giải pháp thoát úng ngập cho vùng nội đô hà nội trên cơ sở nghiên
Post on 11-Jan-2017
221 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 44-55
44
Giải pháp thoát úng ngập cho vùng nội đô Hà Nội
trên cơ sở nghiên cứu nút mất cân bằng,
một số giải pháp kỹ thuật nhằm thoát úng ngập cục bộ
Phạm Mạnh Cổn1,*, Trần Ngọc Anh2,3, Đặng Đình Khá2,3
Đặng Đình Đức3, Nguyễn Mạnh Khải1, Phạm Quang Hà4
1Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam
2Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN,
334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam 3Trung tâm Động lực học Thủy khí Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN,
334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam 4Viện Môi trường Nông nghiệp, Phú Đô, Mễ Trì, Từ Liêm, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 26 tháng 6 năm 2015
Chỉnh sửa ngày 28 tháng 7 năm 2015; Chấp nhận đăng ngày 6 tháng 8 năm 2015
Tóm tắt: Bài báo trình bày việc nghiên cứu các kết quả mô phỏng của các trận ngập lụt tại nội đô
Hà Nội trong các ngày 31/10-2/11 năm 2008 và 8/8-9/8 năm 2013, từ đó rút ra kết luận: nguyên
nhân gây úng ngập cho vùng nội đô là sự mất cân bằng.Tình trạng mất cân bằng trong tiêu thoát
úng ngập tại một nút tiêu thoát gây úng ngập cục bộ được xác định là nút mất cân bằng. Nghiên
cứu cũng trình bày về sự tồn tại của các điểm phát úng cũng như mối liên quan giữa các điểm phát
úng và nút mất cân bằng gây úng ngập cục bộ. Tiếp theo, nghiên cứu đưa ra giải pháp thoát úng
ngập cho vùng nội đô bằng việc xác định hệ thống các nút mất cân bằng chủ đạo và tiêu biểu, sau
đó là các xử lý kỹ thuật nhằm hóa giải tình trạng mất cân bằng tại các nút mất cân bằng. Đây có
thể là hướng giải quyết có triển vọng để khắc phục tình trạng ngập úng cục bộ và tổng thể cho một
số khu vực quan trọng của nội đô Hà Nội và những vùng tương tự. Các kết quả nghiên cứu sử
dụng mô hình mô phỏng MIKE FLOOD, kết nối các mô đun Mike Urban và Mike 21 tính toán
tích hợp dòng chảy trong các mương hở, dòng chảy trong cống ngầm và dòng chảy tràn trên bề
mặt, đạt được độ tin cậy cao sau khi được kiểm nghiệm và hiệu chỉnh trên cơ sở bộ số liệu thực đo.
Từ khóa: Mô phỏng, ngập lụt đô thị, nút mất cân bằng, Mike Flood, Hà Nội
1. Mở đầu
Thủ đô Hà Nội nằm ngay bên dòng sông
lớn thứ hai trên cả nước, nhưng do được bảo vệ
_______ Tác giả liên hệ. ĐT.: 84-983376268.
Email: phammanhcon@gmail.com
bởi một hệ thống đê kiên cố và các biện pháp
bảo vệ khác (hồ chứa phòng lũ ở thượng nguồn,
khu phân chậm lũ, v.v..) nên ít bị đe dọa bởi các
khả năng ngập lụt lớn do lũ sông. Mặt khác,
cũng chính hệ thống đê bảo vệ này đã ngăn
cách thành phố với dòng chảy sông, cùng sự
giới hạn của mặt cắt ngang sông đã dẫn đến
P.M Cổn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 44-55
45
hiện trạng khi có mưa lớn trong khu vực nội đô
thì hệ thống thoát nước đô thị không thể tiêu
thoát hay tự chảy trực tiếp ra sông Hồng [1].
Với địa hình khá bằng phẳng, cao độ dao
động trong khoảng 6-7,5 m so với mực nước
biển, dốc thoải theo hướng Tây Bắc – Đông
Nam, hướng tiêu thoát nước chính của nội đô
thành phố Hà Nội trong điều kiện bình thường
thoát về phía Nam thông qua cống Thanh Liệt
trên sông Tô Lịch, đổ ra sông Nhuệ hoặc được
bơm cưỡng bức thông qua công trình trạm bơm
Yên Sở.
Trong trận mưa lịch sử từ ngày 31/10 đến
2/11/2008 với tổng lượng mưa trung bình trong
khu vực nội đô là 540mm [1, 2, 3,], do mực
nước trên sông Nhuệ dâng cao, cống Thanh Liệt
được đóng lại ngăn nước sông Nhuệ chảy vào
nội đô, toàn bộ lượng nước mưa được đẩy
xuống khu vực hồ Yên Sở và bơm thẳng ra
sông Hồng thông qua trạm bơm Yên Sở. Tại
thời điểm 2008, trạm bơm Yên Sở có công suất
cực đại thiết kế là 45m3/s [2,3] đã không đủ khả
năng tải lượng nước khổng lồ ra sông Hồng,
gây ra trận úng ngập lịch sử trên diện rộng
không chỉ ở khu vực nội đô mà còn cho các khu
vực ngoại thành và vùng lân cận, gây thiệt hại
hàng trăm tỷ đồng và ảnh hưởng lâu dài đến
môi trường và các hoạt động kinh tế xã hội của
cộng đồng [1,3].
Đã có nhiều nghiên cứu khoa học và thực
tiễn trong việc giải quyết tình trạng ngập úng và
ô nhiễm môi trường nước Hà Nội [3,4], song
chưa có những giải pháp thực sự hữu hiệu mang
tính hệ thống và bài bản. Đặc biệt, các giải pháp
và nghiên cứu chưa dựa trên những đánh giá
chính xác về nguyên nhân ngập lụt, do đó tính
ứng dụng trong thực tế của các nghiên cứu là
không cao. Trong điều kiện hệ thống thoát nước
nội đô Hà Nội đều là hệ thống chắp vá giữa các
khu cũ và khu mới, giữa các hệ thống thoát
nước theo qui hoạch từ cách đây hơn nửa thế kỷ
với qui hoạch cho các khu dân cư đông đúc có
mật độ rất cao như hiện nay. Bên cạnh đó, bộ
cơ sở dữ liệu đang được sử dụng tại các cơ sở
nghiên cứu và ứng dụng không có tính liên tục
và kế thừa, cũng như chưa được tổ chức đầy đủ
và đồng bộ càng làm cho vấn đề thoát úng ngập
của vùng nội đô Hà Nội thêm nan giải, từ nguyên
nhân cho đến giải pháp thực tiễn [1,3,4].
(a) (b)
Hình 1. Khu vực nghiên cứu (a); Hình 2. So sánh kết quả mô phỏng và thực đo trận lũ 2008 (b) [1]
P.M Cổn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 44-55
46
2. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu này là sự phát triển các kết quả
mà nhóm đã thực hiện trước đây tại công trình
“Nghiên cứu mô phỏng trận ngập lụt 2008 nội
thành Hà Nội và đề xuất một số giải pháp thoát
úng cục bộ” [10]. Tại công trình này, bộ cơ sở
dữ liệu (CSDL) đã được nhóm tác giả tập hợp,
số hóa trên nền ArcGis. Bộ CSDL này hiện
đang được nộp để Cục Bản quyền tác giả công
nhận quyền tác giả cho nhóm nghiên cứu. Đặc
biệt, bộ CSDL đã được ứng dụng thành công
trong việc sử dụng công cụ mô phỏng MIKE
FLOOD [4] để mô phỏng trận úng ngập lịch sử
trong các ngày 31/10 đến 1/11 năm 2008. Các
số liệu từ các cơ quan quản lý đã giúp hiệu
chỉnh với kết quả mô phỏng đạt được là +/- 10
cm (Hình 2). Để có thể tiến hành nghiên cứu
sâu hơn nhằm làm sáng tỏ nguyên nhân gây nên
úng ngập, nhóm nghiên cứu đã tiến hành mô
phỏng trận úng ngập sau bão số 6, trong các
ngày 8/8 đến 9/8 năm 2013. Việc tiến hành so
sánh và đối chứng kết quả mô phỏng trận úng
ngập tháng 10 năm 2008 với các số liệu úng
ngập khác là cần thiết vì mạng lưới tiêu thoát
nước của nội đô được cải tạo với Dự án cải tạo
và nâng cấp giai đoạn II, trong đó có việc bê
tông hóa nhiều đoạn mương tiêu thoát chính
như mương Hào Nam ra Tô Lịch, mương Phan
Kế Bính qua Cống Vị ra Tô Lịch. Các số liệu
thực đo do nhóm nghiên cứu tiến hành trên thực
địa ngập úng trong các ngày bị úng ngập 8/8
đến 9/8 năm 2013 đã chứng minh rằng kết quả
mô phỏng đã phản ánh được thực tế úng ngập
của vùng nghiên cứu, từ đó có thể tiếp tục phát
triển và hoàn thiện các kết quả và phân tích của
nghiên cứu đã nêu ở mức cao hơn.
Trong quá trình nghiên cứu các kết quả từ
các bộ mô hình mô phỏng, để phát hiện điểm
phát úng và loại bỏ các điểm gây úng ngập do
nguyên nhân ứ đọng trên bê mặt các tuyến phố,
nghiên cứu sử dụng các mặt cắt loại 1; đây là
các mặt cắt được thực hiện cho một tuyến tiêu
thoát úng (bao gồm cống, hồ, sông và mương,
v.v..) trong một thời gian xác định từ lúc chưa
xuất hiện úng ngập, xuyên suốt thời gian úng
ngập và sau úng ngập
Sau đó, nghiên cứu sử dụng các mặt cắt
loại 2; đây là các mặt cắt được thực hiện tại
một thời điểm cho nhiều tuyến tiêu thoát
nước (bao gồm cống, hồ, sông và mương,
v.v..). Việc nghiên cứu mặt cắt đa điểm này
giúp cho nghiên cứu phát hiện ra mối liên quan
giữa điểm phát úng, giữa tuyến phố bị úng cục
bộ với tình trạng úng cục bộ chung của khu
vực. Kết hợp cả hai loại mặt cắt loại 1 và loại 2
sẽ chỉ ra được tình trạng mất cân bằng xuất phát
từ tuyến nào mà nghiên cứu cần làm sáng tỏ, từ
đó có thể chỉ ra được nguyên nhân mất cân
bằng cục bộ trên mạng lưới tiêu thoát úng ngập
Một trong những điểm mới là nghiên cứu đã
đưa ra khái niệm điểm phát úng và chỉ ra được
mối liên quan giữa sự hình thành của các điểm
phát úng với hoạt động mất cân bằng trong tiêu
thoát úng ngập tại các nút trong mạng lưới tiêu
thoát nước. Từ đó, nghiên cứu xác định được
rằng sự tồn tại của các nút mất cân bằng trong
mạng lưới tiêu thoát nước là nguyên nhân chính
gây nên tình trạng úng ngập cục bộ và tổng thể
cho vùng nội đô. Sau khi xác định được mạng
lưới các nút mất cân bằng chính và chủ đạo,
nghiên cứu cũng đề xuất một số giải pháp kỹ
thuật nhằm tái thiết lập lại hoạt động tại các nút
cân bằng. Các kết quả mô phỏng đã chứng minh
tính hiệu quả của giải pháp thoát úng ngập cho
vùng nội đô Hà Nội trên cơ sở giải quyết các
nút mất cân bằng. Như vậy, việc xử lý úng ngập
cho vùng nội đô Hà Nội chính là vấn đề nghiên
cứu để thiết lâp được mạng lưới các nút mất cân
bằng. Việc xử lý để biến các nút mất cân bằng
trở thành cân bằng chỉ là các giải pháp mang
tính kỹ thuật và cụ thể cho chủ thuyết thoát úng
cho vùng nội đô Hà Nội cũng như các vùng
tương tự.
P.M Cổn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 44-55
47
3. Kết quả phân tích và thảo luận
Tại thời điểm 10:00 am, ngày 31/10/2008,
ngập lụt đã trở nên trầm trọng trên toàn bộ khu
vực Bắc nội đô Hà Nội (Hình 3). Mặc dù lượng
mưa chưa đạt tới đỉnh thì toàn bộ vùng Bắc nội
đô đã bị ngập sâu phần lớn đạt từ 0,3-0,5 m.
Đặc biệt, có nơi ngập tới 0,6 m như tại các khu
vực hồ Ngọc Khánh, Đội Cấn đoạn tiếp giáp
Giang Văn Minh, Giảng Võ, Cát Linh, Nguyễn
Khuyến và khu vực Trần Hưng Đạo và khu vực
trước ga Hà Nội, v.v..
Hình 3. Tình hình úng ngập tại thời điểm 10:00 am (31/10/2008), Bắc nội đô [1]
Hình 4. Tình hình ngập lụt tại khu vực Nam nội đô Hà Nội, thời điểm 10:00 am (31/10/2008) [1]
Diễn biến tương tự cũng xẩy ra tại khu vực
phía Nam của nội đô (Hình 4). Vào thời điểm
10:00 am (31/10/2008) (Hình 3.12), phần lớn
các phố Tôn Đức Thắng, Tây Sơn, Chùa Bộc,
toàn tuyến phố Lê Duẩn dọc hồ Bảy Mẫu cũng
như Trần Khát Chân, Bạch Mai và Minh Khai
đều bị ngập sâu, một số nơi như khu vực Giáp
Bát bị ngập sâu đến 1.0m.
P.M Cổn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 44-55
48
Tại nút giao mương Phan Kế Bính-Đội Cấn,
vào thời điểm tháng 10 năm 2008, đây là một
kênh hở có năng lực tiêu thoát rất lớn. Sau khi
mưa lớn, nước trong mương Phan Kế Bính chỉ
đạt một nửa và tuyến dẫn từ Đội Cấn ra còn đủ
năng lực, chưa bị tắc ngẽn (mất cân bằng)
(Hình 5) do đó, toàn tuyến phố Đội Cấn chưa bị
úng ngập (Hình 6).
Hình 5. Nút Phan Kế Bính-Đội Cấn, thời điểm 4:00
am, chưa bị mất cân bằng (31/10/2008).
Hình 6. Tuyến phố Đội Cấn chưa bị úng ngập tại thời
điểm 4:00 am (31/10/2008).
Ở thời điểm 5.00 am ngày 31/10/2008, đã xuất hiện mất cân bằng từ hướng Đội Cấn ra mương
Phan Kế Bính, cụ thể là tuyến cống dẫn thoát ra mương Phan Kế Bính bị tắc nghẽn, nên toàn bộ tuyến
phố Đội Cấn bị úng ngập sâu (Hình 8).
Hình 7. Mất cân bằng xảy ra tại thời điểm 5:00 am
(31/10/2008) tại giao cắt Phan Kế Bính-Đội Cấn
Hình 8. Do mất cân bằng, úng ngập đã xảy ra trên
toàn tuyến Đội Cấn, thời điểm 6:00 am (31/10/2008)
Điểm phát úng: Là điểm mà tại đó, sau khi
nước úng đầy cống ngầm, dâng lên và bắt đầu
tràn lên những điểm thấp nhất trên tuyến phố.
Thời điểm 6:00 am ngày 31/10/2008, sau khi
nước úng đầy cống đã tràn lên bề mặt tuyến phố
Cát Linh, tạo thành điểm phát úng (Hình 9). Kết
quả mô phỏng cho thấy trên tuyến phố Cát Linh
có ít nhất tới 3 điểm phát úng và từ các điểm
này, nước úng ngập tràn ra, gây úng ngập sâu
cho toàn tuyến này, có nơi tới 0,4m (Hình 10).
P.M Cổn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 44-55
49
Hình 9. Xuất hiện điểm phát úng tại tuyến Cát Linh -
Mương Hào Nam 6:00 am (31/10/2008)
Hình 10. Sau xuất hiện điểm phát úng, toàn tuyến Cát
Linh bị úng ngập dẫn đến ngập sâu,
Việc so sánh với các dữ liệu thực tế cung
cấp bởi các cơ quan chuyên môn đã cho thấy
kết quả mô phỏng là chính xác (có độ sai số +/-
10cm) (Hình 2) [14]. Từ các kết quả mô phỏng
này, nghiên cứu thiết lập được bảng các điểm
phát úng, tương ứng với vị trí các điểm bị ngập
do các cơ quan chuyên môn cung cấp như trong
bảng dưới đây:
Bảng 1. Các điểm phát úng trong trận úng ngập 31/10-1/11/2008
TT Điểm phát úng Thời điểm phát úng (31/10/2008)
Độ ngập sâu nhất (m)
1 Đội Cấn 4:00 am 0,3-0,4
2 Lý Thường Kiệt 9:45 am 0,2-0,3
3 Nguyễn Khuyến 6:15 am 0,3-0,4
4 Hai Bà Trưng 9:00 am 0,2-0,3
5 Điện Biên Phủ 2:00 am 0,3-0,4
6 Triệu Việt Vương 9:45 am 0,2-0,3
7 Bạch Mai 4:00 am 0,4-0,45
8 Giải Phóng 6:15 am 0,4-0,5
9 Huỳnh Thúc Kháng-Thái Hà 5:15 am 0,5-0,6
10 Thái Hà-Tây Sơn 4:15 am 0,6-0,8
11 Chùa Bộc 6:00 am 0,4-0,5
12 Tây Sơn (cây xăng Nam Đồng) 6:45 am 0,4-0,5
13 Đường Trường Chinh 6:15 am 0,3-0,45
14 Lê Trọng Tấn 4:15 am 0,4-0,5
15 Minh Khai 6:30 am 0,3-0,4
16 Thái Thịnh 4:00 am 0,4-0,5
17 Ngã Tư Sở 4h15 am 0,2-0,3
Tương tự như tại nút Phan Kế Bính, tại nút
Cát Linh-mương hở Hào Nam-Tô Lịch, ở thời
điểm 31/10/2008, tuyến mương hở Hào Nam-
Tô Lịch có năng lực chứa lớn. Tuy nhiên, do
mất cân bằng trong việc thoát nước úng từ Cát
Linh ra mương (ID cống từ 741-747), do đó, dù
rằng nước chưa đầy tuyến mương hở, song do
mất cân bằng, sau khi xuất hiện các điểm phát
úng, toàn bộ tuyến Cát Linh bị ngập sâu và gây
úng ngập cục bộ cho vùng lân cận.
P.M Cổn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 44-55
50
Do việc nội đô Hà Nội đã và đang được cải
tạo bởi các dự án cải tạo I và II, trong khi đó,
úng ngập vẫn xảy ra hàng năm nên việc xác
định được căn nguyên của úng ngập một cách
chính xác sẽ là chìa khóa cho các giải pháp
thoát úng tiếp theo. Do đó, nghiên cứu lấy các
số liệu thực đo (do nhóm tác giả thực hiện trong
đợt bão số 6, 8/8-9/8/2013) để so sánh với kết
quả mô phỏng. Một lần nữa, các kết quả mô
phỏng cho thấy các điểm phát úng luôn là chỉ
dấu cho úng ngập cục bộ và tồn tại một mạng
lưới những điểm phát úng liên quan trực tiếp
đến tình hình úng ngập của nội đô.
Hình 11. Tình trạng MCB tiếp tục xảy ra tại cống liên
kết mương Phan Kế Bính-Đội Cấn, 1:00 pm
(8/8/2013).
Hình 12. Điểm phát úng tại phố Trần Quốc Toản
xuất hiện tại thời điểm 11:30 am (8/8/2013).
Hình 13. Điểm phát úng tại phố Láng Hạ
xuất hiện tại thời điểm 11:00 am (8/8/2013).
Hình 14. Điểm phát úng tại phố Bạch Mai-
Thanh Nhàn xuất hiện tại thời điểm 11:15 am
(8/8/2013).
Hình 15. Điểm phát úng tại tuyến Chùa Bộc-Tây
Sơn-xuất hiện tại thời điểm 11:00 am (8/8/20133). Hình 16. Các điểm phát úng tại nội đô, thời điểm
11:30 am (8/8/2013).
P.M Cổn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 44-55
51
Một số mất cân bằng đặc trưng trong mạng lưới tiêu thoát nước nội đô Hà Nội:
Hình 17. Mất cân bằng gây úng ngập cục bộ do liên kiết kém giữa Trần Hưng Đạo (ID 4276-ID 4442),
Lý Thường Kiệt (ID 4444-ID 4410) vào tuyến cống thoát chính Trần Bình Trọng.
Hình 18. Mất cân bằng do việc đặt ngưỡng tràn tại
cửa phai Trần Bình Trọng tại 7:30 pm (8/8/2013).
Hình 19. Mất cân bằng do liên kết kém tại nút
Trần Khát Chân-Kim Ngưu.
Sử dụng kết hợp các mặt cắt loại 1 và loại
2, nghiên cứu đã xác định được các vùng bị mất
cân bằng trong mạng lưới tiêu thoát nước của
nội đô. Các nguyên nhân gây mất cân bằng tập
trung tại các nhóm:
- Mất cân bằng do liên kết kém, liên kết
kém từ các tuyến cống nhánh ra tuyến cống
thoát nước chủ đạo gây úng ngập cho chính
tuyến phố đó, sau đó lan rộng mang tính cục bộ.
Đây là trường hợp điển hình nhất tại mạng lưới
tiêu thoát nước nội đô. Cụ thể, đó là các liên
kết: Đội Cấn ra Cống Phan Kế Bình; Cát Linh
ra Cống Hào Nam, các liên kết giữa Cống tiêu
thoát chính Trần Bình Trọng với một loạt các
tuyến cống Lý Thường Kiệt, Trần Hưng Đạo,
Nguyễn Du, từ đó toàn bộ khu vực trước cửa ga
Hà Nội bị ngập thường xuyên (Hình 17).
- Mất cân bằng giữa các tuyến cống thoát
nước ra sông tiêu chính, liên kết kém loại này
gây úng ngập trực tiếp cho chính tuyến phố có
cống thoát nước, dù rằng sông tiêu còn khả
năng thoát nước úng tốt. Đây là trường hợp các
tuyến cống Trần Khát Chân, Minh Khai, không
thoát úng tốt ra Sông Kim Ngưu, gây úng ngập
trước hết cho tuyến phố Minh Khai, sau đó là
toàn bộ khu vực phố Bạch Mai (Hình 14) cũng
như hạn chế tại liên kết Láng Hạ ra Tô Lịch gây
úng ngập trầm trọng cho khu vực xung quanh
Đài Truyền hình Hà Nội tại giao cắt Láng Hạ-
Huỳnh Thúc Kháng (Hình 13).
P.M Cổn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 44-55
52
- Một liên kết đặc thù trong mạng lưới tiêu
thoát nước của nôi đô là liên kết giữa các tuyến
cống ra các hồ điều hòa. Liên kết này đặc thù vì
theo quy định quản lý các hồ điều hòa (hồ Bảy
Mẫu, hồ Đống Đa), chỉ khi có mưa to thì các
cửa phai mới được mở, như vậy, với mục đích
hạn chế ô nhiễm tại các hồ trong nội đô, mục
đích này đã hạn chế khả năng thoát úng tại các
khu vực xung quanh hồ điều hòa (Hình 18).
- Mất cân bằng do chính các tuyến cống
thoát nước chủ đạo có năng lực thoát úng hạn
chế. Đây là trường hợp điển hình làm cho úng
ngập lan truyền từ khu vực bị úng ngập cục bộ
sang các khu vực lân cận, gây úng ngập trên
diện rộng. Điển hình của liên kết này là khu vực
Tôn Đức Thắng, Tây Sơn, Đường Giải Phóng
- Mặc dù mạng lưới tiêu thoát nước của khu
vực nội đô Hà Nội rất phức tạp, song dựa trên
các tiêu chí mất cân bằng như trên, nghiên cứu
đã xác định được các điểm phát úng đặc trưng
(Hình 16). Từ biểu đồ phân bố điểm phát úng
này, nghiên cứu đã xác định được 11 điểm phát
úng quan trọng cần phải xử lý ngay để giải
quyết tức thời tình trạng úng ngập hiện nay cho
nội đô (Hình 20).
Hình 20. Vị trí 11 nút MCB trong tổng thể hệ thống
nước mặt nội đô.
4. Giải pháp cải thiện tình trạng ngập úng tại
hệ thống cân bằng nước mặt nội đô Hà Nội
Sau khi đã cô lập được các khu vực bị mất
cân bằng, giải pháp để cải thiện là dùng các
biện pháp kỹ thuật (mở rộng cống tại nút mất
cân bằng) để thiết lập trở lại hoạt động cân bằng
tại các nút mất cân bằng.
Hình 21. Kết quả từ việc xử lý nút MCB trong
liên kết Phan Kế Bính-Đội Cấn. Nước úng ngập tiêu
thoát dễ dàng từ Đội Cấn ra mương hở
Phan Kế Bính
Các Hình 21, Hình 22, Hình 23 cho ta một
số kết quả cụ thể tại một số nút mất cân bằng
đặc trưng. Sau khi áp dụng các xử lý kỹ thuật,
tình trạng úng ngập tại các khu vực cục bộ
tương ứng đã được cải thiện một cách đáng kể.
Cụ thể, giải pháp cải thiện cân bằng cho khu
vực Cát Linh được thực hiện cho khu vực có
tuyến cống liên kết tại nút 747 (mương Hào
Nam) với 731 (Cát Linh). Xử lý kỹ thuật là
nâng cấp kích thước hiện hữu, dự kiến 2x1,65
m. Nút ID 731 tới nút ID 747 (Hình 23).
Kết quả mô phỏng đã cho thấy rằng: sau khi
dùng các biện pháp kỹ thuật để tạo cân bằng tại
các nút mất cân bằng, tình hình úng ngập tại nội
đô Hà Nội đã được cải thiện rõ rệt. Hình 24(a)
là tình trạng úng ngập khi chưa xử lý các nút
mất cân bằng và (b) là sự cải thiện rõ rệt sau khi
áp dụng xử lý các nút mất cân bằng, ngay cả
với trận lụt lịch sử như tại thời điểm 9:00 am
ngày 31/10/2008.
P.M Cổn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 44-55
53
Hình 22. Úng ngập được giảm thiểu tại Đội Cấn
sau xử lý mất cân bằng (ID 5180-ID 684).
Hình 23. Sau xử lý tại nút mất cân bằng trong liên
kết Cát Linh - mương Hào Nam nút (ID747-ID731),
tuyến Cát Linh đã hết úng ngập.
(a) (b)
Hình 24. (a), (b). So sánh diện úng ngập trước (a) và sau (b) khi xử lý các nút mất cân bằng trong khu vực nội đô.
5. Kết luận và kiến nghị
Mất cân bằng hệ thống nước mặt là nguyên
nhân gây nên úng ngập cục bộ, từ đó gây ra úng
ngập toàn diện cho nội đô Hà Nội. Các phân
tích về mô hình mô phỏng của hệ thống cân
bằng nước mặt đã chỉ ra rằng các quá trình mất
cân bằng đã xẩy ra ở một số nút quan trọng, thí
dụ như liên kết Phan Kế Bính-Đội Cấn, mương
Hào Nam-Cát Linh, Nguyễn Du-Trần Bình
Trọng,v.v
Những trạng thái mất cân bằng đặc trưng
của hệ thống thoát nước mặt nội đô Hà Nội
gồm mất cân bằng dọc (theo các tuyến dọc từ
trung tâm nội đô ra sông tiêu hình nan quạt),
mất cân bằng do liên kết ngang-dọc giữa các
tuyến thoát nước ngang với các tuyến dọc và
mất cân bằng liên kết giữa hệ thống cống ngầm
nội đô với một số hồ điều hòa hay sông tiêu
quan trọng.
Giải pháp để giải quyết tình trạng ngập úng
cho nội đô của Hà Nội là tác động để điều chỉnh
trạng thái cân bằng của các nút mất cân bằng
nhạy cảm và quan trọng nhất theo thứ tự ưu tiên
xét trên khía cạnh địa chính trị. Các kết quả mô
hình mô phỏng chỉ ra tính hiệu quả của giải
pháp thoát úng ngập trên cơ sở nghiên cứu các
nút mất cân bằng đối với Hà Nội cũng như các
vùng tương tự.
P.M Cổn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 44-55
54
Kiến nghị với các cấp liên quan của thành
phố Hà Nội về việc sử dụng một số kết quả của
nghiên cứu về nút mất cân bằng để xử lý ngập
úng tại một số tuyến phố thường xuyên bị úng
ngập của nội đô Hà Nội trong mùa mưa theo
yêu cầu cụ thể về mức độ ưu tiên.
Lời cảm ơn
Nhóm nghiên cứu xin gửi tới DHI Việt
Nam và cá nhân Bà Trần Thị Hồng Hạnh, cán
bộ của DHI Vietnam, lời cảm ơn chân thành về
sự giúp đỡ quí báu trong việc cung cấp License
sử dụng phần mềm MIKE đầy đủ thông qua
thỏa thuận “The order Confirmation of Mike
Flood 3 coupling (incl. MU-RR), Mike 21
Ecolab-PhD license agreement”, được ký ngày
14/9/2012.
Tài liệu tham khảo
[1] Phạm Mạnh Cổn, Đặng Đình Khá, Đặng Đình
Đức, Nguyễn Mạnh Khải, Phạm Quang Hà, Trần
Ngọc Anh (2013), “Nghiên cứu mô phỏng trận
ngập lụt 2008 nội thành Hà Nội và đề xuất một số
giải pháp thoát úng cục bộ”, Tạp chí khoa học Đại
học Quốc gia Hà Nộ - Khoa học Tự nhiên và
Công nghệ 29(2S), tr.8-16.
[2] Nguyen Tien Giang et al (2011). Report on
“Collection and Analysis of Data Related to Flood
and Inundation in Hanoi Capital”. The programme
“Capacity Building for Mitigation and Adaptation
of Geodisasters Related to Environment and
Energy Development in Vietnam”, Hanoi
University of Science, VNU and Norway
Embassy.
[3] Bộ Tài nguyên và Môi trường (2012). Kịch bản biến
đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam.
[4] Nguyen Hieu, Do Trung Hieu, Dang Kinh Bac,
Doan Thu Phuong (2013). Assessment of Flood
hazard risk in Hanoi city. VNU Journal Science.
Inundation Solution for Hanoi Inner City by Studying of
Unbalanced Nodes, Technical Solutions for Local Flooding Cases
Phạm Mạnh Cổn1, Trần Ngọc Anh2,3, Đặng Đình Khá2,3
Đặng Đình Đức3, Nguyễn Mạnh Khải1, Phạm Quang Hà4
1Faculty of Environmental Science, VNU University of Science, 334 Nguyễn Trãi, Hanoi, Vietnam
2Faculty of Hydrology Meteorology and Oceanography, VNU University of Science,
334 Nguyễn Trãi, Hanoi, Vietnam 3Center for Environmental Fluid Dynamics, VNU University of Science
334 Nguyễn Trãi, Hanoi, Vietnam 4Institute for Agricultural Environment (IAE/VAA), Phú Đô, Mễ Trì, Từ Liêm, Hanoi, Vietnam
Abstract: This paper studies some simulation results of the 2008 and 2013 inundation event in
Hanoi inner city and find out that the reason of flooding situation for Hanoi inner city is the
unbalanced situation. A node on the sewarage system, where happened unbalanced situation on the
flood evacuation and drainage is named unbalanced node. The paper also studies on the flooding
started point as well as the relationship between the flooding started points and the local inudation.
Then, the research proposes potential and feasible solution for inundation of inner city, firstly by
P.M Cổn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 44-55
55
determination of principal and sensitive flooding started points, then is technical measures in order to
re-establish the balance operation of related nodes. The proposed solution could be a promising
solution for local and global inundation situation of inner city as well as similar areas. The research
uses MIKE FLOOD model coupling Mike Urban and Mike 21, which covers simulation of open-
channel flow, pressurized flow and overland flow and the simulated results were calibrated and
verified in comparation with real practical datas with reliability and given high precision.
Keywords: Mike Flood, urban flooding model, unbalanced nodes, inundation simulation, Hanoi.
top related