Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN MỰC NƯỚC TRÊN SÔNG KÊNH, RẠCH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHỤC VỤ CÔNG TÁC GIẢM NGẬP ÚNG Bảo Thạnh, Vũ Thị Hương Phân viện Khí tượng Thủy văn & Môi trường Phía Nam Bài báo đưa số kết phân tích tương quan mực nước trạm sông với số trạm kênh rạch TP. Hồ Chí Minh để tìm hiểu diễn biến mực nước trạm đo mực nước, đồng thời tính toán, xác định tác động thành phần triều đến mực nước triều sông, rạch TP. Hồ Chí Minh. Từ khóa: ngập úng, TP.Hồ Chí Minh, mực nước 1. Mở đầu Từ thập niên vừa qua, tình trạng ngập úng đô thị diễn ngày trầm trọng dẫn đến tranh luận nguyên nhân giải pháp trọn vẹn cho vấn đề này. Ngập lụt thành phố Hồ Chí Minh nhận định nhiều nguyên nhân khác mưa, triều, lũ thượng nguồn tác động người . Một nguyên nhân chủ đạo mực nước triều gây lên. Sau tiến hành thu thập tài liệu, dựa phân tích thống kê số liệu mực nước thu thập từ trạm thủy văn sông số trạm kênh rạch gần vùng có xảy ngập thường xuyên địa bàn TP.Hồ Chí Minh, báo cáo đưa số kết phân tích tương quan mực nước trạm sông với số trạm kênh rạch để tìm hiểu diễn biến mực nước đó. 2. Phương pháp nghiên cứu, số liệu sử dụng Để tính tương quan mực nước điểm đo kênh, rạch với trạm đo mực nước sông nghiên cứu sử dụng phương pháp thống kê để tính toán. Theo hướng đó, nghiên cứu lựa chọn khảo sát chỉnh lý số liệu mực nước số vị trí kênh rạch thành phố Hồ Chí Minh để phục vụ tính toán (các vị trí lựa chọn thuộc khu vực hay bị ngập - có tính nhạy cảm): Tại điểm cầu Kiệu Kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè (Quận Bình Thạnh); điểm cầu kênh Tẻ Kênh Tẻ (Quận 8); điểm cầu Gò Dưa Rạch Gò Dưa (Quận Thủ Đức); điểm chân cầu Mương Chuối Kênh Mương Chuối (Huyện Nhà Bè). Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 165 Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI Trạm sông để tính tương quan trạm đo mực nước Phú An trạm đo mực nước Nhà Bè. Hình biểu thị khu vực nghiên cứu vị trí điểm đo đạc, thu thập số liệu mực nước. Hình 1. Bản đồ thể trình mực nước vị trí thu thập đo đạc 3. Phân tích tương quan mực nước sông kênh rạch TP.Hồ Chí Minh  Tương quan mực nước điểm đo rạch Gò Dưa, kênh Mương Chuối với mực nước trạm Nhà Bè, Phú An Bảng 1. Tương quan mực nước điểm đo rạch Gò Dưa, Mương Chuối với trạm Nhà Bè, Phú An Tương quan với HNhàBè Tương quan với HPhúAn Gò Dưa Mương Chuối Gò Dưa Mương Chuối Mực nước cao 0.807 0.95 0.82 0.93 Mực nước thấp 0.84 0.98 0.91 0.94 Mực nước trung bình 0.77 0.99 0.95 0.99 Đặc trưng Theo Bảng cho thấy tương quan mực nước Gò Dưa Mương Chuối với trạm Nhà Bè quan hệ tương quan chặt. Các hệ số tương quan cao, mực nước trung bình Mương Chuối với Nhà Bè hệ số tương quan gần 100%. Tại Gò Dưa thấp lên đến 77% mực nước trung bình.  Tương quan mực nước điểm đo kênh Nhiêu Lộc, Kênh Tẻ với mực nước trạm Nhà Bè, Phú An Theo Bảng 2, khác với điểm kênh Mương Chuối Gò Dưa tương quan tốt với trạm mực nước Nhà Bè, điểm kênh Nhiêu Lộc kênh Tẻ hệ số tương quan thấp với trạm Nhà Bè. Nhưng tương quan mực nước cao hai điểm lớn 60%. Đây điểm đáng lưu ý với khu vực kênh Nhiêu Lộc – 166 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI Thị Nghè kênh Tẻ, tốc độ phát triển đô thị dân cư có tác động mạnh tới mực nước kênh này. Bảng 2. Tương quan mực nước điểm đo rạch Nhiêu Lộc, kênh Tẻ với trạm Nhà Bè, Phú An Tương quan với HNhàBè Tương quan với HPhúAn Nhiêu Lộc Kênh Tẻ Nhiêu Lộc Kênh Tẻ Mực nước cao 0.6 0.62 0.65 0.67 Mực nước thấp 0.2 0.02 0.23 0.31 Mực nước trung bình 0.62 0.53 0.68 0.77 Tương tự tương quan với Nhà Bè, hệ số tương quan mực nước trạm Nhiêu Lộc, Kênh Tẻ với Phú An thấp. Mực nước cao nhất, mực nước trung bình tương quan tốt đạt tương ứng 67% 77%. Ngoài tác động triều từ sông lớn vào kênh rạch, tác động khác mưa, nước thải dân sinh, bồi lấp… tác động lớn đến mực nước kênh rạch thành phố. Cụ thể mức độ tác động thể theo tính toán đây. 4. Tác động thành phần ngoại lai triều đến mực nước triều sông, kênh rạch Mực nước sông kênh rạch TP. Hồ Chí Minh nói chung điểm nghiên cứu nói riêng có ưu điểm trạm bị ảnh hưởng dao động mực nước triều truyền đến. Mực nước kênh rạch, đặc biệt kênh Nhiêu Lộc, kênh Tẻ tác động triều bị ảnh hưởng mưa tức thời, nước thượng nguồn, nước thải đặc biệt nước thải sinh hoạt vùng xung quanh… Nhưng tính toán thành phần nước mưa góp lại xuống kênh rạch góp vào thời điểm nào, với lượng khó. Do vậy, để đánh giá phân tích sâu mối tương quan mực nước sông, kênh rạch TP. HCM đề tài thực phân tích hệ số điều hòa dựa theo phương pháp phân tích thủy triều thiên văn viết ngôn ngữ lập trình Fortran. Theo phương pháp phân tích thủy triều thiên văn, độ cao thủy triều t tính theo công thức (4.1) cho khoảng thời gian bất kỳ. Từ chọn lấy độ cao thủy triều cao độ cao thủy triều thấp nhất. r z t = A0 +  f i H i cos [qi t + (V0 + u ) i  g i ] . (4.1) i =1 Trong đó: A0 mực nước trung bình; f i hệ số suy biến, phụ thuộc vào tham số quỹ đạo Mặt Trăng; H i số điều hòa biên độ phân triều; (V0 + u ) i pha ban đầu phân triều; g i số điều hòa pha phân triều. Công thức độ cao thủy triều so với mực biển trung bình (4.1) viết gọn thành: zt =  f i H i cos  i , Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường (4.2) 167 Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI Trong đó: f i hệ số suy biến, phụ thuộc vào kinh độ tiết điểm lên quỹ đạo Mặt Trăng N ;  i pha phân triều. Tùy thuộc vào tính chất thủy triều, độ cao triều đạt cực trị kinh độ tiết điểm lên quỹ đạo Mặt Trăng N = 0 (đối với nhật triều) N = 180 (đối với bán nhật triều). Trong điều kiện ( N = 0 , 180 ) pha phân triều biểu diễn qua yếu tố thiên văn Bảng 3. Trong Bảng 3, t thời gian múi trung bình tính từ nửa đêm; h  kinh độ trung bình Mặt Trời; s  kinh độ trung bình Mặt Trăng; p  kinh độ trung bình cận điểm quỹ đạo Mặt Trăng; g i  góc vị đặc biệt ứng với kinh tuyến Greenwich. Bảng3. Biểu thức tính pha trị số hệ số suy biến số phân triều Ký hiệu phân triều Biểu thức pha,  Hệ số suy biến, f N = 0 N = 180 M2 2t + 2h  2s  g M 0,963 1,038 S2 2t  g S2 1,000 1,000 N2 2t + 2h  3s + p  g N2 0,963 1,037 K2 2t + 2h  g K 1,317 0,748 K1 t + h + 90  g K1 1,113 0,882 O1 t + h  2s  90  g O1 1,183 0,806 P1 t  h  90  g P1 1,000 1,000 Q1 t + h  3s + p  90  g Q1 1,183 0,806 M4 4t + 4h  4s  g M 0,928 1,077 MS 4t + 2h  2s  g MS4 0,963 1,038 M6 6t + 6h  6s  g M 0,894 1,118 Sa h  g Sa 1,000 1,000 SSa 2h  g SSa 1,000 1,000 Các độ cao cực trị thủy triều xác định từ biểu thức (4.2) biết trị số yếu tố thiên văn t,h,s p tổ hợp đồng thời chúng ứng với điều kiện cực trị. Theo phương pháp không tính toán mực nước đơn tác động thủy triều mà thấy tác nhân ngoại lai tác động đến mực điểm đo. Cụ thể mực nước triều tính toán điểm nghiên cứu thể theo hình (Hình đến Hình 7) đây. 168 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI Hình 2. Quá trình mực nước thực đo tính toán điểm đo rạch Gò Dưa Hình 3. Quá trình mực nước thực đo tính toán điểm đo kênh Tẻ Hình 4. Quá trình mực nước thực đo tính toán điểm đo kênh Mương Chuối Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 169 Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI Hình 5. Quá trình mực nước thực đo tính toán điểm đo kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè Hình 6. Quá trình mực nước thực đo tính toán trạm Phú An Hình 7. Quá trình mực nước thực đo tính toán trạm Nhà Bè 170 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI Từ Hình đến Hình cho thấy mức độ, tỷ lệ thành phần khác triều (mưa, lưu lượng thượng nguồn, nước thải) tác động đến dao động mực nước sông kênh rạch. Riêng hai trạm Nhà Bè Phú An mức độ tác động bị ảnh hưởng đến dao động mực nước so với điểm sâu kênh rạch. So sánh mực nước tính toán từ phân tích thủy triều mực nước thực đo cho thấy chênh lệch trung bình Nhiêu Lộc – Thị Nghè 14%, Phú An 18% Nhà Bè khoảng 0,96%. Điều hợp lý so với thực tế Nhà Bè mức độ tác động yếu tố đô thị nước thải dân sinh so với Phú An điểm khác kênh rạch nội thành. 5. Kết luận kiến nghị Tương quan mực nước điểm kênh Mương Chuối, Gò Dưa chặt chẽ với mực nước trạm Nhà Bè mực nước trạm Phú An. Mực nước kênh Tẻ Nhiêu Lộc tương quan thấp với Nhà Bè Phú An, tương quan mực nước cao đạt 60%. Vấn đề nước thải dân sinh, nước mưa… có tác động không nhỏ đến mực nước kênh rạch, đặc biệt kênh Nhiêu Lôc – Thị Nghè mực nước trạm Phú An, riêng Nhà Bè mực nước bị tác động hơn. Cần có trạm đo đạc thường xuyên nhiều hơn, kênh rạch lớn để có số liệu dài để nghiên cứu kỹ đặc điểm thủy triều thành phố nguyên nhân làm cho mức độ ngập lụt triều ngày tăng để từ tìm giải pháp thích hợp giảm thiểu tác động ngập lụt. Ngoài ra, cần thực công tác lạo vét thường xuyên để lưu thông dòng chảy, vừa đảm bảo vệ sinh môi trường giảm thiểu ngập lụt, tăng quan hệ thủy văn hệ thống sông, kênh rạch thành phố. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bảo Thạnh (2003). Cơ chế thoát lũ ảnh hưởng thủy triều công trình thủy lợi ven biển ĐBSCL. 2. Bảo Thạnh (2005). Khảo sát điều kiện môi trường phục vụ nghiên cứu thiết kế chi tiết cảng quốc tế Cái Mép – Thị Vải. 3. H. Storch et al. (2009). Adaptation Planning Framework to Climate Changes for the Urban Area of Ho Chi Minh City, Vietnam. The 5th Urban Research Sympossium. Marseille, France. 4. Lương văn Việt (2008). Sự phát triển đô thị xu biến đổi khí hậu thành phố. 5. Phan Văn Hoặc, Lương Văn Việt nnk (2000). Phân bố đặc trưng mưa liên quan đến vấn đề tiêu thoát nước, ô nhiễm môi trường giải pháp chống ngập úng địa bàn thành phố Hồ Chí Minh. Đề tài NCKH Sở Khoa học Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh. Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 171 Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI THE STUDY OF THE WATER STAGE RELATIONSHIP IN RIVERS AND IN CANALS IN HO CHI MINH CITY FOR SERVING THE WATERLOGGED REDUCTION Bao Thanh, Vu Thi Huong Sub – Institute of Hydrometeorology and Environment of South Vietnam (SIHYMETE) In over the past decade, urban inundation is exacerbated. Inundation in Ho Chi Minh City has been identified by many different causes such as rainfall, tide, flood upstream and human impact . One of the major reasons is caused by the tide. This paper presents some results of the correlation analysis between the water stage in the main river stations and in the canals stations to show the hydrological evolution characteristic. This is an important first step in determining research objectives, the problems to be solved in reducing flooding problems, prevention, harm reduction, remedial damage caused by flooding. 172 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường . Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 165 NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN MỰC NƯỚC TRÊN SÔNG KÊNH, RẠCH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHỤC VỤ CÔNG TÁC GIẢM NGẬP ÚNG Bảo Thạnh, Vũ Thị Hương. mực nước. Hình 1. Bản đồ thể hiện quá trình mực nước tại các vị trí thu thập và đo đạc 3. Phân tích tương quan mực nước trên sông kênh rạch TP .Hồ Chí Minh  Tương quan mực nước điểm đo trên. các thành phần ngoài triều đến mực nước triều trên các sông, rạch của TP. Hồ Chí Minh. Từ khóa: ngập úng, TP .Hồ Chí Minh, mực nước 1. Mở đầu Từ hơn một thập niên vừa qua, tình trạng ngập úng