Luận văn thạc sĩ ứng dụng mô hình thủy văn đô thị xây dựng bản đồ ngập lụt thành phố hà nội và hệ thống cảnh báo ngập lụt thời gian thực cho lưu vực kim ngưu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐINH THỊ HƢƠNG THƠM

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ
NGẬP LỤT THÀNH PHỐ HÀ NỘI VÀ HỆ THỐNG DỰ BÁO NGẬP
LỤT THỜI GIAN THỰC CHO LƢU VỰC KIM NGƢU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐINH THỊ HƢƠNG THƠM

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY VĂN ĐÔ THỊ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ
NGẬP LỤT THÀNH PHỐ HÀ NỘI VÀ HỆ THỐNG DỰ BÁO NGẬP
LỤT THỜI GIAN THỰC CHO LƢU VỰC KIM NGƢU

Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 60440224

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN QUANG HƯNG

Hà Nội – 2016


LỜI CẢM ƠN
Với tấm lòng chân thành nhất, em xin chân thành cảm ơn tới:
 Tiến sỹ Nguyễn Quang Hưng, thầy hướng dẫn khoa học cho luận văn của em,
những điều đạt được trong luận văn này là những kiến thức quý báu mà thầy đã tận
tình chỉ dẫn em trong thời gian qua.
 Quý thầy cô trong trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà
Nội, đặc biệt là q thầy cơ trong Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, q
thầy cơ trong Phịng Đào tạo sau Đại học đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em
hồn thành chương trình Cao học và luận văn tốt nghiệp.
 Gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, ủng hộ hết sức sâu sắc trong thời gian qua. Đặc
biệt cảm ơn gia đình, những người ln bên cạnh động viên để em vững tâm và
phấn đấu học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
 Lãnh đạo, đồng nghiệp tại Đài Khí tượng thủy văn khu vực Đồng bằng Bắc
Bộ đã tạo điều kiện cho em trong q trình học tập và hồn thành luận văn tốt
nghiệp.
Trong quá trình làm luận văn do giới hạn về thời gian cũng như hạn chế về số
liệu thực đo nên khơng tránh được những thiếu sót. Vì vậy, tác giả rất mong được
những ý kiến đóng góp quý báu của các Thầy cô và những người quan tâm.
TÁC GIẢ


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.................................................................................. 5
1.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu............................................................... 5
1.1.1. Điều kiện tự nhiên.................................................................................... 5
1.1.2. Đặc điểm địa hình.................................................................................... 6

1.1.3. Đặc điểm địa chất.................................................................................... 6
1.1.4. Đặc điểm khí hậu...................................................................................... 7
1.1.5. Mạng lưới sơng ngịi, hồ điều hịa.......................................................... 10
1.2. Tình hình ngập úng..................................................................................... 14
1.3. Các số liệu thu thập..................................................................................... 20
1.4. Các nghiên cứu trƣớc đây sử dụng mơ hình mơ phỏng ngập lụt đơ thị 24
1.4.1. Trên Thế giới.......................................................................................... 24
1.4.2. Trong nước............................................................................................. 30
CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT MƠ HÌNH.............................................................. 36
2.1. Lý thuyết mơ hình....................................................................................... 36
2.1.1. Mơ hình MIKE URBAN.......................................................................... 36
2.2.2. Mơ hình MIKE OPERATIONS............................................................... 39
2.2. Các bƣớc thực hiện mơ hình...................................................................... 41
CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY VĂN ĐƠ THỊ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ
NGẬP LỤT THÀNH PHỐ HÀ NỘI VÀ HỆ THỐNG DỰ BÁO NGẬP LỤT THỜI
GIAN THỰC CHO LƢU VỰC KIM NGƢU................................................................ 43
3.1. Thiết lập mơ hình cho hệ thống thốt nƣớc Hà Nội................................. 44
3.1.1. Xây dựng mơ hình tốn........................................................................... 44
3.1.2. Hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình............................................................... 49


3.2. Xây dựng bản đồ ngập lụt 8 quận nội thành Hà Nội.................................. 57
3.3. Xây dựng hệ thống dự báo ngập lụt thời gian thực cho lƣu vực Kim
Ngƣu................................................................................................................... 62
3.3.1. Thiết lập mơ hình mơ phỏng ngập lụt lưu vực sông Kim Ngưu..............62
3.3.2. Lắp đặt 5 trạm đo mực nước tự động..................................................... 64
3.3.3. Xây dựng công nghệ và thiết lập hệ thống dự báo úng ngập thời gian
thực cho lưu vực Kim Ngưu
65
3.3.4. Vận hành hệ thống.................................................................................. 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................... 77
PHỤ LỤC............................................................................................................... 79


DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Vị trí khu vực Hà Nội................................................................................... 5
Hình 2: Hình minh họa hồ trong khu vực nghiên cứu.............................................. 13
Hình 3: Một số hình ảnh trận mưa năm 2001 tại Hà Nội........................................ 15
Hình 4: Một số hình ảnh trận mưa năm 2003 tại Hà Nội........................................ 16
Hình 5: Một số hình ảnh trận mưa năm 2008 tại Hà Nội........................................ 17
Hình 6: Một số hình ảnh trận mưa năm 2012 tại Hà Nội........................................ 18
Hình 7: Một số hình ảnh trận mưa năm 2013 tại Hà Nội........................................ 19
Hình 8: Các trạm đo mưa thuộc khu vực nghiên cứu.............................................. 21
Hình 9: Sơ đồ hệ thống thủy lực.............................................................................. 23
Hình 10: Quy hoạch thốt nước khu vực nội thành Hà Nội (JICA, 1995)...............31
Hình 11: Sơ đồ tính tốn mưa – dịng chảy.............................................................. 36
Hình 12: Sơ đồ tính tốn dịng chảy trong hệ thống thốt nước 1 chiều..................37
Hình 13: Sơ đồ kết hợp mơ hình 1 chiều và 2 chiều................................................. 38
Hình 14: Sử dụng GIS xử lý số liệu địa hình........................................................... 39
Hình 15: Giao diện quản lý của DIM...................................................................... 40
Hình 16: Sơ đồ khối các bước thực hiện trong mơ hình MIKE URBAN..................41
Hình 17: Sơ đồ khối các bước thực hiện trong mơ hình MIKE OPERATIONS........42
Hình 18: Khu vực nghiên cứu hệ thống thốt nước Hà Nội..................................... 43
Hình 19: Hình ảnh Nodes trong MIKE URBAN...................................................... 44
Hình 20: Hình ảnh nhập Links trong MIKE URBAN............................................... 45
Hình 21: Trắc dọc tuyến cống................................................................................. 45
Hình 22: Hình ảnh nhập số liệu lưu vực trong MIKE URBAN................................ 46
Hình 23: Sơ đồ tính tốn mạng lưới trong MIKE URBAN....................................... 47

Hình 24: Thông số trận mưa năm 2012 làm đầu vào cho mơ hình..........................48
Hình 25: Độ sâu ngập lớn nhất trận mưa ngày 17-18/8/2012................................. 50


Hình 26: Trắc dọc tuyến đường Phạm Ngọc Thạch khi xảy ra mưa ngày 1718/8/2012
.................................................................................................................................
51
Hình 27: So sánh kết quả thực đo và tính tốn tại một số vị trí trên hệ thống trận lũ
năm 2012
.................................................................................................................................
51
Hình 28: Trắc dọc tuyến đường Phạm Ngọc Thạch khi xảy ra trận mưa ngày 89/8/2013
.................................................................................................................................
53
Hình 29: Độ sâu ngập lớn nhất trận mưa ngày 8-9/8/2013..................................... 54
Hình 30: So sánh kết quả thực đo và tính tốn tại một số vị trí trên hệ thống trận lũ
tháng 8 năm 2013
.................................................................................................................................
56
Hình 31: Bản đồ ngập lụt 8 quận nội thành Hà Nội năm 2012...............................59
Hình 32: Bản đồ ngập lụt 08 quận nội thành Hà Nội năm 2013.............................60
Hình 33: Sơ đồ tính tốn mạng lưới lưu vực sơng Kim Ngưu trong MIKE URBAN
63 Hình 34: Biên đầu vào cho lưu vực Kim Ngưu
.................................................................................................................................
63
Hình 35: Hình ảnh trạm đo mực nước tự động trên lưu vực sông Kim Ngưu..........64
Hình 36: Vị trí 5 trạm đo mực nước........................................................................ 65
Hình 37: Cấu trúc hệ thống MIKE OPERATIONS.................................................. 65
Hình 38: Trang web quản lý số liệu của 5 trạm đo mực nước tự động....................66
Hình 39: Hình ảnh ngập lụt lưu vực Kim Ngưu lúc 2h ngày 25/5/2016..................67

Hình 40: Kết quả độ sâu ngập trận mưa ngày 25/05/2016...................................... 68
Hình 41: Mực nước tại 5 trạm đo mực nước tự động thuộc lưu vực Kim Ngưu ngày
25/5/2016.
.................................................................................................................................
69
Hình 42: Hình ảnh ngập lụt lưu vực Kim Ngưu lúc 6 giờ sáng ngày 28/8/2016......70
Hình 43: Kết quả độ sâu ngập trận mưa ngày 28/08/2016...................................... 71
Hình 44: Mực nước tại 5 trạm đo mực nước tự động thuộc lưu vực Kim Ngưu ngày
28/8/2016.


.................................................................................................................................
72


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Đặc trưng lượng mưa nhiều năm (1971 - 2014)..........................................8
Bảng 2: Đặc trưng bốc hơi nhiều năm (1971 - 2014)................................................ 8
Bảng 3: Đặc trưng nhiệt độ nhiều năm (1971 - 2014)............................................... 9
Bảng 4: Đặc trưng độ ẩm trung bình nhiều năm (1971 - 2010)..............................10
Bảng 5: Đặc trưng mực nước trung bình tại trạm Hà Nội....................................... 11
Bảng 6: Kết quả độ sâu ngập lớn nhất hiệu chỉnh mô hình Mike Urban tại một số vị
trí điển hình năm 2012
.................................................................................................................................
52
Bảng 7: Kết quả độ sâu ngập lớn nhất kiểm định mơ hình Mike Urban tại một số vị
trí điển hình năm 2013
.................................................................................................................................
54

Bảng 8: Bảng tổng kết số lượng đối tượng đưa vào mơ hình MIKE URBAN cho
tồn bộ hệ thống thốt nước Hà Nội
.................................................................................................................................
57
Bảng 9: Vị trí chi tiết 05 điểm lắp đặt trạm đo mực nước....................................... 64
Bảng 10: So sánh kết quả ngập tại một số điểm ngập trận mưa ngày 25/5/2016....68
Bảng 11: So sánh với kết quả ngập thực đo với kết quả mô phỏng..........................71


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài
Hiện nay, tại các thành phố lớn, dân số ngày càng tăng nhanh, tốc độ đơ thị
hóa chóng mặt dẫn đến quỹ đất tự nhiên ngày càng bị thu hẹp thay vào đó là diện
tích đất đai bị bê tơng hóa. Rất nhiều sơng hồ bị lấp, kênh mương thì bị lấn chiếm,
các nhà cao tầng mọc lên san sát thay thế các khu đất trống làm giảm diện tích thốt
nước tự nhiên cũng như khả năng thấm, thời gian nước chảy tràn trên bề mặt.
Có thể nhận thấy hệ thống thốt nước nội thành Hà Nội là hệ thống cũ,
không được thiết kế theo kịp quy hoạch sử dụng đất mới của Thành phố, thêm vào
đó các cơng trình xây dựng trên địa bàn góp phần khơng nhỏ vào tình trạng xuống
cấp của hệ thống thoát nước do vật liệu xây dựng không được quản lý đúng tiêu
chuẩn, rơi xuống đường, lấp hố ga thu nước... Đồng thời, các dự án cải tạo hệ thống
thoát nước khu vực nội thành tiến độ còn chậm do nhiều nguyên nhân. Kết hợp với
những trận mưa lớn do Biến đổi khí hậu gây ra, những năm gần đây Hà Nội liên
tiếp đối mặt với những trận ngập trên diện rộng, gây ảnh hưởng không nhỏ đến hoạt
động kinh tế xã hội, nhất là khu vực nội đô.
Trận mưa lịch sử xảy ra vào cuối tháng 10/2008 với tổng lượng mưa phổ
biến từ 350 - 550 mm trên tồn thành phố Hà Nội đã có nhiều điểm bị ngập úng dài
từ 100-300 mét, sâu trên dưới 1m đã gây nên tình trạng ngập úng lớn, làm thiệt hại
về kinh tế lên đến 3.000 tỷ đồng. Gần đây có trận mưa lớn đêm ngày 24/5/2016,
lượng mưa tại Hà Nội đạt 150,3mm trong vòng 12 tiếng khiến cho rất nhiều tuyến

đường trên địa bàn Hà Nội ngập từ 30 – 50cm và dài gần 1km, ảnh hưởng lớn đến
cuộc sống của nhân dân.
Để giải quyết các vấn đề về ngập lụt đơ thị, có hai phương pháp, đó là
phương pháp cơng trình và phương pháp phi cơng trình. Phương pháp cơng trình là
đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng, phương pháp phi cơng trình là tận dụng cơ sở hạ
tầng sẵn có, áp dụng các cơng nghệ tiên tiến để quản lý, vận hành. Tuy nhiên

1


phương pháp phi cơng trình là phương pháp tốn ít chi phí, vận hành nhanh nên được
áp dụng rộng rãi trong các đơ thị hiện nay.
Trước tình hình đó, việc xây dựng, mơ phỏng hệ thống thốt nước để cảnh
báo ngập lụt trên địa bàn Hà Nội là rất cần thiết. Các thông tin, kết quả và các bản
đồ sẽ cho nhà quản lý một cái nhìn tổng thể về tình hình ngập trên địa bàn Hà Nội
trước mỗi trận mưa lớn. Từ đó, các cơ quan chức năng và người dân sẽ đưa ra các
phương án giải quyết tốt nhất để hạn chế thiệt hại do ngập lụt gây ra.
2. Mục tiêu
Mục tiêu chính của Đề tài là tính tốn mơ phỏng hệ thống thốt nước khu
vực Hà Nội và ứng dụng thiết lập hệ thống dự báo ngập lụt thời gian thực lưu vực
Kim Ngưu. Các mục tiêu cụ thể như sau:
+ Thu thập số liệu, nghiên cứu áp dụng mơ hình (MIKE URBAN) để mơ
phỏng hệ thống thoát nước khu vực Hà Nội.
+ Ứng dụng xây dựng các bản đồ ngập lụt cho 8 quận nội thành Hà Nội.
+ Xây dựng hệ thống cảnh báo ngập lụt thời gian thực lưu vực sông Kim
Ngưu.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Trong luận văn áp dụng cho đối tượng và phạm vi nghiên cứu như sau:
+ Đối tượng nghiên cứu là hiện tượng ngập lụt đô thị Hà Nội.
+ Giới hạn phạm vi nghiên cứu: Khu vực thành phố Hà Nội

+ Các số liệu sử dụng để hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình: Số liệu mưa, số liệu
khảo sát vết ngập khu vực Hà Nội của 2 trận mưa lớn năm 2012 và 2013.
+ Số liệu mưa, mực nước, số liệu khảo sát vết ngập của trận mưa ngày
25/5/2016 và ngày 28/8/2016 để mô phỏng hệ thống cảnh báo úng ngập thời gian
thực lưu vực Kim Ngưu.


+ Trong luận văn, hệ thống thoát nước Hà Nội là hệ thống phức tạp, bao gồm
cả hệ thống chung, riêng và nửa riêng, tuy nhiên nghiên cứu chỉ xét đến nước mưa,
lượng nước thải sinh hoạt và công cộng..
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu áp dụng trong luận văn bao gồm:
a) Phương pháp kế thừa
Nghiên cứu tiếp thu và sử dụng có chọn lọc kết quả nghiên cứu và thành tựu
khoa học công nghệ của các tác giả trong và ngoài nước đã nghiên cứu về những
vấn đề có liên quan đến luận văn.
b) Phương pháp điều tra thu thập và đánh giá
Điều tra thu thập tài liệu, khảo sát và nghiên cứu thực tế, phân tích đánh giá
và tổng hợp tài liệu để từ đó rút ra các cơ sở khoa học và khả năng ứng dụng vào
thực tiễn.
c) Phương pháp phân tích tổng hợp
Việc nghiên cứu tiêu thốt nước có liên quan đến nhiều yếu tố như kỹ thuật,
kinh tế, xã hội..., có tác động rộng rãi đến cuộc sống của cộng đồng trên địa bàn
rộng lớn vì vậy việc phân tích tổng hợp là cần thiết đối với nghiên cứu này.
d) Phương pháp sử dụng mơ hình tốn thủy văn, thủy lực
Ứng dụng mơ hình tốn vào nghiên cứu tiêu thốt nước là u cầu cần thiết
bởi mơ hình tốn có những thế mạnh trong việc giải quyết các bài toán hệ thống,
mạng lưới…Các mơ hình tốn được sử dụng trong luận văn bao gồm gói phần mềm
thương mại của DHI gồm MIKE URBAN, MIKE OPERATIONS. Ngồi ra cịn sử
dụng phần mềm DIM để sử lý số liệu.

5. Nội dung luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn gồm 3
chương:
- Chương 1: Tổng quan.
- Chương 2: Lý thuyết mơ hình.
- Chương 3: Ứng dụng mơ hình thủy văn đơ thị xây dựng bản đồ ngập lụt thành phố
Hà Nội và hệ thống dự báo thời gian thực cho lưu vực Kim Ngưu.


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
1.1.1. Điều kiện tự nhiên
Hà Nội nằm ở đồng bằng Bắc bộ có vị trí từ 20°53' đến 21°23' vĩ độ Bắc và
105°44' đến 106°02' kinh độ Đông, tiếp giáp với các tỉnh: Thái Nguyên, Vĩnh Phúc
ở phía bắc; phía nam giáp Hà Nam và Hồ Bình; phía đơng giáp các tỉnh Bắc
Giang, Bắc Ninh và Hưng Yên; phía tây giáp tỉnh Hồ Bình và Phú Thọ. Hà Nội
nằm ở phía hữu ngạn sơng Đà và hai bên sơng Hồng, vị trí và địa thế thuận lợi cho
một trung tâm chính trị, kinh tế, vǎn hố, khoa học và đầu mối giao thơng quan
trọng của Việt Nam.

a) Tồn bộ khu vực Hà Nội

b) Khu vực 8 quận nội thành Hà Nội

Hình 1: Vị trí khu vực Hà Nội


1.1.2. Đặc điểm địa hình

Đại bộ phận diện tích Hà Nội nằm trong vùng đồng bằng châu thổ sông
Hồng với độ cao khu vực nội thành từ 3 đến 10m so với mặt biển. Cịn lại chỉ có
khu vực đồi núi ở phía bắc và phía Tây Bắc của huyện Sóc Sơn thuộc rìa phía nam
của dãy núi Tam Đảo có độ cao từ 20m đến trên 400m với đỉnh Chân Chim cao nhất
là 462m.
Địa hình của Hà Nội thấp dần từ bắc xuống nam và từ tây sang đông. Điều
này được phản ánh rõ nét qua hướng dòng chảy tự nhiên của các dịng sơng chính
thuộc địa phận Hà Nội. Dạng địa hình chủ yếu của Hà Nội là đồng bằng được bồi
đắp bởi các dịng sơng với các bãi bồi hiện đại, bãi bồi cao và các bậc thềm. Xen
giữa các bãi bồi hiện đại và các bãi bồi cao cịn có các vùng trũng với các hồ, đầm
(dấu vết của các lịng sơng cổ). Riêng các bậc thềm chỉ có ở phần lớn huyện Sóc
Sơn và ở phía bắc huyện Đơng Anh, nơi có địa thế cao trong địa hình của Hà Nội.
Ngồi ra, Hà Nội cịn có các dạng địa hình núi và đồi xâm thực tập trung ở khu vực
đồi núi Sóc Sơn với diện tích khơng lớn lắm.
1.1.3. Đặc điểm địa chất
Khu vực Hà Nội, bị lấp đầy bởi các thành tạo trẻ gắn kết yếu và bở rời, bao
gồm cát kết, bột kết, sét bột kết, sét kết, cuội kết tuổi Neogen. Chúng có bề dày đến
vài ba trăm mét và nằm khơng chỉnh hợp lên trên các thành tạo cổ hơn đã gắn kết
hoàn toàn. Phần trên của các thành tạo Neogen là cuội kết, cát kết, bột kết, sét bột
kết, sét kết với xi măng gắn kết là sét, vì thế chúng rất dễ trở nên rời rạc khi rơi vào
trạng thái không tải trọng và mất nước. Phủ lên trên các thành tạo Neogen là các
thành tạo Đệ tứ. Chúng bao gồm cuội, tảng, sỏi, cát hạt thô ở phần dưới và chuyển
dần sang cát hạt vừa, hạt mịn ở phần giữa và cát hạt mịn, cát pha, sét pha, sét, bùn
cát, bùn sét, bùn hữu cơ và đất lấp ở phần trên.Tổng bề dày tầng đất gắn kết yếu và
bở rời lên đến 500-600 m. Riêng bề dày của tầng đất bở rời lên đến 80-100 m theo
xu hướng tăng dần từ phía bắc 60-65 m (Đơng Anh) lên đến 70-75 m (Ngô Sĩ Liên,
Thành Công) và đạt 80-90 m ở phía nam (Hạ Đình, Pháp Vân).


Tính đa dạng và phức tạp của cột địa tầng cũng tăng dần từ phía bắc xuống

phía nam. Tại Sóc Sơn, Đông Anh, các loại bùn và đất sét yếu vắng mặt trong cột
địa tầng. Ở vùng Gia Lâm, chúng xuất hiện ở độ sâu từ 6 đến 12 m, nhưng phân bố
khơng rộng rãi. Trong khi đó ở phía nam Sông Hồng, các loại đất yếu như sét dẻo
chảy, bùn cát, bùn sét, bùn hữu cơ phân bố rộng rãi ở độ sâu từ 6 đến 22 m (Ngô Sĩ
Liên, Thành Cơng, Hạ Đình, Pháp Vân).
Các tính chất địa kỹ thuật của các thành tạo bở rời ở khu vực Hà Nội cũng
thay đổi theo hướng bắc-nam. Ở các vùng Sóc Sơn, Đơng Anh lớp sét nằm ngay
dưới lớp đất lấp, đất trồng bề dày chỉ giới hạn trong khoảng 2-3 m. Dưới lớp sét là
lớp cát chứa nước Holocen. Lớp sét có độ ẩm tự nhiên W = 29-30%, giới hạn
dẻo Wd = 29-30%, giới hạn chảy Wch = 39-44%, hệ số rỗng e < 1, góc ma sát có
giá trị 14-15o, trong khi đó càng xuống phía nam, bề dày lớp sét tăng, nhưng hàm
lượng hạt sét giảm và có xu hướng chuyển dần sang sét pha hoặc là một tập các lớp
mỏng sét pha, cát pha chứa tàn tích thực vật. Dưới lớp sét là lớp bùn cát, bùn sét,
bùn hữu cơ. Những tính chất cơ bản của lớp sét ở trung tâm và phía nam thấp hơn
so với phía bắc, độ ẩm tự nhiên W = 35-40%, giới hạn dẻo Wd = 29-35%, giới hạn
chảy Wch = 45-55%, hệ số rỗng e > 1, góc ma sát trong có giá trị 5-10 o, lực dính kết
thấp C = 0,13-0,25 kg/cm2. Nhìn chung, lớp sét nằm dưới lớp đất trồng hoặc đất lấp
ở vùng phía bắc thành phố có tính xây dựng cao hơn so với chính lớp sét đó ở phía
nam thành phố.
1.1.4. Đặc điểm khí hậu
a) Lượng mưa
Khu vực Hà Nội có lượng mưa khá lớn, trung bình năm khoảng 1671 mm
(trạm Láng) đến 2025mm (trạm Ba Vì). Lượng mưa năm lớn nhất đo được tại trạm
Láng là 2625 mm, tại Ba Vì là 2904 mm và tại Sơn Tây là 2867 mm. Lượng mưa
năm nhỏ nhất đo được tại trạm Láng là 962 mm, tại Ba Vì là 1325mm, tại Sơn Tây
là 1115 mm.


Bảng 1: Đặc trưng lượng mưa nhiều năm (1971 - 2014)
( Đơn vị: mm)

Trạm

Láng

Ba Vì

Sơn Tây

Đặc

I

trƣng

II

III

TB

19,1 26,3 48,2

Max

121,9

95

Min

0

1,4

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

87,0 191,6 245,9 288,3 312,1 248,2 132,6 53,4

XII

Năm

18,7 1671

259,5 268,3 550,7 614,4 884,1 809,9 841,1 637,6 614,4 103,7 2625
2,1

10,3

28,9

23,9

61

37,8

6,2

0

0

0

962

TB

26,4 34,1 54,6 103,0 274,0 305,3 355,9 341,8 238,4 209,0 62,9

19,5 2025

Max

93,4

226 191,3 242,7 594,8 559,8

807

636,3 605,1 551,1

105,1 2904

Min

3,2

3,7

93

25,3

TB

20,1 24,6 43,0

98,7 225,2 277,3 322,0 307,2 241,2 163,3 57,1

Max

88,3 87,7 164,9

282

516,5 532,8 940,6 730,3

611

13,3

65,8

18

Min

0

7

3,3

17,1

5,1

89,3

76,9

74,1 106,6

46

78,3

9,4

387
0

0

1325

19,4 1799

483,6 418,1 114,7 2876
0

0

0

1115

b) Bốc hơi
Bảng 2: Đặc trưng bốc hơi nhiều năm (1971 - 2014)
(Đơn vị: mm)
Trạm

Láng

Ba Vì

Sơn Tây

Đặc trƣng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Năm

95,8

97,1

98,5

83,7

86,1

95,7

88,6

83,6

979,6

TB

70,3 58,7 56,5 64,9

Max

107,5 89,7 83,1 88,0 127,5 148,6 126,3 142,6 135,2 156,2 144,6 115,4 1126,7

Min

29,0 16,1 20,0 27,5

39,0

44,7

45,0

31,8

41,0

42,0

31,1

29,8

489,0

TB

57,3 53,8 60,6 68,0

91,7

96,7

94,6

77,5

77,3

81,0

74,9

71,6

905,0

Max

84,8 82,2 97,3 97,2 144,8 152,3 143,7 112,7 104,0 135,4 120,8 107,0 1104,5

Min

26,6 31,9 41,5 48,0

60,2

61,5

58,4

47,3

51,5

48,5

45,9

45,7

681,7

TB

54,0 48,6 51,6 56,3

76,3

78,2

80,6

65,6

65,1

70,9

66,2

62,4

775,8

Max

105,0 74,9 74,9 79,1 111,8 114,5 128,4 86,3

87,3 105,5 115,4 90,7

962,1

Min

24,1 26,2 35,9 38,2

42,9

591,4

37,1

50,9

39,2

41,3

31,4

39,8

45,3

Lượng bốc hơi trung bình năm ở trạm Láng đo được là 979,6 mm, ở Ba Vì là
905 mm, ở Sơn Tây là 775,8 mm. Các tháng có lượng bốc hơi lớn nhất trong năm là
các tháng trong mùa hè và đầu mùa đơng (V-XII), lượng bốc hơi trung bình tháng ở
trạm Láng từ 83,6 – 98,5mm, tại Ba Vì là 71,6 – 96,7mm. Các tháng có lượng bốc
hơi ít nhất là tháng I - IV, lượng bốc hơi trung bình tháng tại trạm Láng từ 56,5 70,3 mm và tại Ba Vì từ 53,8 - 68,0 mm. Các tháng có lượng bốc hơi lớn nhất là VIVII, lượng bốc hơi trung bình tháng từ 97 - 99 mm.
c) Nhiệt độ
Nhiệt độ trung bình năm ở Láng là 23,6oC, ở Ba Vì là 23,3oC, song với cơ
chế hồn lưu gió mùa đã tạo ra sự phân hoá rõ rệt theo hai mùa:
- Mùa hè từ tháng V-X có nhiệt độ trung bình tháng tại Láng từ 24,8 oC đến
29,0oC và tại Ba Vì từ 24,4oC đến 28,6oC. Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối tại Hà Nội là
40,4oC và tại Ba Vì là 42,0oC.
- Mùa đơng từ tháng XI đến tháng IV năm sau có nhiêt độ trung bình tháng
tại Láng từ 16,6C đến 23,8oC và tại Ba Vì từ 16,1C đến 20,8oC. Nhiệt độ thấp
nhất tuyệt đối tại Láng là 2,7oC và tại Ba Vì là 2,8oC.
Bảng 3: Đặc trưng nhiệt độ nhiều năm (1971 - 2014)
(Đơn vị: C)
Trạm

Láng

Ba Vì

Sơn Tây

Đặc trƣng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Năm

TB

16,6 17,2 20,0

23,8

27,3 28,9 29,0

28,4

27,4

24,8

21,5 18,2

23,6

Max

26,6 24,6 26,5

30,4

34,7 36,3 35,2

34,4

32,8

30,9

28,3 26,5

29,1

Min

10,1 10,3 14,4

19,0

22,3 24,5 24,8

24,6

23,2

18,8

14,9 10,9

19,7

TB

16,1 17,2 20,0

23,8

27,0 28,6 28,6

28,2

27,0

24,4

20,8 17,5

23,3

Max

22,6 24,3 26,7

30,5

33,3 34,6 34,9

34,6

33,4

30,4

27,6 24,4

28,8

Min

10,5 11,6 14,4

18,8

22,6 24,6 24,6

24,3

23,1

19,1

15,1 10,1

19,9

TB

16,3 17,3 20,1

23,8

27,0 28,7 28,8

28,3

27,2

24,7

21,3 17,9

23,5

Max

22,9 24,4 26,6

30,3

33,6 34,5 35,3

34,8

33,2

32,5

28,2 26,4

29,0

Min

10,7 10,4 15,2

18,9

22,8 24,8 24,9

24,4

23,2

19,8

15,7 11,3

20,2


d) Độ ẩm
Độ ẩm khơng khí trung bình năm tại Hà Nội là 83% và tại Ba Vì là 84%.
Thời kỳ cuối mùa hè đến đầu mùa Đông (XI-XII) là thời kỳ tương đối khơ, độ ẩm
trung bình tháng tại Hà Nội chỉ 80% và tại Ba Vì chỉ 81%. Thời kỳ từ tháng III-IV
do thời tiết ẩm ướt, có mưa phùn nên độ ẩm trung bình tháng đạt cao nhất trong
năm đạt 87% tại Hà Nội và Ba Vì, biên độ độ ẩm trong ngày chỉ từ 20-30%. Các
tháng giữa mùa mưa độ ẩm tương đối lớn, trung bình từ 83-84% tại Hà Nội và Ba Vì.
Bảng 4: Đặc trưng độ ẩm trung bình nhiều năm (1971 - 2010)
(Đơn vị: %)
Trạm

Đặc

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Năm

TB

82

84

87

87

83

83

83

85

84

81

80

80

83

Min TB

65

70

74

72

65

64

65

68

65

61

59

60

66

TB

85

86

87

87

84

82

83

85

84

83

81

81

84

Min TB

69

71

73

72

67

66

67

68

65

63

60

60

67

TB

84

85

87

88

84

83

84

86

85

83

81

81

84

Min TB

68

71

73

73

67

66

67

69

66

63

61

62

67

trƣng

Láng

Ba Vì

Sơn Tây

1.1.5. Mạng lưới sơng ngịi, hồ điều hịa
a) Mạng lưới sơng ngịi
Khu vực Hà Nội có hệ thống sơng, hồ khá dày đặc. Hệ thống sông hồ của
khu vực Hà Nội thuộc hệ thống sơng Hồng - sơng Thái Bình gồm các sơng chính
chảy qua là sơng Hồng, sơng Nhuệ, sơng Đáy, sơng Tích; ngồi ra cịn có các con
sơng nhỏ khác như sơng Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét và rất nhiều hồ lớn nhỏ khác
nhau.
 Sông Hồng
Sông Hồng bắt đầu từ dãy Ngụy Sơn ở độ cao l.776m thuộc huyện Nhị Đô,
tỉnh Vân Nam, Trung Quốc; chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam vào Việt Nam


từ Hà Khẩu (Lào Cai) và chảy ra vịnh Bắc bộ ở cửa Ba Lạt (Nam Định), có chiều
dài khoảng 1.160km, phần chảy qua Việt Nam khoảng 556km. Sông Hồng chảy vào
Hà Nội từ xã Phong Vân, huyện Ba Vì. Sau khi uốn vịng lên phía Bắc bao quanh
bậc thềm Cổ Đơ, Tản Hồng thì phóng về phía Đơng rồi Nam đến hết xã Quang
Lãng huyện Phú Xuyên là hết địa phận Hà Nội khoảng 127km. Trên địa bàn thành
phố Hà Nội, sơng Hồng có chiều rộng thay đổi từ 480m đến 1440 m (Trạm Hà Nội).
Hai bên bờ sông Hồng được bao bọc bởi hệ thống đê được đắp từ năm 1108, đoạn

từ Nghi Tàm đến Thanh Trì gọi là đê Cơ Xá, độ cao mặt đê tại Hà Nội là 14 km.
Bảng 5: Đặc trưng mực nước trung bình tại trạm Hà Nội
(Đơn vị: cm)
Năm

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Tổng

2001

268

266

306

308

452

760

914

821

529

455

507

333

493,3

2002

295

286

293

302

491

679

819

979

488

397

343

315

473,9

2003

345

285

300

308

378

461

710

661

638

398

295

258

419,8

2004

345

285

300

308

378

461

710

661

638

398

295

258

419,8

2005

93

84

90

94

94

235

431

523

392

225

176

95

211

2006

209

194

178

206

265

388

674

587

342

416

250

183

324,3

2007

201

189

173

158

285

406

688

638

563

423

247

200

347,6

2008

193

172

176

180

289

424

743

704

567

411

554

234

387,3

2009

193

199

154

192

378

383

647

503

336

231

153

130

291,6

2010

123

134

97

102

215

261

384

471

385

280

170

179

233,4

TB

227

209

207

216

232

446

672

655

488

363

299

219

360,2

 Sơng Nhuệ
Sơng Nhuệ là chi lưu của sông Hồng, chảy theo hướng Tây Bắc - Đơng Nam
qua đất huyện Từ Liêm, Thanh Trì huyện Thường Tín, Phú Xun rồi nhập vào
sơng Đáy ở TP Phủ Lý. Mực nước và lưu lượng phụ thuộc chủ yếu vào sông Hồng
thông qua cống Thụy Phương. Sông rộng trung bình là 15-20m, nhỏ nhất là 13m
(cầu Noi), lớn nhất là cầu Hà Đông 34m. Chiều dày lớp nước trong sông mùa khô


trung bình 1,52m, lớn nhất là 3,46m. Lưu lượng dịng nhỏ nhất mùa khô là
4,08m3/s đến 17,44m3/s. Chiều dày lớp bùn càng xa thượng lưu càng dày (cầu Noi
0,48m; cầu Hà Đông 0,87m). Thành phần bùn chủ yếu là bột sét, hệ số thấm của lớp
bùn từ 0,012 m/ng (cầu Hà Đông) đến 0,0149 m/ng (cầu Noi).
 Sông Đáy
Bắt nguồn từ sông Hồng tại Hát Môn chảy theo hướng từ Bắc xuống Nam
qua các huyện Hoài Đức, Đan Phượng, Chương Mỹ, Thanh Oai, Ứng Hịa sau đó
chảy sang tỉnh Hà Nam qua xã Phú Dư với chiều dài trên địa bàn thành phố Hà Nội
khoảng 110 km. Chiều rộng trung bình lịng sơng từ 75m - 200m, chiều sâu trung
bình vào mùa mưa 14,8m; mùa khô 5,0m - 7,0m. Lưu lượng lớn nhất vào mùa mưa
đạt 798m3/s; mùa khô 1,01m3/s, đây là con sơng đóng vai trị quan trọng trong vấn
đề xả lũ.
 Sơng Tích

Bắt nguồn từ các dãy núi thấp phía Tây Nam Ba Vì, chảy theo hướng Bắc Nam và đổ vào sông Đáy ở Ba Thá. Sông Tích có 25 nhánh sơng suối cấp 1. Lịng
sơng Tích bé với độ rộng trung bình 20,0m - 30,0m; độ sâu trung bình từ 4,0 - 5,0m
nhưng thềm sơng khá rộng, trung bình khoảng 2 - 3km, nơi rộng nhất có thể lên tới
5 - 6km.
 Sơng Tơ Lịch
Sơng có chiều rộng nhất là 25,5m; nhỏ nhất là 4,7m; trung bình từ 10 -15 m.
Trước kia sơng có chiều dày lớp nước từ 1 - 1,5m và chiều dày lớp bùn khá lớn từ
0,43 - 1,32m, nhưng gần đây sông được cải tạo nên chiều dày lớp bùn nhỏ đi và
chiều dày lớp nước tăng lên. Dọc hai bờ sông có rất nhiều cống nước thải sinh hoạt,
nước thải cơng nghiệp xả trực tiếp vào sông khoảng 25000m 3/ng khiến nước ô
nhiễm nghiêm trọng.
Nước thải công nghiệp chứa các hợp chất hữu cơ, hydrocarbon, hợp chất hữu
cơ dùng làm thuốc sâu, dầu mỏ, các chất độc hại như phenol, cyanur và các chất vô


cơ như axit, kiềm, ammoniac, sulfua hydro, các kim loại nặng (Mn,As, Zn,Hg, Pb,
Pb, Cu…). Hệ số thấm lớp bùn đáy sơng phân tích thay đổi từ 0,0106 ÷ 0,023 m/s.
Lưu lượng mùa khơ từ 2,339 ÷ 4,143 m3/s.
b) Hồ điều hịa
Khu vực Hà Nội có rất nhiều hồ lớn nhỏ khác nhau được phân theo quận như
phụ lục 1:

Hình 2: Hình minh họa hồ trong khu vực nghiên cứu


1.2. Tình hình ngập úng
Hàng năm cùng với tốc độ đơ thị hóa, cơng nghiệp hóa trên địa bàn thành
phố rất nhanh, hệ thống các cơng trình tiêu thốt nước tại một số nơi đã quy hoạch
không theo kịp nhịp độ phát triển kinh tế trong vùng làm cho tình hình ngập úng
xảy ra ngày càng nghiêm trọng hơn.

Trong những năm gần đây, trước sự biến đổi bất thường của thời tiết đã xuất
hiện mưa lớn kéo dài, lượng mưa vượt quá tần suất thiết kế. Mặc dù các công trình
thủy lợi đã hoạt động hết cơng suất cùng với sự phối hợp chặt chẽ của cơng tác chỉ
đạo phịng chống lũ lụt nhưng tình trạng ngập úng vẫn diễn ra trên diện rộng. Diện
tích ngập úng lớn nhất là các năm 2006, 2008, nguyên nhân chủ yếu là bão hoặc áp
thấp gây mưa lớn trên diện rộng, mưa vượt tần suất thiết kế. Như vậy, diện tích
ngập úng hằng năm trên địa bàn thành phố vẫn lớn. Đặc biệt là khu vực Tả Đáy,
diện tích ngập của khu vực này trong những năm gần đây xấp xỉ 60.000 ha.
Dưới đây là một số thống kê về tình hình ngập úng xảy ra tại các lưu vực
sông trên địa bàn thành phố:
 Trận ngập úng lịch sử xảy ra bắt đầu từ ngày 9/XI/1984. Mưa kéo dài nhiều
ngày nhưng không liên tục, lượng mưa 2 ngày lớn nhất đạt tới 575 mm. Tổng lượng
mưa toàn trận đo được 614,4 mm và cường độ mưa lớn nhất là 137 mm/giờ. Trận
mưa đã làm cho 45% diện tích tồn thành phố bị ngập úng. Độ sâu ngập úng phổ
biến 30-50cm, có nơi ngập sâu trên 1m. Thời gian ngập kéo dài 7 - 8 ngày làm tê
liệt nhiều hoạt động kinh tế - văn hoá - xã hội, các phương tiện giao thơng bị đình
trệ kể cả sân bay quốc tế Nội Bài.
 Trong thời gian từ ngày 01 đến 03/VIII/2001 ở Hà Nội đã xảy ra mưa lớn.
Đêm ngày 01 và rạng sáng 02/VIII, trận mưa diễn ra liên tục trong vòng hơn 06 giờ
đồng hồ gây ngập úng ở hơn 70 điểm, độ sâu ngập phổ biến 0,5 - 1 m. Khi lượng
nước ngập cịn chưa kịp tiêu thốt thì đêm ngày 02 sáng ngày 03/VIII một trận mưa
lớn lại trút xuống Hà Nội làm cho tình trạng ngập úng càng trở nên nghiêm trọng
hơn. Lượng mưa đo được hơn 207 mm. Theo thống kê sơ bộ đến hết ngày 03 trên


tồn địa bàn thành phố Hà Nội có tới gần 100 điểm bị ngập, có nơi độ sâu ngập tới
xấp xỉ 1m như phố Nguyễn Khuyến, Nguyễn Lương Bằng, Tôn Đức Thắng, khu
Thành Cơng v.v... Do tình trạng ngập úng có tính chất cục bộ như vậy nên hầu hết
mọi hoạt động trong thành phố đều bị ngưng trệ đặc biệt là hệ thống phương tiện
giao thơng.

Hình 3: Một số hình ảnh trận mưa năm 2001 tại Hà Nội
 Trận mưa to trên diện rộng xảy ra vào ngày 24 đến 25/V/2003 làm nhiều
vùng dân cư ở nội thành bị ngập úng nặng nề như: khu vực Giáp Bát, bến xe phía
Nam, khu Tân Mai, tập thể Kim Liên, Ngọc Khánh, Văn Chương v.v... Ngoài ra
trong năm 2003 trên địa bàn thành phố còn nhiều điểm úng ngập do địa hình trũng,
khơng có hệ thống cống, thiếu ga thu... Những khu vực thường bị ngập như ngã tư
Bà Triệu - Nguyễn Du; Nguyễn Lương Bằng, Thái Thịnh; Ngã Tư Sở - Láng;


Nguyễn Khuyến, Khâm Thiên, Nguyễn Trãi, Nguyễn Công Trứ - Ngơ Thì Nhậm,
Hồng Mai, Thanh Nhàn, Minh Khai, Lạc Trung, Trần Đăng Ninh...
Trận ngập năm 2003 đã làm cho phần lớn diện tích thành phố bị ngập úng.
Độ sâu ngập úng phổ biến 30 - 50 cm, có nơi ngập sâu trên 1 m. Thời gian ngập kéo
dài làm tê liệt nhiều hoạt động kinh tế - văn hoá - xã hội, các phương tiện giao
thơng bị đình trệ gây nhiều thiệt hại đến đời sống của người dân thành phố.

Hình 4: Một số hình ảnh trận mưa năm 2003 tại Hà Nội
 Trận mưa lịch sử xảy ra vào tháng XI/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 đến 3.000 tỷ đồng. Trong đó, số người chết là 22 người; số hộ dân
phải di dời lên đến 13.982 hộ; tổng số diện tích lúa, hoa màu, cây công nghiệp bị
ngập úng là 78.665 ha và mất trắng là 58.074 ha; tổng số trâu bò, lợn và gia cầm bị
chết là 6193 con; diện tích ni trồng thủy sản bị vỡ là 13.402 ha làm thiệt hại
46.820 tấn. Ngồi ra, cịn thiệt hại rất lớn về hệ thống thông tin liên lạc, đường giao
thông, các phương tiện giao thơng, các thiết bị trang máy móc bị hư hỏng.