BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
----o0o----

NGUYỄN ANH KHOA

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THOÁT NƯỚC CHO
THÀNH PHỐ QUY NHƠN, TỈNH BÌNH ĐỊNH
TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

CHUYÊN NGÀNH:
MÃ SỐ:

CẤP THOÁT NƯỚC

1481580210010

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. ĐẶNG MINH HẢI

Tp. Hồ Chí Minh, 2018


i

LỜI CẢM ƠN

Nguyễn Anh Khoa


iii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN..................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC HÌNH ...........................................................................................v
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................... viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... ix
MỞ ĐẦU ............................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................1
2. Mục đích của đề tài: .......................................................................................2
3. Phạm vi nghiên cứu: .......................................................................................2
4. Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện: ......................................................2
5. Dự kiến kết quả đạt được: ..............................................................................3
Chương 1:TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................4
1.1.Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến thoát nước đô thị ...............................4
1.1.1. Trên thế giới .............................................................................................4
1.1.2. Tại Việt Nam ............................................................................................8
1.2. Đặc điểm vùng nghiên cứu ........................................................................12
1.2.1. Đặc điểm khí hậu ....................................................................................13
1.2.2. Đặc điểm thủy văn ..................................................................................13
1.2.3. Đặc điểm Hải văn ...................................................................................16
1.2.4. Đặc điểm địa hình...................................................................................16
1.3. Hiện trạng thoát nước thành phố ...............................................................16
1.4. Hiện trạng ngập của thành phố ..................................................................21
1.4.1. Trận mưa tối ngày 03/8/2015 .................................................................22

4.2.2. Phương án chỉ giải pháp công trình:.......................................................69
4.2.3. Phương án kết hợp ..................................................................................72
4.3. Phân tích lựa chọn phương pháp hợp lý ....................................................78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..........................................................................79
PHẦN PHỤ LỤC .............................................................................................81


v

DANH MỤC HÌNH
Hình 1

Công trình tường chắn nước di dộng tại Áo .......................................4

Hình 2

Tường chống lũ tại Áo ........................................................................5

Hình 3

Hồ điều hòa tại Sigapore .....................................................................6

Hình 4
hình 1D-2D

Độ sâu ngập gia tăng dưới tác động BĐKH ở Đan Mạch kết quả mô
7

Hình 5


Hình 13

Hồ Bàu Sen ...................................................................................20

Hình 14

Hồ Phú Hòa ...................................................................................20

Hình 15

Sơ họa hệ thống và kết nối của hệ thống ra các khu vực xả .........21

Hình 16

Khu vực chịu ngập úng chính (màu vàng) ....................................22

Hình 17

Đường Hùng Vương ngập sâu sau cơn mưa tối 03/08/2015 ........22

Hình 18
Đường Hùng Vương, đoạn từ ngã ba Ông Thọ về cầu chợ Dinh,
ngập sâu trong nước sau trận mưa vào chiều tối 25/8/2016 .....................................24
Hình 19
Công nhân Công ty CP Môi trường đô thị Quy Nhơn nạo vét, thu
gom bùn đất tại các cống thoát nước (ảnh chụp trên đường Hùng Vương, trước cây
xăng Trung Hậu) 25
Hình 20

Giao diện và các quá trình mô phỏng trong mô hình SWMM......26


Hình 28

Biểu đồ IDF cho các chu kỳ lặp khác nhau ..................................36

Hình 29

Phân bố mưa thiết kế chu kỳ lặp lại 2 năm (trái) và 5 năm (phải) 37

Hình 30
Phân bố mưa thiết kế chu kỳ lặp lại 5 năm hiện trạng và có xem
xét BĐKH kịch bản 2016 ..........................................................................................38
Hình 31

Các bước xây dựng mô hình trong nghiên cứu .............................41

Hình 32

Mô hình đường ống SWMM khu vực nghiên cứu trên GIS .........42

Hình 33

Số hóa lưu vực và khai báo thông tin cho lưu vực các cống tiêu
43

Hình 34

Số hóa hố ga và khai báo thông tin cho hố ga trong mô hình. ......43

Hình 35


Hình 42
So sánh tổng lượng dòng chảy sinh ra trên khu vực nghiên cứu
trận mưa thiết kế khác nhau ......................................................................................49


vii

Hình 43
kế 2 năm /lần

Phân bố dòng chảy tại các tiểu lưu vực trường hợp trận mưa thiết
49

Hình 44
năm/lần

Phân bố dòng chảy các tiểu lưu vực trường hợp trận mưa thiết kế 5
50

Hình 45
Phân bố dòng chảy các tiểu lưu vực trường hợp trận mưa thiết kế 5
năm/lần- BĐKH 50
Hình 46
năm/lần

Vị trí điểm ngập trường hợp mô phỏng với trận mưa thiết kế 2
51

Hình 47

Hình 54
Thay đổi đỉnh dòng chảy trên tiêu lưu vực trường hợp chưa có
BMP (trái) và áp dụng BMP (phải) tiểu lưu vực 267 ...............................................68
Hình 55
dụng BMP

Phân bố dòng chảy trên toàn khu vực nghiên cứu trường hợp áp
68

Hình 56

Các điểm ngập trong phương án áp dụng giái pháp BMP ............69

Hình 57
công trình

Phân bố dòng chảy trên khu vực nghiên cứu phương án giải pháp
70

Hình 58

So sánh lưu lượng qua cống số 330 phía ra Đầm Nại ...................70


viii

So sánh mực nước ở hố ga số 226 trường hợp hiện trạng (trái) và
Hình 59
phương án công trình (phải) .....................................................................................71
Hình 60

Bảng 10. Phân loại BMP ..................................................................................61
Bảng 11. Yêu cầu BMP theo từng khu vực ngập khu trung tâm thành phố ....62
Bảng 12. Danh mục các cống được đề xuất làm mới và nâng cấp...................64


ix

Bảng 13. So sánh độ sâu ngập, thời gian ngập ở một số hố ga ở các phương án
...................................................................................................................................75
Bảng 14. So sánh thời gian ngập, độ sâu ngập và số điểm ngập trung bình giữa
các phương án ...........................................................................................................78

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ADB
BĐKH
BMP
CSO
IDF
HSDC
IPCC
MNBD
NNPTNT
PA
QCVN
SWMM
Tp
UBND
VNCIHP
VSMTNT
WMO

Uỷ ban nhân dân

:
:
:
:

Uỷ ban QG về chương trình thủy văn quốc tế
Vệ sinh môi trường nông thôn
Tổ chức khí tượng thế giới
Ngân hàng thế giới


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Các kịch bản mới nhất về Biến đổi khí hậu (BĐKH) do Ủy ban Liên chính phủ về
Biến đổi khí hậu và Ngân hàng Thế giới (IPCC, 2007, Ngân hàng Thế giới, 2007) đã
chỉ ra rằng Việt Nam là một trong năm quốc gia bị ảnh hưởng nhiều nhất do nước biển
dâng cao và sự gia tăng về cường độ cũng như tần suất các hiện tượng thời tiết cực
đoan. Theo các chuyên gia dự đoán vào năm 2050, mực nước biển ở nước ta sẽ tăng
khoảng 30 cm, lượng mưa tăng 5%, điều này đòi hỏi phải có nghiên cứu tác động của
nước biển dâng kết hợp với mưa lũ (do biến đổi khí hậu) đối với hệ thống thoát nước ở
các đô thị duyên hải.
TP Quy Nhơn nằm ở tọa độ từ 13°36' đến 13°54'B, từ 109°06' đến 109°22' Đ, nằm
ở phía đông nam của tỉnh Bình Định, phía đông giáp biển Đông, phía tây giáp huyện
Tuy Phước, phía bắc giáp một phần huyện Tuy Phước và huyện Phù Cát, phía nam
giáp thị xã Sông Cầu của tỉnh Phú Yên. Diện tích tự nhiên khoảng 286km2, dân số hơn
283 nghìn người, được chia thành 21 đơn vị hành chính (16 phường và 5 xã) trong đó

hậu” nhằm góp phần giải quyết lâu dài tình trạng chống ngập úng của thành phố.
2. Mục đích của đề tài:
Nghiên cứu sự ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu tác động đến khả năng thoát
nước mưa của thành phố Qui Nhơn;
Đề xuất giải pháp thoát nước mưa cho thành phố Qui Nhơn để thích ứng với
biến đổi khí hậu.
3. Phạm vi nghiên cứu:
Về mặt không gian, vùng nghiên cứu là khu vực đô thị hiện hữu của thành phố
Quy Nhơn tỉnh Bình Định;
Về thời gian nghiên cứu đánh giá ở hiện trạng và xem xét tới giai đoạn 2050, có
xem xét tới BĐKH-NBD.
4. Đối tượng nghiên cứu:
Hệ thống thoát nước hiện trạng của thành phố Qui Nhơn;
Biến đổi Khí hậu ảnh hưởng
5. Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện:
Cách tiếp cận:
+ Tiếp cận kế thừa;
+ Tiếp cận lý thuyết.
Phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp phân tích thống kê: Sử dụng phương pháp phân tích thống kê để
tính toán các đại lượng khí tượng thủy văn, hải văn;


3
Phương pháp mô hình toán: Sử dụng mô hình SWMM 5.1 để đánh giá năng lực
hệ thống hiện trạng, và mô phỏng các phương án nhằm xác định được phương án phù
hợp.
6. Dự kiến kết quả đạt được:
Đánh giá hiện trạng thoát nước chung của thành phố Quy Nhơn;
Dự báo được khả năng thoát nước trong điều kiện biến đổi khí hậu nước biển

Nguồn: />
Hình 1

Công trình tường chắn nước di dộng tại Áo


5
Các biện pháp phòng chống lũ ở thành phố Grein (nước Áo) được xây dựng
trong khuôn khổ của dự án Machland Dam và là một trong sáu khu vực tường chống lũ
di động. Nhờ hiệu quả cao, các bức tường này đã trở nên nổi tiếng từ năm 2013.

Nguồn: />
Hình 2

Tường chống lũ tại Áo

Tại Singapore, việc chống ngập lụt là điều vô cùng quan trọng và thiết yếu khi
vừa phải đảm bảo lụt lội không diễn ra, vừa phải đảm bảo không lãng phí nguồn nước
ngọt khan hiếm hiện có. Chính vì vậy chính phủ nước này đã triển khai xây dựng các
hồ dự trữ nước trên khắp đất nước để vừa chống ngập, vừa có nguồn nước ngọt cho
người dân. Đáng kể nhất là công trình hồ chứa và đập chắn nước Marina. Đập Marina
hoạt động thông qua hệ thống các cổng và máy bơm. Trong điều kiện bình thường,
những cánh cổng vận hành bằng máy thủy lực này đóng kín. Khi trời mưa to nhưng
thủy triều thấp, cổng sẽ mở để xả nước lũ xuống biển. Khi mưa nặng hạt kết hợp với
thủy triều lên cao, cổng đóng trong khi máy bơm được kích hoạt để bơm hút nước lũ
xuống biển. Nhờ hệ thống này, tình trạng ngập lụt giảm hẳn ở các khu vực nằm ở vị trí
thấp cùa Singapore như Chinatown, Jalan Besar và Geylang.


6

dưới tác động của BĐKH. Chính gia tăng này làm hệ thống không đáp ứng yêu cầu
tiêu thoát vì vậy gây ngập úng xảy ra. Từ đó đề xuất các biện pháp thích ứng như gia
tăng kích thước đường ống, tăng khả năng trữ trên hệ thống. Nghiên cứu này sử dụng
kịch bản BĐKH A2 để đánh giá. Giá trị mưa tại Đan Mạch theo kịch bản A2 gia tăng
trung bình 20 - 50%. Kết quả của nghiên cứu đề xuất cần xây dựng những hướng dẫn
trong thiết kế hệ thống tiêu thoát có xem xét tới BĐKH, cần có những phương pháp và
quy trình mới cho phù hợp với điều kiện BĐKH.

Nguồn: O. Mark, G. Svensson, A Konig, J.J. Linde, Analyses and Adaptation of Climate Change
Impacts on Urban Drainage System

Hình 4 Độ sâu ngập gia tăng dưới tác động BĐKH ở Đan Mạch kết quả mô hình
1D-2D
Trong nghiên cứu về tính tổn thương trên hệ thống thoát nước của thành phố
Vancouver Canada do BĐKH. Áp dụng phương pháp (protocol) của Ủy ban kỹ thuật
về đánh giá tính dễ bị tổn thương của hạ tầng công cộng (Public Infrastructure
Engineering Vulnerability Committee) của Cannada cho thấy: (i). Các thành phần
trong hạ tầng thoát nước đều bị ảnh hưởng với mức độ tổn thương khác nhau ứng với
các kịch bản BĐKH-NBD. Ví dụ, các thành phần trong hệ thống không đáp ứng năng


8
lực tải khi lượng mưa gia tăng về cường độ như hố ga, đường ống và cửa xả. Đề xuất
gia tăng kích thước và lặp đặt thêm đường ống và các thành phần khác trong hệ thống
để đảm bảo tiêu thoát trong điều kiện BĐKH- NBD.

Nguồn: Kerr wood leidal consulting engineers. Vulnerability of Vancouver Sewerage area
infrastructure to climate change

Hình 5

phương và các công ty tư vấn, thì có trên 50% các tuyến cống đã bị hư hỏng nghiêm
trọng cần phải sửa chữa, 30% các tuyến cống đã xuống cấp, chỉ khoảng 20% vừa được
xây dựng là còn tốt.
Các kênh rạch thoát nước chủ yếu là sử dụng kênh rạch tự nhiên, nền và thành
bằng đất do vậy thường không ổn định. Các cống, ống thoát nước được xây dựng bằng
bê tông hoặc xây gạch, tiết diện cống thường có hình tròn, hình chữ nhật, có một số
tuyến cống hình trứng. Ngoài ra tại các đô thị tồn tại nhiều mương đậy nắp đan hoặc
mương hở, các mương này thường có kích thước nhỏ, có nhiệm vụ thu nước mưa và
nước bẩn ở các cụm dân cư. Các hố ga thu nước mưa và các giếng thăm trên mạng
lưới bị hư hỏng nhiều ít được quan tâm sửa chữa gây khó khăn cho công tác quản lý.
Theo báo cáo của các công ty thoát nước và công ty môi trường đô thị, tất cả các thành
phố, thị xã của cả nước đều bị ngập úng cục bộ trong mùa mưa. Có đô thị 60% đường
phố bị ngập úng như Buôn Mê Thuột của Đắc Lắc. TP Hồ Chí Minh (trên 100 điểm
ngập), Hà Nội (trên 30 điểm), Đà Nẵng, Hải Phòng cũng có rất nhiều điểm bị ngập
úng. Thời gian ngập kéo dài từ 2 giờ đến 2 ngày, độ ngập sâu lớn nhất là 1m. Ngoài
các điểm ngập do mưa, tại một số đô thị còn có tình trạng ngập cục bộ do nước thải
sinh hoạt và công nghiệp (Ban Mê Thuột, Cà Mau). Ngập úng gây ra tình trạng ách tắc
giao thông, nhiều cơ sở sản xuất dịch vụ ngừng hoạt động, du lịch bị ngừng trệ, hàng
hoá không thể lưu thông. Hàng năm thiệt hại do ngập úng theo tính toán sơ bộ lên tới
hàng nghìn tỷ đồng.


10
Về mặt giải pháp, những năm gần đây, việc đầu tư vào hệ thống thoát nước đô
thị được cải thiện đáng kể. Một số dự án đã và đang được triển khai bằng nguồn vốn
vay ODA tại các thành phố như Hà Nội, Tp. Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng,
Vinh,... Tuy nhiên, tình trạng ngập úng vẫn đang là mối quan tâm hàng ngày của các
đô thị lớn, nhất là ở 2 đô thị loại đặc biệt là Tp. Hồ Chí Minh và Hà Nội.
Hiện nay, đô thị Việt Nam đang phải đối mặt với các vấn đề BĐKH. Biến đổi
khí hậu gây bão, lũ lụt và nước biển dâng tác động đến phát triển hệ thống đô thị ven


Nguồn: Dự án Quy hoạch Thoát nước và Chống ngập úng Khu vực Trung tâm của Thành phố Tuy
Hòa, tỉnh Phú Yên Ứng phó với Biến đổi Khí hậu đến năm 2025 và tầm nhìn đến năm 2050

Hình 6

Thành phố Tuy Hòa tỉnh Phú Yên

(ii). Quy hoạch Quy hoạch Thoát nước và Chống ngập úng Khu vực Trung tâm
của Thành phố Sóc Trăng có tính đến Ảnh hưởng của Biến đổi Khí hậu đến năm 2030
tầm nhìn 2050 thực hiện bởi IGIP-VIWASE – Tư vấn Kỹ thuật – Dự án Chống ngập
úng GIZ. Trong dự án này lượng mưa tính toán và mực nước tính toán sẽ tính đến yếu
tố BĐKH với dự tính đến năm 2050, mực nước biển dâng 27 cm, gia tăng lượng mưa
10%. Đề xuất của dự án để cải thiện hệ thống thoát nước có xem xét đến BĐKH cần
mở mở rộng cống thoát hiện trạng, đồng thời xây dựng một số tuyến cống mới đi kèm
với cải thiện giếng thu và hố ga.


12

Nguồn: Quy hoạch Quy hoạch Thoát nước và Chống ngập úng Khu vực Trung tâm của Thành phố Sóc
Trăng có tính đến Ảnh hưởng của Biến đổi Khí hậu đến năm 2030 tầm nhìn 2050

Hình 7

Khu vực lập quy hoạch thành phố Sóc Trăng

Nhận xét chung: Các nghiên cứu về tiêu thoát đô thị có xem xét tới BĐKH đều
cho thấy (i) trong trương lai lương mưa cực trị sẽ gia tăng và ảnh hưởng tới khả năng
tiêu thoát của hệ thống; (ii) Một số đô thị ven biển ảnh hưởng thêm bởi nước biển

chiếm 80% lượng mưa cả năm. Mùa mưa tại khu vực Quy Nhơn thường có bão, và
bão lớn tập trung nhiều nhất vào tháng 10. Hướng gió chính: Hướng Bắc. Hướng gió
phụ: Hướng Đông Nam. Tốc độ gió trung bình: 3,7 m/s. Tốc độ gió cực đại: 35 m/s.
Nằm trong khu vực chịu ảnh hưởng của bão có từ tháng 9 – tháng 12 hàng năm.
1.2.2. Đặc điểm thủy văn
Lưu vực Sông Hà Thanh nằm ở phía Bắc Thành phố Quy Nhơn và đổ nước về
Đầm Thị Nại. Sông bắt nguồn ở những đỉnh núi cao trên 1.100 m thuộc Huyện Vân
Canh chảy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc. Sông Hà Thanh khá ngắn với chiều dài
dòng sông chính là 48 km và diện tích lưu vực là 580 km2. Về phía hạ lưu, sông chia


14
thành các nhánh khác nhau. Độ cao bình quân toàn lưu vực là 179 m, mật độ lưới sông
0,92 km/km2, lượng mưa bình quân lưu vực khoảng 2000 mm, tổng lượng dòng chảy
năm tính toàn lưu vực khoảng 675 triệu m3. Về chế độ thủy văn sông Hà Thành với
vùng nghiên cứu: Sông Hà Thanh liên quan trực tiếp với Hồ Phú Hòa là một trong
những khu vực nhận lượng nước thoát của hệ thống, kênh nối giữa Hồ Phú Hòa và
sông Hà Thanh đã có công trình điều tiết. Sông Hà Thanh chảy trực tiếp ra Đầm Thị
Nai, một số của xả của vùng nghiên cứu đổ ra sông Hà Thanh trong sơ đồ vị trí nghiên
cứu đã chỉ rõ.


15

Hình 9

Lưu vực sông Kon – Hà Thanh

Vào mùa lũ (từ tháng 9 đến tháng 12), lượng dòng chảy chiếm 75% - 80% lưu
lượng trung bình năm. Lưu lượng dòng chảy lớn nhất xẩy ra vào tháng 1 và nhỏ nhất