Đánh giá nguy cơ và thiệt hại do ngập lụt vùng hạ du sông Sài Gòn – Đồng Nai dưới tác động xả lũ từ hồ chứa Dầu Tiếng

TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018 152 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ VÀ THIỆT HẠI DO NGẬP LỤT VÙNG HẠ DU SÔNG SÀI GÒN – ĐỒNG NAI DƯỚI TÁC ĐỘNG XẢ LŨ TỪ HỒ CHỨA DẦU TIẾNG 1 ASSESSMENT OF FLOOD RISK AND DAMAGE IN SAIGON-DONGNAI RIVER DOWNSTREAM UNDER THE IMPACT OF OPERATING REGIME OF DAU TIENG RESERVOIR ThS. Đinh Thị Thùy Trang, KS. Đỗ Hồng Lam, Nguyễn Duy Khang, Hồ Lâm Trường Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam Trung tâm Ứng dụng Công nghệ Vũ Trụ TP.HCM TÓM TẮT Ngập lụt vùng hạ du sông Sài Gòn – Đồng Nai bị tác động bởi 3 nguyên nhân chính: mưa, lũ, triều và tổng hợp của cả 3 yếu tố trên. Trong các năm qua, nhiều quy hoạch đã được thực hiện nhằm chống ngập cho vùng hạ du. Bằng việc sử dụng công cụ mô hình toán MIKE, phần mềm ArcGIS và ngôn ngữ lập trình Matlab để mô phỏng chế độ thủy lực dòng chảy trên sông và bãi tràn; xử lý và phân tích không gian; và, thực hiện các thuật toán; nhóm tác giả phân tích nguy cơ và thiệt hại do ngập lụt vùng hạ du sông Sài Gòn – Đồng Nai dưới tác động xả lũ từ hồ chứa Dầu Tiếng trong những điều kiện khác nhau về địa hình, thủy văn, các quy hoạch chống ngập và có xét đến biến đổi khí hậu nhằm đánh giá hiệu quả của các quy hoạch. Kết quả cho thấy, tổng diện tích ngập toàn vùng giảm 45% nếu QH1547 được thực hiện và giảm 35% nếu QH1547 giai đoạn 1 hoàn thành, tương ứng là giá trị thiệt hại giảm từ 78% - 63% so với hiện trạng. Từ khóa: ngập lụt sông Sài Gòn, hồ Dầu Tiếng, xả lũ. ABSTRACT Flooding in Saigon – Dongnai river downstream is caused by 3 main factors: rain, flood, tide and the combinatioin of those 3 factors. In recent years, many preventing flooding plannings have been carried out. With the application of mathematical models MIKE, ArcGIS software and programing language Matlab to simulate hydraulic regime in the Saigon River and floodplain; process and analyze geographic information; and, implement algorithms, the authors conduct research on flood risk analysis and flood damage assessment in Saigon – Dongnai river downstream under the impact of operating procedure of Dau Tieng reservoir in different condition of topohraphy, hydrology, flood prevention planning in the context of climate change in 1 Bài báo là sản phẩm của đề tài “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp phân lũ, chậm lũ, giảm lũ sông Sài Gòn nhằm giảm thiểu ngập lụt Tp.HCM khi hồ Dầu tiếng xả lũ theo thiết kế hoặc xảy ra vỡ đập” do Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam thực hiện. TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 153 order to evaluate the efficacy of those plannings. The results show that, total inundated area decreases by 45% with 1547 planning and 35% with 1547 planning – phase 1; the damage also reduce by 78% - 63% respectively. Keywords: Saigon river flood, Dau Tiengreservoir, flood discharge. 1. GIỚI THIỆU Thành phố Hố Chí Minh nằm ở hạ lưu hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai, giáp biển Đông, nằm trên vùng cửa các con sông lớn, một mặt chịu áp lực của nước nguồn từ trên đổ xuống trong mùa mưa lũ, một mặt chịu áp lực của biển từ dưới lên quanh năm: triều cao, gió bão. Với đặc điểm địa hình thấp và bằng phẳng, 75% diện tích có cao trình thấp hơn +2,0 m; nơi đây thường xuyên xảy ra tình trạng ngập úng. Các nguyên nhân khách quan gây ngập úng có thể tóm tắt như sau: (i) ngập do mưa, hệ thống kênh, cống tiêu nội thành chưa đủ đáp ứng, (ii) ngập do lũ: ngoài lũ từ thượng nguồn sông Sài Gòn – Đồng Nai còn có lũ từ lưu vực sông Mê Kông thông qua hệ thống kênh rạch nối liền các sông Vàm Cỏ với vùng TP.HCM, (iii) ngập do triều, những lúc triều lên hoặc triều cường, mực nước trong sông kênh lên cao gây khó khăn cho việc tiêu thoát, (iv) tổng hợp của các nguyên nhân trên. Từ năm 1985, với vai trò là điều tiết nhiều năm, hồ Dầu Tiếng có thể giữ lại hầu như toàn bộ dòng chảy trong hồ, ngay cả với lũ có tần suất trên 10%. Đối với lũ có tần suất trên 1%, hồ cũng có tác dụng cắt đỉnh từ 20 - 40% làm giảm dòng lũ xuống hạ lưu. Các quy hoạch phục vụ chống ngập cho vùng hạ du, đặc biệt là khu vực Thành phố Hồ Chí Minh cũng đã được nghiên cứu và thực hiện. Để đánh giá tác động xả nước hồ Dầu Tiếng cũng như hiệu quả của các quy hoạch đến ngập lụt Tp.HCM nói riêng và hạ lưu hồ nói chung, nhóm tác giả đã tiến hành phân tích nguy cơ và tính toán thiệt hại do ngập cho các kịch bản tính toán phù hợp với điều kiện hiện trạng, quy trình vận hành của các hồ chứa lớn, gắn liền với các quy hoạch đã được phê duyệt và có cập nhật yếu tố biến đổi khí hậu. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vùng nghiên cứu Vùng nghiên cứu là lưu vực sông Sài Gòn và một phần hạ du lưu vực sông Đồng Nai thuộc các tỉnh Tây Ninh, Bình Dương, Long An, Đồng Nai và trọng tâm là Tp.HCM. 2.2. Phương pháp thực hiện a. Nguy cơ ngập lụt Nguy cơ ngập lũ được xác định bằng phương pháp mô hình toán và phân tích không gian mô phỏng mức độ ngập theo độ sâu và diện tích. Để mô phỏng tương tác dòng chảy trên bãi, mô hình 2 chiều MIKE 21 FM được thiết lập cho toàn vùng hạ du (diện tích khoảng: 6.585 km²) đảm bảo bao phủ những vùng có khả năng bị ngập. Phạm vi vùng tính toán được xây dựng ở dạng lưới tam giác bất quy TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018 154 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM Hình 1. Phạm vi vùng nghiên cứu tắc với 523.627 ô và 997.612 điểm, trong đó kích thước ô không vượt quá 10.000 m2, diện tích ô nhỏ nhất là 190 m2. Kết quả tính toán độ sâu ngập lớn nhất của mô hình được trích xuất để xử lý bằng phần mềm ArcGIS để tính toán diện tích theo các khoảng sâu ngập và xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lũ. b. Tính toán thiệt hại do ngập Phần mềm ArcGIS và MATLAB được ứng dụng để xử lý thông tin và tính toán thiệt hại do ngập đối với các nhóm sử dụng đất. 2.3. Dữ liệu bản đồ Mô hình số độ cao vùng hạ lưu Sài Gòn - Đồng Nai và khu vực Tp.HCM được cung cấp từ trung tâm lưu trữ quốc gia - Cục đo đạc và bản đồ Việt Nam và cập nhật từ những đề tài, dự án trước đây do Viện KHTL miền Nam thực hiện. Địa hình đến năm 2025 dựa vào Điều chỉnh quy hoạch chung xây dựng đến năm 2025 của Tp.HCM do Viện Quy hoạch Xây dựng thực hiện. Bản đồ hành chính các tỉnh /Thành phố thuộc phạm vi vùng nghiên cứu, bản đồ hiện trạng sử dụng đất và quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 được thu thập từ Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh Long An, Bình Dương, Đồng Nai và Tp. Hồ Chí Minh. 2.4. Cơ sở tính toán thiệt hại do ngập Thiệt hại do ngập vùng hạ du Sài Gòn – Đồng Nai được tính toán dựa vào báo cáo “Global flood depth-damage function” của Ủy ban Châu Âu (Huizinga, De Moel, & Szewczyk, 2017) cho các nhóm đất khác nhau. a. Phân loại các nhóm đất Các loại đất được phân nhóm như sau: - Nhóm đất nhà ở “Residential buildings”: bao gồm các loại hình nhà ở, kể cả căn hộ và các hình thức tương tự khác. - Nhóm đất thương mại “Commercial buildings”: bao gồm các nhà thương mại và các hình thức tương tự như văn phòng, trường học, bệnh viện, khách sạn, cửa hàng. - Nhóm đất công nghiệp “Industrial buildings”: bao gồm các tòa nhà tại khu công nghiệp và các hình thức tương tự như kho bãi, xưởng sản xuất, nhà máy, xí nghiệp. TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 155 Hình 2. Biểu đồ tham số thiệt hại theo độ sâu ngập - Nhóm cơ sở hạ tầng “Infrastructure”: bao gồm các loại hình cơ sở hạ tầng như đường giao thông, thủy lợi. - Nhóm đất nông nghiệp “Agriculture”: đây là các loại đất phục vụ cho hoạt động canh tác nông nghiệp. b. Lập tham số thiệt hại Bộ tham số thiệt hại do ngập được thành lập cho các nhóm đất khác nhau ứng với độ sâu ngập (được tính từ 0 – 6 m). c. Lập bản đồ dự báo thiệt hại Bản đồ dự báo thiệt hại được tính toán dựa trên giá trị thiệt hại theo công thức từ báo cáo “Global flood depth-damage function” của Ủy ban Châu Âu (Huizinga et al., 2017) cho từng nhóm đất khác nhau. Trong đó, giá tiền thiệt hại chuẩn hóa đơn vị VND (đồng), theo chỉ số CPI và chỉ số GDP của Việt Nam năm 2016 (Huizinga et al., 2017), như Bảng 1. Bảng 1. Bảng đơn giá thiệt hại các loại đất tính theo đơn giá Việt Nam đồng Loại đất Đơn giá thiệt hại (đồng/m2) Nhóm đất nhà ở 1.471.924,30 Nhóm đất thương mại 3.367.451,15 Nhóm đất công nghiệp 3.052.497,73 Nhóm đất nông nghiệp 6.191,17 Nhóm cơ sở hạ tầng 598.527,73 Từ bảng đơn giá thiệt hại trên kết hợp với bản đồ tham số thiệt hại, giá trị thiệt hại được tính theo công thức: Giá trị thiệt hại = Tham số x Đơn giá thiệt hại của từng loại đất 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Các kịch bản tính toán Tổng cộng có 5 tổ hợp với 35 kịch bản (KB) thủy lực và được phân tách như sau: - Tổ hợp 0 bao gồm các 3 kịch bản nền trong điều kiện hiện trạng: KB0001 - các hồ không xả nước, không mưa, triều tần suất 10%; KB0011 - Dầu Tiếng không xả, các hồ lớn xả với tần suất 10%, không mưa, triều 10%; KB1011 - Dầu Tiếng không xả, các hồ lớn xả 10%, mưa và triều 10%. TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018 156 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM Hình 3. So sánh diện tích ngập trong điều kiện hiện trạng Từ tổ hợp 1 đến tổ hợp 4, mỗi tổ hợp có 8 mức xả 200, 300, 400, 500, 1.000, 1.500, 2.000, 2.800 (m3/s). Tên gọi các kịch bản (KB) thủy lực như sau: KB1.1 là tổ hợp 1, mức xả 200 m³/s, cho đến KB1.8 – tổ hợp 8, mức xả 2.800 m³/s. Tương tự tổ hợp 4, ký hiệu: KB4.1 (mức xả 200 m³/s) cho đến KB4.8 (mức xả 2.800 m³/s), tổng cộng 32 KB. Bảng 2. Các tổ hợp tính toán thủy lực Tổ hợp Địa hình Công trình Xả thượng lưu Mưa Triều Dầu Tiếng Phước Hòa, Trị An, Cần Đăng (có BĐKH) 0 Hiện trạng Hiện trạng 0/0/0 0/10%/10% 0/0/10% 10% 1 Hiện trạng Hiện trạng 200 – 2.800 m3/s 10% 10% 10% 2 2025 Hiện trạng 200 – 2.800 m3/s 10% 10% 10% 3 2025 QH 15472 200 – 2.800 m3/s 10% 10% 10% 4 2025 QH1547-GĐ13 200 – 2.800 m3/s 10% 10% 10% 3.2. Phân tích nguy cơ ngập lụt Trong nội dung này, nguy cơ ngập lụt được phân tích trên hai phương diện là độ sâu và diện tích ngập. Trong điều kiện hiện nay, ngập lụt ở hạ du Sài Gòn – Đồng Nai chịu tác động sâu sắc nhất từ triều. Chỉ với triều cường (P = 10%, BĐKH) thì tổng diện tích ngập đã là 185.101 ha (trong đó 62,5% ngập dưới 0,5 m). Khi có xả lũ thượng nguồn với tần suất 10% (từ các hồ Trị An, Phước Hòa, Cần Đăng) và mưa lớn (P=10%, BĐKH) thì có thêm 26.280 ha đất bị ngập. Kết hợp với xả hồ Dầu Tiếng với các cấp xả từ 200 m3/s – 2.800 m3/s thì diện tích ngập tăng thêm là từ 2.942 ha đến 18.617 ha, phần lớn với độ sâu ngập trên 1 m. Tổng diện tích ngập là từ 214 đến 235 nghìn ha, trong đó TP.HCM chiếm 62% - 66%. Có thể dễ dàng nhận thấy, tình trạng ngập lụt ở hạ du sông Sài Gòn – Đồng Nai hiện nay là rất nghiêm trọng, tuy nhiên các quy hoạch chống ngập cho thấy hiệu quả đáng kể trong việc giảm diện tích ngập ở hạ du. Quy hoạch 1547 gây ra ngập sâu nhất với tất cả các cấp độ xả hồ Dầu Tiếng, tuy nhiên diện tích ngập trong trường hợp này là 2 Quyết định 1547/QĐ-TTg ngày 28 tháng 10 năm 2008 3 Quyết định 5967/QĐ-UBND ngày 12 tháng 11 năm 2015 TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 157 Hình 4. So sánh diện tích ngập các tổ hợp tính toán có xả lũ từ hồ chứa Dầu Tiếng nhỏ nhất, tổng diện tích ngập ứng với các cấp xả là từ 117 đến 132 nghìn ha. Vùng ngập sâu tập trung ở các khu trũng thuộc Huyện Cần Giờ, huyện Nhơn Trạch, ven bờ sông và chân đập. Bảng 3. Độ sâu ngập lớn nhất và trung bình của các tổ hợp tính toán Tổ hợp Giá trị Độ sâu ngập (m) KB0001 KB0011 KB1011 0 Max 2,4 2,4 2,6 TB 0,46 0,5 0,5 Q200 Q300 Q400 Q500 Q1000 Q1500 Q2000 Q2800 1 Max 2,4 2,4 2,6 2,9 3,9 4,9 5,6 8,8 TB 0,50 0,51 0,51 0,52 0,54 0,57 0,59 0,64 2 Max 2,4 2,4 2,7 2,9 4,1 5,1 6,1 10,7 TB 0,48 0,49 0,49 0,50 0,53 0,57 0,60 0,66 3 Max 2,4 2,4 2,7 3,0 4,3 5,2 6,3 10,8 TB 0,52 0,53 0,54 0,55 0,58 0,63 0,68 0,75 4 Max 2,4 2,4 2,7 3,0 4,2 5,1 6,0 10,8 TB 0,49 0,50 0,50 0,51 0,55 0,59 0,62 0,69 Hiện trạng – xả 2.800 m3/s Địa hình 2025 – xả 2.800 m3/s QH1547 - xả 2.800 m3/s Hình 5. Bản đồ ngập lụt vùng hạ du ứng với các trường hợp tính toán TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018 158 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM Hình 6. So sánh thiệt hại do ngập các kịch bản – tổ hợp 1 Hình 7. So sánh thiệt hại do ngập các tổ hợp tính toán 3.3. Tính toán thiệt hại do ngập Hình 6 thể hiện giá trị gia tăng thiệt hại ứng với các cấp độ xả của hồ Dầu Tiếng trong điều kiện hiện trạng. Rõ ràng là lưu lượng xả càng tăng thì mức độ thiệt hại càng lớn do diện tích và độ sâu ngập cùng tăng. Giá trị thiệt hại tăng từ 102% đến 144% (ứng với cấp xả từ 200 m3/s đến 2.800 m3/s) so với khi hồ Dầu Tiếng không xả, trong cùng điều kiện địa hình, mưa, triều. Bảng 4. Chi tiết tỷ lệ thiệt hại của các tỉnh/thành thuộc vùng hạ du Sài Gòn – Đồng Nai, tổ hợp 1 (hiện trạng) Tỉnh Phần trăm thiệt hại (%) KB 1.1 KB 1.2 KB 1.3 KB 1.4 KB 1.5 KB 1.6 KB 1.7 KB 1.8 Long An 20% 20% 20% 20% 19% 18% 17% 18% Tây Ninh 0% 1% 1% 1% 2% 2% 2% 3% Bình Dương 2% 3% 3% 3% 5% 6% 7% 9% Đồng Nai 12% 11% 11% 11% 11% 10% 10% 9% Tp.HCM 65% 65% 65% 65% 64% 64% 64% 62% Tổng cộng 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% Kết quả phân tích nguy cơ ngập lụt cho thấy QH1547 có thể giảm diện tích ngập đáng kể nhất nhưng lại gây ra ngập sâu ở một số khu vực. Do đó giá trị thiệt hại do ngập là yếu tố quyết định tính hiệu quả của các phương án. Hình so sánh mức độ thiệt hại giữa các tổ hợp 1, 2, 3 và 4 trong các điều kiện khác nhau. Có thể dễ dàng thấy được, việc thực hiện QH1547 có thể giảm từ 72% - 78% thiệt hại so với hiện trạng, tiếp theo là phương án Vành đai III (QH1547 – giai đoạn 1) và phương án nâng cao độ địa hình theo quy hoạch đến năm 2025, có mức giảm như nhau từ 63% - 69%. TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 159 Hiện trạng – xả 2.800 m3/s QH1547 – xả 2.800 m3/s QH1547 GĐ1 – xả 2.800 m3/s Hình 6. Bản đồ dự báo thiệt hại do ngập lụt vùng hạ du ứng với các trường hợp tính toán Trong điều kiện hiện trạng, TP. Hồ Chí Minh bị thiệt hại nặng nề nhất, chiếm tỷ lệ khoảng 65% trên tổng giá trị thiệt hại toàn vùng hạ du. Sau khi nâng cao nền địa hình thì giảm còn 21%; với QH1547, thiệt hại ở TP.HCM giảm còn 19%, và giảm xuống thấp nhất (16%) khi QH1547 giai đoạn 1 được hoàn thành. 4. KẾT LUẬN Triều có tác động sâu sắc đến ngập lụt vùng hạ du sông Sài Gòn – Đồng Nai. Khi triều cường kết hợp với mưa lớn và xả lũ thượng nguồn thì tình trạng ngập úng càng nghiêm trọng, đặc biệt là Tp.Hồ Chí Minh. Nguy cơ và thiệt hại do ngập tăng theo các cấp xả hồ. Cụ thể là ứng với các cấp xả hồ Dầu Tiếng từ 200 m3/s đến 2800 m3/s, diện tích ngập tăng thêm 1% - 10% và thiệt hại tăng thêm 2% - 44% so với khi hồ Dầu Tiếng không xả. Trong điều kiện hiện trạng, diện tích đất bị ngập có thể chiếm đến khoảng 35% diện tích đất tự nhiên toàn vùng với độ ngập sâu trung bình là 0,64 m (ứng với lưu lượng xả 2.800 m3/s). Thiệt hại do ngập tại Tp.HCM là nặng nề nhất, chiếm 65% tổng giá trị thiệt hại toàn vùng. Việc thực hiện các quy hoạch với mục tiêu trọng tâm là bảo vệ Tp.HCM phát huy tác dụng tốt. Tổng diện tích ngập toàn vùng giảm 45% nếu QH1547 được thực hiện và giảm 35% nếu QH1547 giai đoạn 1 hoàn thành, tương ứng là giá trị thiệt hại giảm từ 78% - 63% so với hiện trạng. Phương án nâng cao độ địa hình theo quy hoạch đến năm 2025, có mức giảm như QH1547 giai đoạn 1. Đặc biệt, thiệt hại tại TP.HCM giảm từ 65% xuống còn 16% - 21% trên tổng giá trị thiệt hại toàn vùng khi các quy hoạch được hiện. TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018 160 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Tài nguyên và Môi trường (2016) “Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam năm 2016. [2] Jan Huizinga, Hans de Moel, Wojciech Szewczyk (2017) “Global flood depth-damage function”. [3] Quyết định 1547/QĐ-TTg ngày 28 tháng 10 năm 2008 “Phê duyệt quy hoạch Thủy lợi chống ngập úng khu vực Thành phố Hồ Chí Minh”. [4] Quyết định 5967/QĐ-UBND ngày 12 tháng 11 năm 2015 “Duyệt Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án Giải quyết ngập do triều khư vực Thành phố Hồ Chí Minh có xét đến yếu tố Biến đổi khí hậu (giai đoạn 1) theo hình thức đối tác công tư (Hợp đồng BT)”. Phản biện: PGS. TS. Đinh Công Sản