ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT TẠI QUẬN NINH KIỀU, THÀNH PHỐ CẦN THƠ TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (9.57 MB, 134 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
NGUYỄN PHƢỚC THỌ
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ
NGẬP LỤT TẠI QUẬN NINH KIỀU, THÀNH PHỐ CẦN THƠ
TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – Năm 2019
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
NGUYỄN PHƢỚC THỌ
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ
NGẬP LỤT TẠI QUẬN NINH KIỀU, THÀNH PHỐ CẦN THƠ
TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 8440224.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN Ý NHƢ
Hà Nội – Năm 2019
LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sỹ khoa học”Ứng dụng Mô hình Thủy văn Đô thị đánh giá
mức độ ngập lụt tại quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ trong bối cảnh Biến đổi
khí hậu”.
Trước hết, Tác giả xin chân thành cám ơn đến TS. Nguyễn Quang Hưng và
TS. Nguyễn Ý Như là người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ trong suốt quá trình hoàn
thành luận văn này.
Tác giả xin chân thành cám ơn TS. Cấn Thu Văn, trường Đại học Tài nguyên
và Môi trường TP. Hồ Chí Minh đã tận tình giúp đỡ trong suốt quá trình học tập.
Tác giả xin chân thành cảm ơn đến lãnh đạo, đồng nghiệp Đài Khí tượng
Thủy văn khu vực Nam Bộ, Tổng cục Khí tượng Thủy văn, đã tạo điều kiện tốt nhất
trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới quý Thầy, Cô giáo trong khoa Khí
tượng Thủy văn và Hải dương học nói riêng và trường ĐH Khoa học Tự nhiên ĐHQGHN nói chung đã truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, giúp đỡ, tạo điều kiện
tốt nhất cho tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu luận văn.
Trong khuôn khổ luận văn không tránh khỏi những sai sót, tác giả mong
nhận được các ý kiến đóng góp từ phía độc giả và các bạn đồng nghiệp.
Trân trọng.
Tác giả
Nguyễn Phƣớc Thọ
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực
hiện dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Ý Nhƣ, không sao chép các công
trình nghiên cứu của ngƣời khác. Các số liệu, kết quả của luận văn là trung thực và
chƣa từng đƣợc công bố trong bất kì một công trình khoa học của ngƣời khác. Các
thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đƣợc trích dẫn đầy
đủ, trung thực và đúng quy cách.
Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản luận văn của
mình.
TÁC GIẢ
Nguyễn Phƣớc Thọ
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
1.
Tính cấp thiết của đề tài. ................................................................................1
2.
Mục tiêu của luận văn:...................................................................................1
3.
Phạm vi nghiên cứu: ......................................................................................2
4.
Phƣơng pháp nghiên cứu: ..............................................................................2
5.
Tóm tắt nội dung nghiên cứu:........................................................................3
CHƢƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI THÀNH
PHỐ CẦN THƠ ..........................................................................................................4
1.1. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU ..................................................4
1.1.1. Vị trí địa lý ...............................................................................................4
1.1.2. Đặc điểm địa hình. ...................................................................................6
1.1.3. Đặc điểm khí hậu .....................................................................................7
1.1.4. Đặc điểm hệ thống sông ngòi và đặc điểm thủy văn, thủy triều ...........11
1.1.5. Điều kiện kinh tế và xã hội. ...................................................................20
1.2. TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG THOÁT NƢỚC CẦN THƠ ......................21
1.2.1. Hệ thống thoát nƣớc mƣa, nƣớc thải và xử lý nƣớc thải. ......................21
1.2.2. Tình hình ngập và nguyên nhân gây ngập ở khu vực TP. Cần Thơ. .....22
1.3. BIỂU HIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Ở THÀNH PHỐ CẦN THƠ ..............29
1.3.1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu và nƣớc biển dâng toàn cầu .................29
1.3.2. Biểu hiện biến đổi khí hậu ở Việt Nam .................................................29
1.3.3. Biểu hiện biến đổi khí hậu ở thành phố Cần Thơ ..................................29
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP TIẾP CẬN VÀ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ........33
2.1. PHƢƠNG PHÁP TIẾP CẬN .........................................................................33
2.2. LÝ THUYẾT MÔ HÌNH .............................................................................344
2.3. CÁC NGHIÊN CỨU CŨ SỬ DỤNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG NGẬP LỤT
ĐÔ THỊ .................................................................................................................39
2.3.1. Trên thế giới ............................................................................................39
2.3.2. Trong nƣớc ..............................................................................................44
CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ ĐÁNH GIÁ MỨC
ĐỘ NGẬP LỤT QUẬN NINH KIỀU TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
...................................................................................................................................48
3.1. TÌNH HÌNH THU THẬP SỐ LIỆU ............................................................48
3.1.1 Số liệu hệ thống khu vực nghiên cứu .......................................................48
3.1.2 Dữ liệu địa hình ........................................................................................48
3.1.3. Số liệu biên đầu vào ................................................................................49
3.2. THIẾT LẬP MÔ HÌNH MIKE URBAN CHO HỆ THỐNG THOÁT
NƢỚC QUẬN NINH KIỀU .................................................................................49
3.2.1 Xây dựng mô hình toán .........................................................................49
3.2.2 Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình .............................................................55
3.3. THIẾT LẬP MÔ PHỎNG TRẬN NGẬP DO MƢA NGÀY 28/01/2018
VÀ CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU .......................................................68
3.3.1. Kết quả mô phỏng theo kịch bản hiện trạng ngày 28/01/2018 ..............70
3.3.2. Kết quả mô phỏng theo kịch bản thấp giai đoạn đầu thế kỉ .................72
3.3.3. Kết quả mô phỏng theo kịch bản cao giai đoạn đầu thế kỉ ...................73
3.3.4. Kết quả mô phỏng giả định trƣờng hợp mƣa (28/01/2018) và triều
(09/10/2018) ......................................................................................................75
3.4 PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY NGẬP VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP .76
3.4.1 Nguyên nhân ngập....................................................................................76
3.4.2 Giải pháp. .................................................................................................77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................... Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................86
PHỤ LỤC ...........................................................................................................868
DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1. Bản đồ hình chính Tp Cần Thơ ..................................................................4
Hình 1-2. Bản đồ hành chính quận Ninh Kiều ............................................................5
Hình 1-3. Bản đồ cao độ Thành phố Cần Thơ ............................................................6
Hình 1-4. Bản đồ đẳng trị mƣa năm ĐBSCL ..............................................................8
Hình 1-5. Biểu đồ lƣợng mƣa trung bình tháng tại Cần Thơ ....................................10
Hình 1-6. Bản đồ hệ thống sông ngòi Cần Thơ ........................................................11
Hình 1-7. Hệ thống trạm thuỷ văn khảo sát điều tra mùa lũ khu vực ĐBSCL .........13
Hình 1-8. Biểu diễn biến mực nƣớc hàng năm trên sông Hậu tại trạm Cần Thơ .....14
Hình 1-9. Biểu đồ lƣu lƣợng trung bình tháng trên sông Hậu tại Cần Thơ ..............15
Hình 1-10. Hệ thống thoát nƣớc quận Ninh kiều ......................................................22
Hình 1-11. Biểu đồ các yếu tố thủy văn đặc trƣng tháng tại trạm Thủy văn Cần Thơ
...................................................................................................................................24
Hình 1-12. Bản đồ ngập thành phố Cần Thơ ............................................................27
Hình 1-13. Biểu đồ nhiệt độ trung bình năm tại Cần thơ ..........................................30
Hình 1-14. Biểu đồ diễn biến tổng lƣợng mƣa năm tại Cần Thơ (1981-2000) ........30
Hình 1-15. Biểu đồ diễn biến tổng lƣợng mƣa năm tại Cần Thơ (2001-2017) ........30
Hình 1-16. Biểu đồ diễn biến mực nƣớc cao nhất, thấp nhất, trung bình năm .........31
Hình 1-17. Biểu đồ diễn biến mực nƣớc cao nhất năm.............................................32
Hình 1-18. Biểu đồ diễn biến mực nƣớc trung bình năm .........................................32
Hình 1-19. Biểu đồ diễn biến mực nƣớc thấp nhất năm ...........................................32
Hình 2-1. Sơ đồ tính toán ..........................................................................................33
Hình 2-2. Sơ đồ tính toán mƣa – dòng chảy .............................................................34
Hình 2-3. Sơ đồ tính toán dòng chảy trong hệ thống thoát nƣớc 1 chiều .................37
Hình 2-4. Sơ đồ kết hợp mô hình 1 chiều và 2 chiều ................................................39
Hình 2-5. Quy hoạch thoát nƣớc khu vực nội thành Hà Nội (JICA, 1995) ..............45
Hình 3-1. Bản đồ DEM khu vực nghiên cứu ............................................................49
Hình 3-2. Thiết lập node trong mô hình MIKE URBAN .........................................50
Hình 3-3. Hình ảnh nhập Link trong MIKE URBAN...............................................50
Hình 3-4. Trắc dọc tuyến cống ..................................................................................51
Hình 3-5. Nhập số liệu lƣu vực trong MIKE URBAN .............................................52
Hình 3-6. Thiết lập các thông số lƣu vực trong MIKE URBAN ..............................52
Hình 3-7. Sơ đồ mạng lƣới tính toán trong MIKE URBAN .....................................53
Hình 3-8. Bản đồ DEM sau khi biên tập lại ..............................................................53
Hình 3-9. Thiết lập lƣới 2D .......................................................................................54
Hình 3-10. Độ sâu ngập lớn nhất trận 11 – 13/9/2018 ..............................................56
Hình 3-11. Trắc dọc tuyến đƣờng 30/4 từ giao đƣờng Mậu Thân đến giao đƣờng
Quang Trung .............................................................................................................56
Hình 3-12. Kết quả ngập trên Google Earth trận ngày 12/9/2018 ............................58
Hình 3-13. Trắc dọc tuyến đƣờng Mậu Thân từ đoạn giao với đƣờng 30/4 đến cửa
xả (node 157).............................................................................................................60
Hình 3-14. Độ sâu ngập lớn nhất trận 9 – 11/10/2018 ..............................................60
Hình 3-15. Trắc dọc tuyến đƣờng Quang Trung .......................................................61
Hình 3-16. Kết quả ngập trên Google Earth và một số vị trí kiểm định trận
10/10/2018 ..............................................................................................................655
Hình 3-17. Trắc dọc tuyến đƣờng Trần Hƣng Đạo ...................................................65
Hình 3-18. Độ sâu ngập lớn nhất trận 3 – 5/10/2018 ................................................66
Hình 3-19. Kết quả ngập trên Google Earth và một số vị trí kiểm định trận ngập
ngày 4/10/2018 ..........................................................................................................67
Hình 3-20. Biểu đồ trận mƣa hiện trạng ngày 28/01/2018 .......................................68
Hình 3-21. Biểu đồ trận mƣa hiện trạng ngày 28/01/2018 theo kịch bản thấp năm
2030 ...........................................................................................................................69
Hình 3-22. Biểu đồ trận mƣa hiện trạng ngày 28/01/2018 theo kịch bản cao năm
2030 ...........................................................................................................................69
Hình 3-23. Biểu đồ mực nƣớc triều hiện trạng ngày 9-10-11 tháng 10 năm 2018 ...70
Hình 3-24. Độ sâu ngập lớn nhất do mƣa ngày 28/01/2018 ....................................70
Hình 3-25. Diễn biến lƣu lƣợng mực nƣớc trong tuyến cống đƣờng Mậu Thân ......71
Hình 3-26. Tuyến đƣờng Mậu thân bị ngập trong trận mƣa ngày 28/01/2018 .........71
Hình 3-27. Độ sâu ngập lớn nhất do mƣa ngày 28/01/2018 theo kịch bản thấp năm
2030 ...........................................................................................................................72
Hình 3-28. Diễn biến lƣu lƣợng mực nƣớc trong tuyến cống đƣờng Mậu Thân theo
kịch bản thấp năm 2030 ............................................................................................73
Hình 3-29. Độ sâu ngập lớn nhất do mƣa ngày 28/01/2018 theo kịch bản cao năm
2030 ...........................................................................................................................73
Hình 3-30. Diễn biến lƣu lƣợng mực nƣớc trong tuyến cống đƣờng Mậu Thân theo
kịch bản cao năm 2030 ..............................................................................................74
Hình 3-31. Độ sâu ngập lớn nhất do tổ hợp mƣa ngày 28/01/2018 và triều ngày
09/10/2018.................................................................................................................75
Hình 3-32. Vị trí thiết lập các cống ngăn triều trên hệ thống thoát nƣớc quận Ninh
Kiều ...........................................................................................................................77
Hình 3-33. Thiết lập các cống ngăn triều bằng cơ chế hoạt động RTC ....................78
Hình 3-34. Thiết lập các vị trí cảm biến ...................................................................79
Hình 3-35. Thiết lập cơ chế điều khiển .....................................................................79
Hình 3-36. Xác định các thông số PID parameter sets .............................................80
Hình 3-37. Thiết lập chức năng điều chỉnh ...............................................................80
Hình 3-38. Chạy mô phỏng RTC ..............................................................................81
Hình 3-39. Kết quả mô phỏng trƣớc và sau khi có cống ngăn triều: ........................81
Hình 3-40. Vị trí thiết lập thêm cống và hầm ga cho khu vực đoạn P. Thới Bình và
P. Cái Khế .................................................................................................................82
Hình 3-41. Kết quả mô phỏng trƣớc và sau khi lắp đặt 2 tuyến cống và nâng cao độ
mặt đƣờng..................................................................................................................83
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-1. Phân bố diện tích theo cao độ .....................................................................7
Bảng 1-2. Các đặc trƣng khí tƣợng trung bình tại Tp. Cần Thơ ................................9
Bảng 1-3. Các đặc trƣng khí tƣợng trung bình tại Tp. Cần Thơ ..............................10
Bảng 1-4. Kết quả tính toán lƣợng mƣa thời đoạn (mm) ứng với tần suất ..............11
Bảng 1-5. Lƣu lƣợng bình quân tháng (m3/s) tại các trạm thủy văn ........................14
Bảng 1-6. Đặc trƣng mực nƣớc hàng tháng tại Tp. Cần Thơ ...................................15
Bảng 1-7. Đặc trƣng mực nƣớc năm tại trạm Thủy văn Cần Thơ ...........................15
Bảng 1-8. Mực nƣớc đỉnh lũ lớn (năm 2000, 2001, 2002, 2011) tại một số trạm ...17
Bảng 1-9. Mực nƣớc và thời gian xuất hiện đỉnh lũ tại các trạm dọc sông Hậu.....17
Bảng 1-10. Mực nƣớc, lƣu lƣợng và thời gian xuất hiện đỉnh lũ tại Cần Thơ.......18
Bảng 1-11. Lƣu lƣợng trung bình (m3/s) Tân Châu – Châu Đốc, Vàm Nao, Mỹ
Thuận, Cần Thơ.........................................................................................................19
Bảng 1-12. Mực nƣớc cao nhất năm từ 2000-2017 tại trạm Cần Thơ ......................24
Bảng 1-13. Thống kê mực nƣớc những năm có lũ tại Tân Châu và Châu Đốc ........25
Bảng 1-14. Hiện trạng ngập úng thành phố Cần Thơ qua một số năm .....................27
Bảng 3-1. Kết quả độ sâu ngập lớn nhất tại một số vị trí điển hình trận ngập
12/9/2018 ...................................................................................................................57
Bảng 3-2. Kết quả độ sâu ngập lớn nhất tại một số vị trí điển hình trận ngập
10/10/2018.................................................................................................................61
Bảng 3-3. Kết quả độ sâu ngập lớn nhất tại một số vị trí điển hình trận ngập
4/10/2018 ...................................................................................................................66
BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TP
: Thành phố
ĐH
: Đại học
ĐHQGHN
: Đại học Quốc gia Hà Nội
GIS (Geographic Information System)
: Hệ thống thông tin địa lý
Time-Lag
: Mô hình thủy văn tất định
SWMM
: Storm Water Management Model
RCP4.5
: Representative Concentration Pathways
RCP8.5
: Representative Concentration Pathways
ĐBSCL
: Đồng bằng sông Cửu Long
BĐKH
: Biến đổi khí hậu
KTTV
: Khí tƣợng Thủy văn
NCKH
: Nghiên cứu Khoa Học
DEM (Digital Elevation Model)
: Mô hình số địa hình
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cần Thơ là thành phố lớn thứ tƣ của cả nƣớc, cũng là thành phố hiện đại và lớn
nhất của cả vùng hạ lƣu sông Mê Kông, có tổng diện tích tự nhiên là 1.409 km² với
dân số vào khoảng 1.603.543 ngƣời, trong đó dân thành thị là 1.108.000 ngƣời, dân số
vùng nông thôn là 478.543 ngƣời, mật độ dân số tính đến năm 2016 là 1138
ngƣời/km². Thành phố là đầu tàu kinh tế của vùng Đồng bằng Sông Cửu Long
(ĐBSCL) với tốc độ tăng trƣởng GDP hàng năm là 10%, và đang dần trở thành trung
tâm sản xuất nông nghiệp công nghệ cao, nuôi trồng thủy sản, chế biến thực phẩm và
xuất khẩu. Phát triển kinh tế và những thay đổi trong hệ thống tự nhiên đã tạo áp lực
cho hệ thống ĐBSCL, làm gia tăng các rủi ro về thảm hoạ thiên tai ngày nay, bao gồm
ngập lụt, hạn hán, bão, sụt lún đất và xâm nhập mặn. Biến đổi khí hậu sẽ làm trầm
trọng thêm các rủi ro này.
Ngập lụt là mối nguy dễ thấy nhất ở thành phố Cần Thơ, gây thiệt hại về tài sản
và làm gián đoạn các hoạt động kinh tế, chủ yếu ở khu vực lõi đô thị. Theo phân tích
của thành phố, lũ lụt đô thị gây ra thiệt hại kinh tế trực tiếp lên đến hơn 300 triệu đô la
Mỹ trong vòng 5 năm qua. Một nghiên cứu gần đây của Viện Quốc tế về Môi trƣờng
và Phát triển đã ƣớc tính thiệt hại kinh tế hàng năm (trực tiếp và gián tiếp) do lũ lụt
gây nên ở mức 642 đô la Mỹ mỗi hộ, chiếm 11% thu nhập hàng năm của hộ gia đình.
Các yếu tố gây ra ngập lụt bao gồm lƣợng mƣa lớn, nƣớc sông dâng cao, thủy
triều gia tăng, thoát nƣớc kém ở các đô thị và sụt lún đất. Việc đô thị hóa nhanh chóng
và không kiểm soát đã dẫn đến tình trạng lấn chiếm nhiều kênh tự nhiên, làm giảm đi
đáng kể khả năng thoát nƣớc của hệ thống thoát nƣớc thành phố. Luận văn với đề tài
“Ứng dụng mô hình thủy văn đô thị đánh giá mức độ ngập lụt tại quận Ninh Kiều,
thành phố Cần Thơ trong bối cảnh BĐKH” nhằm đánh giá tác động của biến đổi khí
hậu đến ngập lụt thành phố Cần Thơ, xây dựng các kịch bản ngập lụt điển hình cho
quận Ninh Kiều, từ đó đề xuất các giải pháp chống ngập cục bộ cho quận Ninh Kiều.
2. Mục tiêu của luận văn
Mục tiêu tổng quát: Đánh giá tác động của BĐKH đến diễn biến ngập lụt đô thị ở
quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ
Mục tiêu cụ thể:
1
- Tính toán mô phỏng hiện trạng ngập lụt đô thị ở quận Ninh Kiều thành phố
Cần Thơ.
- Xác định nguyên nhân ngập úng cho các khu vực của quận Ninh Kiều
- Xây dựng các giải pháp chống ngập lụt ở quận Ninh Kiều, thành phố Cần
Thơ trong bối cảnh BĐKH.
3. Phạm vi nghiên cứu
Khu vực quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ bao gồm các phƣờng: An Bình, An
Cƣ, An Hòa, An Hội, An Khánh, An Lạc, An Nghiệp, An Phú, Cái Khế, Hƣng Lợi,
Tân An, Thới Bình và Xuân Khánh.
Đối tƣợng nghiên cứu tập trung vào nƣớc mƣa và nƣớc triều dâng, nƣớc thải sinh
hoạt đô thị đƣợc tạm tính dựa trên phần trăm nƣớc cấp sinh hoạt.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
4.1 Phƣơng pháp thống kê, thu thập dữ liệu
- Thu thập dữ liệu thủy văn (mƣa, lũ, mực nƣớc) phục vụ mô hình thủy lực
(MIKE 11 VÀ MIKE Urban). Số liệu thủy văn đƣợc thu thập từ các trạm đo trên lƣu
vực, số liệu ngập lụt đƣợc điều tra trực tiếp trong thời gian ngập và các vết ngập tại
hiện trƣờng.
- Thống kê: Dùng thực hiện tính toán các đặc trƣng lũ, mƣa, ngập.
4.2 Phƣơng pháp mô hình: Dùng tính toán mô hình thủy lực (Mike 11, Mike 21),
mô hình thủy văn đô thị (MIKE Urban).
4.3 Phƣơng pháp hệ thống thông tin địa lý (GIS): Đƣợc áp dụng để truy xuất các
thông tin từ bản đồ và xây dựng các bản đồ từ kết quả tính toán kết quả ngập lụt trên
khu vực nghiên cứu.
4.4 Phƣơng pháp chuyên gia: Tham khảo, tƣ vấn các chuyên gia trong việc đánh
giá kết quả mô phỏng, xây dựng các kịch bản tính toán và các biện pháp phòng chống
ngập lụt cho khu vực nghiên cứu.
4.5 Phƣơng pháp điều tra thực địa: Xác định, kiểm tra cao độ các hệ thống thoát
nƣớc đô thị ở khu vực nghiên cứu, điều tra khảo sát các vết ngập, vận hành của các
công trình đơn vị trên hệ thống thoát nƣớc của khu vực nghiên cứu.
2
5. Tóm tắt nội dung nghiên cứu
Mở đầu: Đặt vấn đề, xác định mục tiêu nghiên cứu
Chƣơng 1: Đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu
Chƣơng 2: Phƣơng pháp tiếp cận và lý thuyết mô hình.
Chƣơng 3: Ứng dụng mô hình thủy văn đô thị đánh giá mức độ ngập lụt quận
Ninh Kiều trong bối cảnh biến đổi khí hậu
Kết luận: Trình bày một số kết quả của luận văn đạt đƣợc
Kiến nghị: Kiến nghị một số vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
Tài liệu tham khảo: Thống kê các tài liệu đã đƣợc tác giả tham khảo trong quá
trình thực hiện luận văn
3
CHƢƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI
THÀNH PHỐ CẦN THƠ
1.1. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.1.1. Vị trí địa lý
Thành phố Cần Thơ và các quận, huyện trực thuộc đƣợc thành lập trên cơ sở
tách từ tỉnh Cần Thơ, theo Nghị định số 22/2003/QH11 ngày 26/11/2003 của Quốc
hội nƣớc Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam (khóa XI) và Nghị định số
05/2004/NĐ-CP ngày 02/01/2004 của Chính phủ; Năm 2008, TP. Cần Thơ đƣợc
công nhận là thành phố trực thuộc Trung ƣơng.
Thành phố Cần Thơ nằm ở trung tâm Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), là
điểm giao nhau của vùng Tây Nam sông Hậu với vùng Tứ giác Long Xuyên, vùng Bắc
sông Tiền và vùng trọng điểm phía Nam. Thành phố Cần Thơ 4 mặt đều không giáp
biển, hầu nhƣ không có rừng tự nhiên. Đƣợc xem là trung tâm kinh tế, văn hóa và
chính trị của ĐBSCL, cũng là thành phố hiện đại và lớn nhất của cả vùng hạ lƣu sông
Mê Kông.
Hình 1-1. Bản đồ hình chính Tp Cần Thơ
4
Thành phố nằm giữa một mạng lƣới sông ngòi, kênh rạch chằng chịt, cách biển
Đông 80 km, cách thủ đô Hà Nội 1.800 km và cách TP.Hồ Chí Minh 170 km (theo
đƣờng bộ). có vị trí địa lý:
Tọa độ địa lý: 9o55’08” – 10o19’38” vĩ Bắc;
105o13’38” – 105o50’35” kinh Đông,
- Phía Bắc giáp An Giang;
- Phía Nam giáp Hậu Giang;
- Phía Tây giáp Kiên Giang;
- Phía Đông giáp 02 tỉnh Vĩnh Long và Đồng Tháp
Hình 1-2. Bản đồ hành chính quận Ninh Kiều
Đơn vị hành chính của thành phố Cần Thơ gồm 5 quận (Ninh Kiều, Cái Răng,
Bình Thủy, Ô Môn, Thốt Nốt) và 4 huyện (Phong Điền, Cờ Đỏ, Vĩnh Thạnh, Thới
Lai) với 85 đơn vị hành chính cấp xã, phƣờng, thị trấn (5 thị trấn, 36 xã, 44 phƣờng).
Ngày 19 tháng 4 năm 2009, Thủ tƣớng Chính phủ đã ký Quyết định số 492/QĐ-TTg
Thành lập vùng kinh tế trọng điểm vùng đồng bằng sông Cửu Long gồm 4 tỉnh, thành
phố trực thuộc Trung ƣơng là: thành phố Cần Thơ, tỉnh An Giang, tỉnh Kiên Giang và
5
tỉnh Cà Mau nhằm phát huy tiềm năng, vị trí địa lý và các lợi thế so sánh của vùng
và từng bƣớc phát triển vùng kinh tế trọng điểm vùng đồng bằng sông Cửu Long
thành một trong những vùng phát triển lớn về sản xuất lúa gạo, nuôi trồng, đánh bắt và
chế biến thủy sản, có đóng góp lớn vào xuất khẩu nông thủy sản của cả nƣớc. Trong
đó, thành phố Cần Thơ là một cực phát triển, đóng vai trò động lực thúc đẩy mạnh mẽ
sự phát triển của toàn vùng đồng bằng sông Cửu Long.
Ninh Kiều là quận trung tâm của thành phố Cần Thơ, nằm ở ngã ba sông Cần
Thơ và sông Hậu, phía đông giáp tỉnh Vĩnh Long, phía tây giáp huyện Phong Điền,
phía nam giáp huyện Phong Điền và quận Cái Răng, phía bắc giáp quận Bình Thủy.
Toàn quận có 13 phƣờng: An Bình, An Cƣ, An Hòa, An Hội, An Khánh, An Lạc, An
Nghiệp, An Phú, Cái Khế, Hƣng Lợi, Tân An, Thới Bình, Xuân Khánh.
1.1.2. Đặc điểm địa hình.
Cần Thơ có địa hình bằng phẳng hơi nghiêng theo các chiều: cao từ Đông Bắc
thấp dần xuống Tây Nam và cao từ bờ sông Hậu thấp dần vào nội đồng, rất đặc trƣng
cho dạng địa hình châu thổ.
Hình 1-3. Bản đồ cao độ Thành phố Cần Thơ
6
Đây là vùng đất có hệ thống sông ngòi, kênh rạch chằng chịt, cao độ mặt đất
phổ biến từ 0,6 – 0.8 m so với mực nƣớc biển (mốc quốc gia Hòn Dấu). Vùng nội ô
gồm các Quận: Ninh Kiều, Bình Thuỷ, Cái Răng, Thốt Nốt đất đai tƣơng đối cao có
cao độ từ 1,4 đến 2,5m, trong khi các huyện ngoại thành Vĩnh Thạnh, Cờ Đỏ, Thới
Lai, Phong Điền cao độ khu dân cƣ khoảng 1,0 - 1,5m và đồng ruộng 0,4 – 0,8m. Cần
Thơ có 4 cù lao với diện tích 2.681ha (Tân Lộc 2.086ha, Cồn Sơn 69ha, Cồn Khƣơng
280ha, Cồn Ấu 81ha) cao độ địa hình phổ biến 0,7 – 0,9m. Vùng ven sông khá thuận
lợi cho việc lợi dụng thủy triều tƣới tiêu tự chảy, vùng xa sông tƣới tiêu và cải tạo đất
khó khăn hơn.
Bảng 1-1. Phân bố diện tích theo cao độ
TT
1
2
Cao độ
(m)
Diện
tích
(ha)
>2,00
1,5 -2 ,0
575
3.633
Phân bố diện tích theo cao độ
Tỷ lệ
(%)
Phân bố diện tích theo cao độ (%
>2,00
0,4
1,5 -2 ,0
1,0 - 1,5
0,5 - 1,0
2,6
<0,5
3
1,0 - 1,5
24.873
17,7
4
0,5 - 1,0
93.295
66,6
5
<0,5
12.276
8,8
6
Sông Rạch
5.508
3,9
140.160
100
Cộng
Sông Rạch
1.1.3. Đặc điểm khí hậu
a. Cơ chế khí hậu phân làm hai mùa rõ rệt:
- Mùa mƣa: từ tháng 5 đến tháng 11, chịu tác động chính của gió mùa tây nam,
lƣợng mƣa tƣơng đối lớn > 100mm/tháng. Tổng lƣợng mƣa mùa này thƣờng chiếm ≥
90% tổng lƣợng mƣa năm. Phân bố lƣợng mƣa theo không gian cho thấy, lƣợng mƣa
trung bình nhiều năm khu vực Cần thơ vảo khoảng 1500-2000 mm.
- Mùa khô: từ tháng 12 đến tháng 4, chịu tác động của gió mùa đông bắc, lƣợng
mƣa rất nhỏ, thậm chí có tháng không có mƣa.
Nhiệt độ hàng năm cao, thay đổi từ 26,5-27,4 OC. Tháng IV nóng nhất, nhiệt độ
bình quân tháng biến đổi từ 27,6-28,6 OC, nhiệt độ bình quân cao nhất biến đổi từ
35,7÷38 OC. Tháng I lạnh nhất, nhiệt độ bình quân từ 24,9-25,2 OC, nhiệt độ bình quân
7
thấp nhất biến đổi từ 17,0-19, OC. Chênh lệch nhiệt độ trung bình các tháng trong năm
khoảng 2,9-3,4OC.
(Nguồn: Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn và biến đổi khí hậu)
Hình 1-4. Bản đồ đẳng trị mƣa năm ĐBSCL
Độ ẩm tƣơng đối trung bình hàng năm thay đổi từ 81÷85%. Trong năm, tháng
IX và X độ ẩm trung bình đạt giá trị cao nhất (86÷89%). Tháng I và II độ ẩm tƣơng
đối trung bình đạt giá trị thấp nhất 75÷80%.
Lƣợng bốc hơi trung bình năm xảy ra trên toàn Đông Bằng từ 900÷1300 mm
(Piche) thấp hơn nhiều so với lƣợng mƣa trung bình năm. Thông thƣờng, những nơi có
lƣợng mƣa năm lớn thì lƣợng bốc hơi năm nhỏ và ngƣợc lại đó là trở ngại rất lớn đối
với những nơi còn lệ thuộc nhiều vào lƣợng nƣớc mƣa hàng năm.
8
Số giờ nắng bình quân cả năm 6,8-7,5 giờ/ngày. Tháng II - IV, số giờ nắng cao
nhất (trung bình 8-10 giờ/ngày). Tháng VIII-X, số giờ nắng thấp nhất (trung bình 5-6
giờ/ngày). Tổng giờ nắng trung bình năm quan trắc là 2.400 – 2.500 giờ/năm. Số giờ
nắng cao nhất tập trung vào các tháng mùa khô với trong thời kỳ tháng 2 - 4 có số giờ
nắng đạt 8 - 10 giờ/ngày, tổng số giờ nắng trung bình 210 giờ/tháng, tƣơng đƣơng với
7 giờ/ ngày. Tháng 3 có tổng giờ nắng trung bình cao nhất năm 282 giờ/tháng. Trong
các tháng mùa mƣa tổng giờ nắng trung bình là 200 giờ/ngày, tƣơng đƣơng với 6-7
giờ/ngày.
Lƣợng bức xạ tổng cộng đạt cực đại vào tháng 4, cực tiểu vào tháng 11, 12.
Lƣợng bức xạ tăng lên nhanh chóng sau ngày đông chí, tháng 1 cao hơn các tháng nửa
sau hè, kể cả tháng 7, 8 và có thể đạt cực đại ngày vào tháng 3, tháng 4
Bảng 1-2. Các đặc trƣng khí tƣợng trung bình tại Tp. Cần Thơ
Trị số trung bình tháng (mm)
Đặc trƣng
1
Tổng
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Nhiệt độ (OC) 25,3
25,8
27,1
28,3
27,8
27,1
26,8
26,6
26,5
26,6
26,4
25,2
293,1
Số giờ nắng
253
240
282
257
210
174
179
170
164
157
188
212
2486
11,2
13,4
15,4
18,3
14,0
13,0
12,9
12,9
12,5
11,8
10,7
10,3
156,4
Bốc hơi (mm) 90
87
106
102
82
73
74
82
76
74
84
89
1019
Độ ẩm (%)
82
81
79
81
85
88
88
88
90
89
86
83
1020
1,6
1,8
1,5
1,2
1,0
1,5
1,4
1,8
1,1
0,9
1,1
1,2
16.1
Bức xạ
(kcal/cm2)
Tốc
(m/s)
độ
gió
b. Đặc điểm mƣa
Chế độ gió mùa đã đem lại cho vùng này một mùa mƣa và một mùa khô tƣơng
phản sâu sắc. Mùa mƣa bắt đầu từ tháng V và kéo dài đến hết tháng XI, trùng với thời
kỳ gió mùa Tây Nam, mùa khô bắt đầu từ tháng XII và kết thúc tháng IV năm sau,
trùng với thời kỳ gió mùa Đông bắc.
Về lƣợng mƣa phân bố không đều các tháng trong năm mà chỉ tập trung vào các
tháng mùa mƣa. Lƣợng mƣa trong mùa mƣa chiếm trên 80% lƣợng mƣa cả năm. Trạm
Cần Thơ lƣợng mƣa tháng VII là 223mm, tháng IX là 252mm, tháng X là 275mm ,
tháng XI là 150 mm cũng trùng với thời kỳ lũ lớn nhất xảy ra ở sông Hậu (khu vực
9
Cần Thơ là cuối tháng IX, tháng X). Chính vì tổ hợp bất lợi này gây ra hiện tƣợng
ngập úng TPCT và thêm khó khăn cho vấn đề chống ngập úng TP Cần Thơ.
Hình 1-5. Biểu đồ lƣợng mƣa trung bình tháng tại Cần Thơ
Bảng 1-3. Các đặc trƣng khí tƣợng trung bình tại Tp. Cần Thơ
Đặc trƣng
Số ngày mƣa
Lƣợng mƣa
(mm)
Trị số trung bình tháng
Tổng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2
1
2
4
15
17
18
18
19
17
12
6
131
6
2
13
37
168
223
239
231
252
275
150
40
1636
Qua phân tích tài liệu thống kê mƣa thời đoạn thì mƣa tại Cần Thơ thƣờng là
những trận mƣa thời đọan ngắn, chủ yếu xảy ra những trận mƣa thƣờng kéo dài là 30’;
45’ hay 60’, 90’; rất ít khi mƣa kéo dài tới 180’ hay 240’.
Theo kết quả điều tra hiện trạng ngập TP Cần Thơ thì với những trận mƣa
cƣờng độ lớn thƣờng tập trung vào khoảng 30’ hay 45’ làm hệ thống tiêu thoát không
kịp, nƣớc triều lên cao, gây úng ngập tại những vùng có địa hình thấp và nhất là khu
vực thiếu hệ thống cống tiêu thoát.
10
Bảng 1-4. Kết quả tính toán lƣợng mƣa thời đoạn (mm) ứng với tần suất
Trạm
Cần
Thơ
Phút
Số
Đặc trƣng tần suất
Lƣợng mƣa thời đoạn ứng với tần suất (%)
Năm
Cv
Cs
Xbq
0,5
1
2
5
10
20
50
75
15
26
0,234
0,442
25
42
40
38
35
32
29
24
21
30
26
0,233
0,778
40
72
68
63
58
53
48
39
34
45
26
0,211
0,478
51
84
80
76
70
65
60
50
43
60
26
0,219
0,738
60
103
97
92
84
77
70
58
50
90
26
0,226
0,623
66
115
106
102
95
86
78
65
56
120
26
0,229
0,581
71
123
116
110
101
93
85
70
60
180
26
0,249
0,600
78
139
132
124
113
104
93
76
64
240
26
0,248
0,285
83
142
135
128
118
110
100
82
69
360
26
0,259
0,385
86
152
144
136
125
115
104
85
70
720
26
0,267
0,500
87
158
149
141
128
118
106
85
70
1440
26
0,251
0,328
93
161
153
145
134
124
112
92
77
1.1.4. Đặc điểm hệ thống sông ngòi và đặc điểm thủy văn, thủy triều
a. Đặc điểm hệ thống sông ngòi, kênh rạch
Hình 1-6. Bản đồ hệ thống sông ngòi Cần Thơ
Mật độ sông rạch tại TP.Cần Thơ khá lớn khoảng 1,8 km/km2, với hơn 158
sông, rạch lớn nhỏ là phụ lƣu của 2 sông lớn là Sông Hậu và sông Cần Thơ đi qua
thành phố nối thành mạng đƣờng thủy. Hệ thống sông rạch chính tại Cần Thơ gồm:
11
-
Sông rạch tự nhiên
Sông Hậu: Là ranh giới phía Đông Bắc của thành phố. Đoạn thuộc thành phố
Cần Thơ dài gần 60 km, mặt sông rộng bình quân từ 1.500 đến 2.000m, sâu từ 14 đến
18m. Sông có nguồn nƣớc ngọt phong phú quanh năm, chất lƣợng nƣớc khá tốt, là
nguồn nƣớc chính, đóng vai trò chủ đạo trong việc cấp nƣớc tƣới, sinh hoạt, công
nghiệp... cho Thành phố Cần Thơ. Sông đồng thời cũng là trục tiêu chính, có nhiệm vụ
tiêu nƣớc mƣa và lũ cho thành phố. Lƣu lƣợng mùa lũ trên sông từ 1800 đến 2.000
m3/s; vào các tháng kiệt nhất còn khoảng 300 đến 400 m3/s.
Sông Cần Thơ bắt nguồn từ khu vực nội đồng tây sông Hậu, đi qua các quận Ô
môn, huyện Phong Điền, quận Cái Răng, quận Ninh Kiều và đổ ra sông Hậu tại bến
Ninh Kiều. Sông Cần Thơ có nƣớc ngọt quanh năm, vừa có tác dụng tƣới nƣớc trong
mùa cạn, vừa có tác dụng tiêu úng trong mùa lũ và có ý nghĩa lớn về giao thông. Sông
Cái Lớn dài 20 km, chiều rộng cửa sông 600 – 700 m, độ sâu 10 – 12 m nên có khả
năng tiêu, thoát nƣớc rất tốt.
Các rạch lớn tự nhiên hình thành do quá trình vận chuyển nƣớc mƣa, lũ và vận
động của thủy triều đƣợc nối với sông Hậu gồm: rạch Bình Thủy, Trà Nóc, Ô Môn,
Cái Củi, Cái Dầu; các rạch này có cửa rộng từ 50 đến 300m, cao độ đáy từ -4,0 đến 10,0m; tổng chiều dài sông rạch tự nhiên trong vùng khoảng 310 km. Các rạch này
cùng với sông Hậu, sông Cần Thơ tạo thành một mạng lƣới quan trọng trong việc phân
phối, cấp/tiêu thoát nƣớc cũng nhƣ giao thông thủy của thành phố.
-
Hệ thống kênh trục/kênh cấp I
Hệ thống kênh trục phân bố khá đều ở thành phố Cần Thơ, trung bình khoảng
4-5 km có một kênh. Theo thứ tự từ phía Bắc xuống có các kênh sau: Rạch Giá - Long
Xuyên, Kênh Tròn, Cái Sắn, KH1, KH3, Thốt Nốt, Thơm Rơm, KH5, Ô Môn, Thị
Đội, KH7, KH8, KH9, Xà No. Ngoài ra còn có một số kênh nhƣ kênh Đứng, kênh Ven
Lộ... Các kênh này có chiều dài khoảng từ 30 đến 60 km, bề rộng từ 10 đến 30 m, độ
sâu đáy khoảng từ -2,0 đến -5,0m. Mỗi kênh trục có hàng chục kênh nhánh nối vào.
Tổng chiều dài hệ thống kênh trục khoảng trên 300 km.
Hệ thống kênh cấp I nối với các kênh rạch chính hiện có trên 60 kênh với tổng
chiều dài khoảng 350 km. Mặt kênh rộng từ 14m đến 16 m, cao độ đáy phổ biến từ 1,0 đến -2,0m, hệ thống kênh cấp I có nhiệm vụ dẫn nƣớc tƣới từ kênh trục tới kênh
cấp II và mặt ruộng, nhận nƣớc tiêu từ mặt ruộng và kênh cấp II tới kênh rạch chính.
12
-
Hệ thống kênh cấp II
Theo thống kê, thành phố Cần Thơ hiện có khoảng 800 km kênh cấp II, mật độ
trung bình khoảng 11m/ha. Mặt kênh cấp II thƣờng rộng từ 6 đến 8m, cao độ đáy từ
0,0 đến – 2,0m. Chiều dài mỗi kênh chỉ từ 1,5 ÷ 5 km;
-
Hệ thống kênh cấp III
Là hệ thống kênh gắn liền với mặt ruộng, hàng năm đƣợc nhân dân tự duy tu,
nạo vét. Toàn tỉnh có khoảng 750 kênh cấp II, với chiều dài khoảng 1000 km, mật độ
trung bình khoảng 8 m/ha. Mặt kênh rộng 2÷3m, cao độ đáy từ 0,0 đến -0,5m.
(Nguồn: Đài KTTV khu vực Nam Bộ)
Hình 1-7. Hệ thống trạm thuỷ văn khảo sát điều tra mùa lũ khu vực ĐBSCL
b. Đặc điểm Thủy văn.
Với số liệu của trạm Thủy văn Cần Thơ cung cấp, của chuỗi tài liệu trong 42
năm liên tục gần nhất từ năm 1976 – 2017.
+ Mực nƣớc cao nhất năm (1976 – 2017) thƣờng xuất hiện vào tháng 9 -12
hàng năm, dao động từ giá trị thấp nhất 147cm vào ngày 23/XI/1976, đến giá trị cao
nhất 215cm vào ngày 27/X/2011(2). Mực nƣớc thấp nhất năm (1976 – 2017 ) thƣờng
xuất hiện vào tháng 5 - 6 hàng năm, dao động từ giá trị cao nhất -106cm vào ngày
22/VI/2017, đến giá trị thấp nhất -175cm vào ngày 18/V/1986.
13
Mùa lũ vào ĐBSCL từ tháng 7 đến tháng 11 trùng với mùa mƣa bão trên lƣu
vực, chiếm đến 90% tổng lƣợng nƣớc hàng năm, trong đó tháng 9 có lƣu lƣợng lớn
nhất trên dòng chính Mê Công (khoảng 25.991 m3/s) và mùa kiệt từ tháng 12 đến
tháng 5 năm sau trùng với mùa khô trên lƣu vực sông Mê Công, lƣợng dòng chảy
chiếm 10% tổng lƣợng nƣớc còn lại của năm, trong đó tháng 4 cho lƣu lƣợng kiệt nhất
(khoảng 2.590 m3/s). Lƣu lƣợng trung bình nhiều năm chảy qua Tân Châu vả Châu
Đốc là 12.662 m3/s, trong đó Tân Châu là 10.075 m3/s và Châu Đốc 2.587 m3/s.
Bảng 1-5. Lƣu lƣợng bình quân tháng (m3/s) tại các trạm thủy văn
Trạm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Kratie
3620
2842
2471
2580
4167
9328
19788
33167
33914
21626
10771
5743
Châu Đốc
1373
778
485
417
633
1397
2846
4820
5850
5796
4139
2511
Tân Châu
6335
4110
2563
2174
3249
6954
12389
18449
20142
19214
15093
10225
Q (TC+CĐ)
7708
4889
3048
2590
3882
8351
15235
23269
25991
25010
19232
12736
Mỹ Thuận
3594
2133
1386
1276
2072
4121
7123
11233
13530
13636
10369
6338
Cần Thơ
4256
2650
1629
1318
1793
3414
6117
10473
12936
13240
10787
6641
DIỄN BIẾN M ỰC NƢỚC HÀNG NĂM TRẠM CẦN THƠ
Hệ cao độ: Hòn Dấu
250
200
150
H(cm)
100
50
0
-50
-100
-150
-200
1978
1980
1982
1984
1986
1989
1991
Max
1993
1995
Min
1997
Ave
1999
2001
2003
2006
2008
Năm
Hình 1-8. Biểu đồ diễn biến mực nƣớc hàng năm trên sông Hậu tại trạm Cần Thơ
14
