để xử lý số liệu để đảm bảo các đặc điểm địa hình chính

sẽ được cung cấp đẩy đủ vào mô hình 2D.

Từ các lớp dữ liệu tính toán tổng hợp các thông tin tạo lập dữ liệu địa hình thể

hiện đầy đủ dữ liệu các lớp nhà cửa, đường phố, diện tích công viên, diện tích sử dụng

đất, ao hồ. Càng xử lý chính xác dữ liệu địa hình thì kết quả tính toán 2D càng chính

xác.

2.3 Ứng dụng mô hình Mike Urban

Với tính linh hoạt cao, giao diện người dùng dễ sử dụng và được tích hợp với

hệ thống GIS mô hình Mike Urban có nhiều ứng dụng thiết thực trong bài toán thoát

nước và cấp nước.

Với ứng dụng thoát nước có thể kể đến việc thiết lập mô hình hệ thống thoát

nước thải và nước mưa; Phân tích chất lượng nước; Ước tính vận chuyển và bồi lắng

bùn cát trong hệ thống; Lập kế hoạch thoát nước tổng thể cho hệ thống; Tối ưu hóa

và thiết kế giải pháp vận hành theo thời gian thực.

Với ứng dụng cấp nước có thể đến Ước tính nhu cầu tại nút cấp; Dự báo sự

chuyển động và vị trí các chất ô nhiễm; Phân tích dòng chảy dành cho cứu hỏa động

lực; Lập kế hoạch dự phòng và đánh giá rủi ro.

2.3.1 Một số ứng dụng Mike Urban ở Việt Nam

Ở Việt Nam niện nay, các đề tài nghiên cứu thoát nước đô thị thường tập trung

vào các thành phố lớn như là Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Hải Phòng…, những thành

40

phố lớn có mức độ đô thị hóa nhanh thường xuyên bị ngập khi có mưa lớn do hệ

thống tiêu thoát kém hiệu quả.

1. Năm 2016, Nguyễn Quang Bình và các đồng nghiệp, Đại học Bách khoa Đà

Nẵng, đã ứng dụng mô hình Mike Urban đánh giá hệ thống thoát nước mưa của quận

Cẩm Lệ (33,76km2), thành phố Đà Nẵng [2]. Mô hình trong nghiên cứu bao gồm 98

hố ga, 5 cửa ra, 1 hồ điều hòa và 101 đường ống. Mô hình hiệu chỉnh với trận mưa

ngày 07/11/2011 và tính toán với các trận mưa lớn (2008), trận mưa trung bình (2007)

và trận mưa nhỏ (2006). Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại 2 nút có số liệu quan trắc với

chỉ số Nash đạt 0.825 và 0.918, sử dụng thông số (hệ số nhám Manning) áp dụng cho

các khu vực còn lại đồng thời kiểm tra khả năng thoát nước ứng với các trận mưa

khác nhau. Nghiên cứu đã tính toán với các trận mưa lớn, trung bình và mưa nhỏ từ

đó thống kê, đánh giá được các nút ngập, đã đề xuất xây dựng thêm hệ thống hố ga

và đường ống tại các vị trí ngập thống kê. Tuy nhiên, nghiên cứu vẫn chưa kiểm định

mô hình, chưa đánh giá các điểm ngập với mực nước chảy tràn bề mặt.

2. Năm 2013, Phạm Mạnh Cổn và đồng sự, trường ĐHQGHN, đã trình bày kết

quả trận lụt lịch sử năm 2008 tại nội thành Hà Nội [1]. Nghiên cứu sử dụng mô hình

Mike Flood kết nối với Mike Urban và Mike 21. Dự liệu mô hình thiết lập với 20,7km

kênh hở, hơn 217km cống ngầm và trên 3000 hố ga và hố thăm. Bộ mô hình đã được

hiệu chỉnh và kiểm định với kết quả tính toán tương đối phù hợp với kết quả thực đo.

Nghiên cứu đánh giá trận ngập lụt tại nội thành Hà Nội năm 2008, phân tích diễn biến

ngập và đưa ra các giải pháp mở rộng kích thước cống, thêm các cống làm giảm đáng

kể mức độ ngập tại nhiều vị trí.

3. Năm 2011, GS. TS. Lê Sâm và đồng sự thuộc Viện Khoa học Thủy lợi miền

Nam đã hoàn thành đề tài độc lập cấp nhà nước về Nghiên cứu đề xuất các giải pháp

chống ngập cho thành phố Hồ Chí Minh [9]. Đề tài đã sử dụng mô hình thủy văn,

thủy lực Mike 11 và Mike Mouse. Mô hình Mike Mouse kết nối với hệ thống sông

kênh và cống ngầm (cho khu đô thị cũ) nhằm đưa ra giải pháp tiêu nước bổ sung bằng

động lực khi mưa lớn, triều cường. Trước đó, năm 2009, GS. TS. Lê Sâm và đồng sự

tại Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam đã ứng dụng mô hình Mike Mouse để tính

41

toán tiêu thoát nước cho lưu vực rạch Ruột Ngựa – thành phố Hồ Chí Minh. Nghiên

cứu sử dụng tài liệu gồm bản đồ khu vực, tài liệu cống tiêu thoát nước, tài liệu sử

dụng đất và bản đồ độ cao số khu vực. Tính toán với số liệu mưa lớn nhất năm 2017

với tổng cường độ mưa là 107.9mm, biên mực nước tại 5 vị trí cho 2 trường hợp khi

có mưa lớn và khi có triều cường. Kết quả nghiên cứu đã đánh giá hiện trạng các

đường ống thoát nước, đề xuất các biện pháp bổ sung nhưng chưa đưa vào tính toán

và nghiên cứu chưa đưa ra được kiểm định và hiệu chỉnh mô hình với số liệu thực đo.

2.3.2 Một số ứng dụng Mike Urban ở trên thế giới

Vấn đề giải quyết tiêu thoát nước tại các đô thị có từ hàng ngàn năm trước, gắn

liền với quá trình đô thị hóa và trình độ phát triển khoa học kỹ thuật. Kỹ thuật tiêu

thoát nước chỉ thực sự bắt đầu sau khi có cuộc cách mạng công nghiệp khoảng giữa

thế kỷ XIX. Khởi đầu có thể tính từ năm 1852 với sự ra đời của các bảng tính độ dốc

và kích thước các cống tiêu của John Roe. Hiện nay trên thế giới, nhất là các nước

đang phát triển ở Châu Á với hệ thống tiêu thoát nước chưa được hoàn thiện, mô hình

Mike Urban đã được ứng dụng để giải các bài toán tiêu thoát nước cho các thành phố

và đang được áp dụng ngày càng rộng hơn.

Dưới đây là một số trong nhiều đề tài ứng dụng Mike Urban trên thế giới.

1. Năm 2018, Qinghua Luan và đồng nghiệp đã công bố kết quả ứng dụng mô

hình Mike Urban cho tiêu thoát nước quận Lincheng, một quận miền núi thuộc tỉnh

Hà Bắc, Trung Quốc [16]. Mô hình trong nghiên cứu có 120 hố ga ảnh hưởng, 3 cửa

xả và tổng cộng 121 đường ống bê tông tròn với tổng chiều dài 47738,6m, phân chia

thành 122 tiểu lưu vực tập trung nước. Nghiên cứu mô phỏng và kiểm định mô hình

với 2 trận mưa (19/07/2016 và 06/07/2017) tại 4 hố ga với chênh lệch giữa thực đo

và tính toán trong mô phỏng và kiểm định đều dưới 1cm. Kết quả tính toán với tần

suất mưa lặp lại đã đánh giá được các vị trí hố ga và đường ống bị ngập, kết quả phân

tích cung cấp kỹ thuật cho việc cảnh báo sớm vùng gập và xây dựng hệ thống tiêu

thoát cho vùng nghiên cứu.

42

2. Năm 2012, V. Vidyapriya và Dr. M. Ramalingam – Học giả, Giám đốc Viện

Viễn thám, Đại học Anna, Ấn Độ đã công bố kết quả ứng dụng mô hình Mike Urban

cho lưu vực Jafferkhanpet trên tạp chí quốc tế về công nghệ giảm thiểu ô nhiễm [17].

Lưu vực nghiên cứu có diện tích 2.94km2 nằm ở phía Nam thành phố Chennai.

Nghiên cứu sử dụng bộ mô hình với 146 hố ga, 4 cửa xả, 150 lưu vực tập trung nước,

thời đoạn mô phỏng 7 tiếng với bước thời gian 1 phút. Nghiên cứu mô phỏng và phân

tích ngập với số liệu mưa tần suất lặp lại là 5, 10, 20 và 50 năm cho hệ thống cũ năm

1980 và đề xuất hệ thống mới năm 2009, đưa ra được sự thay đổi độ ngập tại các hố

ga với từng tần suất mưa lặp lại. Kiểm định mô hình đã đưa ra đánh giá tại 4 vị trí với

kết quả tính toán lớn hơn số liệu thực đo. Nghiên cứu đã đánh giá được mức độ ngập

tại lưu vực nghiên cứu nhưng vẫn còn thiếu đáng kể số liệu thực đo để mô phỏng và

kiểm định.

3. Năm 2001, Ole Mark và đồng nghiệp tại Viện Kỹ thuật Châu Á đã công bố

đề tài Mô hình hóa lũ đô thị ở thành phố Dhaka, Bangladesh [14]. Nghiên cứu sử

dụng mô hình MOUSE cho 2 hệ thống cơ bản mô tả dồng chảy tràn tự do bề mặt và

hệ thống cống với dữ liệu DEM 5m, tính toán cho trận lũ 1996 và hiện tại cho kết quả

tính độ ngập tại vị trí Shantinagar đạt 55cm kéo dài tầm 16 giờ. Phân tích lý do ngập

đưa ra là sự quá tải của ống cống và hồ ga hạ lưu hệ thống. Nghiên cứu đã đánh giá

được mức độ ngập và thời gian ngập tại các vị trí của hệ thống hiện tại và hệ thống

đã áp dụng biện pháp tăng cường.

43

Chương 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE URBAN TÍNH TOÁN THOÁT

NƯỚC CHO THÀNH PHỐ HÀ TĨNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI

KHÍ HẬU

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

Thiết lập hiện trạng hệ thống thoát nước bao gồm các phần chính:

+ Thiết lập hệ thống thoát nước hiện trạng căn cứ số liệu thu thập

+ Hiệu chỉnh mô hình với trận mưa ngày 23/04/2015.

+ Kiểm định mô hình với trận mưa ngày 16/09/2015.

3.1.1 Số liệu thu thập

Số liệu mạng lưới thoát nước:

- Bản đồ hệ thống thoát nước do URENCO cung cấp, dữ liệu dạng AutoCAD.

- Số liệu hệ thống thoát nước gồm sơ đồ vị trí, kết nối đường cống, phân loại

cống hộp, cống tròn, kênh hở, kích thước đường ống, cao độ tại đáy rãnh thoát nước;

mặt cắt ngang các tuyến kênh; vị trí hố ga, cao độ tại hố ga.

Số liệu địa hình:

- Bản đồ DEM 10m toàn bộ khu vực nội thị thành phố Hà Tĩnh.

- Các điểm cao độ thực đo bao gồm 4752 điểm đo bổ sung.

Số liệu mưa:

- Số liệu mưa ngày các trạm Hà Tĩnh (1958 – 2017), Kỳ Anh (1961 – 2017),

Hương Khê (1961 – 2015) thuộc trong và lân cận phố Hà Tĩnh.

- Số liệu mưa giờ trạm khí tượng Hà Tĩnh từ 2015 - 2017.

Số liệu đê bao và cống dưới đê:

- Đê Hữu Phủ với 4 cống tiêu dưới đê (kết cầu BTCT).

- Đê Đồng Môn với 8 cống tiêu dưới đê.

44

- Đê Yên Hòa với 7 cống tiêu dưới đê.

- Đê Cầu Phủ - Cầu Nủi - Đê Trung Linh với 6 cống tiêu dưới đê.

Thành phố Hà Tĩnh hiện đang được bảo vệ bởi các tuyến đê Cầu Phủ - Cầu Nủi,

Trung Linh, Đồng Môn, tuyến đường tránh thành phố Hà Tĩnh từ cầu Phủ 2 đến cầu

Đông 2 có cao trình từ +3,5m đến +3,76m, tỉnh lộ 17 đoạn từ đường tránh đến cầu

Nủi hiện nay có cao trình xấp xỉ +2,0m đến +2,2m và kênh dẫn nước tưới N9 từ hồ

Kẻ Gỗ có cao độ trong địa phận thành phố từ 3,75 ÷ 5,16m. Cùng với việc các cống

tiêu dưới đê được đóng lại khi có lũ có thể coi thành phố Hà Tĩnh là một lưu vực kín.

Hình 3.1: Bản đồ DEM khu vực nghiên cứu

3.1.2 Thiết lập mô hình

Căn cứ các tài liệu thu thập được thiết lập hệ thống thoát nước của Hà Tĩnh

trong Mike Urban bao gồm:

- Thiết lập các điểm tập trung nước

- Thiết lập các đường ống thoát nước

- Thiết lập lưu vực tập trung nước

45

- Thiết lập mô hình số độ cao và kết nối mô phỏng dòng chảy tràn mặt 2D

Bảng 3.1. Dữ liệu hệ thống thoát nước hiện trạng

Dữ liệu

Số lượng

Hố ga

838

Nút

Hồ chứa

4

Điểm xả

45

Lưu vực

Số lượng

838

Cống tròn

322

Đoạn đường ống thoát nước

Cống hộp

618

Kênh

31

a. Thiết lập các điểm tập trung nước

Hệ thống các điểm tập trung nước bao gồm các hố ga, các cửa xả và hồ điều

hòa, hệ thống thoát nước thành phố Hà Tĩnh được thiết lập với 838 hố ga, 4 hồ điều

hòa và 45 cửa xả.

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

b. Các đường cống dẫn nước

46

Hệ thống thoát nước thành phố Hà Tĩnh với tuyến thoát nước gồm 40 tuyến

kênh/ cống dọc đường giao thông, các tuyến đường trong thành phố.

Hệ thống thoát nước được thiết lập với 322 đoạn cống tròn, 618 đoạn cống hộp

và 31 đoạn kênh hở.

+ Cống tròn có 4 cỡ D600, D700, D800 và D1000 (mm);

+ Cống hộp kích cỡ lớn nhất 2500x1400(mm) tuyến kênh tiêu T3, kích cỡ nhỏ

nhất 400x600(mm) tuyến đường 26/3.

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

c. Lưu vực tập trung nước

Các lưu vực tập trung nước được phân chia theo các hố ga, địa hình và hướng

dòng chảy và được kết nối với các điểm tập trung nước.

Mỗi lưu vực (catchment) được coi là một lưu vực khép kín. Dòng chảy từ mưa

sẽ tập trung tại cửa ra là điểm thấp nhất lưu vực là các hố ga và tham gia vào hệ thống

cống.

47

Trong mô hình đã phân chia ra 837 lưu vực. Các lưu vực được phân chia tự

động bằng công cụ Catchment Delineation Wizard theo hố ga, đường cống và địa

hình. Tuy nhiên sau bước phân chia tự động cần phải hiệu chỉnh lại các lưu vực này

để diện tích lưu vực quanh hố ga, dọc tuyến đường hợp lý hơn.

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

d. Thiết lập mô hình số độ cao và kết nối mô phỏng dòng chảy tràn mặt 2D

Như đã trình bày ở phần Giới thiệu mô hình tài liệu địa hình là yếu tố quan trọng

trong tính toán dòng chảy tràn 2D. Dữ liệu địa hình có độ chính xác càng cao thì kết

quả tính dòng chảy tràn mặt càng tốt.

Trong khuôn khổ luận văn sử dụng lớp DEM 10x10m cho toàn khu vực thành

phố. Kết hợp lớp DEM với lớp đường phố, lớp sông ngòi, ao hồ, lớp nhà cửa, lớp đất

cây xanh bằng phần mềm GIS được lớp địa hình đã xử lý. Lớp bản đồ này được sử

dụng kết nối với các hố ga, tính toán dòng chảy 2D từ các hố ga tràn lên bề mặt địa

hình.

48

Lớp DEM

Lớp đường phố

Lớp nhà cửa

Lớp sông ngòi, ao hồ

Lớp đất cây xanh

Lớp DEM đã xử lý

Hình 3.5. Xử lý số liệu địa hình bằng GIS

Với lớp DEM đã xử lý kết nối các hố ga với lớp địa hình bằng công cụ Couple

Node trong 2D Overland Tools. Trước khi kết nối hố ga và lớp địa hình cần xác nhận

lớp DEM sẽ tính toán kết nối với thiết lập kích thước lưới và giới hạn vùng tính toán

trong 2D Model Settings.

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

49

Kết quả thiết lập mô hình hiện trạng thoát nước TP Hà Tĩnh thể hiện trên Mike

Urban với sơ đồ mặt bằng và trắc dọc tại các tuyến cống như hình 3.6:

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

Trắc dọc nhiều tuyến đường như tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông, Nguyễn

Du... có sự thay đổi cao độ mặt đất và kích thước cống, hố ga phức tạp.

Hình 3.8: Trắc dọc tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông

50

e. Biên của mô hình

Trong giới hạn của mô hình thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh sử dụng:

+ Biên mưa được tính theo lượng mưa giờ.

+ Biên mực nước là mực nước tại các cửa xả.

Thời đoạn tính toán theo hiện trạng thu thập độ sâu ngập tại các vị trí đo đạc.

Bước thời gian tính toán 1 – 10s.

Sử dụng số liệu mưa giờ trạm Hà Tĩnh, giả thiết mưa rải đều trên toàn lưu vực.

+ Dòng chảy mặt được tính từ mưa tập trung tại các hố ga là biên đầu vào

của hệ thống thoát nước.

f. Các thông số và hiệu chỉnh các thông số trong mô hình:

Mô hình Mike Urban là mô hình kết hợp tính toán thủy văn với tính toán thủy

lực do đó thông số yêu cầu chia thành nhóm thông số thủy văn và nhóm thông số thủy

lực.

- Nhóm thông số thủy văn

Mô hình Mike Urban sử dụng mô hình mưa dòng chảy có thông số phân bố do

đó cần xác định các thông số cụ thể cho từng lưu vực.

Trong mô hình quá trình thủy văn cho thành phố Hà Tĩnh, dòng chảy từ mưa

được tính theo công thức Time – Area với các thông số đặc trưng:

+ Diện tích lưu vực;

+ Thời gian tập trung nước;

+ Tổn thất ban đầu;

+ Hệ số triết giảm dòng chảy;

+ Phần trăm không thấm.

Trong đó:

51

Thời gian tập trung nước, tổn thất ban đầu và hệ số triết giảm dòng chảy ước

tính ban đầu theo Catchment Processing Tool, mặc định tổn thất ban đầu = 0.0006 và

hệ số triết giảm = 0.90, thời gian tập trung nước được tính với vận tốc trung bình bề

mặt là 0.3m/s.

Phần trăm không thấm được xác định theo diện tích sử dụng đất, diện tích nhà,

diện tích đường giao thông và sử dụng đất.

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

Lớp dữ liệu

Phần trăm không thấm (%)

Nhà ở

100

Đường giao thông

75

Khu vực cây xanh, sử dụng đất

10

Diện tích nhà, đường giao thông, sử dụng đất xác định theo số liệu thu thập và

theo ảnh Google Earth xử lý trong phần mềm GIS.

Các thông số thủy văn gồm thời gian tập trung nước và phần trăm không thấm

được sau khi ước tính ban đầu cho từng lưu vực tập trung nước sau đó được thay đổi

thử dần trong quá trình hiệu chỉnh – kiểm định mô hình theo tài liệu thực đo.

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

- Nhóm thông số thủy lực

52

Thông số thủy lực hiệu chỉnh trong hệ thống cống là hệ số nhám lòng dẫn và

chất liệu cống gồm: hệ số nhám Manning; vật liệu và độ thô nhám của vật liệu.

Với hệ thống thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh thông số thủy lực được thiết

lập ban đầu cho các hố ga và đường ống cống, các thông số đã được xác định theo

thực tế xây dựng nên cơ bản không thay đổi trong quá trình hiệu chỉnh, kiểm định.

3.1.3 Kết quả mô phỏng, kiểm định mô hình

Việc hiệu chỉnh thông số mô hình tập trung vào các thông số biểu thị trạng thái

mặt đệm và lòng dẫn. Áp dụng phương pháp thử dần, trong đó nhiều thông số được

thử riêng rẽ theo phân tích thứ tự ảnh hưởng như đã nêu, đã đạt được sự phù hợp giữa

mức ngập tính toán và thực đo (vết lũ điều tra).

Các vết lũ thu thập được là giá trị đỉnh lũ, không có dạng đường quá trình. Do

đó, phương pháp hiệu chỉnh, kiểm định được tiến hành theo diện (Tại các vị trí có vết

lũ điều tra, tiến hành hiệu chỉnh, kiểm định để đạt được độ sâu ngập tính toán lớn nhất

bằng giá trị vết lũ).

- Trận mưa ngày 23/4/2015 và trận mưa ngày 16/9/2015 là hai trận mưa khá

lớn, gây úng ngập trên các tuyến phố và đã được Công ty cổ phần Môi trường và

Công trình đô thị Hà Tĩnh đo đạc, báo cáo cụ thể vì thế được chọn để hiệu chỉnh,

kiểm định mô hình.

- Hai trận mưa này đảm bảo yếu tố về thời gian khi xuất hiện gần nhau (trong

năm 2015). Ngoài ra, tài liệu địa hình và mạng lưới tiêu thoát nước cũng là những tài

liệu được cập nhật cùng năm. Điều này đảm bảo tính chính xác và logic khi thiết lập

mô hình cũng như củng cố giả thuyết quá trình hiệu chỉnh, kiểm định được thực hiện

với cùng một bộ thông số.

- Kết quả mô hình cho thấy xuất hiện các vị trí úng ngập trên đường trùng với

kết quả khảo sát trong hai trận mưa sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.

- Kết quả mức độ úng ngập trên các tuyến đường từ mô hình tương đối sát với

giá trị thực đo.

53

Kết quả hiệu chỉnh

Kết quả hiệu chỉnh theo trận mưa ngày 23/04/2015, với lượng mưa 1 giờ lớn

nhất là 54,1mm, lượng mưa 24h lớn nhất là 280,1mm.

Mức độ chênh lệch giữa giá trị thực đo với giá trị tính toán được thể hiện trong

bảng 3.3 với 09 tuyến đường điều tra được giá trị độ ngập thực tế. Độ chênh lệch mực

nước ∆H = 0,01 ÷ 0,22m.

Kết quả giữa thực đo và tính toán tương đối phù hợp về trị số, tuy có một số nơi

có độ chênh lệch lớn hơn 20cm nhưng việc hiệu chỉnh theo diện trên toàn hệ thống

thì kết quả tính toán có thể chấp nhận được trong khuôn khổ luận văn.

Hình 3.10: Diễn biến trận mưa hiệu chỉnh mô hình ngày 23/04/2015 trạm Hà Tĩnh

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

Độ sâu ngập

Độ sâu ngập

ΔH (m)

TT

Đường

Vị trí

thực đo (m)

tính toán (m)

1 Xô Viết Nghệ Tĩnh

0.40

0.49

0.09

Từ 1A đến đường Lê Ninh

0.40

0.45

0.05

2

Nguyễn Du

Huy Tự đến ngã tư Nguyễn Công

0.40

0.39

0.01

Trứ

3 Đường Lê Ninh

0.40

0.52

0.12

Từ 1A-> Cổng Bệnh viện

0.40

0.30

0.05

Hải Thượng Lãn

4

Ngã tư giao với đường Nguyễn

Ông

0.35

0.32

0.03

Công Trứ

54

Độ sâu ngập

Độ sâu ngập

TT

Đường

Vị trí

ΔH (m)

thực đo (m)

tính toán (m)

Nguyễn Thị Minh

5

0.20

0.42

0.22

Khai

Ngã tư Phan Đình Phùng đến Xô

6 Nguyễn Công Trứ

0.30

0.42

0.12

Viết Nghệ Tĩnh

7

Phan Đình Phùng

0.20

0.14

0.06

8 Khu đô thị Sông Đà

0.20

0.37

0.17

9

Lê Duẩn

0.30

0.37

0.07

Kết quả mô hình 2D thể hiện rõ kết quả tính toán diện ngập và độ sâu ngập lớn

nhất. Với công cụ MIKE to Google Earth có thể xuất kết quả mô hình 2D lên GE để

kết quả tính toán thể hiện được trực quan hơn.

Hình 3.11: Bản đồ độ ngập sâu nhất kết quả hiệu chỉnh trên GE

Dòng chảy tràn trên mặt đường dâng lên từ hố ga tràn lên đường và tràn ra xung

quanh. Trên thực tế có những đoạn đường có lòng đường trũng hơn 2 bên lề đường,

do đó độ sâu ngập lớn nhất không chỉ tập trung ở trên miệng cống, ở 2 bên lề đường

mà còn ở những nơi có lòng đường trũng. Kết quả hiệu chỉnh tại một số vị trí theo

55

trắc dọc cống và đường ống và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu trên đường (độ sâu

ngập tính từ bề mặt đất – cao độ DEM) như sau:

Hình 3.12: Trắc dọc đoạn đường Nguyễn Du từ Nguyễn Huy Tự đến Nguyễn Công Trứ và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu

Hình 3.13: Trắc dọc đoạn đường Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu

Hình 3.14: Trắc dọc đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Xuân Diệu và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu

56

Với kết quả hiệu chỉnh mô hình Mike Urban cho trận mưa ngày 23/04/2015 khá

phù hợp với số liệu đo thực tế, có thể sử dụng bộ thông số để kiểm định mô hình với

trận mưa ngày 16/09/2015 với số liệu điều tra ngập cùng thời gian.

Kết quả kiểm định

Kết quả kiểm định theo trận mưa ngày 16/09/2015, với lượng mưa giờ đạt

61,3mm, lượng mưa 24h lớn nhất đạt 194,6mm.

Mức độ chênh lệch giữa giá trị thực đo với giá trị tính toán được thể hiện trong

bảng 3.4 với 05 tuyến đường điều tra được giá trị độ ngập thực tế. Độ chênh lệch mực

nước ∆H = 0,04 ÷ 0,28m. Kết quả giữa thực đo và tính toán tương đối phù hợp về trị

số, tuy có một số giá trị có độ chênh lệch cao nhưng vẫn có thể sử dụng được bộ

thông số của mô hình.

Hình 3.15: Diễn biến trận mưa kiểm định mô hình ngày 16/09/2015 trạm Hà Tĩnh

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

Độ sâu ngập

Độ sâu ngập

TT

Đường

Vị trí

tính toán

ΔH (m)

thực đo (m)

(m)

Từ Khách sạn Sallig đến Sở

0.30 – 0.40

0.24

0.16

Kế hoạch

1 Xô Viết Nghệ Tĩnh

Từ Tòa nhà Viettel đến ngã tư

0.20 – 0.40

0.36

0.04

Nguyễn Công Trứ

57

Độ sâu ngập

Độ sâu ngập

TT

Đường

Vị trí

tính toán

ΔH (m)

thực đo (m)

(m)

Đoạn từ đường Trần Phú đến

0.34

0.06

0.40

đường Lê Ninh

2

Nguyễn Du

Nguyễn Huy Tự đến ngã tư

0.45

0.05

0.50

Nguyễn Công Trứ

3 Đường Lê Ninh

0.43

0.07

0.50

Từ 1A-> Cổng Bệnh viện

0.22

0.28

0.50

Hải Thượng Lãn

4

Ngã

tư giao với đường

Ông

0.25

0.25

0.50

Nguyễn Công Trứ

Nguyễn Thị Minh

5

0.37

0.17

0.20

Khai

6 Nguyễn Công Trứ

0.31

-

7

Phan Đình Phùng

0.17

-

8 Khu đô thị Sông Đà

0.26

-

9

Lê Duẩn

0.30

-

Hình 3.16: Bản đồ độ ngập sâu nhất kết quả kiểm định trên GE

58

Kết quả kiểm định tại một số vị trí theo trắc dọc cống và đường ống và dòng

chảy tràn tại điểm ngập sâu ở lòng đường như sau:

Hình 3.17: Trắc dọc đoạn đường Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu

59

Hình 3.18: Trắc dọc đoạn đường Nguyễn Du từ Nguyễn Huy Tự đến Nguyễn Công Trứ và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu

Hình 3.19: Trắc dọc đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Xuân Diệu và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu

60

Năm 2015, các điểm ngập tháng 04/2015 từ 0,20 ÷ 0,40m, các tuyến đường

trung tâm đều bị ngập, các tuyến đường ngập sâu nhất là Xô Viết Nghệ Tĩnh, Nguyễn

Du, Lê Ninh, Hải Thượng Lãn Ông và Nguyễn Thị Minh Khai.

Cùng năm đợt mưa tháng 09/2015 gây ngập với độ sâu ngập từ 0,20 ÷ 0,50m

với độ sâu ngập lớn nhất cũng ở các các tuyến Nguyễn Du, Lê Ninh và Hải Thượng

Lãn Ông.

Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Mike Urban cho thành phố Hà Tĩnh

được thể hiện trực quan theo trên GG và thể hiện chi tiết tại các tuyến đường và tại

điểm ngập lớn nhất trên đường cho thấy với lượng mưa tương đối lớn (54 ÷

61mm/giờ) có thể gây ngập sâu trên diện rộng trên thành phố.

Với bộ thông số hiệu chỉnh và kiểm định mô hình có thể tiến hành đánh giá hiện

trạng thoát nước của TP Hà Tĩnh cũng như khả năng thoát nước của TP Hà Tĩnh dưới

tác động của BĐKH.

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

Trên cơ sở mô hình đã thiết lập cho hiện trạng thoát nước cho TP Hà Tĩnh tiến

hành tính toán đánh giá hiện trạng thoát nước TP với trận mưa thiết kế 2%. Trong

mục 3.2 gồm có:

+ Xác định trận mưa điển hình và tính toán mưa thiết kế 2%.

+ Tính toán và đánh giá hiện trạng với trận mưa thiết kế.

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

Căn cứ theo tiêu chuẩn TCVN 7595-2008 - Thoát nước – Mạng lưới và công

trình bên ngoài – Tiêu chuẩn thiết kế, lượng mưa tính toán với chu kỳ lặp lại P (năm)

phụ thuộc và quy mô và tính chất công trình.

Đường quá trình mưa thiết kế lựa chọn dựa trên một số trận mưa điển hình. Thời

gian kéo dài của quá tình mưa phụ thuộc vào quy mô đô thị hoặc quy mô khu vực đô

thị. Quá trình mưa thiết kế phụ thuộc vào tính chất mưa từng vùng lãnh thổ.

61

Hiện nay thành phố Hà Tĩnh là đô thị loại II, định hướng phát triển lên đô thị

loại I, với chu kỳ lặp lại P (năm) cao nhất là 20 năm tương đương tần suất 5%. Tuy

nhiên trong thiết kế lựa chọn tần suất bất lợi cho công trình khi có sự phát triển của

thành phố chọn tính toán với tần suất mưa 2%.

Chu kỳ lặp lại P (năm) phụ thuộc vào quy mô công trình (TCVN 7595-2008)

Quy mô công trình

Tính chất đô thị

Kênh, mương

Cống chính

Cống nhánh khu vực

Thành phố lớn, đô thị loại I

10

5

2 ÷ 1

Đô thị loại II, III

5

2

1 ÷ 0,5

Đô thị khác

2

1

0,5 ÷ 0,33

Chu kỳ lặp lại P (năm) phụ thuộc vào tính chất khu công nghiệp (TCVN 7595-2008)

Tính chất khu công nghiệp

Chu kỳ lặp lại P (năm)

Khu công nghiệp có công nghệ bình thường

5 ÷ 10

Khu công nghiệp có các cơ sở sản xuất có yêu cầu đặc biệt

10 ÷ 20

Trận mưa điển hình ngày 14 ÷ 15/10/2016

Trong chuỗi số liệu mưa giờ thu thập từ năm 2015 – 2017, năm 2016 có lượng

mưa lớn nhất thời đoạn từ 24 ÷ 120h có tần suất dưới 5% so với chọn trận mưa điển

hình.

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

2015

2016

2017

Thời

đoạn

Thời gian

X (mm) P%

Thời gian

X (mm) P%

Thời gian

X (mm) P%

24h 24/04/2015 04:00 280,1 44,1 15/10/2016 03:00 558,2 2,5 17/07/2017 05:00 305,6 36,0

72h 25/04/2015 19:00 446,6 42,9 17/10/2016 03:00 831,3 4,0 16/09/2017 05:00 346,2 65,6

120h 25/04/2015 19:00 448,4 55,7 16/10/2016 03:00 945,3 4,3 11/10/2017 07:00 409,6 63,8

Trận mưa điển hình ngày 14 ÷ 15/10/2016 là trận mưa 12 tiếng từ 16h ngày

14/10 đến 03h ngày 15/10, số liệu mưa giờ với đặc trưng:

+ Lượng mưa 1h lớn nhất là 96,7mm tương đương tần suất 28,4% cường độ

mưa 60’ theo số liệu thực đo thời đoạn ngắn tại trạm Hà Tĩnh (1984 ÷ 2014).

62

+ Tổng lượng mưa trận với lượng mưa 12h lớn nhất là 466,3mm tương đương

tần suất 7,0% theo số liệu thực đo thời đoạn ngắn tại trạm Hà Tĩnh (1984 ÷ 2014).

Hình 3.20: Trận mưa điển hình ngày 14 – 15/10/2016

Thu phóng trận mưa điển hình theo các giá trị tra trong bảng 3.6 theo tần suất

2%, tiến hành tính toán đánh giá hiện trạng ngập tại các tuyến đường của thành phố

Hà Tĩnh.

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

Hệ thống thoát nước giữ nguyên hiện trạng để đánh giá mức độ ngập tại các

tuyến đường thường xuyên xảy ra ngập úng.

Phần nhiều các tuyến đường đều bị ngập trên 0,40m. Một số vị trí ngập sâu như

Đại lộ Xô Việt Nghệ Tĩnh, Lê Ninh, Nguyễn Du… là các vị trí ngập thường xuyên.

Với diện tích ngập từ 0,10 ÷ 0,60m là 595ha và diện tích ngập từ 0,10 ÷ 1,20m là

863ha chiếm 23% diện tích trung tâm thành phố.

63

Hình 3.21: Bản đồ độ ngập sâu nhất với mưa thiết kế 2% trên GE

Tại tuyến đường Lê Duẩn vị trí có độ ngập sâu nhất đạt trên 0,60m đây là vị trí

nhận nước thoát từ khu đô thị sông Đà theo hướng dòng chảy đổ vào kênh T4 qua

tuyến đường Vụ Quang cũng bị ngập.

Hình 3.22: Đoạn đường Lê Duẩn, khu đô thị sông Đà và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu

64

Hình 3.23: Tuyến đường Xô Viết Nghệ Tĩnh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu

Hình 3.24: Đoạn đường Nguyễn Du – Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu

Qua kết quả tính toán cho thấy một số điểm ngập nặng như:

Hào Thành và sông Cụt thoát nước cho toàn bộ phường Tân Giang, Bắc Hà và

Nam Hà, cộng thêm một phần phường Hà Huy Tập qua kênh T6, nên thoát nước tại

các phường này chưa tốt.

Hồ chứa Bồng Sơn chưa phát huy được hiệu quả khi chỉ nhận nước từ một phần

phường Hà Huy Tập, chưa hỗ trợ thoát nước cho Hào Thành và sông Cụt.

Tuyến Đường Xô Viết Nghệ Tĩnh tiêu thoát về tuyến kênh T4B nhưng hiện

tuyến T4B đang bị cản trở dòng chảy do đó khu vực này không có lối thoát khi có

mưa lớn.

65

Tuyến đường Nguyễn Du đoạn từ Nguyễn Huy Tự đến Nguyễn Công Trứ ngập

trên 0,60m, khu vực này tập trung về đường Nguyễn Công Trứ để thoát vào tuyến

mương T1B mà tuyến T1B thì quá tải. Kết nối giữa tuyến Nguyễn Du và Nguyễn Du

bổ sung chưa được tốt.

Cũng như tuyến đường Nguyễn Du, đường Hải Thượng Lãn Ông kết nối thoát

nước với đoạn Hải Thượng Lãn Ông bổ sung chưa tốt. Tuyến đường Hải Thượng Lãn

Ông và đoạn bổ sung một phần qua kênh T1B và còn lại thoát qua Lê Ninh ra kênh

T4B nhưng đều bị cản trở.

Tuyến đường Lê Ninh cũng thoát vào kênh T4B nhưng do kênh bị chặn lối thoát

nước nên không tiêu nước kịp cho tuyến đường. Thêm vào đó một phần tuyến đường

Hải Thượng Lãn Ông và Nguyễn Du cũng thoát nước qua tuyến đường Lê Ninh để

đổ vào kênh T4B nên độ sâu ngập tại đường Lê Ninh cũng cao.

Khu đô thị sông Đà ngập trên 0,50m do chưa có hệ thống thoát nước hợp lý

đường thoát nước là cống hộp với kích thước cống thoát nước từ 0,65 – 0,80m.

Tuyến đường Lê Duẩn ngập trên 0,60m do thoát nước nội tại và nước dồn từ

khu đô thị sông Đà sang nên không thoát kịp.

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

Tính toán thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh dưới tác động của BĐKH lựa chọn

tính toán cho thời kỳ giữa thập kỷ của 2 kịch bản BĐKH phương án dễ xảy ra nhất

và phương án tác động cao.

Tính toán lượng mưa thiết kế BĐKH cho 2 phương án tính toán.

Tính toán và đánh giá kết quả thoát nước cho TP với 2 phương án đã chọn.

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

Theo Báo cáo kết quả dự án Tư vấn kỹ thuật và phân tích khí hậu hiện tại và

tương lai phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước tại Hà Tĩnh khuyến nghị:

66

+ Đối với đường IDF của mưa, đề xuất trong giai đoạn đầu thế kỷ (2016-2035),

có thể sử dụng thông tin từ đường IDF xây dựng cho thời kỳ hiện tại phục vụ cho

việc thiết kế, quy hoạch do sự khác biệt không đáng kể của nồng độ khí nhà kính giữa

thời kỳ hiện tại và đầu thế kỷ. Nói cách khác, tác động của biến đổi khí hậu đối với 2

thời kỳ này chưa có sự khác biệt rõ rệt.

Bảng 3.5 trình bày kết quả tính toán cường độ mưa tại trạm Hà Tĩnh theo số liệu

thực đo với thời đoạn từ 10 phút đến 15 ngày ứng với các tần suất lặp lại.

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

Đơn vị: (mm/giờ)

P% P (năm)

10’

30’

60’

2h

6h 12h 24h 72h 120h 168h 240h 360h

50%

2 năm

145,5 99,7

77,4

55,2 30,5 19,9 11,5 5,8

4,0

3,1

2,4

1,8

20%

5 năm

185,6 133,2 104,2 76,3 44,6 29,1 16,3 8,2

5,7

4,3

3,3

2,6

10% 10 năm 212,1 155,3 121,9 90,3 53,9 35,1 19,4 9,7

6,8

5,1

3,9

3,1

4.0% 25 năm 245,7 183,3 144,3 108,0 65,7 42,7 23,4 11,7 8,2

6,1

4,6

3,7

2.0% 50 năm 270,5 204,1 160,9 121,1 74,5 48,4 26,4 13,2 9,3

6,8

5,2

4,1

1.0% 100 năm 295,2 224,7 177,4 134,1 83,1 54,0 29,4 14,7 10,3 7,6

5,7

4,6

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

Đơn vị: mm

P% P(Năm) 10’ 30’

60’

2h

6h

12h 24h 3ngày 5ngày 7ngày 10ngày 15ngày

50% 2 năm

24,3 49,9 77,4 110,4 183,0 238,8 276,0 417,6 480,0 520,8

576,0

648,0

20% 5 năm

30,9 66,6 104,2 152,6 267,6 349,2 391,2 590,4 684,0 722,4

792,0

936,0

10% 10 năm

35,4 77,7 121,9 180,6 323,4 421,2 465,6 698,4 816,0 856,8

936,0 1116,0

4.0% 25 năm

41,0 91,7 144,3 216,0 394,2 512,4 561,6 842,4 984,0 1024,8 1104,0 1332,0

2.0% 50 năm

45,1 102,1 160,9 242,2 447,0 580,8 633,6 950,4 1116,0 1142,4 1248,0 1476,0

1.0% 100 năm 49,2 112,4 177,4 268,2 498,6 648,0 705,6 1058,4 1236,0 1276,8 1368,0 1656,0

67

Đường IDF theo các kịch bản biến đổi khí hậu

Mối quan hệ IDF của mưa trong tương lai trong bối cảnh biến đổi khí hậu được

tính toán theo 3 phương án dưới đây:

+ Phương án dễ xảy ra nhất: Phương án này tương ứng với phân vị 50% của tập

hợp 12 thành phần dự tính.

+ Phương án tác động cao: Tương ứng với phân vị 75% của tập hợp 12 thành

phần dự tính.

+ Phương án ít tác động: Tương ứng với phân vị 25% của tập hợp 12 thành phần

dự tính.

Trong luận văn kế thừa kết quả tính toán đường cong IDF giai đoạn hiện tại và

BĐKH trong Báo cáo kết quả dự án Tư vấn kỹ thuật và phân tích khí hậu hiện tại và

tương lai phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước tại Hà Tĩnh và lựa chọn tính toán

với phương án dễ xảy ra nhất và phương án tác động cao cho giai đoạn giữa thế kỷ

21 vì vào cuối thế kỷ ở cả 2 phương án cường độ mưa có xu thế giảm trong thời đoạn

ngắn và tăng trong thời đoạn dài hơn.

Chi tiết mức biến đổi của mối quan hệ IDF trong tương lai so với hiện tại được

thể hiện trong hình 3.24 ÷ 3.25 và bảng 3.8 ÷ 3.9m.

Hình 3.25: Đường IDF mưa trạm Hà Tĩnh vào giữa thế kỷ 21 theo trong trường hợp có khả năng nhất

68

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

Đơn vị: mm/giờ

Thời đoạn

10'

30'

60'

2h

6h 12h 24h 72h 120h 168h 240h 360h

2 năm

169,5 115,7 89,4

63,5 35,1 22,4 13,7 7,0

4,6

3,6

2,7

2,1

5 năm

215,3 153,9 119,9 87,4 51,3 32,0 19,3 9,9

6,7

5,0

3,6

2,9

10 năm

245,0 179,4 140,2 103,9 61,7 38,6 22,8 11,6 8,0

6,0

4,3

3,4

25 năm

285,0 210,8 166,0 123,7 75,2 47,4 27,4 14,0 9,6

7,1

5,1

4,1

50 năm

312,5 234,7 185,1 139,3 85,3 54,0 30,7 15,9 10,9

7,9

5,8

4,5

100 năm

341,0 259,6 204,0 153,6 94,8 60,5 34,1 17,8 12,1

8,8

6,4

5,0

Hình 3.26: Đường IDF mưa tại trạm Hà Tĩnh vào giữa thế kỷ 21 trong trường hợp tác động cao

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

Đơn vị: mm/giờ

Thời đoạn

10'

30'

60'

2h

6h

12h 24h 72h 120h 168h 240h 360h

2 năm

277,9 176,8 127,0 83,8 41,0 25,0 14,6 7,5

5,1

3,9

3,0

2,2

5 năm

398,1 264,1 191,8 129,1 64,1 39,3 23,0 11,7 8,4

6,2

4,3

3,4

10 năm

459,2 312,9 227,3 151,9 77,6 48,5 28,1 14,4 10,5

7,7

5,3

4,1

25 năm

538,7 374,4 267,7 180,6 94,9 60,8 34,7 18,2 13,0

9,5

6,4

5,0

50 năm

598,5 419,4 297,3 202,6 108,3 69,9 39,7 21,0 15,0 10,7

7,3

5,7

100 năm

655,3 460,1 327,7 223,0 121,1 79,2 44,5 23,7 16,8 12,1

8,2

6,4

69

Thu phóng trận mưa điển hình theo kịch bản BĐKH:

Tra giá trị lượng mưa 1 giờ, 6 giờ và 12h trên đường cong IDF tương ứng với

các kịch bản BĐKH (bảng 3.7 và 3.8).

Đảm bảo lượng mưa 1 giờ lớn nhất nằm trong 6 giờ lớn nhất, lượng mưa 6 giờ

X1hmaxtk

lớn nhất trong lượng mưa 12 giờ lớn nhất.

X6hmaxtk−X1hmaxtk

Hệ số thu phóng lượng mưa 1 giờ lớn nhất K1 = X1hmaxdh

X12hmaxtk−X6hmaxtk

Hệ số thu phóng K2 = X6hmaxdh−X1hmaxdh

Hệ số thu phóng K3 =

X12hmaxdh−X6hmaxdh

Trong đó: - X1hmaxtk: lượng mưa 1 giờ lớn nhất thiết kế

- X6hmaxtk: lượng mưa 6 giờ lớn nhất thiết kế

- X12hmaxtk: lượng mưa 12 giờ lớn nhất thiết kế

- X1hmaxdh: lượng mưa 1 giờ lớn nhất điển hình

- X6hmaxdh: lượng mưa 6 giờ lớn nhất điển hình

- X12hmaxdh: lượng mưa 12 giờ lớn nhất điển hình

Hình 3.27: Trận mưa 12h tần suất 2% theo kịch bản BĐKH trường hợp có khả năng nhất (RCP4.5) và trường hợp có tác động cao (RCP8.5)

70

Mực nước BĐKH

Theo tính toán của báo cáo Quy hoạch phòng các tuyến có đê tỉnh Hà Tĩnh, với

mực nước chống lũ P = 2% vùng bảo vệ thành phố Hà Tĩnh và phương án nạo vét

sông Rào Cái, sông Gia Hội, kết hợp với việc xây dựng cống phân lũ từ sông Rào Cái

sang sông Gia Hội có tác dụng làm giảm mực nước trên sông Rào Cái rất tốt và không

tác động nhiều đến các vùng dân cư, canh tác ven sông Gia Hội.

Mực nước cao nhất tại các vị trí dọc sông tại các tuyến đê Đồng Môn và Trung

Linh từ 2,66 ÷ 2,95m nằm dưới cao trình các tuyến đê bảo vệ thành phố.

3.3.2 Đánh giá kết quả tính toán thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh trong điều

kiện biến đổi khí hậu

Kết quả tính toán thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh trong điều kiện biến đổi

khí hậu với điều kiện hiện trạng thoát nước của TP và điều kiện biên của mô hình

gồm: trận mưa thiết kế 2% theo 2 kịch bản BĐKH trường hợp có khả năng nhất

(RCP4.5) và trường hợp có tác động cao (RCP8.5) thời kỳ giữa thế kỷ, biên mực nước

tại các cửa ra của hệ thống tiêu thoát là mực nước các sông Rào Cái và sông Cày theo

mực nước đảm bảo chống lũ 2%.

Với kết quả tính toán, thời đoạn giữa thế kỷ kịch bản có tác động cao mức độ

ngập sâu hơn kịch bản có khả năng nhất, với diện tích ngập rộng hơn. Cả hai kịch bản

đều cho thấy diện tích ngập hầu khắp các tuyến đường với độ ngập thấp nhất từ 0,10

÷ 0,30m.

Với kịch bản BĐKH trường hợp có khả năng nhất thời kỳ giữa thế kỷ

Kết quả tính toán cho kịch bản RCP4.5 thời kỳ giữa thế kỷ cho thấy hầu hết các

tuyến đường đều ngập từ 20 ÷ 40cm. Các điểm ngập sâu vẫn là các tuyến đường như

Nguyễn Du, Lê Ninh, Hải Thượng Lãn Ông, Lê Duẩn, Nguyễn Công Trứ... với độ

ngập nhiều nơi hơn 70cm.

Thể hiện trên Hình 3.27 là diện lớn các điểm màu xanh nhạt và xanh lá là các

điểm có độ sâu ngập từ trên 0,40m. Diện ngập trên 0,40m phủ khắp các tuyến đường.

71

Với diện tích ngập từ 0,10 ÷ 0,40m là 401ha và diện tích ngập từ 0,40 ÷ 1,20m là

489ha. Tổng diện tích ngập ngập dưới 1,20m là 890ha, tăng so với kết quả tính với

hiện trạng tính toán 9,7%, trong đó diện tích ngập từ 0,10 ÷ 0,50m là 650ha. Độ ngập

chi tiết tại một số tuyến đường được thể hiện trong hình 3.28 ÷ 3.30 với độ sâu ngập

từ 0,65 ÷ 0,80m.

Hình 3.28: Bản đồ ngập với kịch bản mưa BĐKH RCP4.5 thời kỳ giữa thế kỷ

Hình 3.29: Đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản RCP4.5 thời đoạn giữa thế kỷ

72

Chi tiết trên một số tuyến đường có độ ngập sâu như tuyến đường Lê Ninh –

Hải Thượng Lãn Ông vị trí ngập sâu có nơi lên đến 0,80m. Trong khi đi đó đoạn

đường Nguyễn Du có vị trí ngập sâu 0,76m. Đoạn đường Lê Duẩn và khu đô thị sông

Đà vị trí ngập sâu đạt 0,65m.

Hình 3.30: Đoạn đường Nguyễn Du và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản RCP4.5 thời đoạn giữa thế kỷ

Hình 3.31: Đoạn đường Lê Duẩn và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản RCP4.5 thời đoạn giữa thế kỷ

Với kịch bản BĐKH trường hợp có có tác động cao thời kỳ giữa thế kỷ

Kết quả tính toán cho kịch bản RCP8.5 thời kỳ giữa thế kỷ cho thấy hầu hết các

tuyến đường đều ngập từ 50 ÷ 60cm. Các điểm ngập sâu vẫn là các tuyến đường như

73

Nguyễn Du, Lê Ninh, Hải Thượng Lãn Ông, Lê Duẩn, Nguyễn Công Trứ... với độ

ngập nhiều nơi hơn 80cm.

Hình 3.32: Bản đồ ngập với kịch bản mưa BĐKH RCP8.5 thời kỳ giữa thế kỷ

Hình 3.33: Đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ

Thể hiện trên Hình 3.31 với diện các điểm màu xanh nhạt và xanh lá là các điểm

có độ sâu ngập từ trên 0,40m lớn hơn khá nhiều so với kịch bản RCP4.5. Diện ngập

trên 0,40m phủ khắp các tuyến đường thay thế cho các điểm ngập trên 0,20m và các

74

diện điểm ngập từ 0,70 ÷ 0,80m xuất hiện nhiều hơn. Diện tích ngập từ 0,10 ÷ 0,40m

là 534ha và diện tích ngập từ 0,40 ÷ 1,20m là 499ha. Tổng diện tích ngập ngập dưới

1,20m là 1034ha, tăng so với kết quả tính với hiện trạng tính toán 27%, trong đó diện

tích ngập từ 0,10 ÷ 0,50m là 796ha.

Độ sâu ngập chi tiết tại các tuyến đường thường xuyên ngập sâu (hình 3.33,

3.34) như Nguyễn Du, Lê Ninh... đều có độ ngập sâu từ 0,80m trở lên. Đoạn đường

Lê Ninh – Hải Thượng Lãn Ông vị trí ngập sâu có nơi lên đến 0,90m. Trong khi đi

đó đoạn đường Nguyễn Du có vị trí ngập sâu 0,85m. Đoạn đường Hải Thượng Lãn

Ông – Nguyễn Công Trứ có nơi ngập 0,95m. Đoạn đường Lê Duẩn và khu đô thị

sông Đà vị trí ngập sâu đạt 0,72m.

Hình 3.34: Đoạn đường Nguyễn Du và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ

75

Hình 3.35: Đoạn đường Hải Thượng Lãn Ông – Nguyễn Công Trứ và dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ

3.3.3 Đề xuất các giải pháp thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh trong điều kiện

biến đổi khí hậu

Trên cơ sở kết quả tính toán cho hiện trạng thoát nước thành phố với điều kiện

BĐKH có thể thấy hiện trạng thoát nước hiện nay không thể đáp ứng được nhu cầu

thoát nước hiện tại và dưới tác động của BĐKH. Việc cần thiết để giảm độ sâu ngập

trên toàn hệ thống là áp dụng các biện pháp công trình và phi công trình.

Từ kết quả tính toán hiện trạng với 2 kịch bản BĐKH thì với phương án tác

động cao thời kỳ giữa thế kỷ cho độ ngập sâu hơn, do đó các biện pháp giảm ngập sẽ

tính toán cho phương án này vì phương án có khả năng nhất thời kỳ giữa thế kỷ với

độ sâu ngập thấp hơn sẽ có cùng mức độ ảnh hưởng khi áp dụng biện pháp giảm ngập.

3.3.3.1 Thay đổi các yếu tố mặt đệm

Việc thay đổi các yếu tố mặt đệm can thiệp vào quá trình thủy văn trên bề mặt.

Giảm mức độ đô thị hóa tương ứng với giảm phần trăm không thấm tại các lưu vực

có mức độ ngập thường xuyên.

Hiện nay trong xây dựng ở nhiều nơi đã sử dụng các vật liệu thấm nước để nước

mưa thấm xuống dưới mặt đất, qua lớp sỏi đệm ở dưới rồi mới tới được các đường

ống ngầm thu nước.

Ngoài việc giảm lượng bề mặt không thấm còn có biện pháp xử lý lượng nước

ở những khu vực có phần trăm không thấm cao như các bể ngầm thu nước mưa ở các

hộ gia đình, khu dân cư, khu thương mại..., điều tiết trước khi thoát ra hệ thống thoát

nước chung.

Về biện pháp lâu dài có thể kể đến việc thu gom nước mưa và tái sử dụng cho

các mục đích khác khi lượng mưa trên lưu vực tương đối dồi dào và chi phí xử lý

nước mưa không cao như các nguồn khác.

76

Tăng diện tích thấm vỉa hè, lòng đường

Bể ngầm khu dân cư, nhà riêng

Bê tông thoát nước

Vỉ trồng cây thoát nước

Hệ thống ngầm trữ, lọc nước mưa

Hệ thống ngầm trữ và điều tiết nước mưa

Hình 3.36: Một số các biện pháp làm thay đổi dòng chảy từ mưa vào hệ thống thoát nước

Các biện pháp về yếu tố mặt đệm khi xây dựng trong thực tế phụ thuộc nhiều

yếu tố như kinh tế, chính sách hay mức độ quan tâm đầu tư nên trong luận văn chỉ

thay đổi phần trăm không thấm tương ứng với khả năng có thể sử dụng các biện pháp

trên để giảm dòng chảy mặt tập trung vào các hố ga ở những tuyến đường thường

xuyên xảy ra ngập úng.

Theo một số nghiên cứu thì với bề mặt có phần trăm không thấm thay đổi lượng

dòng chảy tràn trên bề mặt thay đổi tương ứng. Với bề mặt phủ tự nhiên thì chỉ có

77

10% lượng dòng chảy, với bề mặt có phần trăm không thấm từ 10 ÷ 20% dòng chảy

bề mặt sản sinh là 20%, tương ứng với phần trăm không thấm từ 35 ÷ 50% và từ 75

÷ 100% là 30% và 50% lượng dòng chảy bề mặt được sản sinh (US EPA - United

States Environmental Protection Agency).

Với biện pháp thay đổi phần trăm không thấm tính toán với 2 phương án

+ Phương án thay đổi các khu vực có phần trăm không thấm lớn hơn 75% giảm

xuống bằng 75% - PA RI75%.

Tương ứng với phương án này là đề xuất dòng chảy bề mặt sản sinh từ mưa trên

các khu vực thay đổi còn 50%.

+ Phương án thay đổi các khu vực có phần trăm không thấm lớn hơn 50% giảm

xuống bằng 50% - PA RI55%. Và tương ứng với đó chỉ có 30% lượng dòng chảy bề

mặt được tính từ mưa trên các lưu vực áp dụng.

Về độ sâu ngập, kết quả tính toán thể hiện chi tiết trong bảng 3.10 và các hình

từ 3.36 đến 3.38. Trên các tuyến đường thường xuyên ngập sâu kết quả tính toán từ

PA RI75% giảm thấp hơn kết quả tính PA RI50%. Với PA RI75% mực nước giảm

kém hiệu quả hơn từ 0 ÷ 4cm. Trong khi đó PA RI50% cho kết quả tốt hơn mực nước

giảm từ 10 ÷ 14cm.

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

Đơn vị: m

Lê Ninh

Tuyến đường/ Kịch bản

Nguyễn Du

Nguyễn Biểu

Phan Đình Phùng

Nguyễn Công Trứ

Hải Thượng Lãn Ông – Nguyễn Công Trứ 0,80

RCP8.5 giữa thế kỷ

0,89

0,86

0,91

0,80

0,80

PA RI75%

0,85

0,84

0,88

0,80

0,77

0,76

PA RI50%

0,75

0,76

0,78

0,70

0,70

0,67

ΔH PA RI75%

-0,04

-0,02

-0,03

0,00

-0,03

-0,04

ΔH PA RI50%

-0,14

-0,10

-0,13

-0,10

-0,10

-0,13

78

Hình 3.37: Dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu trên tuyến đường Lê Ninh kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và 2 kịch bản giảm phần trăm không thấm

Hình 3.38: Dòng chảy tràn tại điểm ngập sâu trên tuyến đường Phan Đình Phùng kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và 2 kịch bản giảm phần trăm không thấm

Hình 3.39: Trắc dọc tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh với kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và 2 kịch bản giảm phần trăm không thấm

79

Ghi chú: - Đường sẫm màu: Kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ

- Đường xanh dương: Kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ với các lưu

vực có phần trăm không thấm trên 75% giảm còn 75%

- Đường xanh lá: Kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ với các lưu vực

có phần trăm không thấm trên 50% giảm còn 50%

Về diện tích ngập, kết quả tính toán thể hiện trong bảng 3.11. Diện tích ngập ở

các cấp độ sâu tính toán theo 2 phương án đã giảm đáng kể so với kịch bản với diện

tích ngập sâu từ 0,40 ÷ 0,80m giảm rõ rệt hơn 2 cấp độ từ 0,10 ÷ 0,40m và từ 0,80 ÷

1,20m.

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

Đơn vị: ha

Tuyến đường/ Kịch bản

RCP8.5 giữa thế kỷ PA RI75% PA RI50% ΔH PA RI75% ΔH PA RI50%

Độ sâu ngập từ 0,10 ÷ 0,40m 534 529 513 -6 -21

Độ sâu ngập từ 0,40 ÷ 0,80m 363 286 239 -76 -124

Độ sâu ngập từ 0,80 ÷ 1,20m 137 107 94 -30 -42

3.3.3.2 Bổ sung trạm bơm cuối các kênh tiêu

Các trạm bơm được thiết kế chủ yếu sử dụng trong trường hợp mưa lớn, lũ về

nhanh, các cống qua đê đóng lại để ngăn lũ từ sông vào nội đồng. Trạm bơm được sử

dụng để tiêu động lực từ nội đồng ra ngoài sông.

Bổ sung trạm bơm ở cống Đập Bợt cuối kênh T1 thoát nước cho khu vực Thạch

Quý, Bắc Hà. Trạm bơm cống Vạn Hạnh cuối kênh tiêu T4 và hồ Thạch Trung thoát

nước cho phường Nguyễn Du, Trần Phú, Thạch Trung. Trạm bơm cống Đập Vịt cuối

kênh tiêu T3 thoát nước cho phường Trần Phú. Các trạm bơm có công suất từ 15 ÷

35m3/s. Xác định lưu lượng và mực nước lớn nhất, diễn biến dòng chảy tại cuối các

80

đường ống dự định lắp đặt từ đó đưa ra mực nước bắt đầu hoạt động máy bơm và

công suất của máy bơm.

Hình 3.40: Bản đồ ngập với kịch bản mưa BĐKH RCP8.5 thời kỳ giữa thế kỷ trước khi bổ sung trạm bơm

Hình 3.41: Bản đồ ngập với kịch bản mưa BĐKH RCP8.5 thời kỳ giữa thế kỷ sau khi bổ sung trạm bơm

81

Hình 3.42: Trắc dọc tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh với kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và sau khi bổ sung trạm bơm

Hình 3.43: Trắc dọc tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông bổ sung với kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và sau khi bổ sung trạm bơm

82

Hình 3.44: Trắc dọc tuyến đường Lê Duẩn – Vụ Quang với kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và sau khi bổ sung trạm bơm

Ghi chú: - Đường màu đỏ: Kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ.

- Đường xanh dương: Kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ với phương

án thay đổi phần trăm không thấm và thêm trạm bơm.

Trên hình 3.39 và 3.40 thể hiện sự thay đổi độ sâu ngập lớn trên trên toàn thành

phố. Các tuyến đường có độ ngập trên 0,40m (các điểm màu xanh nhạt và xanh lá)

và độ ngập từ 0,10 ÷ 0,20m (các điểm màu xanh dương) đã giảm so với trước khi lắp

thêm trạm bơm Tương ứng diện tích ngập từ 0,10 ÷ 0,40m là 534ha còn 436ha, từ

0,40 ÷ 1,20m là từ 499ha còn 465ha.

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

Trạm bơm (m3/s)

Độ ngập sâu tại các tuyến đường (m)

Vạn Hạnh

Đập Vịt

Lê Ninh

Đập Bợt

Nguyễn Du

Nguyễn Biểu

Phan Đình Phùng

Nguyễn Công Trứ

RCP8.5 giữa thế kỷ

0

0

0

0.89

0.86

0.91

Hải Thượng Lãn Ông – Nguyễn Công Trứ 0.80

0.80

0.80

PA TB 2

25

35

15

0.74

0.75

0.78

0.70

0.70

0.73

ΔH PA TB 2

-0.10

-0.15

-0.11

-0.13

-0.10

-0.07

Độ sâu ngập sau khi lắp đặt thêm các trạm bơm ở cuối các kênh tiêu nước tại

một số tuyến đường chính giảm từ 0.07 ÷ 0.15m so với kết quả tính kịch bản BĐKH

RCP8.5 giai đoạn giữa thế kỷ.

Các trạm bơm được lắp đặt tuy không làm giảm hết được các tuyến đường bị

ngập nhưng đã làm giảm được độ sâu ngập đáng kể tại các tuyến đường thường xuyên

RI50%.

ngập. Với diện tích ngập từ 0,10 ÷ 1,20m là 990ha, tương đương với kịch bản PA

Biện pháp giảm phần trăm không thấm và lắp thêm trạm bơm có đóng góp khá

lớn trong việc giảm áp lực tại các điểm tập trung nước và các tuyến đường thường

xuyên ngập úng. Với biện pháp lắp đặt trạm bơm có thể nâng cao công suất để đạt

được hiệu quả tốt hơn tuy nhiên trong áp dụng thực tế cần tính toán đến chi phí lợi

ích và đầu tư.

83

Để giảm thiểu độ sâu ngập tốt hơn nữa cần áp dụng các biện pháp công trình

như cải tạo hệ thống thoát nước và bổ sung các hồ điều hòa theo quy hoạch.

3.3.3.3 Các biện pháp khác

a. Cải tạo hệ thống thoát nước

Ngoài việc can thiệp vào quá trình thủy văn cũng cần có sự cải tạo trong hệ

thống thoát nước vì hiện trạng thoát nước hiện nay trong thành phố còn nhiều điểm

chưa hợp lý. Những điểm chưa hợp lý này thể hiện trong tình trạng ngập úng thường

xuyên hơn hiện nay mặc dù đã có sự xây dựng mới, cải tạo hệ thống thoát nước cũ.

Một trong những cải tạo cần thiết có thể kể đến là chuyển hướng dòng chảy tại

một số điểm ngập cục bộ và đấu nối các tuyến thoát nước mới. Tại khu đô thị sông

Đà cần chuyển hướng theo kênh phía Tây thành phố và đổ ra sông Cầu Đông. Việc

chuyển hướng này làm giảm áp lực thoát nước dồn lên tuyến đường Lê Duẩn – Hàm

Nghi – Vụ Quang; Đấu nối thoát nước tuyến Nguyễn Du bổ sung qua kênh tiêu T8;

Đấu nối thoát nước các tuyến đường thuộc phường Nam Hà qua hồ Bồng Sơn thoát

qua đập Cót vào sông Rào Cái; Áp dụng thiết kế tại một số nơi tiêu thoát nước tốt với

các đường ống tròn kích thước 1,0 ÷ 1,2m sang những nơi còn úng ngập như tuyến

Phan Đình Phùng, Phan Đình Giót. Kết nối các đoạn ống cũ với các đường xây mới

đảm bảo hiệu quả thoát nước với hướng nước chảy theo các hướng thoát nước ra hệ

thống kênh tiêu chính trong thành phố.

b. Bổ sung các hồ điều hòa

Hướng thoát nước chính trong vùng ra hệ thống sông xung quanh thành phố

gồm sông Cày, sông Rào Cái, sông Cầu Đông, sông Cầu Phủ. Theo quy hoạch và

Điều chỉnh quy hoạch sẽ xây mới thêm các hồ điều hòa ven thành phố ở các phường

Đại Nài, Văn Yên, Thạch Hưng, Thạch Môn, Thạch Hạ, Thạch Trung, giảm tối đa

diện tích ngập ở trung tâm thành phố, xử lý nước thải và tạo cảnh quan cho du lịch.

Các hồ điều hòa xây dựng mới có cao độ đáy – 0.5m và cao độ bờ từ 2 ÷ 2,5m.

(Tương ứng với San nền cao độ nền xây dựng ≥ + 2,5m, ứng với tần suất P = 5%).

84

Luận văn đã áp dụng các biện pháp cải tạo và xây mới hồ nêu trên trong thiết

lập mô hình, tuy nhiên kết quả chưa cao, độ sâu ngập giảm không đáng kể ở những

nơi có áp dụng cải tạo và xây mới. Độ sâu ngập theo diện trên toàn hệ thống chưa đạt

được kết quả như mong đợi (Hình 3.44).

Hình 3.45: Trắc dọc tuyến đường Hải Thượng Lãn Ông – Lê Ninh với kịch bản RCP8.5 thời đoạn giữa thế kỷ và áp dụng các biện pháp khác

Các biện pháp giảm thiểu độ sâu ngập trên toàn TP chỉ có thể đạt được hiệu quả

cao nhất khi áp dụng tổng hợp, đồng bộ và bền vững. Mức độ quan tâm cũng nên đặt

nhiều vào quá trình sinh dòng chảy từ mưa và quá trình điều tiết lượng nước gia nhập

vào hệ thống thoát nước vì như vậy sẽ làm giảm áp lực rất tốt cho hệ thống thoát nước

hiện nay của TP. Tương tự như các biện pháp đã áp dụng trong phòng lũ trên hệ thống

sông lớn như trồng rừng (yếu tố mặt đệm), hồ thủy điện (ngăn nước lũ giảm dòng

chảy lũ hạ du).

85

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

Luận văn đã ứng dụng mô hình Mike Urban thiết lập mô hình hiện trạng thoát

nước cho thành phố Hà Tĩnh. Tiến hành hiệu chỉnh và kiểm định mô hình với 2 trận

mưa cùng năm 2015. Kết quả mô hình cho thấy xuất hiện các vị trí úng ngập, mức độ

úng ngập trên đường trùng với kết quả khảo sát trong hai trận mưa sử dụng để hiệu

chỉnh và kiểm định mô hình.

Luận văn đã tính toán thoát nước cho thành phố Hà Tĩnh dưới tác động của Biến

đổi khí hậu với tính toán cho thời kỳ giữa thập kỷ của 2 kịch bản BĐKH phương án

dễ xảy ra nhất và phương án tác động cao (kịch bản RCP4.5 và RCP8.5).

Kết quả tính toán cho thấy, thời đoạn giữa thế kỷ kịch bản RCP8.5 có tác động

cao mức độ ngập sâu hơn kịch bản có khả năng nhất, với diện tích ngập rộng hơn. Cả

hai kịch bản đều cho thấy diện tích ngập xuất hiện hầu hết trên các tuyến đường với

diện tích độ ngập từ 0,10 ÷ 1,20m tăng lên 890ha và 1034ha lần lượt theo 2 kịch bản,

độ ngập thấp nhất từ 0,10 ÷ 0,30m, độ ngập sâu nhất trên 1,00m.

Luận văn đã đề xuất các giải pháp giảm thiểu mức độ ngập lụt tại các tuyến

đường trong điều kiện BĐKH với kịch bản tác động cao cho giai đoạn giữa thế kỷ

21, vì cuối thế kỷ cường độ mưa có xu thế giảm trong thời đoạn ngắn và tăng trong

thời đoạn dài hơn. Các đề xuất bao gồm biện pháp thay đổi các yếu mặt đệm và bổ

sung trạm bơm cuối các kênh tiêu.

Kiểm tra tính hiệu quả của các biện pháp đề xuất thay đổi yếu tố mặt đệm (phần

trăm không thấm) bằng mô hình. Kết quả tính toán cho thấy biện pháp có hiệu quả

tương đối tốt. Các tuyến đường thường xuyên ngập sâu kết quả tính toán từ PA RI75%

giảm thấp hơn kết quả tính PA RI50%. Với PA RI75% mực nước giảm kém hiệu quả

hơn từ 0 ÷ 4cm. Trong khi đó PA RI50% cho kết quả tốt hơn mực nước giảm từ 10 ÷

14cm. Với diện tích ngập từ 0,10 ÷ 0,40m giảm từ 1034ha xuống 921ha và 846ha.

86

Trong điều kiện BDKH, để giảm thiểu ngập lụt cho TP Hà Tĩnh cần áp dụng

tổng hợp các biện pháp ứng phó phi công trình và công trình để có hiệu quả cao nhất.

Kiến nghị

Với tốc độ đô thị hóa của Hà Tĩnh hiện nay và tương lai các tuyến cống hiện

trạng đã không còn đáp ứng được áp lực thoát nước khi lượng mưa dồn trực tiếp vào

các hố ga, cộng thêm việc đường cống và các hầm ga bị xuống cấp, thêm vào đó là

lắng đọng và rác ùn ứ gây cản trở và tăng độ nhám dẫn đến việc thoát nước chậm và

khó khăn.

Hệ thống kênh sẵn có không được nạo vét thường xuyên và bị xây dựng lấn

chiếm làm chặn đường tiêu nước. Kết nối giữa hệ thống thoát nước mới và cũ chưa

được đồng bộ dẫn đến lượng nước cần tiêu thoát bị ứ lại ngay cả ở những tuyến đường

có cốt cao.

Vì vậy, việc cần thiết là phải thường xuyên duy tu, nạo vét các tuyến kênh. Giải

quyết các điểm tắc nghẽn giữa các tuyến thoát nước. Cần xây dựng mới, nâng cao

khả năng điều tiết của các hồ điều hòa và công suất các trạm bơm.

87

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Phạm Mạnh Cổn, Đặng Đình Khá, Đặng Đình Đức, Nguyễn Mạnh Khải, Phạm

Quang Hà, Trần Ngọc Anh (2013), Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học

Tự nhiên và Công nghệ: Nghiên cứu mô phỏng trận ngập lụt 2008 nội thành

Hà Nội và đề xuất một số giải pháp thoát úng cục bộ.

2. Nguyễn Quang Bình, Trần Lưu Phước, Nguyễn Thế Hùng, Đại học Bách khoa

Đà Nẵng (2016), Ứng dụng mô hình Mike Urban để đánh giá hệ thống thoát

nước mưa của quận Cẩm Lệ, Thành phố Đà Nẵng.

3. Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án Cải thiện môi trường đô thị miền Trung -

Tiểu dự án Hà Tĩnh (2003).

4. Biên hội - Thành lập bản đồ tài nguyên nước dưới đất tỷ lệ 1:200.000 cho tỉnh

Hà Tĩnh.

5. Các báo cáo công tác phòng chống thiên tai của UBND tỉnh Hà Tĩnh, năm

2015 – 2017.

6. Điều chỉnh Quy hoạch chung thành phố Hà Tĩnh và vùng phụ cận đến năm

2030 và tầm nhìn đến năm 2050.

7. GS.TS Trần Đình Hòa, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam “Tư vấn kỹ thuật

về mô hình thủy văn/thủy lực lưu vực sông Rào Cái và mô hình thoát nước

thành phố Hà Tĩnh, tỉnh Hà Tĩnh” (2016).

8. PGS TS Nguyễn Văn Lai (2005), Thủy văn đô thị.

9. QĐ-TTg (2012), Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Hà Tĩnh

đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050.

10. GS. TS. Lê Sâm, ThS. Phạm Thế Vinh, ThS. Nguyễn Đình Vượng, ThS Trần

Minh Tuấn – Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam (2009), Tạp chí Khí tượng

Thủy văn, Ứng dụng mô hình Mike Mouse để mô phỏng chế độ thủy lực phục

vụ tiêu thoát nước lưu vực rạch Ruột Ngựa – TP Hồ Chí Minh.

11. Viện Quy hoạch Thủy lợi (2015), Quy hoạch chống lũ chi tiết các tuyến sông

có đê tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2015 – 2020 và định hướng đến 2030.

88

12. Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu (2016), Báo cáo kết

quả dự án Tư vấn kỹ thuật và phân tích khí hậu hiện tại và tương lai phục vụ

công tác quản lý tài nguyên nước tại Hà Tĩnh.

13. TCVN 7957:2008 Thoát nước – Mạng lưới và công trình bên ngoài – Tiêu

chuẩn thiết kế.

Tiếng Anh

14. DHI – 2014: MIKE URBAN Manuals

15. Ole Mark, Terry van Kalken, K. Rabbi, Jesper Kjelds (2001), A MOUSE GIS

study of the Drainage in Dhaka city.

16. Peter Stahre, Ben Urbonas (1999), Storm Water detention for drainage, water

quality, and CSO management.

17. Qinghu Luan, Kun Zhang, Jiahong Liu, Dong Wang, and Jun Ma (2018), The

application of Mike Urban model in draingae and waterlogging in Lingchen

county, China.

18. V. Vidyapriya and Dr. M. Ramalingam - Research Scholar, Director, Institute

of Remote Sensing, Anna University, Chennai-25, Tamil Nadu, India, Flood

Modelling using MIKE URBAN Software: An Application to Jafferkhanpet

watershed.

Websites

19. Trang báo điện tử baohatinh.vn.

20. Trang báo điện tử thành phố Hà Tĩnh hatinhcity.gov.vn

21. Trang thông tin điện tử của Công ty TNHH Việt Nam – Đan Mạch -VidaGIS

https://www.vidagis.com

89

PHỤ LỤC

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

TT

Tuyến mương

Chiều dài (km)

Kích thước (mm)

1 2

Phan Đình Phùng Đặng Dung

3 4 5

Nguyễn Tất Thành Nguyễn Hữu Thái Nguyễn Chí Thanh

6

Nguyễn Công Trứ

7 8 9

Cao Thắng Hàm Nghi Hải Thượng Lãn Ông

10 11

Trần Phú Hà Huy Tập

D800 500x650 D800 D800 D800 D800 450x750 1000x1000 D800 D800 D1000 800x1500 D800 800x900 800x900

Loại mương Tròn Hộp Tròn Tròn Hộp Tròn Hộp Hộp Tròn Tròn Tròn Hộp Tròn Hộp Hộp

12

Lý Tự Trọng

600x700

Hộp

13 14 15 16

Phan Đình Giót Vũ Quang Nguyễn Thiếp Xuân Diệu

17 18 19

Nguyễn Biểu Nguyễn Du Nguyễn Du kéo dài

20

Huy Tự

21 22 23 24 25 26 27 28

Minh Khai Xo Viết Nghệ Tĩnh Võ Liêm Sơn Tuyến T5-1 Tuyến T5-B Tuyến T7-B Tuyến T4-B Tuyến T3-A

1.4x2=2.8 0.13x2=0.26 0.47x2=0.94 0.25x2=0.50 0.3x2=0.60 0.56x2=1.3 0.56x2=1.3 0.92x2=1.84 1.17x2+0.09=2.43 0.12x2=0.24 2.065x2=4.13 1+0.75=1.75 0.577x2+0.25=1.404 1.8x2=3.6 2.7x2=5.4 0.896x2- 0.259=2.034 0.68x2=1.36 0.7x2=1.4 0.464x2=0.93 0.7x2=1.4 0.74x2=1.48 0.905x2=1.81 1.4x2=2.8 3.809x2=7.61 0.58x2=1.16 0.58x2=1.16 0.605x2=1.21 0.585x2=1.17 0.363+0.365=0.728 0.4x2=0.8 1.4x2=2.8 0.4x2=0.8 137.1 298 597 768 300

D600 800x1200 D600 700x1200 D800 D800 700x1200 D1000 600x700 600x700 700x900 600x800 D800 D700 D1000 800x1000 1000x1000 2500x1200 1000x800 1600x1000 2500x1400

Tròn Hộp Tròn Hộp Tròn Tròn Hộp Tròn Hộp Hộp Hộp Hộp Tròn Tròn Tròn Hộp Hộp Hộp Hộp Hộp Hộp

90

TT

Tuyến mương

Chiều dài (km)

Kích thước (mm)

29 30

Loại mương Hộp Hộp

540 687.15

2500x1400 2500x1000

31

Hộp

790.97

(1500x1500)x1800

32 33 34 35

Tuyến T3-B Tuyến T1-B Tuyến T1-A (mương đôi) Tuyến T2-A Tuyến T2-3 Lê Duẩn Khu Sông Đà

36

Lê Duẩn kéo dài

37

TĐC 01 p. Hà Huy Tập

38 39

26/3 Đồng Quế

40

Quang Trung

Hộp Hộp Tròn Hộp Hộp Hộp Tròn Hộp Hộp Hộp Hộp Hộp Hộp Tròn

46.16 962.4 0.273x2 7.577 0.53542 0.3995 0.036 0.21 0.16257 0.19202 2.5 0.328 0.326 1.21x2-0.1=2.17

2500x1200 1200x1350 D1000 600x900 800x900 1000x900 D600 1200x1200 600x800 600x600 400x600 600x600 500x700 D1000

91