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

ĐINH THỊ HƢƠNG THƠM

ỨNG DỤNG MÔ 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 MÔ 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:

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 sông ngòi, hồ điều hòa ...........................................................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 mô hình mô phỏng ngập lụt đô thị ..24
1.4.1. Trên Thế giới ...........................................................................................24
1.4.2. Trong nước...............................................................................................30
CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ................................................................36
2.1. Lý thuyết mô hình ........................................................................................36
2.1.1. Mô hình MIKE URBAN ...........................................................................36
2.2.2. Mô hình MIKE OPERATIONS ................................................................39
2.2. Các bƣớc thực hiện mô hình........................................................................41
CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ 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 ...................................................43
3.1. Thiết lập mô hình cho hệ thống thoát nƣớc Hà Nội ..................................44
3.1.1. Xây dựng mô hình toán ............................................................................44
3.1.2. Hiệu chỉnh, kiểm định mô 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 mô hình mô 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

Hình 23: Sơ đồ tính toán mạng lưới trong MIKE URBAN .......................................47
Hình 24: Thông số trận mưa năm 2012 làm đầu vào cho mô 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 toán 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 toán 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 toán mạng lưới lưu vực sông 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



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 toàn 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 đô thị, có hai phương pháp, đó là
phương pháp công trình và phương pháp phi công trình. Phương pháp công trình là
đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng, phương pháp phi công trình là tận dụng cơ sở hạ
tầng sẵn có, áp dụng các công nghệ tiên tiến để quản lý, vận hành. Tuy nhiên

1


phương pháp phi công trình là phương pháp tốn ít chi phí, vận hành nhanh nên được
áp dụng rộng rãi trong các đô thị hiện nay.
Trước tình hình đó, việc xây dựng, mô phỏng hệ thống thoát 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 toán mô phỏng hệ thống thoát 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:


Sai số

1

Ngã tư Trần Xuân Soạn – Hàng
Bài

0.37

0.45

0.08

2

Ngã tư Nguyễn Du – Hàng Bài

0.11

0.16

0.05

3

283 Trần Khát Chân

0.08


trục qua Bắc Bộ nên khu vực Hà Nội có mưa vừa mưa to đến rất to. Lượng mưa phổ
biến từ 50 – 100mm, gây ngập úng nghiêm trọng nhiều nơi trong thành phố. Dưới
đây là kết quả mô phỏng úng ngập lưu vực Kim Ngưu ứng với trận mưa lúc 6 giờ
sáng ngày 28/8/2016.

Hình 42: Hình ảnh ngập lụt lưu vực Kim Ngưu lúc 6 giờ sáng ngày 28/8/2016
So sánh mức độ ngập lụt mô phỏng với mức độ ngập lụt thực đo do công ty
Thoát nước cung cấp tại một số vị trí. (bảng 11)

70