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.pdf

1. 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

2. 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:
TS. NGUYỄN QUANG HƯNG
Hà Nội – 2016

3. 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 quý thầy cô trong Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, quý
thầy cô trong Phòng Đào tạo sau Đại học đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em
hoàn 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 luôn 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 quá trình học tập và hoàn 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 không 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

4. 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 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
THỜIGIANTHỰCCHOLƢUVỰCKIMNGƢU...................................................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

5. 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
3.3.4. Vận hành hệ thống...................................................................................67
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................77
PHỤ LỤC.................................................................................................................79

6. 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 thoát nước khu vực nội thành Hà Nội (JICA, 1995) ...............31
Hình 11: Sơ đồ tính toán mưa – dòng chảy ..............................................................36
Hình 12: Sơ đồ tính toán dòng chảy trong hệ thống thoát nước 1 chiều..................37
Hình 13: Sơ đồ kết hợp mô 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 mô hình MIKE URBAN ..................41
Hình 17: Sơ đồ khối các bước thực hiện trong mô hình MIKE OPERATIONS .......42
Hình 18: Khu vực nghiên cứu hệ thống thoát 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 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

7. Hình 26: Trắc dọc tuyến đường Phạm Ngọc Thạch khi xảy ra mưa ngày 17-
18/8/2012...................................................................................................................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 8-
9/8/2013.....................................................................................................................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 URBAN63
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

8. 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 mô hình Mike Urban tại một số vị
trí điển hình năm 2013 ..............................................................................................54
Bảng 8: Bảng tổng kết số lượng đối tượng đưa vào mô hình MIKE URBAN cho toàn
bộ hệ thống thoát 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

9. 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài
Hiện nay, tại các thành phố lớn, dân số ngày càng tăng nhanh, tốc độ đô 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 tông hóa. Rất nhiều sông 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 thoát
nước tự nhiên cũng như khả năng thấm, thời gian nước chảy tràn trên bề mặt.
Có thể nhận thấy hệ thống thoát 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 công trình xây dựng trên địa bàn góp phần không 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 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

10. 2
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:
+ Thu thập số liệu, nghiên cứu áp dụng mô hình (MIKE URBAN) để mô
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 mô 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.

11. 3
+ 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 thoát 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 mô hình toán thủy văn, thủy lực
Ứng dụng mô hình toán vào nghiên cứu tiêu thoát nước là yêu cầu cần thiết
bởi mô hình toán có những thế mạnh trong việc giải quyết các bài toán hệ thống,
mạng lưới…Các mô hình toán được sử dụng trong luận văn bao gồm gói phần mềm
thương mại của DHI gồm MIKE URBAN, MIKE OPERATIONS. Ngoài ra còn sử
dụng phần mềm DIM để sử lý số liệu.

12. 4
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 mô hình.
- Chương 3: Ứng dụng mô hình thủy văn đô thị xây dựng bản đồ ngập lụt thành phố
Hà Nội và hệ thống dự báo thời gian thực cho lưu vực Kim Ngưu.

13. 5
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 Hoà Bình; phía đông giáp các tỉnh Bắc
Giang, Bắc Ninh và Hưng Yên; phía tây giáp tỉnh Hoà Bình và Phú Thọ. Hà Nội
nằm ở phía hữu ngạn sông Đà và hai bên sông Hồng, vị trí và địa thế thuận lợi cho
một trung tâm chính trị, kinh tế, vǎn hoá, khoa học và đầu mối giao thông quan
trọng của Việt Nam.
a) Toàn bộ khu vực Hà Nội b) Khu vực 8 quận nội thành Hà Nội
Hình 1: Vị trí khu vực Hà Nội

14. 6
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. Còn 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 dòng sông chính
thuộc địa phận Hà Nội. Dạng địa hình chủ yếu của Hà Nội là đồng bằng được bồi
đắp bởi các dòng sông 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 còn có các vùng trũng với các hồ, đầm
(dấu vết của các lòng sông cổ). Riêng các bậc thềm chỉ có ở phần lớn huyện Sóc
Sơn và ở phía bắc huyện Đông Anh, nơi có địa thế cao trong địa hình của Hà Nội.
Ngoài ra, Hà Nội còn có các dạng địa hình núi và đồi xâm thực tập trung ở khu vực
đồi núi Sóc Sơn với diện tích không 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 không 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 (Đông Anh) lên đến 70-75 m (Ngô Sĩ Liên,
Thành Công) và đạt 80-90 m ở phía nam (Hạ Đình, Pháp Vân).

15. 7
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
không 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 Công, 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, Đông 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 5-10o
, 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.

16. 8
Bảng 1: Đặc trưng lượng mưa nhiều năm (1971 - 2014)
( Đơn vị: mm)
Trạm
Đặc
trƣng
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Láng
TB 19,1 26,3 48,2 87,0 191,6 245,9 288,3 312,1 248,2 132,6 53,4 18,7 1671
Max 121,9 95 259,5 268,3 550,7 614,4 884,1 809,9 841,1 637,6 614,4 103,7 2625
Min 0 1,4 2,1 10,3 28,9 23,9 61 37,8 6,2 0 0 0 962
Ba Vì
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 93,4 226 191,3 242,7 594,8 559,8 807 636,3 605,1 551,1 387 105,1 2904
Min 3,2 3,7 7 17,1 89,3 76,9 93 25,3 78,3 9,4 0 0 1325
Sơn Tây
TB 20,1 24,6 43,0 98,7 225,2 277,3 322,0 307,2 241,2 163,3 57,1 19,4 1799
Max 88,3 87,7 164,9 282 516,5 532,8 940,6 730,3 611 483,6 418,1 114,7 2876
Min 0 3,3 5,1 13,3 65,8 74,1 106,6 46 18 0 0 0 1115
b) Bốc hơi
Bảng 2: Đặc trưng bốc hơi nhiều năm (1971 - 2014)
(Đơn vị: mm)
Trạm Đặc trƣng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Láng
TB 70,3 58,7 56,5 64,9 95,8 97,1 98,5 83,7 86,1 95,7 88,6 83,6 979,6
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
Ba Vì
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
Sơn Tây
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 37,1 50,9 39,2 41,3 42,9 31,4 39,8 45,3 591,4

17. 9
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 đông (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 VI-
VII, lượng bốc hơi trung bình tháng từ 97 - 99 mm.
c) Nhiệt độ
Nhiệt độ trung bình năm ở Láng là 23,6o
C, ở Ba Vì là 23,3o
C, song với cơ
chế hoàn 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 24,8o
C đến
29,0o
C và tại Ba Vì từ 24,4o
C đến 28,6o
C. Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối tại Hà Nội là
40,4o
C và tại Ba Vì là 42,0o
C.
- Mùa đông từ tháng XI đến tháng IV năm sau có nhiêt độ trung bình tháng
tại Láng từ 16,6C đến 23,8o
C và tại Ba Vì từ 16,1C đến 20,8o
C. Nhiệt độ thấp
nhất tuyệt đối tại Láng là 2,7o
C và tại Ba Vì là 2,8o
C.
Bảng 3: Đặc trưng nhiệt độ nhiều năm (1971 - 2014)
(Đơn vị: C)
Trạm Đặc trƣng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Láng
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
Ba Vì
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
Sơn Tây
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

18. 10
d) Độ ẩm
Độ ẩm không 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 khô, 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
trƣng
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Láng
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
Ba Vì
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
Sơn Tây
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
1.1.5. Mạng lưới sông ngòi, hồ điều hòa
a) Mạng lưới sông ngòi
Khu vực Hà Nội có hệ thống sông, hồ khá dày đặc. Hệ thống sông hồ của
khu vực Hà Nội thuộc hệ thống sông Hồng - sông Thái Bình gồm các sông chính
chảy qua là sông Hồng, sông Nhuệ, sông Đáy, sông Tích; ngoài ra còn có các con
sông nhỏ khác như sông 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

19. 11
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 vòng lên phía Bắc bao quanh
bậc thềm Cổ Đô, Tản Hồng thì phóng về phía Đông 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, sông 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
 Sông Nhuệ
Sông Nhuệ là chi lưu của sông Hồng, chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam
qua đất huyện Từ Liêm, Thanh Trì huyện Thường Tín, Phú Xuyên rồi nhập vào
sông 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

20. 12
trung bình 1,52m, lớn nhất là 3,46m. Lưu lượng dòng 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 Hòa 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 lòng sông 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 sông đóng vai trò quan trọng trong vấn
đề xả lũ.
 Sông 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 sông suối cấp 1. Lòng
sông Tích bé với độ rộng trung bình 20,0m - 30,0m; độ sâu trung bình từ 4,0 - 5,0m
nhưng thềm sông khá rộng, trung bình khoảng 2 - 3km, nơi rộng nhất có thể lên tới
5 - 6km.
 Sông Tô Lịch
Sông có chiều rộng nhất là 25,5m; nhỏ nhất là 4,7m; trung bình từ 10 -15 m.
Trước kia sông 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 công nghiệp xả trực tiếp vào sông khoảng 25000m3
/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

21. 13
cơ như axit, kiềm, ammoniac, sulfua hydro, các kim loại nặng (Mn,As, Zn,Hg, Pb,
Pb, Cu…). Hệ số thấm lớp bùn đáy sông phân tích thay đổi từ 0,0106 ÷ 0,023 m/s.
Lưu lượng mùa khô từ 2,339 ÷ 4,143 m3
/s.
b) Hồ điều hòa
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

22. 14
1.2. Tình hình ngập úng
Hàng năm cùng với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa trên địa bàn thành
phố rất nhanh, hệ thống các công trình tiêu thoát 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 công suất cùng với sự phối hợp chặt chẽ của công tác chỉ
đạo phòng 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 toàn 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 thông 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 còn chưa kịp tiêu thoát 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

23. 15
toàn 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 Công 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 thông.
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,
không 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;

24. 16
Nguyễn Khuyến, Khâm Thiên, Nguyễn Trãi, Nguyễn Công Trứ - Ngô Thì Nhậm,
Hoàng 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
thông 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 nuôi trồng thủy sản bị vỡ là 13.402 ha làm thiệt hại
46.820 tấn. Ngoài ra, còn thiệt hại rất lớn về hệ thống thông tin liên lạc, đường giao
thông, các phương tiện giao thông, các thiết bị trang máy móc bị hư hỏng.

25. 17
Hình 5: Một số hình ảnh trận mưa năm 2008 tại Hà Nội
 Năm 2012: Tại khu vực Hà Nội đã có mưa rất to do ảnh hưởng của rãnh áp
thấp có trục đi qua. Cụ thể, sáng nay, lượng mưa đo được tại pháo đài Láng (Hà
Nội) là 65mm, khu vực Hà Đông (Hà Nội) mưa rất to lên tới 114mm. Mưa lớn
khiến nhiều tuyến phố ở Hà Nội lại rơi vào tình trạng ngập úng.
Theo thống kê của Công ty Thoát nước Hà Nội vào sáng 18-8-2012, trên địa
bàn thành phố xuất hiện hàng loạt điểm úng ngập gồm: ngã tư Hồ Tùng Mậu - Xuân
Thủy, đường Phạm Văn Đồng, Trần Bình, Phan Văn Trường, Nguyễn Đức Cảnh,
Trương Định, Giải Phóng, Thái Hà, Thái Thịnh, Ngọc Khánh, Trường Chinh, Lê
Trọng Tấn, Vũ Trọng Phụng, Quan Nhân... với độ ngập sâu từ 0,15-0,3m.
Tại khu vực các tuyến phố Phạm Văn Đồng, Trần Bình, Phan Văn Trường,
Quan Nhân, Vũ Trọng Phụng, Hoàng Mai, Thanh Đàm, Vĩnh Hưng ngập phổ biến ở

26. 18
mức 0,15 - 0,2m. Các tuyến phố đang triển khai các công trình thi công làm ảnh
hưởng hệ thống thoát nước như Liễu Giai, Đội Cấn, Vĩnh Tuy… cũng bị ngập trên
diện rộng.
Dọc đường Phạm Hùng, tình trạng tắc nghẽn kéo dài từ trưa đến tối vì một số
đoạn ngập nặng. Ngập nặng nhất là con đường giao ngay bên cao ốc Keangnam.
Theo kết quả đo đạc, mực nước lúc cao nhất đạt từ 50-60 cm.
Hình 6: Một số hình ảnh trận mưa năm 2012 tại Hà Nội
 Trận mưa lớn năm 2013: Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn Trung ương
cho biết, nguyên nhân của đợt mưa lớn trên diện rộng này là do ảnh hưởng của hoàn
lưu vùng áp thấp suy yếu từ bão số 6 kết hợp với đới gió đông nam hoạt động mạnh
và phát triển từ tầng thấp lên đến mực 5.000m.

27. 19
Tại Hà Nội, một số trạm đo được lượng mưa lớn như Láng 127mm, Hoài
Đức và Hà Đông 102mm, nhiều tuyến phố, đặc biệt là các tuyến phố nội thành, bị
ngập úng nặng.Lượng mưa đo được trên thực tế cao hơn nhiều so với lượng mưa
ghi nhận tại các trạm khí tượng. Theo thông tin từ Công ty TNHH Thoát nước Hà
Nội thì tính đến 14 giờ chiều ngày 08 tháng 8, tổng lượng mưa trên địa bàn thành
phố là 180mm, riêng tại Long Biên lên tới 220mm.
Hình 7: Một số hình ảnh trận mưa năm 2013 tại Hà Nội
Tại thời điểm mưa, nước dồn về mạnh nên đã xảy ra úng ngập tại 22 vị trí
như ngã ba Phan Bội Châu – Lý Thường Kiệt, trước số 1 Liễu Giai, trước 343 Đội
Cấn, Trần Bình, Phan Văn Trường, Huỳnh Thúc Kháng, Nguyễn Khuyến, Thái Hà,
Ngọc Lâm, Cầu Chui, Quan Nhân, Vũ Trọng Phụng… với mức độ từ 0,15 – 0,3m.

28. 20
Tại đường Phạm Văn Đồng (khu vực không có hệ thống thoát nước) nước ứ
đọng trên mặt đường tại một số đoạn sâu 0.1m. Tại đường Nguyễn Xiển (hệ thống
thoát nước có nhiều bùn đất) vẫn xảy ra úng ngập với mức độ sâu từ 0.15-0.3m.
 Nhận xét: Mức độ ngập lụt tại thành phố Hà Nội ngày càng nghiêm
trọng hơn cả về diện tích và độ sâu ngập. Mặc dù thành phố đã thực hiện rất nhiều
phương án chống ngập như: Xây dựng, điều chỉnh hệ thống thoát nước, tu bổ, nạo
vét hệ thống, tăng cường các trạm bơm tiêu thoát nước,... nhưng vẫn không đáp ứng
được với quá trình đô thị hóa hiện nay. Kết hợp với Biến đổi khí hậu gây ra những
trận mưa lớn vào mùa mưa nên tình trạng ngập lụt thành phố Hà Nội mỗi khi có
mưa lớn xảy ra không được cải thiện, thậm chí còn tăng lên. Gây ảnh hưởng lớn đến
đời sống của nhân dân. Vì vậy, việc mô phỏng toàn bộ hệ thống thoát nước nhằm
xây dựng bản đồ ngập lụt và cảnh báo ngập lụt kịp thời cho khu vực nội thành Hà
Nội là rất cần thiết trong mỗi mùa mưa.
1.3. Các số liệu thu thập
Số liệu, tài liệu được sử dụng trong luận văn đều được thu thập tại các cơ
quan có chức năng, nhiệm vụ cung cấp số liệu, nguồn số liệu, tài liệu rõ ràng. Các
tài liệu, số liệu điều tra thực địa được thu thập theo đúng quy trình, quy phạm. Bên
cạnh đó, thông tin từ các nguồn thông tin đại chúng cũng được sử dụng như một
kênh thông tin tham khảo nhằm đa dạng hóa kết cấu thông tin, kết quả thực hiện
luận văn sát thực với thực tế quản lý, điều hành. Các số liệu được thu thập dựa trên
yêu cầu cụ thể của phương pháp tiếp cận xây dựng mô hình mô phỏng ngập lụt, bao
gồm:
a) Số liệu khí tượng, thủy văn
Về tài liệu mưa được thu thập từ Đài Khí tượng thủy văn khu vực Đồng bằng
Bắc Bộ, bao gồm:
- Số liệu mưa giờ những năm có mưa lớn, ngập lụt nghiêm trọng tại 04 trạm
khí tượng thuộc khu vực nghiên cứu: Sơn Tây, Ba Vì, Láng , Hà Đông.

29. 21
- Số liệu mưa tại các trạm đo mưa nằm trong thuộc khu vực nghiên cứu: Phú
Lãm, Thanh Trì,Vĩnh Quỳnh, Xuân Đỉnh, Đại Mỗ, Cầu Diễn, Di Trạch, Phú Cường,
Láng Thượng, Thanh Lương, Phúc Tân, Định Công, Tả Thanh Oai, Mễ Trì, Quan
Hoa (Cầu Giấy), Tây Hồ, Thượng Cát.
Hình 8: Các trạm đo mưa thuộc khu vực nghiên cứu
Ngoài ra, các tài liệu khí tượng đã sử dụng còn có số liệu nhiệt độ trung bình
ngày và trung bình tháng, bốc hơi trung bình ngày và trung bình tháng tại các trạm
khí tượng thuộc khu vực nghiên cứu.
Về số liệu nghiên cứu, các đặc trưng dòng chảy tại các trạm thủy văn khu
vực nghiên cứu được thu thập bao gồm:
- Số liệu lưu lượng giờ những năm có mưa lớn, ngập lụt nghiêm trọng tại các
trạm thủy văn thuộc khu vực nghiên cứu,

30. 22
- Số liệu lưu lượng trung bình ngày, tháng các trạm thủy văn thuộc khu vực
nghiên cứu,
- Số liệu mực nước giờ những năm có mưa lớn, ngập lụt nghiêm trọng tại các
trạm thủy văn thuộc khu vực nghiên cứu,
- Số liệu mực nước trung bình ngày, tháng các trạm thủy văn thuộc khu vực
nghiên cứu.
Số liệu khí tượng, thủy văn trên được cung cấp bởi Trung tâm Mạng lưới khí
tượng thủy văn và môi trường.
Các thông tin, tài liệu, số liệu về mực nước hồ điều hòa và các công trình
thủy lợi được thu thập tại Công ty TNHH MTV Thoát nước Hà Nội và Chi cục
Thủy lợi Hà Nội.
b) Số liệu về cơ sở hạ tầng, hệ thống thoát nước, sử dụng đất
- Hiện trạng hệ thống đường giao thông khu vực nghiên cứu,
- Hiện trạng hệ thống các công trình thủy lợi, hệ thống thoát nước (cống,
kênh mương, đập, hồ điều hòa, trạm bơm) khu vực nghiên cứu,
- Hiện trạng khai thác và sử dụng đất khu vực nghiên cứu,
- Hiện trạng cơ sở hạ tầng khu vực nghiên cứu.
c) Số liệu địa hình
- Bản đồ địa hình số tỷ lệ 1:5000 đối với khu vực 08 quận nội thành: tổng số
100 mảnh.
- Ngoài ra, luận văn còn tham khảo các bản đồ địa hình số tỷ lệ 1:25.000 phủ
trùm toàn bộ khu vực nghiên cứu.
Các dữ liệu về hệ thống mạng lưới của khu vực Hà Nội từ các sông Tô Lịch,
sông Lừ, sông Sét, sông Kim Ngưu đổ ra sông Nhuệ qua đập Thanh Liệt và ra sông
Hồng qua trạm bơm Yên Sở được minh họa trong bản đồ thủy lực dưới đây :

31. 23
Hình 9: Sơ đồ hệ thống thủy lực
d) Tài liệu, số liệu về qui hoạch, KTXH
- Quy hoạch tổng thể phát triển KTXH; qui hoạch định hướng phát triển
không gian đô thị thành phố Hà Nội đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030.

32. 24
- Các quy hoạch thành phần có liên quan (nông nghiệp, công nghiệp, thủy
lợi, xây dựng, giao thông...) thành phố Hà Nội đến năm 2020 và định hướng đến
năm 2030.
e) Số liệu về ngập lụt
- Số liệu điều tra khảo sát vết lũ năm 2012 (hơn 100 vết lũ).
- Số liệu khảo sát, điều tra vết lũ tương ứng trận mưa lớn năm 2013 (60 vết
lũ thuộc 8 quận nội thành Hà Nội).
- Tài liệu, số liệu về tình hình thiệt hại do lũ lụt xảy ra thuộc khu vực nghiên
cứu.
Để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, các vết lũ trong các trận ngập do mưa
lớn trong quá khứ được sử dụng. Các vết lũ này bao gồm các tài liệu quan trắc do
Công ty TNHH MTV Thoát nước Hà Nội, Chi cục Thủy lợi Hà Nội cung cấp. Vết
lũ cho Công ty TNHH MTV Thoát nước Hà Nội cung cấp chỉ bao gồm các quan
trắc mực nước ngập lớn nhất trong trận lũ mà không có đường quá trình ngập trong
khi các tài liệu của Chi cục Thủy lợi Hà Nội cung cấp số liệu quan trắc 3 lần/ngày
tại các công trình thủy lợi do đơn vị này quản lý. Khái niệm vết lũ sử dụng trong
luận văn là các vị trí quan trắc ngập lụt, thường là quan trắc giá trị ngập lớn nhất.
Mặt khác, nhằm so sánh các giá trị tính toán và đo đạc qua mỗi trận ngập.
1.4. Các nghiên cứu trƣớc đây sử dụng mô hình mô phỏng ngập lụt đô
thị
1.4.1. Trên Thế giới
Có thể nói rằng việc giải quyết vấn đề tiêu thoát nước cho đô thị có từ ngàn
năm trước. Đến những năm 1850 ở các thành phố của Anh đã có những công trình
cống tiêu thoát nước rất lớn như Bazalgette ở Luân Đôn. Khoảng những năm 1950-
1960 có bước tiến về kỹ thuật công trình là hệ thống phân tách nước mưa và nước
thải sinh hoạt và công nghiệp. Từ những năm 1970 đã hình thành các cơ quan quản
lý nhà nước về tiêu thoát nước đô thị và thành lập những tổ chức nghiên cứu kỹ
thuật công trình tiêu thoát nước đô thị như UDFCD của thành phố Denver bang

33. 25
Colorado thành lập năm 1969, cơ quan quản lý của Anh và Wale thành lập năm
1974.
Đến những năm 1980 nhờ phát triển công nghệ phần cứng, phần mềm vi tính
mô phỏng hệ thống tiêu thoát nước đã làm tăng hiệu quả kinh tế của các công trình
tiêu thoát nước và sáng tỏ nhiều vấn đề kỹ thuật. Đến những năm 1990 thì vấn đề
quản lý chất lượng nước thải được quan tâm giải quyết và cơ cấu tổ chức ngành
nước và môi trường nước ở nhiều nơi được cải tổ.
Dưới đây là một số nghiên cứu mô phỏng ngập lụt trên thế giới:
1. Danish Hydraulic Institute, Agern Allé 5, 2970 Hørsholm, Đan Mạch.
Surface Water Modelling Center, Nhà 15A, Rd 35, Gulshan, Dhaka, Bangladesh -
Ole Mark - Terry van Kalken - K. Rabbi - Jesper Kjelds: A MOUSE GIS study of
the Drainage in Dhaka city&:[20]
Hệ thống thoát nước thành phố Dhaka bao gồm sự kết hợp của ống dẫn khép
kín, cống hộp và các kênh mở. Các máy bơm với công suất 2,55 m3
/s bắt đầu hoạt
động khi mực nước ở trong lưu vực đạt 3,8m và dừng lại khi mức nước đạt
1,4m. Cửa cống được đóng cửa khi mực nước trong hệ thống sông vẫn còn cao hơn
so với mực nước ở phía thành phố.
Dữ liệu mưa lịch sử tháng IX năm 1996 đã được sử dụng làm đầu vào mô
hình MOUSE. Mực nước liên tục 4 - 5m trên sông ở phía hạ lưu của các cửa cống
đã được giả định, mức độ được dựa trên kinh nghiệm thu được từ nghiên cứu trước
đây. Cửa cống đã được giả định vẫn mở khi mực nước bên trong khu vực thoát
nước cao hơn mực nước trong sông. Mực nước bên trong khu vực mô hình ban đầu
tại các cửa cống được giả định là 1,5m.
Một mô hình mô phỏng được thực hiện cho sự kiện mưa bão tháng X năm
1996 để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng máy bơm lũ tại Shantinagar. Năm máy
bơm đã được giả định sẽ được cung cấp tại địa điểm. Trong thực tế không có hồ / ao
trong khu vực, nơi mà nước bơm có thể được lưu trữ. Kết quả cho thấy tác động của

34. 26
bơm tại chỗ là chính. Sử dụng máy bơm tại Shantinagar Crossing sẽ làm giảm thời
gian lũ lụt từ 24 giờ đến 7 giờ tại Crossing Shantinagar. Mô phỏng được thực hiện
cho mưa bão tháng X năm 1996. Kết quả chỉ ra rằng nạo vét trong những địa điểm
chưa hoàn thành cống hộp sẽ làm giảm thời gian lũ lụt tại Shantinagar Crossing từ
24 giờ đến 18 giờ và chiều sâu tối đa của lũ lụt từ 75 cm đến 65 cm.
Hệ thống mô hình đã được sử dụng để đánh giá các vấn đề lũ lụt ở thành phố
Dhaka. Tuy nhiên, những nỗ lực hiện tại để tìm kiếm một giải pháp cho vấn đề ngập
úng trong thành phố Dhaka chỉ được coi là điểm khởi đầu, nhiều dữ liệu hơn sẽ
được yêu cầu để thực hiện một nghiên cứu chi tiết hơn. Kết luận của nghiên cứu là
sử dụng mô hình thủy động lực học MOUSE cùng với GIS sẽ cung cấp một phương
pháp hiệu quả về chi phí và thông tin hướng tới việc tìm kiếm một giải pháp tối ưu
cho ngập úng thường xuyên trong thành phố Dhaka [19].
2. V. Vidyapriya and Dr. M. Ramalingam - Research Scholar, Director,
Institute of Remote Sensing, Anna University, Chennai-25, Tamil Nadu, India:
Flood Modelling using MIKE URBAN Software: An Application to Jafferkhanpet
watershed.[ 21]
Mô hình được ứng dụng tại Chennai theo các điều kiện 5 năm, 10 năm, 20
năm và thiết kế 50 năm. Xác nhận của mô hình được thực hiện bằng cách sử dụng
mực nước lũ quan sát thông qua cuộc khảo sát, hỏi thăm. Trong nghiên cứu này, mô
hình dòng chảy MOUSE được xây dựng theo mô Model A. Nó được giả định: dòng
chảy chỉ được tạo ra từ các khu vực không thấm nước, được mô tả bằng các tỷ lệ
phần trăm của tổng số lưu vực trong mô hình. Dòng chảy thoát nước và dòng chảy
kênh được mô hình hóa dựa trên mặt cắt ngang trung bình, phương trình Saint
Venant mô tả sự phát triển về chiều sâu nước và lưu lượng.
Khu vực nghiên cứu nằm ở phần phía Nam của thành phố Chennai và có
diện tích khoảng 2,94 sq.km. Thời tiết ở khu vực này chủ yếu là khí hậu lục địa gió
mùa, lượng mưa tập trung vào mùa mưa từ tháng X - XII. Các dữ liệu khí tượng
được cung cấp bởi máy đo mưa tự ghi trong vùng lân cận của khu vực nghiên cứu

35. 27
Zheng năm 2006. Trong tất cả, bốn cơn bão khác nhau 5 năm, 10 năm, 20 năm và
thời gian quay trở lại 50 năm được xác định. Để mô phỏng càng chính xác, độ phân
giải cao 3m của mô hình số độ cao (DEM) được thành lập cho khu vực. DEM bao
gồm các mức độ khác biệt của đường phố cắt ngang, vị trí và chiều cao của các hố
ga, vỉa hè đường phố. Khu vực nghiên cứu được chia thành 150 đơn vị lưu vực,
trong đó có 146 kết nối với hố ga tương ứng và 4 kết nối với kênh. Yếu tố thủy văn
được sử dụng làm điều kiện biên đầu vào. Đối với các biên dưới, mực nước quan sát
được thực hiện tại đầu ra của kênh đã được xác định. Tất cả các cấu trúc thủy lực
được giả định tại các điều kiện ban đầu. Thời gian mô phỏng là 7 giờ với bước thời
gian 1 phút.
Hai kịch bản được xem xét để phân tích lũ lụt. Một là cống được xây dựng từ
năm 1980 và cống mới được dự kiến trong năm 2009. Theo các cơn bão 5 năm,
không có lũ lụt tại các nút của các vùng đầu nguồn Jafferkhanpet, Chennai. Tuy
nhiên, theo các cơn bão 10 năm: lũ lụt tối thiểu là 0,6 m và lũ lụt tối đa là 1,34 m.
Một lần nữa theo các cơn bão 25 năm: lũ lụt tối thiểu là 0,55 m và lũ lụt tối đa là
2,51 m. Và theo những cơn bão 50 năm: lũ lụt tối thiểu là 0,57 m và lũ lụt tối đa là
2,63 m. Trong thời gian mô phỏng là 13 giờ, lũ lụt tại các nút tự động tăng lên và
sau đó dần dần rút đi sau 24 giờ. Kết quả mô phỏng được so sánh với các câu hỏi từ
cuộc khảo sát. Nói chung, mực nước lũ mô phỏng lớn hơn so với mực nước lũ quan
sát. Vì vậy, các kết quả mô phỏng cho thấy những cải tiến của thiết kế hệ thống
thoát nước là cần thiết [ 20].
3. Chusit Apirumanekul & Ole Mark (2001), Proceeding of 4th DHI
Software Conference “Modelling of Urban Flooding in Dhaka
City - Bangladesh”. [11]
Thành phố Dhaka đang chịu vấn đề ngập úng đô thị nghiêm trọng. Thành
phố có hệ thống đê vành đai chống lũ trên sông. Vào mùa mưa lũ nước sông cao
hơn mặt đất đô thị làm cho việc tiêu thoát nước khó khăn. Nhóm tác giả ứng dụng
mô hình toán MOUSE mô phỏng hệ thống cống ngầm tiêu nước liên kết với tính

36. 28
toán dòng chảy bề mặt. Mô hình dùng để mô phỏng hiện trạng ngập úng và một số
phương án chống ngập.
Khi mô hình MOUSE tính toán mực nước trong hố ga cao hơn mặt đất sẽ
xảy ra hiện tượng úng ngập bề mặt.
Mô phỏng ngập úng năm 1996: Hệ thống tiêu nước thời kỳ năm 1996 khi
chƣa hoàn thành tuyến cống hộp quan trọng nên các hệ thống tiêu nước còn khó
khăn để thu gom nước vào kênh tiêu.
Mô phỏng hiện trạng hệ thống tiêu nước: Với hệ thống công trình tiêu thoát
nước năm 1996 và hiện trạng đều cho thấy ngập úng cục bộ trên đường phố
Shantinagar với độ sâu ngập 55 cm trong vòng 16 giờ. Nguyên nhân ngập được
khẳng đinh là do hệ thống cống ngầm và hố ga thoát nước chưa đủ khả năng tiêu
thoát nước mưa.
Giải pháp chống ngập: Kết quả mô hình cho thấy hệ thống cống ngầm thoát
nước chưa hợp lý, xảy ra hiện tượng thắt cổ chai ở khu vực thoát nước làm ngập
úng bề mặt đô thị. Biện pháp cải tạo đường ống thoát nước hợp lý giảm được úng
ngập ở khu vực nghiên cứu.
4. Justine Hénonin, Beniamino Russo, David Suner Roqueta, Rafael
Sanchez – Diezma, Nina Donna Sto. Domingo, Franz Thomsen, Ole Mark (28010),
“Urban flood real-time forecasting and modelling: A state-of-the-art review”,
MIKE by DHI conference – Copenhagen. [19]
Nghiên cứu đã phân tích hệ thống cảnh báo ngập lụt đô thị thời gian thực cho
một số thành phố như: Thành phố Hvidovre (Đan Mạch), Nîmes (Pháp), Bangkok
(Thái Lan) và Barcelona (Tây Ban Nha).
- Tại Hvidovre (Đan Mạch): Cảnh báo ngập lụt thời gian thực sử dụng radar
có độ phân giải cao.

37. 29
Một hệ thống cảnh báo trực tuyến thời gian thực đã được thiết lập để cung
cấp thông tin về nguy cơ ngập lụt của tầng hầm. Hệ thống được dựa trên radar thời
tiết của khu vực dự báo (LAWR) modul ghi chép lượng mưa và mực nước cho 22
lưu vực đô thị. Những hình ảnh radar có độ phân giải cao được lấy ra 5 phút một lần
để xây dựng và cập nhật số liệu dự báo cho các giờ tiếp theo. Số liệu dự báo này
được sử dụng bởi các hệ thống (DSS) cùng với các dữ liệu lịch sử để tính toán
lượng mưa tích lũy cho từng tiểu lưu vực và phát hành một cảnh báo nếu bất kỳ
mức quan trọng được xác định trước vượt mức cảnh báo. Người dân Hvidovre có
thể nhận được tin cảnh báo tự động bởi DSS, bằng tin nhắn SMS và e-mail, hoặc
truy cập vào các trang web.
- Tại Nîmes (Pháp): Cảnh báo ngập lụt đô thị sử dụng lượng mưa dự báo và
mô hình dự báo thủy văn thời gian thực.
Hệ thống Espada dựa trên lượng mưa dự báo tại khu vực từ radar (độ phân
giải 1 km2
) và một mạng lưới đo 10 điểm đo mưa và 11 điểm đo mực nước. Dữ liệu
được gửi cách 15 phút đến hệ thống trung tâm, làm đầu vào cho các mô hình lượng
mưa-dòng chảy để dự báo lưu lượng dự kiến trong khu vực đô thị với một bản cập
nhật cách 30 phút.. Mỗi kịch bản được liên kết với một mức độ cảnh báo với tổng
số 4 cấp, từ cảnh giác (cấp 1) đến ngập lụt cục bộ gây rủi ro cho người dân (cấp 4).
Tùy thuộc vào dự báo và các kịch bản được lựa chọn, mức cảnh báo được ban hành
để khởi động tập hợp các hành động (kế hoạch phòng ngừa, các cuộc gọi điện thoại
tự động ...).
- Tại Bangkok (Thái Lan): Hệ thống dự báo ngập lụt sử dụng mô hình hệ
thống thoát nước đô thị thời gian thực.
Các hệ thống thoát nước đô thị của Bangkok được mô phỏng với mô hình
1D-1D mô tả các đường phố và các hệ thống đường ống và tương tác của chúng.
Mô hình này được xây dựng với MOUSE và kết nối với lượng mưa dự báo theo
thời gian thực, được sử dụng làm đầu vào, thông qua một cơ sở dữ liệu thời gian
thực DIMS.

38. 30
Một cảnh báo nguy cơ ngập lụt có thể được phát hành qua internet và điện
thoại di động WAP. Một điểm thú vị của hệ thống Bangkok này là lời cảnh báo là
không chỉ dựa trên các kết quả từ các mô hình mà còn về kinh nghiệm địa phương.
- Tại Barcelona (Tây Ban Nha): Hệ thống dự báo ngập lụt dựa vào radar và
mô hình mạng lưới thời gian thực.
Lượng mưa được lấy từ một radar với độ phân giải 1 km2
và 7 điểm đo mưa.
Lượng mưa dự báo trong 2 giờ tới. Các dữ liệu radar được hiệu chuẩn với các số
liệu đo mưa. Hệ thống này cũng bao gồm dữ liệu từ 10 cảm biến mực nước. Các
bước thời gian để thu thập dữ liệu radar là 6 phút trong khi nó là 5 phút cho đồng hồ
đo và cảm biến dữ liệu.
Tự động cảnh báo trên màn hình và trên cuộc gọi khi cấp độ của hệ thống
vượt ngưỡng trong các cảm biến dự báo lượng mưa hoặc mực nước cảm biến tràn
mô phỏng trong mô hình thoát nước, hoặc sư cố của hệ thống dự báo. Các cuộc gọi
cảnh báo ATTELNET đã được phát triển bởi CLABSA như một công cụ độc lập để
thích ứng với các loại hệ thống cảnh báo khác nhau.
1.4.2. Trong nước
Việt Nam là một trong số các quốc gia đang phát triển phải thường xuyên đối
mặt với các đợt lũ lụt nghiêm trọng gây ra chủ yếu bởi mưa gió mùa, bão nhiệt đới
và triều cường; mức độ xảy ra khá thường xuyên tại các thành phố như Hà Nội, TP
Hồ Chí Minh, Đà Nẵng và Cần Thơ.
Dưới đây là một số nghiên cứu về ngập lụt ở Việt Nam.
1. Quy hoạch thoát nước JICA
Năm 1995 quy hoạch tổng thể hệ thống thoát nước Hà Nội do Cơ quan hợp
tác quốc tế Nhật Bản (JICA) lập chỉ gói gọn trong 4 quận là: Hoàn Kiếm; Đống Đa;
Hai Bà Trưng, Ba Đình và một phần của quận Tây Hồ, Cầu Giấy, Thanh Xuân và
Hoàng Mai trên diện tích 135,4km2 thuộc lưu vực sông Tô Lịch. Khả năng thoát
nước hiện trạng của sông Tô Lịch chỉ vào khoảng 30-35m3
/s trong khi công suất

39. 31
yêu cầu để thoát cho trận mưa có chu kỳ 10 năm là 170m3
/s. Đây có thể nói là một
trong những nguyên nhân chính gây ra tình trạng ngập úng cho thành phố Hà Nội.
Hiện nay, tiêu thoát nước ở các khu vực đồng bằng chủ yếu bằng bơm. Các
công trình này có thể bơm trực tiếp ra sông Đáy, sông Hồng,... hoặc bơm trực tiếp
vào các trục tiêu nội đồng như sông Nhuệ, sông Tích, sông Mỹ Hà... Ngoài ra còn
có hàng loạt các cống dưới đê sông Đáy, sông Tích... cũng tiêu thoát ra các sông
trục bằng tự chảy khi có điều kiện.
Hình 10: Quy hoạch thoát nước khu vực nội thành Hà Nội (JICA, 1995)
Công trình đầu mối tiêu của toàn thành phố hiện có 723 công trình (diện tích
tiêu thiết kế là 237.245 ha, diện tích cần tiêu là 209.028 ha) nhưng khả năng thực tế
các công trình tiêu này chỉ đạt 80% so với diện tích cần tiêu. Tuy nhiên toàn bộ hệ
thống tiêu ứng với năm có tần suất mưa và mực nước 10% chỉ đạt 60-70%.

40. 32
Thành phố Hà Nội đã đầu tư thực hiện dự án thoát nước giai đoạn I: xây
dựng trạm bơm Yên Sở và kênh dẫn, cải tạo 04 con sông thoát nước chính trong
Thành phố, cải tạo các hồ điều hòa, cải tạo 07 cửa xả lũ và cửa điều tiết. Dự án đã
nâng cao năng lực quản lý hệ thống thoát nước, trình độ chuyên môn của đội ngũ
cán bộ quản lý và trang bị cho Công ty TNHHNN Một thành viên Thoát nước Hà
Nội dàn thiết bị nạo vét cơ giới góp phần nâng cao hiệu quả công tác duy trì hệ
thống, giải quyết cơ bản thoát nước trong khu vực nội thành Hà Nội cũ gồm các
quận Hoàn Kiếm, Ba Đình, Đống Đa, Hai Bà Trưng đáp ứng trận mưa thiết kế
172mm/2ngày.
Thành phố cũng đang thực hiện dự án thoát nước giai đoạn II (bao gồm các
khu vực thuộc lưu vực sông Tô Lịch diện tích 77,7 km2
và một phần các khu vực
lân cận): chống úng cho Thành phố trong phạm vi dự án và vùng lân cận khi có mưa
với chu kì 10 năm ứng với lượng mưa 310mm/2ngày đối với sông và mương thoát
nước, chu kỳ 5 năm đối với hệ thống cống với lượng mưa 70mm/h; cải thiện môi
trường cho lưu vực sông Tô Lịch.
2. PGS.TS Trần Thục, TS Hoàng Minh Tuyển, Huỳnh Thị Lan Hương, Đặng
Quang Thịnh, Trần Anh Phương – Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10
– Viện khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường: Ứng dụng mô hình Mike 11
GIS tính toán cảnh báo ngập lụt hạ du sông Hương.
Trong đó, mô hình MIKE 11 thực hiện các tính toán thuỷ văn, thuỷ lực nhằm
đưa ra các giá trị mực nước, lưu lượng tại các tất cả mặt cắt của hệ thống sông, sau
đó những giá trị này được đưa lên bản đồ tương ứng với vị trí trong không gian của
mỗi mặt cắt từ đó xác định diện và độ sâu ngập lụt gây ra bởi mỗi trận lũ bằng mô
hình MIKE 11 GIS.
Các sông trong sơ đồ tính thủy lực sông Hương bao gồm: sông Bồ, Nham
Biều, sông Tả Trạch, Hữu Trạch, sông Hương và vùng đầm phá Tam Giang. Các
biên trên được sử dụng là các biên lưu lượng lấy tại Dương Hoà (sông Tả Trạch),
Bình Điền (Hữu Trạch) và Cổ Bi (sông Bồ). Ba biên dưới được sử dụng là mực

41. 33
nước triều lấy tại An Xuân (Nham Biều), Tân Mỹ (sông Hương), Cống Quan (Lợi
Nông). Lượng gia nhập khu giữa được tính từ mưa thành dòng chảy bằng mô hình
NAM sau đó phân phối đều giá trị nhập lưu này cho tất cả các mặt cắt. Sau khi đã
có lưu lượng tại 3 biên trên bằng cách áp dụng mô hình mưa - dòng chảy NAM, sử
dụng mô đun thuỷ lực trong MIKE 11 để tính toán thuỷ lực cho phần hạ lưu sông
Hương để thu được các giá trị mực nước, lưu lượng tại tất cả các mặt cắt trên hệ
thống sông: hai trạm thuỷ văn được sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình là
trạm Kim Long trên sông Hương và trạm Phú Ốc trên sông Bồ.
Hai trận lũ được lựa chọn là trận lũ XI/1983 và trận lũ XI/1999 do đây là hai
trận lũ lịch sử xảy ra trên lưu vực đã làm ngập lụt trên diện rộng và dài ngày cho
phần hạ lưu, gây nhiều thiệt hại nghiêm trọng về người và của cho khu vực này.
Với việc áp dụng đồng thời các mô hình MIKE 11 và MIKE 11 GIS, bản đồ
ngập lụt của một số trận lũ lớn đã được xây dựng tương đối hoàn chỉnh cho lưu vực
sông Hương trong đó các thông tin được cung cấp bởi các mô hình bao gồm diễn
biến ngập lụt theo thời gian, độ sâu ngập lụt và thời gian ngập của từng vị trí trên
lưu vực. Bộ thông số mô hình, qua giai đoạn hiệu chỉnh và kiểm nghiệm, cho thấy
tương đối phù hợp và ổn định cho phép áp dụng trong công tác dự báo lũ và cảnh
báo ngập lụt trên lưu vực. Một số hướng phát triển tiếp của nghiên cứu bao gồm
đánh giá thiệt hại do lũ lụt gây ra, xem xét ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến lũ
lụt, tài nguyên nước xây dựng hệ thống cảnh báo lũ lụt và khung hỗ trợ ra quyết
định trong hoạch định chính sách phát triển kinh tế xã hội cũng như khi ứng phó với
các trường hợp khẩn cấp [9].
3. Đặng Thanh Lâm – Luận án tiến sĩ, viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam:
Xây dựng mô hình thích hợp cho tính toán hệ thống công trình tổng hợp tiêu thoát
nước đô thị vùng ảnh hưởng triều.
Nghiên cứu sử dụng mô hình DELTA-P ghép nối mô hình thủy lực đường
ống và thủy lực sông kênh, mô phỏng bài toán tiêu thoát nước lưu vực Tân Hóa –
Lò Gốm thuộc thành phố Hồ Chí Minh.

42. 34
Mô hình kết nối DELTA-P được thử nghiệm ứng dụng cho hệ thống sông
kênh vùng hạ lưu sông Đồng Nai-Sài Gòn với kết quả kiểm nghiệm mực nước tốt
và hệ thống cống ngầm thuộc lưu vực kênh Tân Hóa-Lò Gốm thuộc TP Hồ Chí
Minh có số liệu đầy đủ về tài liệu địa hình bề mặt lưu vực, mặt cắt kênh, kích thước
và tuyến cống và số liệu điều tra vùng ngập úng đô thị.
Kết quả tính toán ngập úng do trận mưa lớn tần suất 10% cho thấy các vùng
ngập và độ sâu ngập phù hợp với số liệu điều tra. Thời gian tính toán mô phỏng
tương đối dài trong khoảng 15 ngày cho thấy hiện tượng ngập úng do mưa kết hợp
với triều (ngày 01/10), ngập do triều cường (ngày 04-08/10) và ngày triều kém
không gây ngập úng (ngày 09-12/10).[8]
4. Phạm Mạnh Cổn – Luận án tiến sĩ, trường Đại học Khoa học Tự nhiên –
Đại học Quốc gia Hà Nội: “Nghiên cứu cơ sở khoa học mô phỏng hệ thống cần
bằng nước mặt trong úng ngập khu vực nội thành Hà Nội”
Nghiên cứu đã ứng dụng MIKE FLOOD kết hợp từ các mô đun MIKE
URBAN, MIKE 11 và MIKE 21 thiết lập hệ thống thoát nước khu vực nội đô Hà
Nội bao gồm toàn bộ lưu vực sông Tô Lịch theo quy hoạch thoát nước giai đoạn 1
của JICA.
Lưu vực sông Tô Lịch có 4 con sông có cùng chức năng thoát nước thải và
nước mưa chính cho toàn bộ khu vực nội đô: + Lưu vực sông Tô Lịch, lấy sông Tô
Lịch có chiều dài 7.036m làm chủ thể, diện tích khoảng 7759 ha được chia thành 7
tiểu lưu vực nhỏ là Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu, Hoàng Liệt, Yên Sở và hồ Tây
gồm toàn bộ các quận Hoàn Kiếm, Ba Đình, Hai Bà Trưng, Đống Đa, một phần các
quận Thanh Xuân, Hoàng Mai, Cầu Giấy.
Sử dụng 2 trận mưa từ ngày 31/10-1/11/2008 và từ ngày 8-9/8/2013 để hiệu
chỉnh và kiểm định hệ thống thoát nước trên.
Nghiên cứu đã chỉ ra được tình trạng mất cân bằng cục bộ trong hệ thống là
nguyên nhân gây nên úng ngập cho khu vực nội đô Hà Nội. Từ việc xác định được
nguyên nhân của úng ngập, nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật tác động lên

43. 35
các nút mất cân bằng chủ đạo của hệ thống cân bằng nước mặt, nhằm cải thiện tình
trạng úng ngập cho khu vực nội đô. Các kết quả mô phỏng đã chỉ ra tính khả thi của
giải pháp này; từ đó dẫn đến kết luận rằng giải pháp đề xuất có thể được ứng dụng
trong thực tiễn phòng chống úng ngập hiện tại, cũng như góp phần vào công tác quản
lý môi trường nước và dự báo úng ngập đối với nội đô Hà Nội trong tương lai.[4]
Kết luận: Việc ứng dụng các mô hình xây dựng hệ thống dự báo, cảnh báo
ngập lụt thời gian thực ở các thành phố trên Thế giới đã phát triển từ nhiều năm
trước. Tuy nhiên, ở Việt Nam chưa có bất kỳ một nghiên cứu nào về hệ thống cảnh
báo trực tuyến cho các thành phố vào mùa mưa. Trong luận văn đã xây dựng hệ
thống cảnh báo ngập lụt thời gian thực cho lưu vực Kim Ngưu vừa để giải quyết bài
toán ngập lụt cho thành phố Hà Nội vừa là một bước đà để theo kịp sự phát triển
của thế giới.

44. 36
CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH
2.1. Lý thuyết mô hình
2.1.1. Mô hình MIKE URBAN
MIKE URBAN kết hợp 20 năm truyền thống của DHI trong kỹ thuật mô
phỏng với công cụ chủ đạo là kỹ thuật GIS của ESRI. Kết quả là một phần mềm
tiêu chuẩn công nghiệp mới về công nghiệp và mô hình hóa phân bổ nguồn nước và
mạng lưới thoát nước.[18]
Trong mô hình có sự kết hợp giữa mô hình thủy văn và mô hình mô phỏng
hệ thống thoát nước 1 chiều với mô hình mô phỏng dòng chảy bề mặt 2 chiều.
a) Mô hình thủy văn (Catchment Hydrology model)
Mô hình này mô phỏng dựa trên các phương trình thủy văn, dòng chảy được
tính toán từ mưa dựa trên các đặc điểm của lưu vực. Khái quát quá trình mô phỏng
mưa – dòng chảy của mô hình này thể hiện như hình 10.
Hình 11 : Sơ đồ tính toán mưa – dòng chảy
Với biên mưa đầu vào là số liệu thực đo tại các trạm khí tượng cơ bản và
điểm đo mưa, dựa trên đặc điểm tiểu lưu vực (khu vực được chia thành các tiểu lưu
vực bằng công cụ phân chia tiểu lưu vực của MIKE URBAN dựa vào vị trí phân bổ

45. 37
hố ga thu nước), kết hợp với điều tra khảo sát thực địa  xác định được biên mưa
ảnh hưởng tới từng khu vực.
Số liệu mưa kết hợp với hình dạng lưu vực ảnh hưởng của trạm mưa đó, mô
hình dựa vào các phương trình thủy văn cơ bản sẽ mô phỏng quá trình dòng chảy
trên lưu vực đó.
Hầu hết các mô hình thủy văn là mô hình khái niệm, dựa trên tập hợp các
thông số thực nghiệm mà cần phải được hiệu chỉnh từ các phép đo thực địa. Mô
hình dòng chảy bề mặt đô thị không cho phép người sử dụng thiết lập mô phỏng
thủy động lực học dòng chảy; về cơ bản mô hình này được sử dụng làm đầu vào cho
mô hình mạng lưới thoát nước.
b) Mô hình 1D: Mô hình hệ thống thoát nước 1 chiều (Drainage Network ID
model )
Đây là mô hình giải quyết bài toán dòng chảy một chiều sử dụng phương
trình Saint-Venant để mô phỏng các quá trình dòng chảy trong mạng lưới đường
ống thoát nước, bao gồm cả các thiết bị phức tạp như máy bơm, cửa, đập tràn, van...
Chất lượng của các mô hình này phụ thuộc vào chất lượng của dữ liệu đầu vào và
quá trình hiệu chỉnh. Mô hình 1 chiều thường xử lý dòng chảy có áp và tự do. Biên
sử dụng trong mô hình thường là dòng chảy lưu vực hoặc dòng chảy mùa khô tại
các biên thu nước và mực nước tại các cửa ra.
Hình 12: Sơ đồ tính toán dòng chảy trong hệ thống thoát nước 1 chiều

46. 38
Sử dụng MIKE URBAN để tính toán số liệu từ mô hình dòng chảy bề mặt và
kết nối với hệ thống mạng lưới thoát nước. Mô hình hệ thống thoát nước 1 chiều mô
phỏng định tuyến lũ bề mặt, cộng với mực nước được tính trong việc lưu trữ ảo
không liên quan đến thực tế của nước tràn.
Tuy nhiên, mô hình mô phỏng như trên không phù hợp để mô phỏng các
hiện tượng dòng chảy tràn trên hệ thống thoát nước. Do đó để có thể mô phỏng quá
trình dòng chảy tràn trên bề mặt, phải có sự kết hợp mô hình mô phỏng hệ thống
thoát nước 1 chiều với mô hình mô phỏng dòng chảy bề mặt 2 chiều để thiết lập mô
phỏng quá trình dòng chảy tràn trên bề mặt khi có mưa lớn.
c) Mô hình 1D-2D: Kết hợp mô hình mô phỏng hệ thống thoát nước 1 chiều
với mô hình mô phỏng dòng chảy bề mặt 2 chiều
Đây là mô hình kết hợp đã được sử dụng trong một số nghiên cứu và bây giờ
đã có sẵn trong các gói phần mềm thương mại như INFOWORKS và MIKE
FLOOD. Dòng chảy hệ thống thoát nước vẫn được mô phỏng trong mô hình 1chiều
nhưng dòng chảy bề mặt được tính bằng giải phương trình Saint-Venant cho dòng
chảy 2 chiều. Mô hình 2 chiều được sử dụng để mô phỏng chính xác địa hình bề
mặt đô thị, bao gồm các tòa nhà, ao, các công trình kiến trúc khác. Tính toán thủy
động lực học dòng chảy sử dụng mô hình bề mặt 2 chiều cho phép tính toán như
dòng chảy với vận tốc 2 hướng thành phần.
Hình 13: Sơ đồ kết hợp mô hình 1 chiều và 2 chiều

47. 39
Việc trao đổi nước giữa mạng 1 chiều và mạng 2 chiều sẽ được xử lý thông
qua các liên kết nối, thường nằm ở hố ga, các nút của mạng lưới hệ thống thu nước
1D sẽ được kết nối với ô lưới của mô hình bề mặt 2D. Như vậy, kết quả của mô
hình 1D - 2D phụ thuộc nhiều vào độ chính xác và mức phân giải của dữ liệu địa
hình (mật độ & độ cao, các tòa nhà hình ...) tạo lưới trong mô hình bề mặt 2D. Kích
thước lưới khuyến khích dùng cho mô hình bề mặt 2D đô thị thường là 1m đến 5m.
Trên thực tế, sử dụng GIS trong quá trình tiền xử lý số liệu thường được yêu cầu để
đảm bảo các đặc điểm địa hình chính sẽ được cung cấp đẩy đủ vào mô hình 2D.
Hình 14: Sử dụng GIS xử lý số liệu địa hình
Việc sử dụng kết hợp mô hình 1 chiều - 2 chiều sẽ giúp mô phỏng dòng chảy
bề mặt chính xác hơn dòng chảy 1 chiều, tuy nhiên cần nhiều thời gian tính toán
hơn mô hình kết hợp 1 chiều – 1 chiều. Như vậy, mô hình 1D-2D thường được sử
dụng cho các ứng dụng off-line.
2.2.2. Mô hình MIKE OPERATIONS
Từ năm 2014, DHI đã phát triển hệ thống phần mềm thủy lực lên một bước
mới, đó là tích hợp các thành phần quản lý dữ liệu thời gian thực và hỗ trợ ra quyết
định cùng với lõi tính toán mô hình để tạo ra một hệ thống duy nhất MIKE cung cấp
bởi DHI[17]. Việc tích hợp các thành phần trên một nền tảng thống nhất đã giúp hệ
thống phần mềm MIKE phát triển lên một mức độ mới, đó là có thể xây dựng các
hệ thống mô phỏng thời gian thực mà hệ thống cảnh báo ngập lụt thời gian thực

48. 40
MIKE OPERATIONS là một trong những ứng dụng điển hình. Hệ thống bao gồm:
- Hệ thống MIKE Customized và DIMS chạy trên máy chủ trung tâm, tiếp
nhận, xử lý và cung cấp dữ liệu.
- Các trạm đo tự động đo đạc và truyền dữ liệu tự động và liên tục về máy
chủ trung tâm.
- MIKE OPERATOR: giao diện người điều hành hệ thống, theo dõi quá trình
mô phỏng tự động và thiết lập các kịch bản.
- Lõi mô hình tính toán: mô hình MIKE URBAN được cài đặt để chạy tự
động hoặc theo kịch bản do người điều hành xây dựng. Là mô hình tích hợp giữa
Mike Urban và hệ thống cơ sở dữ liệu DIM.CORE, là hệ thống tích hợp kiểm soát
và cảnh báo thời gian thực cho các lưu vực đô thị và các khu vực thu nước.
- Hệ thống quản lý dữ liệu di động (DIMS mobile) và giao diện web để trình
diễn của MIKE OPERATIONS. Là hệ thống lưu trữ, quản lý dữ liệu nhằm kết nối
hệ thống quan trắc (SCADA) với mô hình toán, đồng thời, triển khai giám sát/ điều
khiển thời gian thực.
Hình 15: Giao diện quản lý của DIM

49. 41
Các thành phần chính của DIMS gồm:
+ Module chính, thực thi các tác vụ thu thập số liệu
+ Giao diện người sử dụng
+ Các module cơ sở
+ Phần mở rộng có thể lập trình của bên thứ 3
+ Kiểm soát số liệu
+ Tính năng bảo toàn hệ thống
2.2. Các bƣớc thực hiện mô hình
Hình 16: Sơ đồ khối các bước thực hiện trong mô hình MIKE URBAN

50. 42
Hình 17: Sơ đồ khối các bước thực hiện trong mô hình MIKE OPERATIONS

51. 43
CHƢƠNG3:ỨNGDỤNGMÔHÌNHTHỦYVĂNĐÔTHỊ XÂYDỰNGBẢNĐỒ
NGẬPLỤTTHÀNHPHỐHÀNỘIVÀHỆTHỐNGDỰBÁONGẬPLỤT
THỜIGIANTHỰCCHOLƢUVỰCKIMNGƢU
Việc xây dựng mô hình thủy văn đô thị được triển khai theo 3 mô hình sau:
- Mô hình cho toàn thành phố Hà Nội: Gồm mô hình thủy văn, thủy lực 1
chiều và thủy lực 2 chiều với lớp DEM 30×30m.
- Mô hình cho 8 quận nội thàn Hà Nội: Gồm mô hình thủy văn, thủy lực 1
chiều và thủy lực 2 chiều với lớp DEM 5×5m.
- Mô hình cho lưu vực Kim Ngưu: Gồm mô hình thủy văn, thủy lực 1 chiều
và thủy lực 2 chiều với lớp DEM 5×5m.
Khu vực nghiên cứu hệ thống thoát nước thành phố
Hà Nội
8 quận nội thành Hà Nội
Lưu vực Kim Ngưu
Hình 18: Khu vực nghiên cứu hệ thống thoát nước Hà Nội

52. 44
3.1. Thiết lập mô hình cho hệ thống thoát nƣớc Hà Nội
3.1.1. Xây dựng mô hình toán
Với những số liệu thu thập được, sử dụng MIKE URBAN để mô phỏng tính
toán quá trình mưa – dòng chảy, hệ thống cống và hố ga thu nước, sau đó kết nối
kết quả thu được với lưới cấu trúc tạo trên nền DEM để xây dựng bản đồ cảnh báo
úng ngập cho khu vực nghiên cứu.
* Tạo nút tính toán
Các dữ liệu mô tả nút tính toán bao gồm: Vị trí nút (tọa độ x, y), loại nút
(giếng thăm, hồ chứa, miệng xả...), cốt mặt đất, độ sâu chôn cống, loại cống và kích
thước của nút.
Dữ liệu mô tả đường ống trong mô hình thể hiện loại cống (hộp, có áp, hình
trứng), vật liệu làm cống (xi măng, ống gang thép..), cao độ của mối nối cống, kích
thước cống.
Hình 19: Hình ảnh Nodes trong MIKE URBAN
* Links các nút
Các nút được kết nối với nhau bởi các đường cống. Số liệu mô tả cống bao
gồm: kích thước cống (loại cống, độ dài, rộng hoặc đường kính của cống,…), độ
dốc, kết nối từ nút nào đến nút nào hay từ nút ra các trạm bơm, cửa xả.
Tải bản FULL (98 trang): https://bit.ly/3dnhB4l
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

53. 45
Hình 20: Hình ảnh nhập Links trong MIKE URBAN
Hình 21: Trắc dọc tuyến cống
* Catchment (lưu vực)
Về mặt lý thuyết các lưu vực bộ phận được phân chia theo nguyên tắc sau:
- Căn cứ vào diễn biến cao độ các điểm trên bản đồ địa hình. Bản đồ có tỷ lệ
càng lớn, mức độ tin cậy càng lớn. Ví dụ, với đô thị đồng bằng tỷ lệ bản đồ tối thiếu
là 1:10.000 ( chênh lệch đuưòng đồng mức 2,5 m), 1: 5.000 (1,25 m),
- Căn cứ vào phân nhánh của hệ thống sông, kênh, cống,
Tải bản FULL (98 trang): https://bit.ly/3dnhB4l
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

54. 46
- Căn cứ vào hệ thống đường giao thông,
- Căn cứ điều tra hướng chảy lũ trong các trận lũ thực,
- Kế thừa có chọn lọc các nghiên cứu cũ.
- Kết hợp bản đồ địa hình, bản đồ phân chia địa giới hành chính, bản đồ địa
chính, bản đồ giao thông, bản đồ sử dụng đất để xác định đường phân chia lưu vực
sao cho lưu vực bộ phận đảm bảo diện tích cần thiết cho tính toán, tương đối đồng
nhất về địa hình, độ dốc, hướng dòng chảy, diện tích có lớp phủ cứng, diện tích tự
nhiên, độ nhám, điều kiện đô thị . . .
Tuy nhiên trên thực tế MIKE URBAN đã xây dựng công cụ phân chia tiểu
lưu vực dựa trên những tiêu chí cơ bản đó, giúp cho việc phân chia lưu vực bộ phận
chính xác và nhanh chóng hơn.
Hình 22: Hình ảnh nhập số liệu lưu vực trong MIKE URBAN
Theo quy hoạch thoát nước của JICA năm 1995, hệ thống thoát nước chỉ
được xây dựng trên địa bàn 4 quận Ba Đình, Đống Đa, Hoàn Kiếm, Hai Bà Trưng
và một phần của các quận Cầu Giấy, Tây Hồ, Hoàng Mai, Thanh Xuân. Nhưng mục
tiêu của luận văn là xây dựng bản đồ ngập lụt cho 8 quận nội thành Hà Nội. Vì vậy,
8307855