Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến tình hình ngập lụt ở thành phố Nam Định

Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 5 - Tháng 3/2018 - 
51
ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÌNH HÌNH NGẬP LỤT 
Ở THÀNH PHỐ NAM ĐỊNH
Nguyễn Văn Đại, Nguyễn Kim Tuyên, Đặng Quang Thịnh, Phạm Bảo Long
Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu
Ngày nhận bài 12/2/2018; ngày chuyển phản biện 13/2/2018; ngày chấp nhận đăng 20/3/2018
Tóm tắt: Một trong những tác động của biến đổi khí hậu (BĐKH) là làm gia tăng mức độ ngập lụt gây 
thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản. Các đô thị vốn là nơi tập trung dân cư đông đúc đồng thời là 
trung tâm kinh tế, văn hóa, chính trị nên khả năng dễ bị tổn thương và thiệt hại về kinh tế, xã hội, môi 
trường, cơ sở hạ tầng,... sẽ lớn hơn. Do đó, việc đánh giá tác động của BĐKH đến ngập lụt ở các đô thị 
là hết sức cần thiết, là cơ sở giúp cho các nhà quản lý đưa ra được những quyết định phù hợp trong đề 
xuất giải pháp thích ứng với BĐKH. Bài báo này trình bày một số kết quả đánh giá tác động của BĐKH 
đến ngập lụt ở thành phố Nam Định sử dụng các mô hình MIKE URBAN, MIKE21 và MIKE FLOOD. Các kết 
quả ngập lụt được thực hiện ứng với mưa thiết kế 10% cho thời kỳ nền 1986-2005 và các thời kỳ 2016-
2035, 2046-2065 và 2080-2099 của các kịch bản RCP4.5 và RCP8.5. Kết quả cho thấy, mức độ ngập lụt 
trong các thời kỳ tương lai theo 2 kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 đều tăng so với thời kỳ nền, trong đó, kịch 
bản RCP8.5 tăng mạnh hơn trong hai thời kỳ 2046-2065 và 2080-2099.
Từ khóa: Biến đổi khí hậu, ngập lụt, thành phố Nam Định.
1. Mở đầu 
Biến đổi khí hậu đang là thách thức lớn đối 
với nhân loại, làm thay đổi toàn diện, sâu sắc 
quá trình phát triển kinh tế - xã hội và an ninh 
toàn cầu, trong đó có Việt Nam. Nằm ở cửa ngõ 
phía Nam đồng bằng sông Hồng, thành phố Nam 
Định thuộc tỉnh Nam Định là một trong những 
khu vực chịu ảnh hưởng nghiêm trọng của các 
lại hình thiên tai và được dự đoán chịu tác động 
mạnh mẽ của biến đổi khí hậu. Từ thập niên 90 
của thế kỷ XX đến nay, Nam Định đã hứng chịu 
khoảng 30 trận bão, 1 trận lốc, 4 trận lũ gây thiệt 
hại lớn về người và của, ước tính hàng nghìn tỷ 
đồng. Các hiện tượng thời tiết cực đoan, như 
nhiệt độ tăng cao, nắng nóng kéo dài, lượng 
mưa thay đổi bất thường, mức độ rét đậm, rét 
hại, áp thấp nhiệt đới, bão lũ, hán hán, sạt lở 
đất, dịch bệnh đã gây nhiều khó khăn cho sinh 
hoạt và các hoạt động sản xuất.
Tình hình ngập lụt ở thành phố Nam Định xảy 
ra rất nghiêm trọng và thường xuyên trong và 
sau các trận mưa lớn. Mưa lớn làm nhiều tuyến 
phố bị chia cắt, ngập sâu kéo dài, gây ảnh hưởng 
lớn đến cuộc sống, sinh hoạt của người dân. 
Nghiên cứu này ứng dụng phương pháp mô 
hình toán (sử dụng bộ phần mềm MIKE URBAN 
kết hợp với mô hình 2 chiều MIKE21 của Viện 
Thủy lực Đan Mạch, DHI) để đánh giá tác động 
của BĐKH đến tình hình ngập lụt ở thành phố 
Nam Định theo 2 kịch bản RCP 4.5 và RCP 8.5.
2. Phương pháp nghiên cứu và số liệu sử dụng
2.1. Khu vực nghiên cứu
Thành phố Nam Định nằm ở phía Bắc của 
tỉnh Nam Định, thuộc trung tâm khu vực phía 
Nam đồng bằng sông Hồng, trên tọa độ 24o24’ 
đến 20o27’ vĩ độ Bắc và từ 106o07’ đến 106o12’ 
kinh độ Đông và được trải dài hai bên bờ sông 
Nam Định (hay còn gọi là sông Đào) (Hình 1).
Khu vực nghiên cứu là khu vực đô thị nên có 
địa hình cao hơn so với các huyện xung quanh, 
khu vực này có chế độ thủy văn thủy lực riêng 
biệt do các sông lớn như sông Hồng và sông Đào 
đều có hệ thống đê kiên cố bao quanh và lượng 
nước mưa trong khu vực nghiên cứu được tiêu 
ra các sông lớn bằng các trạm bơm động lực.
*Liên hệ tác giả: Nguyễn Văn Đại
Email: nguyendai.tv@gmail.com
52 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 5 - Tháng 3/2018
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Để tính toán ngập lụt cho thành phố Nam Định, 
nghiên cứu sử dụng mô hình MIKE URBAN để tính 
toán tiêu thoát nước mưa. Mô hình MIKE URBAN 
được liên kết với mô hình MIKE21 trong mô hình 
MIKE FLOOD để tính toán ngập lụt.
 2.3. Số liệu sử dụng
Trên khu vực nghiên cứu chỉ có duy nhất 
trạm khí tượng Nam Định đo mưa theo giờ 
nên số liệu mưa giờ tại trạm Nam Định sẽ 
được sử dụng để tính toán cho toàn bộ khu 
vực.
Đầu tháng 10/2017, khu vực thành phố 
Nam Định đã xảy ra trận mưa lớn gây ngập sâu 
trên diện rộng với đỉnh mưa xuất hiện vào ngày 
10/10/2017. Tổng lượng mưa trong 6 giờ từ 
7-13 giờ ngày 10/10/2017 đo được tại trạm khí 
tượng Nam Định là 110mm. Do đó, chuỗi số 
liệu khí tượng thủy văn trong thời gian này sẽ 
được sử dụng để mô phỏng ngập lụt đối với 
hiện trạng hệ thống tiêu thoát nước nhằm hiệu 
chỉnh mô hình MIKE URBAN cho thành phố 
Nam Định.
Số liệu quan trắc lượng mưa từ 20 giờ ngày 
9/10/2017 đến 20 giờ ngày 11/10/2017 tại 
trạm Nam Định được sử dụng để kiểm định mô 
hình. 
Tính toán tiêu thoát nước nước cho khu 
vực đô thị theo các kịch bản BĐKH được tính 
theo tần suất 10%. Theo đó, 7 thời kỳ của các 
kịch bản sẽ được tính toán theo mưa tần suất 
10% là thời kỳ nền (1986-2005), 3 thời kỳ 2016-
2035, 2046-2065, 2080-2099 của 2 kịch bản 
RCP4.5 và RCP8.5.
Để xác định trận mưa tần suất 10%, lượng 
mưa 1 ngày lớn nhất tại trạm Nam Định trong 
thời kỳ nền được sử dụng để vẽ đường tần 
suất. Đối với thời kỳ nền, lượng mưa 1 ngày lớn 
nhất tần suất 10% được xác định là 216,3mm 
và năm đại biểu là năm 2003 với lượng mưa 
1 ngày lớn nhất là 215mm. Do đó, phân phối 
mưa giờ của năm 2003 sẽ được sử dụng để 
thu phóng cho trận mưa tần suất 10% cho thời 
kỳ nền và 3 thời kỳ của 2 kịch bản RCP4.5 và 
RCP8.5.
Các số liệu, tài liệu về các yếu tố khí hậu của 
khu vực thành phố Nam Định được lấy từ “Kịch 
bản BĐKH và nước biển dâng Việt Nam” do Bộ 
Tài nguyên và Môi trường công bố năm 2016.
Các số liệu về hệ thống tiêu thoát nước, sử 
dụng đất, cơ sở hạ tầng giao thông được thu 
thập từ Ban Quản lý dự án “Tiêu thoát nước 
cho TP Nam Định”.
Hình 1. Bản đồ tỉnh Nam Định
Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 5 - Tháng 3/2018 - 
53
Bảng 1. Kết quả xác định tần suất 10% của lượng mưa 1 ngày lớn nhất 
tại trạm Nam Định đối với thời kỳ nền 1986-2005
STT Trạm Xtb
(mm)
Cs Cv X tần suất 10%
(mm)
Năm 
đại biểu
X đại biểu
(mm)
Thời gian 
xuất hiện
1 Nam Định 148,62 0,9 0,3 216,3 2003 215 09/09/2003
Bảng 2. Kết quả xác định tần suất 10% của lượng mưa 1 ngày lớn nhất 
cho trạm Nam Định đối với các thời kỳ của 2 kịch bản RCP4.5 và RCP8.5
Kịch bản Thời kỳ Xtb (mm) Cs Cv X tần suất 10% (mm)
RCP4.5 2016-2035 190,4 0,62 0,33 273,97
2046-2065 200,2 1,25 0,28 275,32
2080-2099 234,0 0,44 0,04 353,43
RCP8.5 2016-2035 163,7 1,90 0,49 268,78
2046-2065 187,2 0,59 0,45 299,15
2080-2099 313,5 1,36 0,52 530,97
 2.4. Đánh giá chất lượng mô phỏng
Trên cơ sở hiện trạng hệ thống thoát nước của 
thành phố Nam Định, khu vực nghiên cứu được 
chia thành 279 lưu vực bộ phận. Phần trăm diện 
tích không thấm của các lưu vực bộ phận được 
tính toán từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất của 
tỉnh Nam Định. Kết quả tính phần trăm diện tích 
không thấm cho các lưu vực bộ phận cho thấy, 
lưu vực bộ phận có trăm diện tích không thấm 
lớn nhất là 97% và nhỏ nhất là 20%.
Hình 2. Mô hình MIKE URBAN thành phố Nam Định ứng với hiện trạng hệ thống tiêu thoát nước
54 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 5 - Tháng 3/2018
 Thông số trong mô đun mưa – dòng chảy 
của các lưu vực bộ phận sau khi đánh giá chất 
lượng mô phỏng được trình bày trong Bảng 3.
 Kết quả mô phỏng dòng chảy trong cống và 
hố ga tại đoạn cống điển hình được thể hiện 
trên Hình 3. Bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu 
ứng với trận mưa đầu tháng 10 năm 2017 được 
thể hiện trên Hình 4. 
Bảng 3. Thông số của các lưu vực bộ phận
Thông số Đơn vị Giá trị
Thời gian tập trung (của dòng chảy về đến miệng hố ga) phút 7
Tổn thất ban đầu (lớp dòng chảy) m 0,05
Hệ số triết giảm 1
 Trong đợt ngập đầu tháng 10/2017, thông 
tin về vị trí ngập và độ sâu ngập đã được thu 
thập làm cơ sở cho việc đánh giá chất lượng mô 
Hình 3. Cao trình mực nước trong cống và hố ga đoạn phố Song Hào-Giải Phóng
Hình 4. Bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu đầu tháng 10/2017
phỏng. Kết quả so sánh độ sâu ngập tính toán 
so với độ sâu ngập thực tế tại các vị trí quan sát 
được thể hiện trong Bảng 4.
Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 5 - Tháng 3/2018 - 
55
Theo Bảng 4, độ sâu ngập tính toán tại các vị 
trí quan sát đều cho kết quả xấp xỉ so với độ sâu 
ngập thực tế. Như vậy có thể thấy, các thông số 
của mô hình mô phỏng ngập lụt là phù hợp và 
có thể được sử dụng để mô phỏng ngập lụt cho 
thành phố Nam Định với các kịch bản BĐKH.
Bảng 4. So sánh độ sâu ngập tính toán và độ sâu ngập thực tế
STT Vị trí Tọa độ Độ sâu ngập 
thực tế (cm)
Độ sâu 
ngập tính 
toán (cm)
Kinh độ Vĩ độ
1 Trần Đăng Ninh (trước cổng chợ 5 tầng) 106° 10' 23" 20° 25' 42" 20-30 23
2 Trần Phú (trước cửa bưu điện Tỉnh) 106° 10' 26" 20° 25' 29" 20-25 15
3 Hàn Thuyên (ngã tư giao Hùng Vương) 106° 10' 55" 20° 26' 8" 25-30 30
4 Hàng Thao, Máy Tơ 106° 10' 31" 20° 25' 17" 30-40 30
5 Văn Cao (chợ Năng Tĩnh) 106° 10' 5" 20° 25' 12" 30-35 30
6 Hai Bà Trưng - Hàng Cau -Phan Đình Phùng 106° 10' 41" 20° 25' 26" 30-40 28
7 Hàng Cấp (đoạn chợ Diên Hồng) 106° 10' 38" 20° 25' 53" 30-40 18
8 Hàn Thuyên (chùa Cả) 106° 11' 3" 20° 26' 14" 30-40 23
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Kết quả tính ngập lụt theo các kịch bản
Kết quả tính toán diện tích ngập cho thành 
phố Nam Định ứng với mưa thiết kế 10% 
cho thời kỳ nền và các thời kỳ của 2 kịch bản 
RCP4.5 và RCP8.5 được trình bày trong Bảng 
5 và Hình 5 cho thấy, diện tích ngập trong các 
thời kỳ tương lai của các kịch bản BĐKH tăng 
khá mạnh so với thời kỳ nền, đặc biệt là thời 
kỳ 2080-2099.
Bảng 5. So sánh độ sâu ngập tính toán và độ sâu ngập thực tế
Thời kỳ Tổng diện tích ngập (ha) Diện tích ngập sâu >=0,5m (ha)
Thời kỳ nền Kịch bản 
RCP4.5
Kịch bản 
RCP8.5
Thời kỳ nền Kịch bản 
RCP4.5
Kịch bản 
RCP8.5
1986-2005 12.506 452
2016-2035 13.289 13.192 859 762
2046-2065 13.270 13.706 652 1.303
2080-2099 14.206 15.492 1.344 4.108
Hình 5. Diện tích nguy cơ ngập lớn nhất thành phố Nam Định ứng với mưa thiết kế 10% trong các 
thời kỳ của các kịch bản BĐKH
 Bản đồ nguy cơ ngập lụt lớn nhất trong các 
thời kỳ của các kịch bản BĐKH ứng với tần suất 
mưa 10% của thành phố Nam Định được trình 
bày trong Hình 6.
56 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 5 - Tháng 3/2018
Hình 6. Bản đồ nguy cơ ngập lớn nhất thành phố Nam Định ứng với mưa thiết kế 10% 
trong các thời kỳ của các kịch bản BĐKH
Thời kỳ nền 1986-2005
Thời kỳ 2080-2099, kịch bản RCP4.5
Thời kỳ 2016-2035, kịch bản RCP4.5 Thời kỳ 2016-2035, kịch bản RCP8.5
Thời kỳ 2046-2065, kịch bản RCP4.5 Thời kỳ 2046-2065, kịch bản RCP8.5
Thời kỳ 2080-2099, kịch bản RCP8.5
Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 5 - Tháng 3/2018 - 
57
Theo kết quả trong Hình 6, diện tích ngập 
trong các thời kỳ tương lai của các kịch bản 
BĐKH cũng như thời kỳ nền chiếm phần lớn 
diện tích khu vực nghiên cứu, đặc biệt là thời kỳ 
2080-2099, tuy nhiên, ngập lụt tại các vị trí khác 
nhau ở khu vực nghiên cứu không phải xảy ra 
cùng một thời điểm vì đây là các bản đồ nguy cơ 
ngập lớn nhất. Do đó, nếu xét ở từng thời điểm 
thì diện tích ngập ở khu vực nghiên cứu sẽ nhỏ 
hơn các bản đồ nguy cơ ngập lớn nhất này.
3.2. Tác động của BĐKH đến ngập lụt thành 
phố Nam Định
Mức độ thay đổi tổng diện tích ngập và diện 
tích ngập với độ sâu ngập trên 0,5m ở thành 
phố Nam Định trong các thời kỳ của các kịch bản 
BĐKH so với thời kỳ nền được thể hiện trong 
Bảng 6, Bảng 7 và Hình 7.
Bảng 6. Thay đổi diện tích (ha) nguy cơ ngập lớn nhất thành phố Nam Định ứng với mưa thiết kế 
10% trong các thời kỳ của các kịch bản BĐKH so với thời kỳ nền
Thời kỳ Tổng diện tích ngập Diện tích ngập sâu >=0,5m
Kịch bản RCP4.5 Kịch bản RCP8.5 Kịch bản RCP4.5 Kịch bản RCP8.5
2016-2035 782 686 407 782
2046-2065 764 1.200 201 764
2080-2099 1.700 2.985 892 1.700
Bảng 7. Thay đổi diện tích (%) nguy cơ ngập lớn nhất thành phố Nam Định ứng với mưa thiết kế 
10% trong các thời kỳ của các kịch bản BĐKH so với thời kỳ nền
Thời kỳ Tổng diện tích ngập Diện tích ngập sâu >=0,5m
Kịch bản RCP4.5 Kịch bản RCP8.5 Kịch bản RCP4.5 Kịch bản RCP8.5
2016-2035 6,3 5,5 90,0 68,5
2046-2065 6,1 9,6 44,4 188,3
2080-2099 13,6 23, 9 197,4 809,1
Hình 7. Thay đổi diện tích nguy cơ ngập lớn nhất thành phố Nam Định ứng với mưa thiết kế 10% 
trong các thời kỳ của các kịch bản BĐKH so với thời kỳ nền
 Theo kết quả tính toán trong Bảng 6, Bảng 7 
và Hình 7, mức độ thay đổi diện tích ngập trong 
thời kỳ đầu thế kỷ 21 là 2016-2035 so với thời kỳ 
nền khá tương đồng giữa 2 kịch bản RCP4.5 và 
RCP8.5 đối với cả tổng diện tích ngập cũng như 
diện tích ngập sâu trên 0,5m, trong đó, mức độ 
tăng diện tích ngập ở kịch bản RCP4.5 mạnh hơn 
so với kịch bản RCP8.5. Tuy nhiên, trong 2 thời 
kỳ giữa và cuối thế kỷ 21 là 2046-2065 và 2080-
2099, mức độ thay đổi diện tích ngập so với thời 
kỳ nền có sự khác biệt lớn giữa 2 kịch bản RCP4.5 
và RCP8.5, trong đó, kịch bản RCP8.5 tăng mạnh 
58 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 5 - Tháng 3/2018
hơn nhiều so với kịch bản RCP4.5, đặc biệt là 
trong thời kỳ cuối thế kỷ. Trong thời kỳ cuối 
thế kỷ, tổng diện tích ngập tăng so với thời kỳ 
nền ở kịch bản RCP4.5 là 1.700 ha (tương ứng 
13,59%) và ở kịch bản RCP8.5 là 2985 ha (tương 
ứng 23,87%); diện tích ngập sâu trên 0,5m tăng 
so với thời kỳ nền ở kịch bản RCP4.5 là 892 ha 
(tương ứng 197,39%) và ở kịch bản RCP8.5 là 
3656 ha (tương ứng 809%);
4. Kết luận
Biến đổi khí hậu có tác động mạnh đến ngập 
lụt ở thành phố Nam Định, diện tích ngập lụt có 
nguy cơ tăng mạnh, đặc biệt là trong thời kỳ cuối 
của thế kỷ 21. Sự gia tăng lượng mưa có nguy cơ 
làm gia tăng tổng diện tích ngập so với thời kỳ 
nền thêm 13,6% ở kịch bản RCP4.5 và 23,9% ở 
kịch bản RCP8.5; diện tích có độ sâu ngập trên 
0,5m tăng rất mạnh so với thời kỳ nền, tăng tới 
197% ở kịch bản RCP4.5 và 809% ở kịch bản 
RCP8.5 trong thời kỳ cuối thế kỷ.
Các kết quả đánh giá tác động của BĐKH đến 
ngập lụt ở thành phố Nam Định sẽ là cơ sở quan 
trọng cho các nhà quản lý cũng như các nhà quy 
hoạch có bức tranh rõ nét về tác động của BĐKH 
để có thể đưa ra được những giải pháp quản lý 
phù hợp và lồng ghép được BĐKH vào những 
quy hoạch của thành phố Nam Định trong tương 
lai góp phần giảm nhẹ những thiệt hại do BĐKH 
gây ra.
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, 
Nhà xuất bản Tài nguyên - Môi trường và Bản đồ Việt Nam, Hà Nội;
2. Ủy ban nhân dân tỉnh Nam Định (2011), Kế hoạch hành động ứng phó với biến đổi khí hậu của tỉnh 
Nam Định giai đoạn 2011 - 2015 tầm nhìn 2020.
IMPACTS OF CLIMATE CHANGE ON INUNDATION IN NAM DINH CITY
Nguyen Van Dai, Nguyen Kim Tuyen, Dang Quang Thinh, Pham Bao Long
Vietnam Institute of Meteorology, Hydrology and Climate change
Received: 12 February 2018; Accepted: 20 March 2018
Abstract: One of the impacts of climate change is the increase in flooding level that causes serious 
damages to people and property, especially in urban areas. Cities, where having high density of population 
and concentrating important activities of economy as well as the centers of politic, culture and economic, 
are more prone to be vulnerable to society, economic, environment, infrastructures, to name but a few; 
therefore, it is necessary to assess the impacts of climate change on urban flooding. The assessment will 
be the base that supports managers to make decisions related to climate change adaptation and helps 
planners to have a clear overview about the impacts of climate change on urban areas. This article shows 
results of the assessment of climate change impacts on flooding in Nam Dinh city. By using MIKE URBAN, 
MIKE21, and MIKE FLOOD models, the study created flooding maps of 10% design rainfall for the baseline 
period (1986-2005) and for three future periods (2016-2035, 2046-2065 and 2080-2099) under two climate 
change scenarios (RCP4.5 and RCP8.5). The results show that the flooding level in both RCP4.5 and RCP8.5 
scenarios will increase and be higher than that in baseline scenario, of which the level of RCP8.5 scenario will 
cause larger urban flooding in the last two periods.
Key words: Climate change, Inundation, Nam Dinh city.