BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CỤC BỘ VÀ VẤN ĐỀ NGẬP LỤT ĐƠ THỊ Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Hồ Long Phi Trường Đại học Quốc Gia TP.HCM Tóm tắt: Dựa phân tích thống kệ số liệu thuỷ văn thu thập từ trạm chung quanh khu vực TP.HCM, tác giả đưa chứng để giải thích bất thường diễn biến thuỷ văn khía cạnh khác tình trạng ngập lụt đô thị TP.HCM năm gần Kết thu cho thấy ảnh hưởng mực nước biển dâng chưa phải nguyên nhân chủ đạo Từ dẫn đến nhận xét biện pháp trước mắt để kiểm sốt ngập lụt thị TP.HCM nên ý đến nguyên nhân chỗ gây tình trạng thị hóa Dẫn nhập: 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 Gần đây, quy hoạch thủy lợi chống ngập úng khu vực TP.HCM (gọi tắt QHTL 2008) quan điểm ngăn chặn tác động triều từ phía Nam lũ thượng nguồn, bổ sung thêm nghiên cứu kịch triều lũ cực đại tương lai Từ đề xuất tiến hành bảo vệ toàn thành phố hệ thống polder với tổng giá trị đầu tư lên đến khoảng 11.5 ngàn tỉ đồng (tương đương với khoảng 700 triệu USD) Tuy nhiên đề án này, lần tình trạng vũ lượng mưa cực đại hàng năm có xu tăng dần chưa quan tâm Ngoài ra, đánh giá xu gia tăng triều biển Đông thời kỳ gần không lớn, tác giả lại định chọn phương án đầu tư cho hệ thống ngăn triều theo hướng phát triển từ phía nam lên phía bắc, khu vực trung tâm lại xem xét đầu tư giai đoạn dự án Trong viết này, tác giả đưa nhận xét rút từ số liệu quan trắc khí tượng thủy văn phát triển đô thị thời kỳ 1980 - 2007 để cung cấp góc nhìn khác ngun nhân quan trọng vấn đề ngập lụt đô thị TPHCM Những kết nghiên cứu bước đầu cho thấy việc thiết lập hệ thống thoát nước bền vững (Sustainable Urban Drainage System – SUDS) cho TP.HCM khơng mục tiêu lâu dài mà cịn hướng giải tình trạng ứng ngập đô thị cách hiệu thời gian trước mắt ngăn chặn việc phát sinh vị trí ngập q trình thị hóa thời gian tới Phương pháp luận: Trong này, phương pháp phân tích thống kê tương quan áp dụng; chủ yếu nhằm rút gợi ý có tính định hướng cho phân tích chi tiết mơ hình thủy văn tất định Do thượng nguồn khu vực có hồ chứa lớn Trị An (hoàn thành năm 1989), Dầu Tiếng (hoàn thành năm 1985) Các hồ chứa nhỏ Phước Hòa, Cần Đơn… ảnh hưởng đến lưu lượng sơng Đồng Nai Do chuỗi số liệu mực nước phân tích từ năm 1990 Số liệu mưa đánh giá từ 1952 - 2007 Kết thảo luận: 3.1 Mực nước cao hàng năm sông khu vực: Bảng cho thấy mực nước Vũng Tàu khơng có xu gia tăng suốt thời kỳ 1990 - 2007 Phú An Nhà Bè xu khoảng 1.45 cm/năm 1.17 cm/năm Tại trạm khác chung quanh khu vực, quan sát thấy xu gia tăng rõ nét mực nước cao hàng năm Điều dẫn đến nhận định quan trọng là: phải tình trạng ngập triều gia tăng dồn dập năm gần khu vực không gắn trực tiếp với diễn biến thay đổi khí hậu mực nước biển dâng toàn cầu? Nhận định quan trọng việc xác định nguyên nhân đích thực tình trạng ngập triều ngày gia tăng dồn dập TP.HCM đề xuất giải pháp phù hợp 3.2 Tương quan yếu tố thủy văn khu vực: Bảng trình bày kết tính tốn hệ số tương quan mực nước cao hàng năm trạm đo khu vực với trạm Vũng Tàu Kết phân tích bảng cho thấy khơng có tương quan với mức ý nghĩa 90% mực nước cao hàng năm trạm đo khu vực với trạm Vũng Tàu (R*=0.34), ngoại trừ Biên Hịa Tân An Bảng trình bày kết tính tốn hệ số tương quan mực nước cao hàng năm trạm đo khu vực với trạm Phú An Kết phân tích bảng cho thấy ngoại trừ trạm Vũng Tàu, mực nước cao hàng năm trạm đo khu vực có tương quan chặt với trạm Phú An, với mức ý nghĩa 1% (R**=0.66) Bảng 1: Đánh giá xu tăng mực nước lớn hàng năm trạm thủy văn Zmax (cm) n Mann-Kendall Z Signific Sen's Q Sen's B COV Đánh giá Phú An 18 4.03 *** 1.455 108.82 0.06 Tăng mạnh Vũng Tàu 18 -0.04 0.000 134.00 0.06 Không tăng Thủ Dầu Một 18 4.46 *** 0.900 100.70 0.05 Tăng mạnh Nhà Bè 18 3.27 ** 1.167 116.58 0.06 Tăng mạnh Biên Hòa 18 1.86 + 1.800 138.30 0.11 Tăng Bến Lức 18 3.88 *** 1.917 92.00 0.09 Tăng mạnh Tân An 18 2.88 ** 1.941 97.76 0.12 Tăng mạnh Bảng 2: Hệ số tương quan mực nước trạm với Vũng Tàu Trạm R Phú An 0.12 Thủ Dầu Một 0.0 Nhà Bè 0.04 Biên Hòa 0.35 Bến Lức 0.22 Bảng 3: số tương quan mực nước trạm với Phú An Tân An 0.36 Trạm R Vũng Tàu 0.12 Thủ Dầu Một 0.96 Nhà Bè 0.85 Biên Hòa 0.63 Bến Lức 0.87 Tân An 0.68 3.3 Phân tích tương quan giá trị lưu lượng xả tối đa mực nước cao hàng năm trạm liên quan: Kết phân tích tương quan cho thấy có tương quan lưu lượng xả tối đa Trị An mực nước cao hàng năm Biên Hòa (R=0.73), Phú An (R=0.75) Thủ Dầu Một (R=0.71) với mức ý nghĩa 5% (R*=0.6) Tại Nhà Bè, ảnh hưởng lưu lượng Trị An khơng cịn rõ rệt (R=0.43) Tuy nhiên sơng Sài Gịn, tương quan lưu lượng xả Dầu Tiếng mực nước cao hàng năm Phú An (R=0.46), Thủ Dầu Một (R=0.64) Nhà Bè (R=0.42), chưa đạt mức ý nghĩa 95% (R*=0.66) Như kết phân tích tương quan cho phép rút nhận xét đáng ý sau đây: Hiện nay, ảnh hưởng thượng nguồn mực nước cao hàng năm Phú An tỏ quan trọng tác động từ phía biển; vai trị sơng Đồng Nai chiếm ưu rõ rệt Vai trò lưu lượng xả tràn từ hồ Dầu Tiếng thời gian qua có ý nghĩa mực nước chung quanh khu vực TP.HCM Mực nước cao hàng năm trạm bên nội địa có tương quan chặt chẽ với mực nước sơng Sài Gịn Phú An Điều cho phép đưa nhận định tính tương tác yếu tố sơng rạch nội khu vực, tác động đến tượng gia tăng mực nước sơng hình thành từ nguồn gốc tương tự Trong yếu tố xem xét vấn đề thị hóa, san lấp khu vực trũng lấn chiếm sơng rạch ngun nhân quan trọng dẫn đến gia tăng mực nước sông rạch chung quanh khu vực thành phố Hồ Chí Minh Một tiêu khác dùng để đánh giá mức độ gia tăng mực nước Phú An Hình mơ tả số lần hàng năm có mực nước vượt giá trị X cho trước Hình cho thấy ảnh hưởng mực nước dâng cao Phú An đáng ngại Theo hình 6, vào năm 2007 khu vực có cao trình 1.30 m 1.40 m bị ngập 40 lần/năm 12 lần/năm, gấp hàng chục lần so với thời kỳ trước 1995 Yếu tố cho thấy thiệt hại mực nước dâng cao đánh giá thông qua độ sâu ngập diện tích ngập Số ngày xảy mực nước vượt giá trị X trạm Phú An 45 40 Số lần xuất 35 30 130 25 140 20 145 15 10 20 05 20 00 19 95 19 90 19 80 19 85 Năm Hình 1: Tổng số lần xảy mực nước cao giá trị X năm Xu gia tăng đột ngột từ thập niên 90 hình cho phép rút nhận định diễn biến mực nước dâng cao sơng Sài Gịn khơng thể giải thích tượng mực nước biển dâng cao trái đất nóng dần Trên lý thuyết, yếu tố sau tác động đến tượng gia tăng mực nước sơng Sài Gịn: Diện tích thể tích khu vực trũng thấp có khả điều tiết nước chung quanh TP.HCM bị san lấp hay lấn chiếm Diện tích đất nơng nghiệp đáng kể bao đê để bảo vệ thời gian gần Lịng dẫn sơng Sài Gịn bị thu hẹp bồi lắng hay lấn chiếm, tượng xảy mạnh mẽ thời gian gần Để đưa đến kết luận xác cần phải tiến hành nghiên cứu bổ sung trình biến đổi lưu vực bao gồm: thị hóa, cấu sử dụng đất, biện pháp kiểm soát nước hệ thống thủy nơng, diễn biến mưa - dịng chảy lưu vực; đặc biệt quan trọng việc san lấp kiểm soát nước vùng đất thấp ven sông 3.4 Mưa: Bảng cho thấy có gia tăng vào khoảng 0.74 mm/năm vũ lượng mưa trận lớn hàng năm Số lần xuất trận mưa có vũ lượng vượt ngưỡng cho trước trình bày bảng Bảng 4: Đánh giá xu tăng vũ lượng mưa trận lớn hàng năm trạm Tân Sơn Nhất (1952 - 2008) Rmax (mm) n Mann-Kendall Z Signific Sen's Q Sen's B COV Đánh giá Tân Sơn Nhất 57 3.88 *** 0.739 62.17 0.31 Tăng mạnh Bảng 5: Thống kê số lần xuất trận mưa có vũ lượng vượt ngưỡng cho trước (trạm Tân Sơn Hòa TP.HCM) Thời kỳ 1982-1986 1987-1991 1992-1996 1997-2001 2002-2006 Ngưỡng 50mm 18 30 32 36 33 80mm 6 9 100mm 1 Hiện tượng số trận mưa lớn xuất với tần suất tăng dần theo thời gian giải thích hiệu ứng đảo nhiệt (Heat Island Effect), chưa thể tái lại mơ hình vật lý đủ tin cậy cho vấn đề Tình trạng nhiệt độ gia tăng liên tục ngày nhanh dần kể từ thập niên 90 kỷ trước trùng khớp với lý thuyết hiệu ứng đảo nhiệt góp phần lý giải tượng mưa lớn xuất ngày thường xuyên khu vực thị hố Đây khơng phải vấn đề cá biệt TP.HCM mà tổng kết khắp giới từ nhiều thập niên Tình trạng gia tăng liên tục mực nước sơng Sài Gịn với trận mưa có vũ lượng lớn xuất ngày thường xuyên hơn, hệ thống thoát nước kiểm soát triều chưa đủ khả đáp ứng làm cho tình trạng ngập lụt thị TP.HCM ngày trở nên trầm trọng Hơn 70 vị trí ngập xuất TP.HCM sau mưa có vũ lượng từ 40 mm trở lên thủy triều mức thấp cho thấy dịng chảy tràn thị mưa lớn vượt khả thoát nước cống tác nhân gây ngập chủ yếu 3.5 Nhiệt độ: Bảng 6: Mức độ gia tăng nhiệt độ TP.HCM ĐBSCL thời kỳ 1977 - 2006 Mức tăng nhiệt độ (o C/10 năm) Thời kỳ Trung bình ĐBSCL Trạm Tân Sơn Hòa 1977 - 1986 0,13 0,18 1987 - 1996 0,14 0,26 1997 - 2006 0,16 0,34 3.6 Tình trạng thị hóa TP.HCM: Tốc độ gia tăng dân số từ năm 1979 đến năm 1989 1.95%/năm, từ năm 1989 đến năm 1999 2.63%/năm năm 1999 đến năm 2005 4.29%/năm [2] Hình cho thấy tốc độ gia tăng dân số TP.HCM có xu tăng nhanh từ năm 2000 Trong đó, mật độ dân số quận huyện ngoại thành nội thành gia tăng rõ rệt, quận nội thành lại có xu giữ nguyên giảm nhẹ Population Changes in HCM City 7000000 6500000 6000000 5500000 5000000 4500000 4000000 1997 1998 1999 2000 2002 2003 2004 2005 Hình 2: Xu gia tăng dân số TP.HCM (1997-2005) [2] Sự phát triển TP.HCM diễn mạnh mẽ khu vực ven đơ, nơi có cao độ mặt đất thấp so với khu trung tâm hữu Đồng thời, việc gia tăng diện tích xây dựng vùng ven lấn chiếm kênh rạch làm giảm đáng kể diện tích vốn có chức điều tiết mực nước trước Song song với việc tăng dân số, diện tích đất xây dựng gia tăng nhanh chóng Số liệu thống kê từ ảnh LandSat TM năm 1989 LandSat ETM+ năm 2002 cho thấy sau 13 năm tỷ lệ sử dụng đất xây dựng quận nội thành TP.HCM (theo biên nội thành mới) tăng lên 23.9%, tương ứng với tốc độ tăng tỷ lệ sử dụng đất xây dựng 1.84%/năm [1] Population Density in New Urbanised Districts HCM City 250 Quận 200 Hóc Mơn Quận 12 150 Thủ Đức Gò Vấp Quận 100 Củ Chi Quận 50 Bình Chánh 1997 1998 1999 2000 2002 2003 2004 2005 Population Density in Central Districts HCM City 600 Quận 500 Quận 11 Phú Nhuận 400 Quận Quận 300 Quận Quận Quận 10 200 Quận 11 Tân Bình 100 Bình Thạnh 1997 1998 1999 2000 2002 2003 2004 2005 Hình 3: Xu thay đổi mật độ dân cư khu vực ngoại thành khu vực thị hóa (hình trên) quận nội thành cũ (hình dưới) 3.7 Đánh giá tác động biến đổi khí hậu ngập lụt độ thị: trường hợp hệ thống Nhiêu Lộc - Thị Nghè (NL -TN) Dự án NL-TN phụ trách lưu vực vào khoảng 36 km2 ; bao gồm hai hạng mục: thoát nước chống ngập vệ sinh mơi trường thị, dự kiến hồn thành vào cuối năm 2009 Vũ lượng mưa thiết kế cho trận mưa 180 phút đề xuất CDM, 90.3mm 105.4 mm, tương ứng với chu kỳ lặp lại năm, với hệ số triết giảm Trong tính tốn chúng tơi sử dụng lại giá trị tính tốn CDM dự phóng theo xu cho thời kỳ 10 năm để đánh giá lực làm việc hệ thống thoát nước thời kỳ 2000 (giá trị tham chiếu), 2010, 2020, 2030 2040 Các thơng số thiết kế hệ thống nước mưa mơ mơ hình SWMM để tính tốn tổng diện tích ngập tứng ứng với kịch Theo kết phân tích phương pháp Mann - Kendall, xu gia tăng vũ lượng mưa trận cực đại hàng năm xác nhận với mức ý nghĩa 99.9%; với xu ước lượng theo Sen xấp xỉ 0.8 mm/năm Mực nước thiết kế biên hạ lưu dự án chọn mực nước cố định 1.30m Tuy nhiên kịch mô phỏng, sử dụng mơ hình thủy triều gần thực tế hơn, tương ứng với mực nước 1.54cm biên hạ lưu Xu gia tăng mực nước Phú An (biên mực nước hạ lưu mơ hình thủy lực) giả định dựa theo mức độ tăng bình quân thời kỳ 1990 - 2007 1.5 cm/năm Mơ hình số sử dụng SWMM, tái lại thông số thiết kế sử dụng cho dự án Sơ đồ thủy lực mô tả hình Kết phân tích trình bày hình Hình 4: Sơ đồ thủy lực hệ thống nước mưa NL - TN Kết tính tốn cho thấy số liệu đầu vào bị vượt q tình trạng biến đổi khí hậu, hệ thống thoát nước NL - TN đảm bảo tiêu thoát cho trận mưa có chu kỳ lặp lại năm thay năm thiết kế Một diện tích khoảng 136 khu vực trũng thấp tiếp tục bị ngập không bổ sung cống ngăn triều Thị Nghè Tình trạng ngập mưa lưu vực ngày tăng khắc phục cách bổ sung không gian điều tiết rải rác lưu vực Điều cho thấy việc quy hoạch nước khơng thể tách rời với cống tác quy hoạch đô thị HIỆU QUẢ CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN 430 380 Ha 330 280 Dự báo 230 PA cống Cầu Bông Văn Thánh PA cống Thị Nghè 180 130 80 30 2008 2012 2016 2020 2024 năm 2028 2032 2036 Hình 5: Đánh giá tác động Biến đổi Khí hậu diện tích ngập lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè Kết luận Ảnh hưởng chủ đạo tác động nhân tạo lưu vực chế xả lũ từ hồ chứa, q trình thị hóa lấn chiếm khu vực trũng thấp ngoại thành nguyên nhân dẫn đến diễn biến bất thường mực nước chung quanh khu vực TP.HCM Trong thời kỳ 1990 - 2007, mực nước Vũng Tàu xu gia tăng tương tự Như kết luận việc xác định để tiến tới giảm nhẹ yếu tố chủ đạo gây tình trạng ngập úng TP.HCM thập niên gần cần phải ưu tiên xem xét theo hướng can thiệp vào tác động bất lợi thượng lưu, chung quanh khu vực khu vực nội thành TP.HCM Nhiều mơ hình thiết lập để nghiên cứu chế độ thuỷ lực lưu vực Sài Gòn - Đồng Nai [8] Tuy nhiên mơ hình khơng cho phép nghiên cứu khả điều tiết mực nước bãi sông bị lấn chiếm khả tạo khơng gian điều tiết cho TP.HCM Do đó, mơ hình hỗn hợp 1D 2D nên phát triển thời gian tới Các phân tích diễn biến thị hóa TP.HCM cho thấy biến động mạnh yếu tố tác động xấu đến tình hình mưa mực nước khu vực Các giải pháp quy hoạch đô thị, giao thông kiến trúc theo hướng giảm bớt dần tỉ lệ diện tích khơng thấm nước, tăng khả điều tiết chỗ, tăng hệ số phản xạ bề mặt albedo, tiết kiệm lượng để giảm nhiệt độ thị giải pháp tích cực giúp ngăn chận q trình vũ lượng tăng dần Việc khơi phục lại không gian điều tiết nước mưa lũ điều cần phải thực sớm tốt Để ứng phó với diễn biến mưa có vũ lượng ngày cao, giải pháp hồ điều tiết phân tán lưu vực tỏ có hiệu Việc xây dựng hệ thống đê bao cống ngăn triều (polder) theo trình tự phía hạ lưu phát triển dần lên thượng lưu theo đề nghị [8] chưa phải giải pháp hợp lý mặt kinh tế Việc bao đê sớm diện rộng thực chất thúc đẩy mạnh tác động nhân tạo làm xấu tình trạng ngập lụt thị TP.HCM Về lâu dài, tác động tượng mực nước biển dâng với tình trạng lún mặt đất ngày rõ rệt đòi hỏi giải pháp tổng hợp để ứng phó, khơng loại trừ việc sử dụng hệ thống polder Kinh phí lên đến hàng chục ngàn tỉ đồng dành cho dự án chưa mang lại hiệu trước mắt cho việc giảm ngập TP.HCM Giải pháp bền vững cho vấn đề ngập lụt TP.HCM trước mắt lâu dài cần phải tiếp cận theo hướng tổng hợp nhiều yếu tố: Bảo vệ giải pháp cơng trình, thích nghi hịa hỗn với thiên nhiên chí, số khu vực, phải chọn giải pháp rút lui để tránh lao vào chiến với thiên nhiên mà khơng có điểm dừng [5] Tài liệu tham khảo: Lương văn Việt (2008) Sự phát triển thị xu biến đổi khí hậu thành phố Hồ Chí Minh Tuyển tập báo cáo HNKH lần 10 pp 369-375 Chi cục thống kê TP.HCM.URL:http://www.pso.hochiminhcity.gov.vn Báo cáo NCKT dự án Cải thiện vệ sinh - Nâng cấp Đơ thị kênh Tân Hóa Lò Gốm URL: http://www2.btcctb.org/thlg/vn/fs.htm CDM (1999) Feasibility study and Preliminary Design Ho Chi Minh City Sewerage Project Nhieu Loc – Thi Nghe Basin August 1999 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 H.L Phi, 2008 Impacts of Climate changes and urbanisation on Urban Inundation in HCMC Accepted paper at Intl Conference of Urban Drainage 11 Edinburg, Scotland H L Phi, 2007 Climate Changes and Urban Flooding in Ho Chi Minh City Proc The Third International Conference on Climate and Water Helsinki-Finland Sep 2007 pp 194-199 N.S.Huy et al (2008) Báo cáo dự án quy hoạch thủy lợi chống ngập úng khu vực TPHCM