central mekong delta region connectivity project

118
MEKONG DELTA CENTRAL CONNECTIVITY PROJECT RAPID CLIMATE CHANGE THREAT & VULNERABILITY ASSESSMENT Socialist Republic of Vietnam September, 2012 ICEM – International Centre for Environmental Management for ADB – Asian Development Bank

Upload: lamnga

Post on 31-Dec-2016

223 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

MEKONG  D E LTA   C EN T RA LCONNEC T I V I T Y   P RO J E C T

R A P I D   C L I M AT E   C H A N G E  T H R E AT  &   V U L N E R A B I L I T Y   A S S E S S M E N T

S o c i a l i s t   R e p u b l i c   o f   V i e t n a m

September, 2012ICEM – International Centre for Environmental Management  

for ADB – Asian Development Bank 

 

Page 2: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

 

 

 

TA Number – 6420 (REG) Promoting Climate Change Adaptation in Asia and the Pacific using CQS January, 2012 

   

Final Report Mekong Delta Central Connectivity Project: Rapid Climate Change Threat and Vulnerability Assessment  

     

 

       Produced by:     ICEM ‐ International Centre for Environmental Management 

 Produced for:     Asian Development Bank  Copyright:      © 2010 ICEM  Citation:  ICEM.    2012.  Rapid  Climate  Change  Threat  and  Vulnerability  Assessment  for  the Mekong 

Delta Central Connectivity Project.   Consultant  report prepared  for  the Asian Development Bank, Hanoi, Viet Nam. 

More information:    www.icem.com.au  | [email protected]   

ICEM  International Center for Environmental Management 6A To Ngoc Van Street, Tay Ho, HANOI, Socialist Republic of Viet Nam 

Cover images:    Mekong Delta and Cambodian Floodplain satellite image (To Quang Toan, 2012) Project Team:  Mr  Jorma Koponen  (Team Leader), Mr Tarek Ketelsen, Dr  Jeremy Carew‐Reid, Dr To Quang 

Toan, Mr John Sawdon, Mr Pertti Kaista, Mr Tran Thanh Cong, Dr Tranh Thi Thanh 

Acknowledgements:  The  team wish  to  thank  the  following  for  their  support  and provision of  information: MR Duong Tuan Minh, Dr Au Phu Thang, Mr tran Van Thi, Mr Tranh Anh Duong, Mr Nguyen Van Cong, Mr Cam Vu Tu, Truong Hong Hai, Mr Charles Rodgers, Mr Rustam Ishenaliev, Mr Benoit Laplante, Mr  John Cooney, Mr Brian Barwick, Mr Anthony Green, Mr Nihal Alagoda, Mr Ha Quoc Dong, Mr Nguyen Huu Thien, Ms Nguyen Bich Ngoc 

Page 3: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 

 iii

ABBREVIATIONS  

 

AASHTO     American Association of State Highway and Transportation Officials ADB       Asian Development Bank AR4      Assessment Report 4 CBA      Cost Benefit Analysis CCAM      Climate Change Adaptation & Mitigation methodology CEA      Cost Effectiveness Analysis CO2        Carbon Dioxide  DARD      Department of Agriculture and Rural Development DOIT      Department of Industry and Trade DONRE      Department of Natural Resource and Environment DOT      Department of Transport EIA       Environmental Impact Assessment    ENSO      El Nino Southern Oscillation EPC      Engineering, procurement, construction GHG      Greenhouse Gas  GOV      Government of Viet Nam ha      hectares ICEM      International Centre for Environmental Management IPCC      Intergovernmental Panel on Climate Change  NDF      Nordic Development Fund NPV      Net Present Value NR      National Road/Highway JV WSA      Joint Venture Wilbur Smith Associates masl      metres above sea level mcm      million cubic metres   MONRE      Ministry of Natural Resources and Environment MOIT      Ministry of Industry and Trade NTPCC      National Target Program for Climate Change PPC  Provincial People’s Committee PR  Provincial Road RIAM  Rapid Impact Assessment Matrix RSDD  Regional and Sustainable Development Department SEA      Strategic Environmental Assessment SIWRP      Southern Institute of Water Resource Planning SCCP      Southern Coastal Corridor Project SRES      Special Report on Emissions Scenarios TEDI      Transport Engineering Design Incorporated ToR       Terms of Reference  UNIDO      United Nations Industrial Development Organisation  USA      United States of America VEA      Vietnam Environment Agency  

 

 

Page 4: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Mid‐term Report | ICEM 

 

 iv

TABLE  OF  CONTENTS  

ABBREVIATIONS ............................................................................................................................ III 

TABLE OF CONTENTS ..................................................................................................................... IV 

1  INTRODUCTION ................................................................................................................. 2 1.1  Project outcomes ............................................................................................................ 4 1.2  Project outputs ............................................................................................................... 4 1.3  Scope ............................................................................................................................... 4 

2  BACKGROUND ................................................................................................................... 7 2.1  Origins and geomorphology of the Mekong Delta ......................................................... 7 2.2  Hydrological zoning of the Delta ..................................................................................... 8 2.3  Land use and infrastructure of the Delta ........................................................................ 8 2.4  Project site .................................................................................................................... 10 2.5  Central Mekong Delta Connectivity project (CMDCP) .................................................. 12 

3  EXISTING ISSUES FOR TRANSPORT DEVELOPMENT IN THE MEKONG DELTA ...................... 16 3.1  Seasonal flooding and water levels ............................................................................... 16 3.2  Geotechnical stability of Delta soils and river banks .................................................... 23 

4  METHODOLOGY ............................................................................................................... 29 4.1  Overview ....................................................................................................................... 29 4.2  Modelling overview ...................................................................................................... 33 4.3  Threat and exposure analysis ....................................................................................... 42 4.4  Sensitivity analysis ........................................................................................................ 44 4.5  CC Impact assessment................................................................................................... 44 4.6  Vulnerability assessment .............................................................................................. 45 4.7  Adaptation priority setting ............................................................................................ 45 

5  CLIMATE CHANGE THREATS FOR THE MEKONG DELTA ...................................................... 46 5.1  Air temperature ............................................................................................................ 46 5.2  Rainfall .......................................................................................................................... 51 5.3  Mekong River flow – typical events .............................................................................. 55 5.4  Mekong River flow – extreme events ........................................................................... 59 5.5  Sea Level Rise ................................................................................................................ 63 5.6  Storms, Storms surge and extreme events ................................................................... 69 5.7  Non‐climate change threats .......................................................................................... 71 5.8  Flooding ......................................................................................................................... 75 

6  VULNERABILITY ASSESSMENT ........................................................................................... 89 6.1  Bridge substructure ....................................................................................................... 91 6.2  Bridge superstructure ................................................................................................... 95 6.3  Connecting and approach roads ................................................................................. 100 

7  CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS ...................................................................... 104 7.1  Summary of Key findings on climate change threats.................................................. 104 7.2  Summary of Key findings on climate change vulnerability ......................................... 107 

8  REFERENCES ................................................................................................................... 111  

 

 

Page 5: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 2 

 

1 INTRODUCTION  Climate  change  is  a  maturing  science.  Efforts  over  the  last  two  decades  have  built  understanding  and confidence of how climate is changing and more importantly the science behind it. We now have evidence that temperatures  are becoming hotter  and more  variable,  rainfall  in  tropical  regions will  also  increase  in both intensity and variability with wetter wet seasons and drier dry seasons, arctic sea ice extent is shrinking faster than projected while sea levels are rising more rapidly than anticipated and return periods for extreme events such as major  floods and droughts are  reducing. The science of climate change has progressed  to  the point where projections are successful in predicting long‐term trends in hydroclimate and the majority of remaining uncertainty in the implications of feed‐back loops for the global climate system is skewed towards a stronger not weaker  climate  response  (Roe et al, 2007). Understanding of  the global  climate  system has progressed sufficiently  for  scientists  to  understand  that  in  the  next  fifty  years  fundamental  changes  to  the  global hydroclimate are inevitable – regardless of any efforts by the international community to reduce greenhouse gas (GHG emissions). Adaptation is therefore an urgent priority for the vulnerable social, economic, built and natural systems around the world. And Vietnam; as a populous rapidly growing Southeast Asian nation, whose citizens, cities and economic activity are concentrated in low lying coastal deltas of some of East Asia’s major river basins is one of the most vulnerable nations in the world (Gupta et al, 2007). 

The application of climate science to inform adaptation response remains an emerging field. For built systems, adaptation means making  tangible adjustments  to  the design and maintenance of  infrastructure assets and represents a balance between engineering  risk,  regulatory  requirements and economic costs. To do so with confidence requires detailed quantification of future hydroclimate conditions with climate change as well as an understanding of the variability, assumptions and uncertainty behind these projections. 

In the Asia‐Pacific, growth in the transport sector outpaces gross domestic product (GDP) and will continue to do so  for the  foreseeable  future  (ADB, 2011). Growth  in this sector has helped to drive economies, connect countries and  forms  the backbone of cities  throughout  the  region. Governments  in  the Asia‐Pacific are now spending close to 1% of GDP on transport expenditure  (Dulac, 2012), while multi‐lateral development banks are  spending  billions  of  dollars  per  annum  ‐  $3.4  billion  per  year  by  the  ADB  alone  (ADB,  2011).  These investments are vulnerable to climate change. 

The  development  of  transport  infrastructure  represents  a  substantial  investment  for  developing  countries, both  as  an  upfront  capital  cost  and  in  on‐going  maintenance.  These  investments  are  made  on  the understanding that structures and its individual components will have long design lives of 30, 60 and up to 100 years allowing benefits to accrue over tens of decades of use (Figure 1‐1). Engineers are asked to design for and manage risk over the project lifespan, requiring a balance between a desired level of safety, optimisation of performance and a minimisation of costs. Many of the design parameters and safety margins incorporated during the design phase will change in response to global climate change. Engineers need to make a decision on  how  best  to  integrate  this  changing  hydroclimate  context  into  their  transport  projects.  From  a  risk perspective, cautious approaches that take full account of all risks will inflate upfront investment costs, while conservative  approaches  will  increase  ongoing  maintenance  and  repair  costs  as  well  as  compounding additional risk to structural integrity and safety issues. 

Figure 1‐1: Design life of key road and bridge infrastructure (adapted from ICEM, 2011; Cochran, 2009; DEFRA, 2010) 

 

Vietnam maintains an  investment  in transport  infrastructure equivalent to 2.5% of GDP – more than double the average for the Asia Pacific. This has  led to significant advancements  in the development of the national 

 

 

 

 

 

 

 Expansion joints  Free slide bearings

Bridge Deck  Stay Cables Pylons & bridge foundations

Approach bridge support piles

Road drainage & culverts 

River & road Embankments 

Road foundations Pavements 

Page 6: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

transport network.  In particular  road  infrastructure has  improved with nearly 30,000km being added  to  the network and five‐fold increase in paved roads during the last seven years. This has contributed significantly to Vietnam’s economic growth, with per‐capita gross domestic product (GDP) increasing from USD 406 in 2000 to USD 765 in 2007. Growth of the national road network has also included the establishment of some 33 border crossings with China, Lao PDR and Cambodia, contributing to a three‐fold  increase  in exports from USD 14.5 billion to USD 48.6 billion (JICA, VITRANSS 2, 2009).  Vietnam’s road network now comprises over 256,000km, of which 17,385km are national highways, 22,783km are provincial roads, and the remaining are  local roads (district  roads,  commune  roads,  urban  roads  and  exclusive  roads).  The  network  is  relatively  dense  and  is considered  to be well distributed  for demand and  terrain; however roads are generally narrow with 60% of roads  having  less  than  two  lanes,  severely  limiting  their  capacity.  In  addition  major  government  and international assessments have  identified that connectivity of the network remains one of the most pressing and critical issues for the sector (JICA, VITRANSS, 2009).  

The  ADB  Central  Mekong  Delta  Connectivity  project  represents  a  USD  750  million  investment  by  the Government  of Vietnam  for  the  development  of  strategic  transport  infrastructure  to  enhance  connectivity between the central agricultural and agro‐processing provinces of the Mekong Delta with major regional hubs such as Ho Chi Minh City and further afield Phnom Penh and Bangkok. Design and construction of the project has  been  phased  into  6  components,  of  which  components  1‐3  are  the  focus  of  this  Climate  Change Vulnerability and Adaptation study (VA Study) (Table 1; Figure 1‐2). 

Table 1: Main infrastructure components of the Central Mekong Delta Connectivity Project 

 

Figure 1‐2: Layout of Central Mekong Delta Connectivity Project 

 

•6 lane Cao Lanh Bridge 3km over the Tien River (7.8km with approach roads)Component 1

• 4 lane Cao Lanh – Vam Cong connecting road (15.65km)Component 2

•6 lane Vam Cong Bridge 3km over the Hau River (5.75km with approach roads)Component 3

•Long Xuyen bypass to to Long Xuyen City (17.45km + 6.11km)Component 4 + 5

•4 lane My An – Cao Lanh connecting road to link up with NH30 (26.2km)Component 6

Page 7: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

The bridge design has completed the feasibility stage. In October 2011 the detailed design team was fielded, with the detailed design phase scheduled for completion by October 2012. Construction is scheduled to start six months later in April/May 2013, and completed by 2016.  

The project – Delta Bridges: Rapid Climate Change Vulnerability and Adaptation Assessment (VA Study) – falls under ADB  TA‐6420(REG) Promoting  Climate Change Adaptation  in Asia and  the Pacific using  CQS  and has been commissioned by ADB to quantify the risk posed by climate change to the current design of components 1‐3 and to suggest adaptation options which may be included into the detailed design phase. The VA Study has been designed  to  run  in parallel  to  the detailed design phase and engage  in  the project development cycle prior to construction or finalisation of decisions on design and investments to: (i) integrate adaptation options into  the project  from  the outset  (figure 1‐3),  and  (ii)  ensure  the overall  sustainability  and  longevity of  the development in the context of climate change. 

Figure 1‐3: Timing of the CC assessment – the V7A Study will present adaptation options during the detailed design phase to ensure integration with EPC at the outset of the project 

 

ADB will use  the outputs of  this  rapid assessment  to apply  to  the Nordic Climate Facility under  the Nordic Development  Fund  (NDF)  for  a  grant  to  finance  adaptation  options.    ICEM  has  been  contracted  by  ADB Regional and Sustainable Development Department  (RSDD)  to  implement the VA Study over 6 months  from September 2011 to February 2012.  The study will provide the technical and economic justification for climate change adaptation response for the broader Central Mekong Delta Connectivity Project. 

1.1 Project  outcomes The outcome of the project will be two‐fold:  (i) the  integration of climate change risk management  into the detailed design of components 1‐3 of the Central Mekong Delta Connectivity Project, and (ii) pilot‐testing of a rapid  climate  change  Vulnerability  and  Adaptation methodology  for  transport  infrastructure  projects.  The latter  outcome  extends  further  than  the  Central  Mekong  Delta  Connectivity  project  to  other  transport development projects being considered by the ADB and the Government of Vietnam. 

1.2 Project  outputs The project aims to achieve the outcomes through: 

(i) quantifying  climate  change  impacts  on  the  infrastructure,  performance,  maintenance  and  legal compliance of the Bridges and connecting road; 

(ii) prioritising specific adaptation options that are technically sound, realistic and economically viable; 

(iii) improving understanding of climate change risks of key stakeholders,  including the detailed design team and the Cuu Long CIPM; 

(iv) testing a climate change V&A methodology for use in transport infrastructure projects 

1.3 Scope   Setting the scope of the VA Study includes both a spatial and a temporal component and has been determined based on  the design  life of  the  infrastructure  components and  technical  considerations associated with  the climate change modelling methodology. 

Page 8: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

1.3.1 Geographical  focus The project will consider  four primary geographical scales of  focus  (figure 1‐4). The purpose of  tailoring  the assessment to different scales is to progressively downscale changes in the hydro meteorological regime to a resolution  suitable  for  analysis  of  climate  change  (CC)  vulnerability.  Resolution  at  the  global  level  (used  in GCMs – Global Circulation Models)  is  in  the order of 250km x 250km. At  the Mekong basin  level modelling resolution  is  increased  to  5km  x  5km,  and  <1km  x  <1km  at  the Mekong  Delta  Level.  At  the  project  level resolution is in tens of metres. 

Figure 1‐4: Geographic focus of the VA Study 

 

The two primary scales of focus for assessment findings include the project site and Mekong delta level: 

1) PROJECT  SITE  LEVEL:  Assessment  at  the  project  site  level  involves  detailed  three‐dimensional simulation  to  quantify  clear  and  justifiable  causal  links  between  changes  in  hydro‐geo‐physical processes  (e.g.  rainfall  intensity,  range  in daily  temperature,  flow  velocities  and water  levels) with impact on specific bridge components (e.g. pylons, stay cables, road embankments).  

2) MEKONG DELTA LEVEL: the Delta‐wide threat assessment will give a broader understanding of how the river channel and surrounding floodplain will respond to climate change. Assessment at this scale will  integrate  the  project  into  its  surrounding  context  producing  a  more  realistic  assessment  of vulnerability and consideration of issues and impacts which extend beyond the local conditions of the project site.  The  Delta  scale  also  introduces more  options  for  adaptation  response.  In  some  cases  it may  be possible  to reduce climate change threats by altering management  in a broader area. For example, some of the impacts on Components 1‐3 associated with changes in flood dynamics could be offset by better management of the wider delta floodplain and the introduction of flood relief zones designed to store overland flow during flood peaks and release during flood recession. 

1.3.2 Spatial  scope  The time scales for the assessment are defined for baseline and future climate conditions. 

Baseline: 1980 – 2005 One of  the major difficulties  in predicting  future  climate  is  reconciling  the  complex  inter‐decadal  trends  in climate and rainfall. The Mekong rainfall regime undergoes decadal patterns of wet and dry spells influenced by  the strength of  the monsoon, occurrence of cyclone activity and ENSO variations  (Figure 1‐5). Therefore, the selection of the baseline period affects the magnitude of relative climate change because  it provides the historic levels against which future climate change is assessed and determines what kind of climate conditions (average, wet, dry) are incorporated as part of that baseline. Short baselines could result in a drier or wetter average baseline rainfall which would alter the size of change predicted by climate change modelling. Previous studies  have  found  that mean  annual  rainfall  between  historical  decades  can  vary  by  as much  as  +/‐  30% (Johnston et al, 2009; MRC, 2012; Figure 1‐5). For this study a 25 year baseline was selected to ensure that 

Page 9: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 6 

 

average  (early  1980s), wet  (1996  –  2005)  and  dry  phases  (1985  –  1995) were  captured  in  baseline  trends (Figure 1‐5).  

Figure 1‐5: Decadal variability in Mekong rainfall:  Percentage variance of the mean annual rainfall compared to the long‐term historical mean. (Source: MRC, 2012) 

 

Source: (MRC, 2010) Under  the  chosen  25year  baseline,  all  available monitoring  stations  provided  an  average  one  station  per 7,418km2 of basin area (Table 1‐2). Coverage is worse in Lao PDR and Cambodia where long time series data is not  available  in  remote  areas.  Improved  station  density  could  be  provided  by  including more monitoring stations but at a cost to the length of available time series.  

Table 1‐2: Spatial distribution of Meteorological monitoring stations used in CC downscaling 

LMB Country*  No. Precipitation stations 

No. Temperature Stations 

Total Station Density (km2/station) 

Cambodia  6  6  12  13,090 

Lao PDR  16  4  29  10,388 

Thailand  98  12  110  1,714 

Vietnam  7  8  15  4,481 

Total  127  30  166  7,418 

*  Note,  this  table  only  shows  stations  within  the  Lower Mekong  Basin,  a  number of  stations  in  the  Upper Mekong  Basin  and  the surrounding catchments were also used in the modelling but have not been included in calculating densities.

 

A shorter baseline would have increased the number of available monitoring stations as many of the stations in the Mekong Basin do not extend back to 1980 (for example in Lao PDR), however, this would have reduced the historical variability of the Mekong hydroclimate encapsulated  in  the baseline. At the same time,  longer baselines reduce the coverage of monitoring stations which have the required time‐series observational data, resulting  in  a  poorer  distribution  of  input  data  and  less  confidence  in  the modellings  ability  to  undertake spatial interpolation to “fill the gaps” between monitoring stations. 

Future time slice: 2050 and 2100 Future time slices were selected to be centred on 2050 and 2100. The 2050 time slice aggregates daily data for hydroclimate variables over the period 2045 – 2069, while the 2100 time slice aggregates over the period 2074 – 2099.1 These 25year time slices have been selected to match the spatial range available in the baseline data. 

From an asset point of view, these two time periods represent the projected total design life (i.e. 90‐100 years) and    approximate  half‐life  (40‐50years) when major  upgrades  and  replacements  are  often  scheduled  (for example, stay cables, free slide bearings and road foundations). 

                                                            1 Not all GCM data could be statistically downscaled to 2100. For some downscaled time series data extended only to 2088. 

Page 10: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

2 BACKGROUND  

2.1 Origins  and geomorphology of the Mekong  Delta   The  origins  and  fate  of  the Mekong  Delta  are  fundamentally  linked  to  sea  surface  levels  and  changes  in hydrology of  the Mekong River. Some 8,000 years ago, at  the  start of  the Holocene,  sea  levels were  in  the order of 4.5m above present  levels and the coastline of the South China Sea reached close to Phnom Penh,  some 4,000 years ago, the coastline was in the vicinity of Can Tho City (Figure, 2‐1; MRC, 2011). Southeastward aggradation of the delta was due to alluvial deposition from the Mekong River which built up the land mass in combination with a slowing rate of sea level rise in the past 7,000 years (Church, 2008). Rates of aggradation peaked at 17‐18 m per year  (MRC, 2011) with  some present  sites of aggradation  remaining on  the  tip and western shoreline of the Ca Mau Peninsula. Formation of the delta has resulted in flat low lying terrain with an average elevation less than 1.0 m above sea level, with the exception of some small mountains in Kien Giang and  An Giang  provinces. More  than  61.5%  of  the  delta  lies  below  1masl, while  only  2.1%  is  greater  than 3.0masl (Figure 2‐2). 

Figure 2‐1: Aggradation of the Mekong Delta during the Holocene: dotted lines and numbers in white circles indicate the location of the coastline and the timing in thousands of years (Source: MRC, 2012) 

 

Source: (MRC, 2011) 

Figure 2‐2: Distribution of delta land area by elevation 

 Source: Southern Institute of Water Resources Research (SIWRR), 2010 

Page 11: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

From a geomorphological point of view the Delta can be classified  into three broad categories based on the fluvial nature of its formation: 

1) Ancient  alluvial  terrace:  Fluvial  deposition  of  Mekong  sediments  has  built  up  the  border  area between Cambodia and Vietnam to create an alluvial terrace approximately 2.0‐5.0masl; 

2) Riverine  levies: Fluvial deposition of Mekong sediments has also  resulted  in  the creation of natural levies along Tien and Hau rivers channels, typically with an elevation of 1.0 – 3.0m; 

3) Freshwater  and  coastal  floodplains:  Adjacent  to  the  Tien  and  Hau  Rivers  are  two  important floodplain  depressions  (Plain  of  Reeds  and  Long  Xuyen  Quadrangle  respectively).  These  areas together with the coastal tidal areas typically have an elevation of 0.3 – 1.5m.  

The project site is located within the transition zone of the alluvial terraces to low lying floodplain. 

2.2 Hydrological  zoning  of the  Delta 

The Mekong Delta can be divided into three broad zones based on the balance between coastal and upstream hydrological influences:  

1) Deep inundation zone (Plain of Reeds, Long Xuyen Quadrangle): Northern region of the Vietnamese Mekong Delta dominated by overbank flooding of the Tien and Hau river channels due to upstream hydrology. Flood levels in this zone typically exceed 2.0m.   

2) Moderate  inundation  Zone  (Can  Tho,  Vinh  Long, My  Tho):  Central  region  of  the Mekong  Delta constituting mixed influences of upstream hydrology and coastal influences 

3) Coastal  zone  (Mekong River mouth  and Ca Mau peninsula):  Eastern  and  southern  regions of  the Delta, where marine processes dominate local hydrology. 

Figure 2‐3: Zones of the Mekong Delta: (LEFT) Broad zones based on coastal and fluvial hydrological drivers; (RIGHT) Hydrodynamic zones of the deep inundation zone/  The Central Mekong Delta Connectivity project connects Zone C to Zone A with Component 2 crossing Zone B 

 

Source: (LEFT) ICEM, 2012; (RIGHT) Douven et al, 2008 

 

The Central Mekong Delta connectivity project  lies  in the transition area between zone 1 and 2, where  local hydrology  is  influenced by both upstream  flooding and marine processes. The MRC Flood Management and Mitigation Program (FMMP) has further subdivided this zone (Douven et al, 2008). The FMMP zoning is based on hydrodynamic characterisation of  the different areas,  though  the  floodplain  is basically divided by  roads and rivers. For Viet Nam three different zones can be distinguished, named A, B and C (see Figure 2‐3),with the project site traversing Zone B and connecting Zone A to C. 

2.3 Land  use  and  infrastructure  of the  Delta The Mekong Delta of Vietnam has a total area of about 4 million hectares, of which 2.4 million ha is agriculture land,  contributing  some  48%  of  national  food  production, more  than  85%  of  annual  rice  exports,  57%  of 

Page 12: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 9 

 

national  aquaculture  production  and  41%  of  Vietnam’s  capture  fishery  (GSO,  2010).    In  2010,  the  total population of the delta was more than 17.3 million people (19.9% population of Vietnam).  

Figure 2‐4: Mekong Delta Water Resources development plan to adapt with climate change and SLR: BLUE areas will be under partial flood protection; MAUVE and YELLLOW – under full flood protection; and PURPLE ‐  brackish zone. The Central Mekong Delta Connectivity project lies within the zone of full flood protection. 

 

Source: SIWRP, 2011‐SCN‐II  

Three kinds of  infrastructure are wide‐spread  throughout  the Delta: canals,  sluice gates and embankments. The canal systems, sluices and embankment have played an important role to extend the agriculture area and increase  the agriculture production  from 6.3 million  tons of  rice  in 1985  to 21 million  tons  in present  time. Road development plays an important role for socio‐economic development. 

Canal network: The Mekong delta of Vietnam has about 28,600 km  long of the rivers and canal.  In which  13,000  km  consist  of  the  rivers  and  canals with water  depth  greater  than  1 m  and  hence suitable for navigation; 6000 km of which are suitable for large ships with transportation capacity of 50 to 100 tons. 

Page 13: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 10

 

Sluice gates: The Mekong delta has  about 80  sluice gates with a width of above 5m; hundreds of sluice gates with a width of 2m to 4m and more tens of thousands of small sluices (SIWRR, 2010). The sluice gates play an  important  role  in  the prevention of  saline  intrusion, acid  sulphate  soil control, irrigation and drainage as well as for flood and fire control.  

Transport  and  agricultural  embankments:  The  development  of  flood  control  infrastructure  in  the delta has been rapid, with  little existing prior to 1996. To date the delta has about 7,000 km of  low embankment to protect the area at the early stage of floods. While an additional 450 km of sea dike, 1,290  km  of  river  dike  and  more  than  7,000  km  of  canal  embankment  are  being  planned  and investigated  (figure 2‐4).  In addition roads  in the Mekong Delta are typically built on embankments which also alter flood flow dynamics. The delta has about 22,800 km of roads, 2,471 km of which are national road; 3,400 km of provincial roads and 17,000 km of rural roads. 

The 1999 Water Resources Master plan (including  flood protection) was recently updated to  include climate change with the key objective of taking advantage of the benefits of regular flooding while protecting from the damages associated with extreme flooding (figure 2‐4). In general, the spatial distribution of flood protection level  in the water resources development plan to adapt with climate change and sea  level rise are similar to that in the water resources development plan to 2010 with the following areas of the delta are under full and partial flood protection; 

Full flood protection (mauve and yellow  in figure 2‐4): a high ring dike will be  introduced for urban areas and high development areas (3 rice crop areas or fruit tree areas) for full flood protection even under extreme  flooding. Northern part of  the Mekong delta,  the Plain of Reeds,  the South Nguyen Van Tiep canal will be  full protection by  ring dikes, and  the areas between  the Tien and Hau River channels. 

Partial Flood protection (blue figure 2‐4):  Areas protected from flooding until the arrival of the flood peak  at  the  end of August,  after which  time  the dyke  is overtopped  and  the  area  is  flooded.  The purpose of this is to protect agricultural land during the early part of the flood season for harvesting and then to allow peak flood waters to replenish agricultural land with fluvial sediments. The areas of Nguyen Van Tiep and Tan Thanh ‐Lo Gach will be partial protection. 

2.4 Project  site Based on  the  geomorphological  and  hydrological  zones  identified  above,  the project  site  is  located on  the riverine levies of Flood Zone B spanning the area between the Bassac (Hau) and the Mekong (Tien) Rivers. The Delta Bridges project area is located in the middle part of zone B in between Long Xuyen and Cao Lanh cities (see Figure 1‐1; 2‐4). A broad overview of  the  land use,  infrastructure and socio‐economic characteristics of this zone is presented below based on Douven (2008). 

1) Ecology:  Zone  B  does  not  contain  any  remaining  natural  areas.  Regarding  agriculture,  the  zone consists of fertile alluvial soils. Fish migration routes are mostly confined to the rivers, though in the wet season fish can move over the floodplains. Movements are, however, restricted by the numerous levees. 

2) Land use: Many areas are islands that are only accessible by ferry or boat. Nearly all of the available land in this zone is used for agriculture, as the most fertile lands in the Mekong Delta are found here. 

3) Settlements: There are no major towns, except for some smaller settlements, though the levees are inhabited by local farmers and hence population density is relatively high. These areas have a higher elevation, which also allows growing of perennial crops, such as fruit trees. 

4) Roads: The south‐eastern border of zone B is formed by highway 1. Even at times of large floods this road section is hardly affected. National Road 80 crosses zone B. Other main roads can be found along the Hau and Mekong Rivers. The  road network  in zone B  is  further  formed by paved and unpaved roads on natural and manmade levees. 

5) Socio‐economic characteristics: The western part of Zone B is relatively remote while the eastern part is  located  closer  the major  transportation  routes.  Zone B has easy access  to water  transportation, being surrounded by rivers. The higher  lands on the  levees make some diversification of agricultural production possible; hence zone B produces more fruits. 

Taking  into  account  these  zonal  characteristics,  the  modelling  under  this  VA  Study  has  included  a  local floodplain description characterised by full flood protection (figure 2‐5). 

 

Page 14: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 11

 

Figure 2‐5: Floodplain elevations and infrastructure at the project site:  Full flood protection structures are shown in pink 

 

2.4.1 Road   impact  on  flooding  The  road embankment of Component 2  shall be constructed higher  than  the existing ground elevation and cross natural drainage lines of the floodplain. As such, the road embankment will have the potential to impede the flow of surface run‐off particularly during flooding events exacerbating water impoundment and localized flooding. The possible areas to be affected along the Project corridor are shown in Figure 2‐6.  

Figure 2‐6: Potential impacts of CMDCP on flooding: Shaded areas are potentially flood prone due to the project 

 

Source: SMEC, 2011 

 

The TEDI EIA (2009) assessed increased flooding risk to be low given the transverse culverts and bridges along the alignment and  the very high drainage density and  flat  topography of  the Delta. Drainage density  in  the 

Page 15: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 12

 

project area is estimated at 2.5 km/km2 to 3.8 km/km2, a factor which according to TEDI allows flood water to drain  freely  provided  these  channels  are  not  obstructed.  Components  4  and  5 will  have  25  bridges while Component 6 will have 23 bridges and 36 cross culverts. The aperture and elevation of the culverts are based on hydrologic and hydraulic calculations. The total water drainage aperture of culverts is designed to be bigger than the total water opening of existing culverts on NH91, NH80 and NH54. The designed apertures have been issued written approval by the People’s Committee of Can Tho City and Dong Thap Province. 

2.5 Central  Mekong  Delta  Connectivity project  (CMDCP) 

2.5.1 National context  Over  the  last  decade,  Vietnam  has  made  significant  advancements  in  the  development  of  its  transport infrastructure.  In  particular  road  infrastructure  has  improved  with  nearly  30,000km  being  added  to  the network and the amount of paved roads has increased five times in the last seven years. This has contributed significantly to Vietnam’s economic growth, with per‐capita gross domestic product (GDP) increasing from USD 406 in 2000 to USD 765 in 2007. Exports also grew more than three times – from USD 14.5 billion to USD 48.6 billion (JICA, VITRANSS 2, 2009).  

Despite ongoing advancements, the gap between available infrastructure capacity and increasing demand has widened.  Investment  in  transportation  has  stayed  at  approximately  2.5%  of  Vietnam’s  GDP.  Many transportation issues have also emerged including traffic congestion in urban areas, low mobility in rural areas, inadequate road maintenance, a lack of funding, poor infrastructure quality, and weak transportation services (JICA, VITRANSS 2 – Chapter 3, 2009).  In addition  to  these  fundamental  issues, Vietnam  is also affected by natural  disasters  that  are  likely  to  change  the  frequency,  duration  and  severity with  climate  change  and threaten  infrastructure.  It  is  likely this will not only affect transport  infrastructure, but also  its operation and the demand for transport services (UoC and CIEM, 2011). 

Between 2001 and 2005, extreme weather events caused VND 2,571 billion of damage to the transport sector. If mean sea level rises by one metre, MONRE estimates that 11,000 km of roads could be submerged. The total length  of  national  highways  threatened would  be  695  km  (MONRE,  2010).  An  estimated  4.3%  of  existing national  and  local  roads would  be  permanently  underwater,  including  574km  of  dykes.  In  addition  recent studies  of  climate  change  impacts  for  the  national  transport  sector  have  found  that  opportunity  costs associated with potential  climate  change  impacts on  transport, among other  sectors, have  the potential  to further delay infrastructure development plans through diverting funding to the maintenance and adaptation of existing infrastructure (CIEM, 2011).  

Transport networks of the Mekong Delta are the most vulnerable in the nation to climate change. More than 70% of national highway predicted to be permanently  inundated by Sea Level Rise (SLR) (MONRE, 2011) and almost 90% of affected road infrastructure lies within the Mekong Delta region (Carew‐Reid 2007).   

Motorisation  is  rapidly  increasing  in  Vietnam  due  to  rapid  urbanization,  population  growth  and  economic development,  causing  increased air pollution, especially  in  cities  such as Hanoi, Danang and HCMC. Studies have shown that air quality in Vietnam’s major cities is becoming significantly deteriorated (ALMEC, 2010). The number  of  registered  vehicles  in  Vietnam  has  rapidly  increased  over  the  last  two  decades,  reaching approximately 28 million  in 2009,  from 6.68 million  in 2000 and 1.45 million  in 1990. Vehicles  registered  in Hanoi  and  HCMC  account  for  70%  of  Vietnam’s  total  automobiles  and  30%  of motorcycles. Motorcycles account for almost 96% of Vietnam’s registered vehicles. 

At the same time there is a critical and increasing demand for enlargement and improvement of the national road network. Overall, transport demand has grown rapidly in the last decade and at a rate slightly faster than economic growth. In the Transport Development Strategy 2020, the MOT projects an average growth rate of 7.3% per year between 1990 and 2030  for goods transport demand. The demand  for passenger transport  is growing  even  faster  at  12%  per  year  for  the  same  period.  Other  estimates  have  projected  a  growth  in transport demand to be between 5.2% and 6.2% annually (VITRANSS, 2009).  

2.5.2 Need  for  the CMDCP  The Central Mekong Delta Connectivity Project consists of two bridges and an interconnecting road, which will form part of a strategic transportation link, connecting the provinces of Dong Thap, An Giang and Can Tho to the Second Southern Highway. This will enhance the access of the highly competitive agro‐industries in these 

Page 16: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 13

 

areas  to  important  regional  and  international  export markets.  The  total  financial  cost  of  the  project was estimated to be about USD 706 million in 2011 (Table 3).  

Currently  the  route  crosses  the  Tien  and  Hau  rivers  by  ferry,  which  represents  a  significant  bottleneck, extending  journey  times  considerably.  In  the  future,  projected  increases  in  traffic  flows would  necessitate expansion of ferry capacity.   Relative to the current road‐ferry connection the project  is expected to shorten journey times by about 24 minutes, through reduced waiting time  for the  ferry,  increased road speeds over the  new much widened  and  improved  road  sections,  and  slightly  reduced  distance. Overall  the  project  is expected to generate considerable benefits.  

Table 3: Financial costs (2010 USD) 

Component  Item USD (million) 

Cao Lanh and approach roads 

Construction 208.2 

Physical contingency  24.4 

Land and resettlement 22.9 

subtotal 255.5 

Interconnecting road 

Construction  141.9 

Physical contingency  16.6 

Land and resettlement 16.0 

subtotal  174.5 

Vam Cong Bridge and approach roads 

Construction  241.8 

Physical contingency 25.1 

Land and resettlement  9.0 

subtotal  275.9 

  Total 705.9 Source: SMEC, 2011 

2.5.3 Main  components  of the CMDCP  Based on a review of the documentation, the sensitivity analysis grouped the design components of the bridge and  road. The  sensitivity of  these  component groups  is a  function of  the  infrastructure  they  comprise,  the processes they support, and the maintenance they require: 

1) Bridge  superstructure:  Components  of  the  bridge  above  the  foundations  including  the  deck,  stay cables,  cross beams and edge beams. For  the purposes of  this  study, expansion  joints,  free‐sliding bearings, railings have been considered components of the superstructure. 

2) Bridge  substructure:  Foundations  and  support  components  of  the  bridge,  including  pylons, foundations and metal reinforcements. 

3) Roads, approach  roads and  foundations: Connections between Component 2 and components 1/3 and road surfaces 

4) Embankments and road foundations: foundations, underlying geotechnical properties of the ground conditions, embankment and revetment design 

5) flood  protection  control  and  drainage  infrastructure:  casing  and  protective  works  for  road  and embankment surfaces, culverts, flow‐through and drainage outlet structure and rip‐rapping 

Understanding of the design of the bridge and road components is based on: (i) the feasibility study report, (ii) discussions  held with  Cuu  Long  CIPM  and  the  detailed  design  team  (September  2011;  and March,  2012).  Components  1,  2and  3  comprise:  (a)  a  cable‐stayed  bridge  over  the  Tien  River;  (b)  26  smaller  bridges  to facilitate road crossings over the delta  floodplain; and  (c) 24.1km of connecting road extending towards the Vam Cong bridge – a cable stayed bridge over he Hau River.  

Main bridges The project includes two major bridges, Cao Lanh and Van Cong crossing the Mekong River. Cao Lanh bridge is a cable‐stayed bridge with spans 150+350+150m and approach bridges with a total  length of 682m on both sides. Vam Cong bridge is a cable‐stayed bridge with spans 190+450+190m and approach bridges with a total length of 1139m and 960m. All approach bridges are made using precast concrete elements. The road section on bridges  is 24.5m wide.  Substructures are made with  cast‐in‐situ  concrete. Both bridges  are  founded on bored piles.     

Page 17: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 14

 

The bridges shall be designed using Vietnamese bridge design code 22TCN272‐05. The code bases on AASHTO LRFD (Load and Resistance Factor Design) design method. The LRFD bridge design philosophy is based on the premise that four Limit States are stipulated to achieve the basic design objectives of constructability, safety and serviceability. All limit states are given equal  importance. LRFD method  is a probability‐based Limit State design  where  structural  components  and  systems  are  classified  according  to  redundancy,  ductility  and operational  importance. The  four  limit states are Service Limit State  (SLS), Fatigue and Fracture Limit State, Strength Limit State (ULS) and Extreme Event Limit State. The SLS gives limitations for usability and durability of structure. Fatigue and Fracture Limit state handles the repeated traffic loading on structure. The ULS is the main limit state for structural safety. The Extreme Event Limit State handles unique occurrences like a major earthquake, flood, collision by a vessel or vehicle, etc.   

In  terms  of water  levels,  there  is  a  design  constraint  for  bridge  elevation  based  on  providing  a minimum navigation  clearance of 37.5m  for  the P5%  flood  (Annex 2). The VA  study understanding  is  that  the P5%  is defined as 2.6masl and approximate to the year 2000 flood event.2 

This clearance has been set in consultation with the Mekong River Commission (MRC) to allow future passage of 10,000DWT vessels upriver to Phnom Penh port.  

Approach and connecting roads The approach and connecting roads include 26 bridges which cross canals and smaller rivers. The bridges are designed as precast concrete bridges with  lengths between 34m and 603m. The openings of the bridges are designed to be adequate for design floods. The bridges are founded on bored or driven piles. Bridge approach roads will have embankments set for the P1% event and supported by driven piles. 

To avoid sharp differences  in settlements the bridge approach embankments are designed to be constructed using transition piling. In road structures sand drains, PVD’s, soil‐cement columns and concrete piling are used to reduce settlements. The bridge foundations and embankments shall be protected against scour.  

Roads associated with Components 1, 2 and 3 are designed  to accommodate 6  lanes of traffic  in  the  future with a total cross‐sectional width of 30.6m. Embankment side slopes are1V:2H. The minimum elevation of the road profile is based on: 

(i)  P1% flood event; (ii) 0.5m freeboard to accommodate overflow and wave action from upstream flood plain; and (iii) 0.3m freeboard nominally set to account for SLR. 

In  addition  there  is  a  0.3m  crossfall  from  the  road  centre  line  to  the  outer  shoulder  of  the  embankment. Discussion with the detailed design team in March 2012 indicated that road elevations can reach up to 4.75m. 

Road drainage Road structures will include two main design solutions for drainage:  

(i) Surface drainage: Concrete curbs will be provided for embankments with elevations greater than 4m. Discharge points will be every 25m with rock rip rap at the outlet to protect embankments. 

(ii) Flood conveyance: 28 culverts are proposed along the alignment of the connecting road ranging in size from 2mX2m box culverts to 3mX3m multi‐cell culverts. The number and sizing of culverts has been  set  to provide  sufficient openings  for  conveyance of  the P1% event and  is  currently being assessed by the detailed design hydraulic study. 

Bridge crossings Given  the complexity of  the delta canal and  river network,  there  is a  total of 26 and  some 4.1km of bridge crossings. Vertical clearance for the bridge crossings is based on the following: 

(i) Navigable channels and rivers: Navigation clearance for the P5% event. Discussion with the detailed  design  team  in March  2012  indicated  that  this  clearance  is  in  the order of 1.2 – 

                                                            2 Calculation of the P5% flood for Cao Lanh station is shown in Annex 1 and equal 2.54m at Cao Lanh Station, accounting for water slope this equals 2.57m or approximately 2.6m at the bridge site. 

Page 18: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 15

 

3.5m, except for the Lap Vo River Bridge (KM18.7+) where the navigation clearance is set at 7m. 

(ii) Non‐navigable canals: for small non‐navigable waterways the bridge clearance level is set as P1% + 0.5m freeboard. 

2.5.4 Policy  context The national and regional policy and planning context is summarised in the table below. 

Table 4: National and Regional policy milestones for climate change response in the transport and water resource sectors 

National  

Delta Region 

In 2008 the Government of Vietnam instructed MONRE to prepare a National Target Plan for Response to Climate Change (NTP). 

Sea dike implementation, under the decision 667/QD‐TTg on 27

th May 2009 for improving the 

sea dike from Quang Ngai to Kien Giang;  

In December 2008, the GoV approved the NTP (Decision 158/2008/QD‐TTg dated 2nd Dec 2008). Under the NTP each ministry and People’s Committee are required to produce an Action Plan for Climate Change Adaptation.  

Provincial action plan to adapt with climate change, number of provinces in the Mekong delta have approved their action plan, like Can Tho and Ben Tre 

Ministry of Transport, with support from ADB (TA 7779), is currently preparing their ministerial Action Plan with a focus on reviewing and updating design standards and identifying priority assets of national interest at risk. 

Flood protection and inundation protection for Can Tho, Vinh Long and Ca Mau provinces done by MARD; 

National water resources development strategy to 2020 with a view to 2050 was approved by decision 1590/QD‐TTg dated 10th Sep 2009.  

Water resources development plan in the Mekong delta to adapt with climate change and sea water level rise. 

The official national projection of climate change including sea level rise was approved in 2009.  

 

In December 2011, the national strategy for Climate change response was also approved (2139/QD‐TTg on 5th Dec 2011).  

In 2012, MONRE will release the revised official national projections for climate change including sea level rise. The document took into account recent improvements in climate science and climate modelling. 

 

 

The GoV  intends  to update  the official climate change projections every  five years. The main reason behind this is that most of historical climate and hydrological information collected under the French colonial regime and  during  the war with US was  lost  or  damaged,  consequently,  the majority  of  hydrological  and  climate observational data starts from 1978, therefore a five yearly update allows for a continued improvement and of the climate change baseline to build confidence in long term predictions of climate change.  

At the time of the VA Study, the national projection for climate change released in 2009 was not yet officially superseded  and has  been used  as  a  reference  throughout  this  report.  Sea  Level Rise  (SLR) predictions  are derived directly from the official projections. Updates expected in the revised version are not expected to have significant impacts on the findings of this study. 

 

 

Page 19: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 16

 

3 EXISTING   ISSUES  FOR  TRANSPORT  DEVELOPMENT   IN  THE  MEKONG  DELTA  

3.1 Seasonal  flooding  and water  levels   

3.1.1 Typical  flood  events Flooding is recognized as part of the natural geomorphologic process that maintains high primary and fisheries productivity and drives the dynamic evolution of the Mekong Delta. The annual flooding event is responsible for replenishing the fertile alluvium that is vital to the agricultural productivity of the Delta region. The floods also play a vital role in the natural treatment of the acidic water produced by the leaching of the acid sulfate soil that permeates much of the lower reaches of the Mekong Delta. 

Flooding in the Mekong Delta is moderate in comparison to flooding in the upstream region. Flood amplitudes of 3.5 – 4.0 m occur near the boundary areas of Chau Doc and Tan Chau with water level change rates of 20 ‐ 30 cm per day and channel flow speeds between 0.4 and 0.6 m/s. There are generally two peaks of flooding during the year, one in September / October and the other in August. It is estimated that during occurrence of high flood, 40,000 to 45,000m3/s of flood water crosses the border from Cambodia into the Delta, where 80% of this flow is coursed through the main river and 20% occurs as overland flow. 

Six of  the 13 Delta provinces  regularly experience  flooding,  including: Dong Thap,  Long An, An Giang, Kien Giang, Can Tho, Tien Giang, Hau Giang and Vinh Long.  In a  large flood,  inundated areas may encompass 1.6 million  hectares,  while  elevated  flood  water  levels  can  last  between  3  to  6  months.  Conversely,  seven provinces are prone to drought and salinity  intrusion,  including: Kien Giang, Tra Vinh, Ben Tre, Soc Trang, Ca Mau,  Bac  Lieu  and  Long  An,  with  more  than  1  million  hectares  affected  by  salinity  intrusion  with  a concentration of above 4 g/l.  

Zone B  receives  floodwater  from  both  fluvial  overbank  and  overland  flow  from  Cambodia  (Figure  3‐1). An elevation gradient between the Tien and Hau rivers drives flow  from the Tien River, over the  floodplain and into  the Hau River –  crossing  the project  site north  to  south. Drainage of  the  floodplain  is primarily  south‐eastward through the main channels and distributaries of the Mekong, though some of the flood waters are drained from the Long Xuyen Quadrangle through the extensive canal network and into the West Sea. 

3.1.2 Extreme flooding  events Serious flooding has occurred  in the Delta during the years 1961, 1966, 1978, 1991, 1994, 1996, 2000, 2001, 2002 and 2011. Severe flooding usually occur when events of very strong rain coincides with spring tide, high‐high tide. Based on records, the historical flood of year 2000 is the worst flood within the last 75 years with: 

• 600 people were killed • Total damages amounted to more than VND4,000 billion; • more than 2.3 million ha of land area affected; • 1,273km  of  the  National  inter‐provincial  road  and  9,737km  of  inter‐commune,  inter‐town  road 

submerged; • 1,470km of dike and revetment damaged; and • 168'814 ha of paddies and about 93'265 ha of fruit and industrial tree plantations affected. 

Page 20: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 17

 

Figure 3‐1: Flooding of the Mekong Delta freshwater floodplain under year 2000 conditions:  Flood water reached up to 2.6m near the right‐bank of the Tien River but remained below 1.5m in the vicinity of the Hau River channel. 

 

Simulation of flood water levels during extreme conditions is shown in Figure 3‐1 based on the MIKE 11 model. At the project site, floodplain water  levels are greatest at the right and  left bank of the Tien River and  lower near the banks of the Hau River. This reflects the dominance of the Tien River  in the conveyance of Mekong flow at this point – with two‐thirds of river discharge travelling down the Tien River. In addition the location of the project site at the transition from deep to medium inundation zone can clearly be seen with the majority of upstream areas experiencing flooding of up to 2.6m, while the area  immediately downstream  is restricted to flood depths of less than 1.5m. 

Based on observation of previous historic  floods and model simulations, the SIWRR has developed a simple, empirical water balance of flood movement through the delta (figure 3‐2). There is an average of 80% of the flood water pass through the main Tien and Hau rivers and about 20% of the flood flow arriving as overland flow  from  Cambodia  into  the  two  major  flood  depressions  of  the  Plain  of  Reeds  and  the  Long  Xuyen quadrangle. However, during a large flood like the 2000 flood, the maximum of overland flood discharge was accounted for more than 30% of the maximum flood discharge to the Mekong delta.    

Page 21: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 18

 

Figure 3‐2: Distribution of Mekong Flood  flows  through  the Mekong Delta  system: The  contribution of overland  flow  from Cambodia increases during extreme flood situations. 

 

Source: SWIRR, 2010 

 

3.1.3 Tidal  influences  and saline   intrusion  Streams and canals in the Mekong Delta are influenced by the tides of both the South China Sea (East Sea) and the Gulf of Thailand (West SEA).  In the South China Sea, the tide  is semidiurnal but  irregular and has a  large tidal amplitude of 3 to 3.5 m. The regime has a 15 day cycle with a annual maxima in December and a minima July.  The  tidal  effects  from  the  South  China  Sea  propagate  over much  of  the  Delta  through  the  primary, secondary and tertiary canal systems. Farmers use these tidal fluctuations to drain and flood their lands. 

Due to the high tidal amplitude at the river mouth, the tide’s range of  influence on Hau River during the dry season extends deep into the delta. Its influence goes beyond Long Xuyen City, up to Chau Doc. At Long Xuyen, the elevation of the tide peak is 0.9 m lower than the river estuary and with lag time of five hours. During the flood  season,  the  immense  volume of  fresh water  from  the Mekong River  pushes  the  salt water  interface seawards allowing for planting for about six months. Prolonged flooding may occur if drainage floods coincide with the spring tide (White, 2000). During this season the water surface gradient from Chau Doc to Long Xuyen is from two to four times higher than that from Long Xuyen to Can Tho due to the tide. 

The combination of terrain and tides has resulted in strong propagation of sea influence throughout the delta.  

In the coastal and mid‐delta zones, tidal fluctuations drive saline intrusion more than 80km upstream from the coast, affecting an average of 40% of the delta (SIWRR 2010; ICEM, 2010). 

 In the floodplain regions of the delta bordering Cambodia, tidal influences will affect water levels in the Mekong river channels by reducing the fluvial head of flow through the elevation of the mean sea water  surface  elevation.  The  reduced  head  will  increase  backwater  effects  within  the  channel prolonging  the  drainage  of  the  channel  and  floodplains  at  the  end  of  the  flood  season  and consequently elevating the channel and floodplain water levels. The effect is most pronounced during high tide events or in combination with extreme events such as storm surge and king tides.  

Page 22: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 19

 

3.1.4 Issues  for  transport   infrastructure Figure  3‐3  identifies  the  key  hydroclimate  parameters  which  affect  the  functioning  and  integrity  of  road infrastructure. The different hydraulic components act differently on different damage mechanisms which can deteriorate a road (embankment and or surface). Six of the ten parameters are predicted to vary in response to climate change. 

Figure 3‐3: Hydrodynamic/hydraulic and geotechnical failure mechanisms for road infrastructure in large floodplains 

 

Source: Douven et al, 2008 

 

Roads and road embankments are subjected to hydraulic loads in terms of water height, flow velocities, waves and rain.   The action of floodwaters  in combination with wind‐induced waves can compromise embankment protection  works  (even  concrete),  cause  under‐scouring  of  embankment  foundations  and  eventually destabilization or collapse of road surfaces (Figures 3‐10; 3‐11; 3‐12). A number of protection measures have been used by Delta provinces with limited long‐term success due to intensive maintenance requirements. For example, concrete casing (and rock/concrete rip rap) is highly susceptible to scour at the foot of the casing and the  joins between concrete panels. Over time wave energy  is able to erode the supporting geotextile behind the casing causing collapse (figure 3‐12).  Lower cost options include the planting of Melaleuca trees form wind breaks immediately in front of the embankment, and the use of tarpaulin screen supported by polders can be back‐filled with branches & organic matter to dissipate wave energies (figure 3‐12). Though cheap, this option is easily damaged and needs continuous maintenance. 

The dimensions of  flooding mean  that  through‐flow  structures are  subjected  to  intense  flow  velocities and downstream  scouring.    Rip‐rapping  of  the  culvert  outlet  can  greatly  reduce  downstream  erosion  issues  – though costly. In addition human use of the floodplain environment can see a quick build up of woody debris and sediments which can reduce the efficiency of flow through structures. 

Where flow through structures have become partially or fully blocked, or in the event of a major flood events, upstream water levels can build up behind the embankment causing overtopping of the road surface. Though rare for national highways  in the delta, this  is a common phenomena for provincial and sub‐provincial roads leading to downtime during which the road is impassable and deterioration of the road surface. 

Lastly, where the integrity of the embankment protection works have been breached floodwaters can increase the pore water content of embankment soils. The seasonal wetting and drying of embankment  foundations will  also  lead  to  localized movement within  the  foundations,  destabilization  of  the  road  surface  and  the development of pot‐holes (figure 3‐7). 

Many of these issues are driven by wave energy acting on the embankment wetted surface. Changes in road alignment and embankment slope can, to a certain extent, minimize direct contact between the structure and the wave front and hence deflect some of the wave energy. 

 

Page 23: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

Figure 3‐4: Wet season conditions at the bridge sites ‐ Rice processing plant adjacent to the Vam Cong Bridge site. Water levels in September 2011 were 0.8m below the year 2000 flood max water 

level (indicated in red)  

Figure 3‐5: Wet season conditions at connecting road 

sites ‐ site of Component 2 connection with PR849. Agricultural land and 

provincial roads at the site are subject to shallow inundation during the wet season. In the 

Future the Government of Vietnam plans to convert all of 

the area  surrounding Component 2 to “full‐flood 

projection3” 

 

 

 

Figure 3‐6: Floodplain inundation without flood 

protection – inundation of up to 4.0m is common for Dong 

Thap natural floodplains in the wet season. Wind and waves 

acting on the open water surface can cause severe 

erosion problems for road and irrigation infrastructure 

downstream of the floodplain 

 

 

                                                            3 Full‐flood protection uses dykes to prevent year round flooding during average conditions. Partial flood protection uses lower dykes to delay flooding until August under average conditions – allowing for the harvesting of the second crop before wet season inundation. 

Page 24: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 21

 

Figure 3‐7: Hydro‐physical vulnerability of existing 

provincial transport infrastructure – high water 

tables, heavy inundation and weak soil structures reduce the 

life of provincial roads in the Delta, resulting: in (top) 

subsidence of road foundations (potholes); (bottom‐left) 

erosion of road embankments and (bottom‐right) river 

embankments  

Figure 3‐8: Financial vulnerability of existing 

provincial transport infrastructure – the 

development and maintenance of transport infrastructure is 

hampered by budgetary constraints. Dozens of bridges 

and culverts on provincial roads connecting to the Cao 

Lanh bridge remain unfinished or in a state of disrepair 

 

Figure 3‐9: River bank erosion and protection options – River 

banks of the Tien and Hau Rivers are predominantly clay 

with interspersed lenses of sand‐size material. Annual 

over bank flooding causes the erosion of the more mobile 

sand layers and bank collapse: (top) houses on the in‐channel island of Hong Ngu district are highly vulnerable to river bank 

erosion with three homes collapsing into the Tien River in 

the 2011 flood season; (bottom ‐ left) concrete bank protection works in Hong Ngu 

town; and (bottom – right) simpler wooden polder bank protection on the Tien River 

south of Cao Lanh City 

  

          

        

Page 25: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

Figure 3‐10: Road embankment erosion and 

protection options – Roads in Delta floodplain are elevated above the flood level by earth embankments which hinder 

the conveyance of flood flows, protecting some areas of the 

delta, prolonging inundation in others, and heightening 

erosional issues from wind and wave action against transport 

infrastructure  

Figure 3‐11: Options for road embankment protection – wind and wave energies are sufficient that maintaining embankment integrity for 

infrastructure in the floodplain is a major challenge 

   

           

Figure 3‐12: Embankment protection measures – A 

number of protection measures have been used with limited long‐term success due 

to intensive maintenance requirements (bottom‐left) 

concrete casing – by scouring the foot and joins of concrete panels, wave energy is able to 

erode the supporting geotextile causing collapse; 

(bottom‐middle) rock /concrete rip rap begins to 

scour at the foot of the revetment; (bottom‐right) Melaleuca trees form wind 

breaks. Tarpaulin supported by polders are erected along the 

embankment & back‐filled with branches & organic matter to dissipate wave 

energy 

 

 

Page 26: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 23

 

The different failure mechanisms are: 

flood overflowing ‐ flood waters cause increased water levels and flow over road 

water surface tilting, water level oscillations, storm surges ‐ wind, tides or sudden surrounding flow and water level changes increase water levels at the road and cause overflowing 

wave overtopping ‐ waves reach top of the road structure 

wave run‐up ‐ wave energy pushes water above stable water level (SWL); the simplest estimate is R = 3*H, where R is maximum vertical run‐up compared to SWL and H is wave height 

rainfall intensity ‐ energy of the raindrops erodes road surfacing 

water  level difference  ‐  the water pressure gradient  through  the  road  structure  can  induce water flow through the structure and wash finer material and cause collapse of the structure 

eroding flow ‐ sufficiently high flow velocity can cause erosion of the embankment 

In this study the changes in these failure mechanisms have been assessed by the 3D hydrodynamic modeling in baseline and climate change conditions with the exception of the rainfall intensity. Modeling tools would allow estimation  of  for  instance  rainfall  erosion  energy,  but  current  climate  change  information  is  lacking  in estimating changes in rainfall intensity and storm activity. 

3.2 Geotechnical  stability of Delta  soils  and  river banks 

3.2.1 Delta  Soils  Due to the origin and formation of the delta, the soil structure is dominated by young deposits emerging since the Holocene (QIV). These deposits typically extend 30m below the surface and can be divided into four broad layers:   

1) The surface land layer: 0.5 – 1.5m thick,  including bright grey, yellow‐grey dust clay and sandy clay, dark grey organic silty clay. In this layer, some areas are over groundwater level and some areas are under groundwater level 

2) The  organic  clay  layer:  under  the  surface  layer  is  the  organic  clay  layer with  thickness  increasing towards the coast and ranging from: 3 ‐ 4m (in Long An); 9 ‐ 10m (Thach An region, Can Tho), and 18 ‐ 20m  (Long Phu  region, Can  Tho). The organic  clay  is often dark grey, bright  grey or bright  yellow. Generally,  this  layer  is often  soft plastic, plastic  flow  to  flow. The  soil  is not compacted, contains a high void ratio, small density, and low shear strength.  

3) The layer of sandy clay mixed with grains, laterite fragments and shells, or sand: This layer is 3 ‐ 5m thick, often  lies between organic and  inorganic clay  layers (e.g. along Phung Hiep‐Quan Lo channel). However, some places such as My Tu and Can Tho have the sandy layers between the clay layers. This layer is not continuous in the whole region of Mekong Delta. 

4) The clay unmixed with organic  layer:  the deepest of  the Holocene  layers with  thickness  increasing towards  the coast and  ranging  from: 3‐4m  from  (Long An); 9  ‐ 10m  (Thach An, Can Tho), 15  ‐16m (Vinh Quy, Tan Long, Can Tho), and 25  ‐ 26m  (My Thanh, Can Tho). The clay  layer  is yellow‐grey or bright‐yellow and has a better load capacity is better than the organic clay layer. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 27: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

3.2.2 Riverbank  stability  Riverbank  collapse  is  wide  spread  in  the  Mekong  Delta  with  an  increasing  frequency  of  occurrence  as population pressures coupled with clearing of bank vegetation lead to more intensive use of river bank areas for housing, aquaculture and navigation activities. Changes in sediment loads of the Mekong due to upstream hydropower  will  lead  to  further  escalation  of  this  issue  (ICEM,  2010).    Each  year  houses,  commercial infrastructure, roads and farmland are damaged or lost entirely through erosion and collapse of river banks. 

The process of river bank collapse is summarized in Figure 3‐13. One of the critical mechanisms of relevance to this study is the mobilization of the less cohesive layers of the river bank through the rise and fall of the annual flood. These layers typically sit below the surficial layer and their erosion undermines the overlaying top layer eventually  leading  to collapse of  the bank  into  the channel. Vulnerable sections of  riverbank can be  tens  to hundreds of meters long and have been known to extend tens of meters inland destabilizing the foundations of road infrastructure located 20‐30m from the river bank itself (see examples below). 

Figure  3‐13:  Common mechanism  for  riverbank  collapse  in  the Mekong  Delta:  Banks  of  the  Tien  and  Hau  Rivers  are  comprised  of interspersed  clay,  and  sandy‐clay  layers  often  with  some  laterite  fragments.  The  rise  of  flood  waters,  overtopping  of  the  bank  and subsequent return flow draining the floodplain back  into the river lead to the mobilization of  less cohesive sandy layers which undermine the stability of the overlaying riverbank (A). Over time failure occurs with unsupported overlaying layers collapsing into the water column. 

 

 

Source: SIWRR, 2012 

3.2.3 Lateral migration  of river  channel From Pnnom Penh the Mekong River divides into two tributaries: Tien River to the north and Hau River to the south. As the two rivers approach Vinh Long and Can Tho respectively, there is a sharp fourfold drop  in river gradient and the rivers begin to fan out into a network of some seven distributaries. The drop in gradient also results  in  a  slowing  of  flow  velocities  and  a widening  of  the  river  channel  cross‐section  reaching  several kilometers  across  at  the  river mouth.  The  changing  hydrodynamics  lead  to  further  branching  of  the  river channel – in particular for the Tien River which first divides into the My Tho and Co Chien rivers and then into a network of six distributaries  including: Cua Tieu, Cua Dai,Cua Ba Lai,Cua Ham Luong, Cua Co Chien, cua Cung Hau (Figure 3‐14). Throughout their lengths, the Tien and Hau Rivers comprise numerous in‐channel islands of varying size with  surface elevations  set by high  flood events. The  islands concentrate  river  flow at  the  river banks  contributing  to  riverbank erosion and  scouring of  the  river bed  (Dong, 2010). For  the Tien River,  the hydrodynamics of these meandering sections also leads to the formation of deep pools and can be up to 20m deep with an average depth of 10m upstream of Vinh Long (Dong, 2010). 

Page 28: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 25

 

Dong ThapThuong Phuoc Village, Hong Ngu district 

August 2011: Left bank of the Tien River collapses over night destroying three households as well as a number of 

pig‐sty and cattle‐feed houses. 40 other households remain vulnerable to river bank collapse in this area of 80m X 25m. The main drivers of bank collapse are likely to be: (i) weak soil matrix in the top 5‐15m soil layer is 

seasonally eroded by overbank flooding and return flow, and (ii) river planform results in turbulent, erosive flows. 

  

 Dong Thap

Tan Binh village, Thanh Binh June 2012: nearly 100m of riverbank collapses into the Tien River through a series of three movements over consecutive days. Areas affected extended up to 7m 

away from the river bank destroying a road and cutting of traffic in other. 

Surrounding villages of An Phong and Binh Thanh also suffered severe erosion of homes and roads, include collapse of the Binh Thanh Market and partial loss of 

market land area.  

Dong Thap Long Thuan, Hong Ngu district 

June‐July 2012: 300m crack develops on Highway 30 extending more than 20m inland from the river bank. The crack is likely an initial indication of erosion of weak soils 

under the road surface 

 

 

Binh Thoi 1, Long Xuyen city (An Giang) May 2012: 120m of shoreline along extending more than 

30m inland collapsed into the Hau River, destroying 6 households and an ice‐factory. 

 

 

Meander  and  the  formation  of  in‐channel  geomorphologic  features  is  limited  in  the Hau  River  by  a  deep underground  fault  line  (Dong,  2010).  In  this  channel,  islands  are  typically  elongated  lozenge‐shaped  and located within  the middle of  the channel. Flow  in  the Hau River  increases  significantly after  the confluence with the Vam Nao River which transfers flow from the Tien to the Hau – evening out the distribution between the two channels.. 75km from the sea, the Hau River divides into two estuaries: Dinh An and Tranh De, and Bat Xac as the main estuary (Figure 3‐14).  

During the flood season, discharge  in the two channels  increases by an order of magnitude and the complex interaction of flood flows and tidal excursion up the river channel result in turbulent flow and erosion of river banks. Cai Be and Can Tho are  considered hotspots  for wet  season erosion as  they  represent  the  interface between  these  two hydraulic drivers  (Dong, 2010). During  the dry  season  the penetration of  tidal  influence reaches further upstream and the erosion  interface can reach as far upstream as Chau Doc (Dong, 2010). An Giang and Dong Thap provinces  in general are a hotspot for erosion because of the  interaction of fluvial and marine flow drivers (FoG, 1996). 

Page 29: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 26

 

Figure 3‐14: River Network of the Mekong Delta 

 

From  the actual surveys and  reports written by  the  Institute of Marine Engineering, changes  in  the channel planform are shown for the Tien River within immediate vicinity of the project site (Figure 3‐14; 3‐15).  more than 40 years of observational data indicate that the Tan Thuan Dong island immediately upstream of the Cao Lanh  bridge  site  has  grown  on  its  downstream  shoreline  while  eroding  at  the  Island  head.  Due  to  the orientation of river curvature, the right‐bank of the Tien River has shown greater rates of erosion and lateral movement immediately up of the bridge site, with greater rates of aggradation downstream. Compared to the immediate surrounds and also the broader conditions for Dong Thap province, the river channel  is relatively stable at the bridge site. In the future without climate change, the current trends of erosion of Tan Thuan Dong island head and outer banks of the river channel will continue (Figure 3‐15).  

3.2.4 Issues  for  transport   infrastructure The  geological  characteristics  of Mekong  Delta  soils  is  typically  of  a weak  surficial  soil  layer with  organic content underlain by sandy soils and then a layer of mixed sand‐clay. The surficial layer can be 16‐30m deep, and  up  the  sandy  layer  9‐20m.  These  stratigraphical  characteristics  coupled  with  the  delta’s  hydrological regime make  the  region poorly suited  for geological works and construction  leading  to  issues of subsidence and destabilising of foundation works. 

Page 30: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 27 

 

Figure 3‐15: Historical river bank erosion for the Tien river‐ Dong Thap province in 1966 – 2009 

 

 

Source: MARD, 2002 

 

Page 31: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 28 

 

Figure 3‐16 Predicted sites of future river bank erosion for the Tien River (2020) 

 

 

Source: MARD, 2002 

Page 32: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 29

 

4 METHODOLOGY  

4.1 Overview  The VA Study will utilise ICEMs CAM assessment methodology4, which has been tailored to fit the geographical and  sector  focus of  the study. The assessment methodology has been designed  to use  the  latest  in climate science  to quantify  the  threat of  climate  change  in  terms of  variables directly  relevant  to  road  and bridge infrastructure,  combined with a  technical  review of  feasibility  study design and  surrounding environmental conditions  to  clear  articulate  the  impact  of  climate  change.  At  the  core  of  this  approach  are  three  key principles: 

1. Confidence  in  impact:  the study will  focus on  those  threats which can be directly  linked  to Central Mekong Delta Connectivity design. Direct  threats are  those which affect a key design parameter of the built system and for which change in trends for that parameter can be quantified with confidence. The  concept  of  directness  is  an  important  element  of  the  methodology  to  reduce  the  level  of uncertainty which the climate change analysis introduces into the design.  

2. Identify  levels  of  uncertainty:  acknowledging  the  uncertainty  in  climate  science  can  better characterise exposure and build confidence in assessment findings. In this study the methodology will assess the outputs from 6 different GCMs to explore a range of impact based on the range of threats predicted  by  international  scientific  consensus.5  Where  necessary,  reporting  has  followed  these ranges to better characterise threat.  

In  addition  results will  be  compared  to  the  recently  revised Official  Climate  Change  scenarios  for Vietnam as published by the Ministry of Natural Resources and Environment (MONRE) 

3. Comparable methodology: where possible similar methodologies are employed in the study as those used  by  design  engineers  to  set  the  design  parameters.  This  allows  results  to  be  compared with calculations undertaken under conventional design phases. 

The  CAM  methodology  allows  for  the  rapid  quantification  of  the  range  in  climate  change  vulnerability expected for a natural, social, economic, built or institutional system and for the planning and development of adaptation  responses which;  build  adaptive  capacity,  reduce  system  sensitivity  and minimise  exposure  to climate change threats.6 

The  CAM  methodology  involves  six  key  assessment  steps  (figure  4‐1).  First  climate  change  threats  are quantified  and  exposure  is  defined,  then  the  sensitivity  of  the  built  system  is  characterised  for  specific components of  infrastructure. The next step  is to quantify the  impact of climate change as a function of the threat and sensitivity. Impact Assessment matrices adapted from conventional environmental assessments will be used to score and rank the cumulative impact of climate change on the built system. The VA study will then assess the capacity of the project’s scheduling, technologies, finances and institutions to adapt to the change. Lastly, the VA study will then scope and set priorities  for adaption response  in those areas defined as being most  vulnerable  and  finance  options will  be  explored  through  the NDF.  Follow‐up  to  the  VA  study would involve the detailed design, implementation and monitoring of specific adaptation response measures.  

Figure 4‐2 summarises the vulnerability assessment approach. Threats are identified for the atmospheric and hydrological system at four scales (c.f. Section 1.3). Sensitivity is assessed for specific components of the bridge and road design (c.f. Section 3.3). Impact is a function of the threat and sensitivity and considered as changes to:  (i)  the  integrity  of  project  assets  (i.e.  damage),  (ii)  performance  or  use  of  the  bridge  and  road,  (iii) maintenance requirements over the project life, and (iv) the project’s legal compliance (e.g. design standards or regulations) (c.f. Section 3.4). The vulnerability of the bridge and road components is the combination of the impact and the adaptive capacity of the project both in term of technical aspects of design and project phasing and  in  term  of  financial  and  management  capacity  to  define  and  respond  to  change  (c.f.  Section  3.5). Vulnerability is considered in terms of safety, longevity, and utility of the project. 

                                                            4 ICEMs CAM – Climate Change Adaptation and Mitigation Assessment Methodology has been designed for implementation in developing country contexts and has been applied to nine countries in the Asia‐Pacific, including Vietnam. 5 IPCC. 2000. Special Report on Emissions Scenarios (SRES). Cambridge University Press, Cambridge 

6 For large integrated CC projects for cities, catchments and nations, the CAM methodology also integrates CC mitigation activities into the assessment cycle, incorporating long‐term mitigation efforts as a way to avoid escalation of threats 

Page 33: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

Figure 4‐1: Overview of the Climate Change Vulnerability and Adaptation approach 

 

 

The  response  to  climate  change  impacts  varies  depending  on  the  type  of  impact.  Some  impacts,  such  as compliance with Vietnamese national  law or ADB  safeguard  standards must be  avoided  regardless of  cost. Some  impacts  could  potentially  be  absorbed with  little  change;  others will  require  adaptation  at  different phases  throughout  the design  and maintenance  life.  Figure  4‐3  identifies  the  key  steps  in  the  vulnerability assessment methodology. 

 

Page 34: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 3

 

Figure 4‐2: ICEMs CAM Approach for built systems: Scoping and categorising climate change vulnerability for bridge and road infrastructure 

 

Page 35: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Inception Report | ICEM 

 32

 

Figure 4‐3: ICEM CAM methodology: Key steps in the Vulnerability assessment to quantify threats, sensitivity and impact of climate change on built systems 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

CLIMATE CHANGE THREAT IDENTIFICATION 

Review of past climate change assessments, identification of potential threats, identification of data sources 

CHARACTERISATION OF DIRECT THREATS 

TO BRIDGES & ROADS 

REVIEW OF DESIGNS & 

DEVELOPMENT OF ASSET 

INVENTORY 

ASSESSMENT OF BUILT SYSTEM VULNERABILITY 

(i) Safety (ii) Design life (iii) Performance 

QUANTIFICATION OF DIRECT THREAT 

Selection of IPCC scenarios, downscaling of 6 GCMs 

BASELINE ASSESSMENT Review of historic trends in hydro‐metrological data 

HYDROLOGICAL & HYDRO‐DYNAMIC MODELLING(i) Basin‐wide hydrological modelling – integration of climate change & upstream development (ii) Mekong Delta hydrological modelling – discharge in Hau River & regional flooding (iii) Hydro‐dynamic modelling – detailed flooding, flow velocity & water temp. profiling

Adaptation planning 

Threat  Vulnerability 

Impact

IMPACT OF CLIMATE CHANGE ON CENTRAL MEKONG DELTA CONNECTIVTY PROJECT 

COST OF CLIMATE CHANGE 

Valuation of impact 

ASSESSMENT OF ADAPTIVE CAPACITY 

ASSESSMENT & VALUATION OF PRIORITY AREAS OF ADAPTATION  

ASSESSMENT OF BUILT SYSTEM SENSITIVITY 

(i) Process/operations (ii) Infrastructure (iii) Maintenance

Page 36: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

4.2 Modelling  overview The hydro‐meteorological threat of climate change is modelled using a statistical downscaling technique and a combination of hydrological and hydro‐dynamic modelling at three different scales.   

1) Selection of appropriate IPCC SRES scenario(s) 2) Selection and processing of GCM data 3) Downscaling of GCM data to the Mekong Region 4) Hydrological and Hydrodynamic modelling 

These critical steps and decision points in developing the modelling methodology and results are described in detail below. 

4.2.1 Selecting  IPCC  SRES  scenarios  and  observational  data The threat modelling component started with a selection of IPCC scenarios and appropriate GCMs which have performed well in the Mekong Basin.  Given the design life of the Central Mekong Delta Connectivity project, analysis  of  trends  in  threats will  draw  from  a  120  year  time  period  (1980  –  2100)  of  simulated  data.  The baseline  period,  1980‐2005 will  be  compared  to  observed monitoring  data  from more  than  100 weather stations to assess the suitability of the simulated data (figure 4 ‐ 4). The requirement of a long‐term baseline (25years)  has  limited  the  number  of  climate monitoring  stations which  can  be  utilised  in  the  downscaling process, resulting in a concentration of data in Northeast Thailand and sparse coverage in Lao PDR.7  

Figure 4‐4: Model set up:  (left) Comparison of IPCC SRES scenarios8; (right) location of temperature (red) and precipitation (blue) monitoring stations in the Mekong River Basin 

 

IPCC  SRES A1B was  selected  for use  in  the  study because  it  falls within  the  range predicted by  the official climate change scenarios of the Vietnamese government (A2 and B2), but is closer to the upper limit (figure 4‐4). Recent  studies have  found  that  the original  range of  change expressed  in  the  IPCC SRES  scenarios,  first developed  in  2000,  underestimates  the  likely  impact  and  that  changes  in  atmospheric  CO2  concentrations experienced in the last 12 years is comparable or exceeds the upper limit of the SRES projections, limiting the applicability of the B1/B2 family of scenarios. 

4.2.2 Selecting  GCMs 

The  IPCC  utilize  24  different GCMs  in  the AR4  – Assessment  4  report.9 GCMs  include  a  full  description  of atmospheric  and  ocean  physics  which  drive  global  circulation  patterns,  because  of  this  complexity  they operate at relatively coarse resolutions (200‐400km grid cells). In addition the description of physical processes 

                                                            7  The  paucity  of  long‐term  data  in  Lao  PDR, may  affect  the model’s  ability  to  replicate  the  rainfall‐runoff  response  for  specific  sub‐catchments in Lao PDR, however, at the basin‐scale the model verification has proven calibration and a high level of correlation between observed and simulated baseline data (c.f. 4.3.3.4) 8  IPCC. 2007. Climate Change 2007: synthesis report. Contribution of working groups  I,  II and  III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [ Core Writing Team, Pachauri, R.K. and Reisinger A. (eds).] IPCC, Geneva, Switzerland 9 ibid. 

Page 37: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

and parameters can vary depending on the GCM used resulting in varying accuracy for any given GCM over the earth’s surface. Some GCMs are therefore better at predicting the  future climate of the Mekong River Basin than others.  

Studies at the global level have identified that GCMs have varying levels of accuracy for different regions in the world.10 12 GCMs have been considered in past studies for the Mekong Basin (Table 5), of which six are known to have performed well in simulating the Mekong Climate.11 Outputs from the six selected GCMs will provide daily  future  climate  data  for  average, maximum  and minimum  temperature  and  precipitation  at  the  100 monitoring stations. The six GCMs were selected by assessing the 12 GCMs which have been used in the basin for their ability to replicate historic precipitation records and are highlighted  in table 6. The use of six GCMs allows  the study  team  to explore  the suitability of different GCMs  to  the Mekong  region and  the  impact of model architecture on climate change results. 

Table 5 GCMs applied to the Mekong Basin:  GCMs to be used in the VA study have been shaded blue and their resolution is presented in the figure below  

GCM name  Institute of origin GCM name Institute of origin 

ncar_ccsm3_0  NCAR USA csiro_mk3_0 CSIRO Australia 

miub_echo_g  MIUB Germany cnrm_cm3 CNRM France 

micro3_2_medres  CCSR Japan cccma_cgcm3_1_t63 CCCMA Canada 

micro3_2_hires  CCSRJapan cccma_cgcm3_1 CCCMA Canada 

inv_echam4  MPI Germany bccr_bcm2_0 BCCR Norway 

giss_aom  GISS USA gfdl_cm2.1 GFDL USA

 

 

 

 

4.2.3 Downscaling  global  climate  predictions Global  climate  circulation  models  (GCMs)  operate  at  coarse  resolution  because  of  limits  to  computer processing  power  (200‐400km  grid  cells)  (table  6).  This  resolution  is  inappropriate  for  detailed  spatial assessment  at  the national, basin or provincial  level.   The next  step  in  the methodology was  to downscale predicted climate change to grid sizes suitable for spatial assessment. There are three accepted methods for downscaling GCM climate information.  

1. Spatial redistribution/pattern downscaling: in regions where climate data is both spatially distributed and extensive,  a  relatively  simple  downscaling  technique  can  use  this  fine‐resolution  observation  data  to spatially differentiate the GCM results for a given grid cell into more detailed future climate outputs. This method cannot correct for statistical bias and so can only be used to assess relative changes or explore relative trends – it is not successful in predicting future absolute climate values. 

                                                            10 Cai,X., Wang,D.,  Zhu,T. & Ringler,C.  (2009). Assessing  the  regional  variability of GCM  simulations. Geophysical Research  Letters, 36: L02706, doi:10.1029/2008GL036443 11Ibid. 

 

Page 38: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 In the Mekong Basin a variation of this approach has been applied by CSIRO which divided the Mekong Basin into 18 lumped sub‐catchments and assumed linearity in future climate trends. This assumption was then used to scale the results from 11 GCMs to each sub‐catchment using global interpolated data.12   

2. Statistical/empirical downscaling:  relies on  the premise  that  local  climate  is  conditioned by  large‐scale (global) climate and by  local physiographical  features such as topography, distance from the ocean, and vegetation,  such  that  at  any  specific  location  there  is  a  link  between  large‐scale  and  local  climatic conditions. Often determining the nature of these links in terms of physical processes can be difficult but by fitting long time‐series data with a statistical distribution, empirical links can be identified between the large‐scale patterns of climate elements (predictors) and  local climate conditions (predicted). To do this, GCM output is compared to observed information for a reference period to calculate period factors, which are then used on the rest of the GCM time series  in order to adjust biases. These factors can be annual means  (resulting  in a  single  correction  factor) or monthly means  (resulting  in 12  correction  factors).  In addition,  it  is  possible  to  correct  data  in  such  a way  that  not  only  the mean,  but  also  the  variance  is corrected  on  the  basis  of  the  variance  observed  in  the  reference  time  series  (Bouwer  et  al.,  2004). Statistical downscaling can be done for points (i.e. individual stations), but can also be spatially explicit (i.e. maps). Because of the use of correction factors, statistical techniques have been shown to be less accurate in arid climates where future climate trends can be masked by the correction factor, though results have been better  for  tropical  zones.  Standard  interpolation  techniques are  then used  to provide area‐based climate information between stations and covering the entire basin.   

3. Regional climate model (RCM)/dynamical downscaling:  The most sophisticated way to downscale GCM data  is  to use a physically based  regional  climate model. Such models are  forced at  the boundaries by GCMs and calculate the flows of energy, gasses, etc. at a higher resolution for a specific area. These can also be ‘nested’ in a GCM itself. Creating such a RCM requires a lot of expertise and labour to set it up and calibrate it properly and is also computationally very expensive.   To date  in  the Mekong Basin,  there has been one attempt at dynamical downscaling using PRECIS. The PRECIS dynamic downscaling model was developed by the Met Office Hadley Centre for Climate Prediction and Research in UK and was used by consortium partner SEA START for IPCC SRES A2 and B2. 

Several  studies  have  compared  results  from  statistical  and  regional  modelling;  showing  that  the  two downscaling  techniques are usually quite similar  for present‐day climate, while differences  in  future climate projections are more frequent. These differences can, to a large degree, be explained by the unwise choice of predictors in the statistical downscaling ‐ although the superiority of either technology is not well established. 

The biggest factor affecting accuracy of downscaling  is the availability of existing climate  information for the target region. This weather data is used for the calibration of the model and must be sufficiently long to ensure that inter‐annual variability in climate patterns is picked up. ICEM has long time‐series historical data for more than  100 weather  stations  in  the Mekong  Basin  covering  the  period  1980‐2005.  The  number  of weather stations was limited by the need for long time‐series, consequently, some countries in the Mekong Basin like Lao PDR, have poorer coverage of weather records with most monitoring stations extending back 15years or less.   These data  records have been  collected  from national  government  sources,  regional bodies  (e.g.  the Mekong River Commission) and global sources  including: (i) TRMM – Tropical Rainfall measuring mission, (ii) NCEP‐DOE  –  US  National  Oceanic  and  Atmospheric  Administration  National  Centres  for  Environmental Predictions, and (iii) NCDC – US National Climatic Data Centre.  

This study will draw on downscaled data from the six GCMs utilising both the statistical and RCM techniques, providing an opportunity to compare downscaling results from two different techniques. This represents a first for the Mekong region and an opportunity to consolidate and assess some of the variability found in previous modelling efforts. 

 

                                                            12  Eastham,  J.,  Mpelasoka,F.,  Mainuddin,M.,  Ticehurst,C.,  Dyce,P.,  Hodgson,G.,  Ali,R.  &  Kirby,M.  (2008).  Mekong  river  basin  water 

resources assessment: impacts of climate change. CSIRO. 

Page 39: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

4.2.4 Hydrological  and  hydrodynamic  modelling  The modelling strategy and approach is schematically represented in the figure below: 

1) Basin‐wide hydrological/hydrodynamic model providing boundary values for the Delta model. Model includes erosion, sediment transport and sediment trapping by reservoirs. Modelled future changes in sediment input to the Delta will be used directly in the local model. 

2) Regional Cambodian and Vietnamese Delta hydrodynamic model providing boundary values  for  the local models. 

3) 3D floodplain and river model for detailed study on the bridges and roads in the project area. 

Figure  4‐5:  Schematic  representation  of  the Delta  Bridges modelling  approach  showing  the  three model levels: downscaled temperature and precipitation data will be inputted into a basin‐wide 1D hydrological model which will 

compute discharge  inputs at Kratie and establish  the boundary conditions  for a Mekong Delta model, which will  in  turn establish the boundary conditions for a high‐resolution hydrodynamic model at the project site 

 

 

Page 40: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

Basin‐wide modeling The basin‐wide model  is  ICEM  EIA  IWRM‐model  that has been developed  together with  the Mekong River Commission  over  a  decade.  It  is  a  gridded,  “raster  based”,  watershed  model,  allowing  for  strong correspondence to GIS based data representation. The IWRM model integrates different types of models that are  usually  run  separately.  These  include  hydrology,  water  resources  allocation  and  management  and hydrodynamics.13 The steps for the basin‐wide modelling are: 

1. Select period for the baseline that includes dry, average and wet years (e.g. 1995 ‐ 2005 or 1991 ‐ 2001) 

2. Select comparable periods in the future scenarios, e.g. 2041 ‐ 2051 and 2091 ‐ 2101  

3. Compute  the  scenarios  (baseline  +  future  climate  change)  with  the  basin‐wide  model  for baseline, 2041 ‐ 2051 and 2091 ‐ 2101 using data from 6 different downscaled Global Circulation Models 

4. Develop daily time‐series for discharge at Kratie 

In addition  sediment will be modelled  and  results used  for  the  local modelling  and assessment. The major issues  for  sediment  are  changes  in  watershed  erosion  and  sediment  trapping  by  hydropower  dams.  The changes in sediment input can have major impact on sedimentation and erosion balance and in the Delta and this way on bridge and road structures. Sediment data is derived from the suspended sediment concentration data base of the Mekong River Commission. 

Model calibration Assessment  of model  calibration  indicates  a  strong  statistical  correlation  at  the  basin  scale  between  the observed and simulated data for the baseline period 1980‐2005, with and R2 value of 0.91 (figure 4‐6).  

Figure 4‐6: Observed (red line) and computed (black line) daily flows at Kratie station 

 

Delta modeling The Delta model utilises the MIKE 11 platform developed by DHI. The model’s hydraulic schematization starts from Kratie, it covers the floodplain in Cambodia, including the Tonle Sap system and the whole Mekong Delta of Vietnam (Figure 4‐7). Discharges from outside simulated areas in the Mekong River (upstream of Kratie) and 

                                                            13 The elements of the IWRM‐model are: (i) gridded hydrology and kinematic routing (VMOD); (ii) 1D hydrodynamics (RNet); (iii) watershed 

erosion,  sediment  transport  and  sediment  trapping;  (iv)  water  quality  (VMOD)  including  nutrients  and  salinity;  (v)  flooding;  (vi) groundwater; (vi) crops and  irrigation; (vii) water diversions from rivers,  lakes, reservoirs and groundwater; (viii) hydropower operations and reservoirs database 

 

Page 41: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

Saigon – Dongnai river basins (upstream of Tri An hydropower station) together with tidal data for the South China Sea and the Gulf of Thailand were selected as boundary conditions for the model.  

The model set up includes more than 3,900 river and canals and more than 5,000 hydraulic works representing irrigation and drainage sluices as well as overland flood flow to the flood plain via low lying parts of roads. The model divides  the delta  into 120 zones and utilises more  than 25,900 water  level and 18,500  flow points to calculate small‐area water balances. 

Figure 4‐7: The hydraulic schematization for Mekong delta  

 

The input data for model consists of: 

Cross sections of rivers and canal system, distance between cross‐sections 

DEM – digital elevation map of the modelled area, DEM of flood plain area, Z~W curve 

Present hydraulic constructions: location, dimensions, operation schedule 

Data on embankment status and overland flood flows 

Hydro‐meteorological  and water  quality  data:  (i)  Tidal  boundaries,  (ii) Water  flow  boundaries,  (iii) Irrigation  boundaries,  (iv)  Rainfall  and  evaporation  boundaries  (NAM),  (v)  Salinity  concentration boundaries  

Other  input  data  (direct  or  indirect  input  data  to model):  (i)  Present  land  use map,  (ii)  Land  use planning,  (iii)  Upstream  development  including  hydropower,  (iv)  Land  use  change,  (v)  Water management scenarios, (vi) Climate change input data. 

Page 42: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 The steps for the Delta modelling are: 

1. Define  model  boundary  conditions  using  the  daily  discharge  data  at  Kratie  and  rainfall  and temperature data for Mekong monitoring stations within the delta 

2. Compute  the 3  scenarios using  the 6 GCM datasets  combined with predicted  sea  level  rise of 0.5m (2041‐2051) and 1m (for 2091 ‐ 2101) 

3. Analyse  the spectrum of changes  focusing on average changes and extremes  (extreme dry and wet episodes) 

4. Simulate highest flood period with maximum storm surge added 

5. Simulate impact of highest estimated sea level rise for the period 2091 ‐ 2101 (2 ‐ 3 m).14 

Project site modeling 3D modeling  is required for simulation of the river flow, sediment transport and erosion. 3D modeling takes into account both horizontal  and  vertical  flow  and  suspended  sediment distribution. As  flow dynamics and sediment concentration varies greatly both  in horizontal and vertical directions 1D averaged approach  is not sufficient for a detailed study.  Also flooding is in principal a 2D process that is sometimes difficult to describe with 1D models.  

The ICEM EIA 3D model is used in the study. The model has been used in more than 300 projects since 1982. During 2001  ‐ 2010  the model has been used  in  South  East Asia  for 8  areas.  In Vietnam  applications have included whole Delta and high resolution applications  in Plain of Reeds, Tan Chau and Tan Tieu River mouth including coastal areas (reference Mekong River Commission and National Mekong Committees). In 2010 the model was used in the Omon power plant climate change vulnerability assessment study.  

The ICEM EIA 3D model characteristics are: 

1. spatial description  in 3‐dimensions  (requirement to obtain horizontal and vertical distributions; also proper description of stratification, turbulence and other parameters requires 3D model) 

2. calculation of density (temperature, salinity) 3. calculation  of  sediment  related  processes,  that  is  transport,  sedimentation,  resuspension,  erosion, 

bed load etc. 4. advanced turbulence calculation for vertical mixing and flow properties (in EIA model several options 

including most universal k‐e model) 5. ability to combine high‐resolution near‐field calculation with far‐field simulation for large sea impact 

through sea currents and wind, wave and tide induced circulation (in EIA model nesting with varying resolution is used, for instance 1 ‐ 200 m resolution) 

6. accurate description of small‐scale features important for flow such as bottom channels and jetties 7. description of momentum advection 8. wave modelling 9. inclusion of tides in the calculation 10. accurate flooding description. 

The objectives of the 3D hydrodynamic modeling of the climate change impacts are: 

integrate floodplain, infrastructure and river channel impacts on flow and water levels 

integrate complex interaction of river, floodplain and wind induced flows 

provide quantitative  information on how  climate  change  impacts  road  failure  factors  (see previous chapter) as well as bridge design parameters 

through integrated and holistic analysis, provide basis for assessing mitigation measures. 

Due to the available resources and study focus the 3D modeling scope is limited to: 

                                                            14 Estimates for the upper limit of sea level rise are derived from latest predictions from IPCC Working Group 1. See for example, Stocker 

et al. (eds), 2010. IPCC Workshop on Sea Level Rise and Ice Sheet Instabilities workshop report for IPCC Working Group 1 – The Physical Science Basis, Kuala Lumpur, Malaysia 21‐24 June 2010 

Page 43: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

local  area;  surrounding  area  impacts  are not  considered  including overland  flow,  changes  in  flood protection and infrastructure development and  larger scale hydrodynamic changes (except what the 1D regional model provides) 

road embankment without detailed description of bridges and  culverts; but  sensitivity analysis has been conducted in relation road openings 

flow and flooding; actual erosion and sediment transport are not included 

hydrodynamics; environmental, fisheries, agricultural and socio‐economic impacts are not included 

the major  2000  flood  event;  focus  on  the main  flood  episode  has  enabled much more  thorough computation and analysis than would have been possible with multiple events. 

More detailed studies and analysis should be part of the road and bridge design work. This study purpose is to provide basic information on climate change impacts from where detailed planning can proceed. 

Three different local models have been constructed for the study site in order to   allow hydraulic analysis  at a resolution suitable for river channel flow (Model A and B) and floodplain dynamics (Model C) (Figure 4‐8, Table 7). Two models focus on river channels at the bridge sites and the third one covers the broader project site to allow for an assessment of floodplain flow and flood issues (figure 4‐9, 4‐10).  

Table 6: Project site models: summary of setup 

Parameter  Model A  Model B  Model C 

Geographical coverage  Component 1 Component 3 Component 1‐3 

Resolution  10m X 10m 20m X 20m 100m X 100m 

No. Grid cells  36,000 28,000 80,000

   

 

The steps for the local modelling are: 

1. use the discharges and water levels obtained from the Delta model + sediment results from the basin‐wide model on the local model boundaries 

2. calculate flow, water levels, waves, sedimentation and erosion in the river channels on the bridge sites 

3. calculate  flow, water  levels, waves,  sedimentation  and  erosion  during  flood  situations  on  the floodplains surrounding the planned roads 

4. provide detailed and quantified data on CC threats related to sediments, water quality, flooding and flow dynamics as an input into the impact assessment process. 

 

Page 44: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

Figure 4‐8: Geographical scope of project site models 

 

 

Figure 4‐9: Component 1 river channel model grid. 

Colours show water depths 

 

Model C 

Model A 

Model B 

Page 45: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

Figure 4‐10: Component 3 river channel model grid. 

Colours show water depths. Grid is rotated in relation to north‐south 

direction 

 

 

 

Figure 4‐11: Whole study 

site model for the river channels, 

floodplain and road 

embankment.  Colours show 

elevations. Grid is rotated in relation to 

north‐south direction  

   

 

4.3 Threat  and  exposure  analysis 

The main  objective  of  the  threat  analysis  is  to  define  and  quantify  the  spatio‐temporal  changes  in  hydro‐meteorological variables and the exposure of different components and features of the bridge and road design to  these  threats.  This  includes  changes  in  incidence,  magnitude,  range  and  of  key  hydro‐metrological phenomena. Based on a  review of project documentation and existing  literature,  the  following  threats have been identified as being of direct relevance to the Mekong Delta Central Connectivity Project: 

1. Ambient  temperature:  mean  daily  temperature,  daily  range  in  temperature  and  daily/seasonal extreme temperatures 

2. Rainfall: intensity, daily and seasonal volumes 

3. Flooding: frequency, intensity and duration of flood typical and extreme events 

4. Water Level: sea level rise, river level rise (due to changes in upstream hydrology), flow velocities 

5. Sediment:  changes  in  sediment  load,  transport  and  composition  of  suspended  and  bed  load sediments 

The threat analysis relies on observed and simulated time‐series data for the above parameters and employs statistical  techniques  to  explore  the  relative  change  in  parameters with  climate  change  above  the  normal variability expected in historic data for daily, monthly, seasonal and annual time‐steps. The analysis considered change in terms of mean values, extreme values, periodic ranges and timing. 

4.3.1 Temperature  and  rainfall  Quantification  of  the  threats  posed  by  temperature  and  rainfall  changes  will  rely  on  the  statistically downscaled data from six GCMs. The 1D hydrological model will be used to interpolate the spatial distribution of  these  parameters  between  monitoring  stations.  In  order  to  ensure  the  climate  change  modelling accommodates quasiperiodic and  inter‐annual  climate patterns  (e.g. ENSO, consecutive years of drought or wet),  the  study will  employ  a  25  year  baseline  period  of  daily  data  as  the  basis  for  the  climate  change 

Page 46: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

downscaling. At the basin‐scale there are some 100 stations with suitable time‐series data for inclusion in the model, however at the project site level there are relatively few stations in the Mekong Delta with sufficiently long time series for  inclusion  in the model and none  in direct proximity of the Central Mekong Delta Bridges project site. 

Consequently, spatial  interpolation will  then be used  to estimate  the 25 year daily  temperature and  rainfall time  series  for  each  grid  cell  between  monitoring  stations,  using  the  built‐in  module  of  the  IWRM  1D hydrological model at a resolution of 5km X 5km. This data will be used to define the long term relative trends in climate change for precipitation and temperature. 

Relative trends of change in rainfall and temperature parameters within these grid cells will be super‐imposed on top of monitoring data provided by provincial authorities of Dong Thap, Can Tho and An Giang provinces to couple long term climate change trends with short‐term observation data.15 

Statistical analysis will then be used on this time‐series data to  identify changes  in the frequency, magnitude and duration of rainfall events, hot days, daily minimums and maximums, and droughts. 

4.3.2 Flooding,  water   levels,  sediment  and  water  quality  Assessment  of  the  threat  of  climate  change  utilised  daily  temperature  and  rainfall  data  from  six  Global Circulation Models (GCMs)

16 under IPCC SRES A1b and B2 to develop a continuous daily time‐series for 1980 – 

2100.  These  GCM  time  series were  downscaled  using  a  statistical  technique  for  151  precipitation  and  61 temperature stations  in the Mekong Basin (Annex 3). Downscaled data for each GCM was then compared to the historical baseline at the monitoring station and the Vmod distributed hydrological model – custom built for  the Mekong Basin  ‐ was  then used  to  spatially  interpolate  for  temperature  and  rainfall  throughout  the catchment at a resolution of 5kmx5km.  Model simulations were then undertaken for approximately 25years of centred on two future time periods (2050 and 2100) to determine the changes in Mekong River hydrology and floodplain dynamics. 

Simulations  also  included  scenarios  for  hydropower  development  in  the  Mekong  Basin,  including  126 hydropower projects in the Mekong Basin with a combined active storage of 107.8MCM, which represents the full exploitation of all hydropower currently being considered by the five Mekong countries of China, Lao PDR, Cambodia,  Thailand  and Vietnam within  the Mekong Basin. Based  on  the  IPCC  SRES  scenarios, GCMs,  and hydropower development a total of 24 future scenarios were simulated for each time slice (Annex 4). Results presented in this technical note reflect the full range of these scenarios. 

Findings for flooding and flood water levels draw from the following assessments: 

(i) Climate change downscaling and  interpolation of  changes  in daily  rainfall and  temperature  for the Mekong Basin; 

(ii) Basin‐wide modelling of  catchment  rainfall  response  and  changes  in  surface  hydrology with  a focus on daily discharge at Kratie.17 

(iii) Flood  frequency analysis and changes  in the expected return period of Mekong  flood events  in the context of climate change 

(iv) Hydrodynamic  assessment  of  changes  in  river  channel  water  levels  due  to  sea  level  rise, hydropower and climate change. 

(v) Exceedance analysis for the P1% and P5% flood in the Tien river using hourly simulation data for existing and climate change conditions. 

 

                                                            15 In this section long‐term refers to 25years of data considered suitable for accommodating decadal patterns of warming and cooling in 

the Mekong meso‐climate regime. Short‐term projects refers to 10 years of observational data  16 GCMs utilized were developed by: NCAR (USA); CCSR (Japan); GISS (USA); CNRM (France); BCCR (Norway); GFDL (USA) 

17  Kratie  represents  the most  downstream  station  before  the Mekong  River  enters  the  Cambodian  floodplain  and  surface  hydrology 

becomes dominated by floodplain hydrodynamics rather than in‐channel flow. 

Page 47: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

4.4 Sensitivity analysis The  purpose  of  the  sensitivity  analysis  is  twofold.  First  to  understand  how  the  structure,  functioning  and linkages between different  infrastructure components of the Central Mekong Delta Connectivity project and their  design,  integrity  and  functioning  is  related  to  the  surrounding  hydro‐meteorological  and  geo‐physical environment.  Second,  to  understand  the  existing  pressures,  drivers  and  health  of  the  surrounding  delta system. Existing pressures, such as river bank erosion or  land subsidence, can affect the  integrity, safety and useability  of  Components  1‐3  and  could  be  greatly  exacerbated  when  compounded  with  climate  change pressures. 

Central to the sensitivity analysis are two critical documents: 

1) Components 1‐3 Feasibility study: Feasibility level design for Components 1‐3 has been completed by TEDI. The documentation details  the general  layout and design of  the components which has been used to determine the dimensions and location of Components 1‐3 as used in the modelling. 

2) Vietnamese  Design  standards  for  Bridges  and  roads:  The  Ministry  of  Construction  (MOC)  has developed  a  set  of  standards  based  on  the  AASHTO  standards  from  the  USA.  These  standards establish  legal  compliance  thresholds  for  specific design  components as well as  the  safety margins and acceptable ranges for specific parameters. 

Based on a review of the documentation, the sensitivity analysis grouped the design components of the bridge and  road. The  sensitivity of  these  component  groups  is  a  function of  the  infrastructure  they  comprise,  the processes they support, and the maintenance they require: 

1) Bridge  superstructure:  Components  of  the  bridge  above  the  foundations  including  the  deck,  stay cables,  cross beams  and edge beams. For  the purposes of  this  study, expansion  joints,  free‐sliding bearings, railings have been considered components of the superstructure. 

2) Bridge  substructure:  Foundations  and  support  components  of  the  bridge,  including  pylons, foundations and metal reinforcements. 

3) Roads, approach roads and  foundations: Connections between Component 2 and components 1/3 and road surfaces 

4) Embankments and road foundations: foundations, underlying geotechnical properties of the ground conditions, embankment and revetment design 

5) flood  protection  control  and  drainage  infrastructure:  casing  and  protective  works  for  road  and embankment surfaces, culverts, flow‐through and drainage outlet structure and rip‐rapping 

All specific components of the bridge and road  infrastructure have been designed based on the surrounding environmental conditions at the project site. The sensitivity analysis will develop an inventory of components and  then  assess  how  sensitive  individual  components  of  infrastructure  are  change  in  surrounding environmental parameter  and what  implications  changes will have on  safety margins built  into  the design. Together with the threat analysis (c.f. Section 4.2), the sensitivity analysis will set the priority areas of focus for the impact assessment and detailed quantification. 

4.5 CC  Impact  assessment  The  impact analysis overlayed each climate change threat predicted by the modelling on the vulnerability of specific built  system  components, using  identified  functional  links.  Functional  links  are proven  empirical or theoretical  relationships between  an  environmental parameter  and  the performance  or  integrity of  a built system component. Based on these relationships, an assessment will then be made on the magnitude of the climate change  impact over  the design  life, quantifying  the scale of  the  risk posed by climate change to  the design and the time frame over which it is expected to occur. Both the threat and sensitivity analysis will apply detailed quantification assessment techniques so that impacts contain a high level of confidence and sufficient detail for design response.  

Table  5  presents  a  summary  of  the  threat‐sensitivity  couplings  (functional  links)  which  are  likely  to  be important for the Central Mekong Delta Connectivity project and scopes the potential impact which needs to be assessed for each of these couplings. In some cases it is clear that individual components of the design will be exposed to more than one threat (e.g. the Bridge deck will be exposed to changes in temperature, rainfall 

Page 48: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

and wind speeds), similarly each climate change threat will affect more than one component. The study will utilise  an  impact  assessment matrix  adapted  from  RIAM  –  Rapid  Impact Assessment Matrix18  to  score  the impact for each threat‐sensitivity coupling according to table 8. Scores for  individual couplings range from ‐3 (major dis‐benefit) to +3 (major benefit). These are then tallied to give cumulative totals for: (i) each threat, and  (ii)  for  each  sensitive  built  system  component,  based  on multiple  threats  for  each  component.  This methodology allows for a weighted indicator of priority for each threat and for each plant component and will help in identifying priority areas for adaptation response.19 Once the impact of climate change is defined from a  technical  point  of  view,  the  VA  study will  then  undertake  economic  analysis  to  quantify  the  cumulative impact from an economic point of view. Section 4.4.1 outlines the approach for the economic assessment.20 

Table  7:  Ranking  impact  and  cumulative  impact  of  climate  change  on  built  components  of  the  Central Mekong Delta Connectivity project 

MAGNITUGE OF THREAT  MAGNITUDE OF CUMULATIVE THREAT +3 = major positive benefit 

> +6   = major positive impact    +2 = significant improvement in status quo 

> + 4  = significant positive impact    +1 = improvement in status quo 

> + 2   = improvement in the status quo 0   = no change/status quo 

‐ 1 to + 1  = no change/status quo    ‐1  = negative change to status quo 

< ‐ 2   = negative change to the status quo ‐2  = significant negative dis‐benefit or change 

< ‐ 4  = significant negative dis‐benefit ‐3  = major dis‐benefit or change 

< ‐ 6  =major negative dis‐benefit    

4.6 Vulnerability assessment  The vulnerability assessment combined aspects of conventional engineering  feasibility assessments with  life‐cycle analysis.  It relied on two assessment phases –the combination of the quantified direct threat and built system’s sensitivity to climate variability to determine the impact over the design life, and the capacity which is available to avoid, mitigate or accommodate climate change.  

The VA Study will rely on findings from stakeholder consultations to both contextualise the impact assessment findings and to assess the capacity for adaptation response. Adaptive capacity will be assessed in terms of: 

1) Project  scheduling:  the  projects  design,  procurement,  construction,  operations  and  maintenance schedules will be assessed to  identify entry points  for adaptation response during the project’s 100 year design life.   

2) Technical:  potential  for  adaptation  using  existing  technologies  and  proven  alternatives  will  be assessed based on the need and economic implications. 

3) Financial:    The  VA  study  will  work  with  ADB  to  secure  additional  funding  for  climate  change adaptation. 

4) Institutional: Adaptation options will priorities those consistent with the existing institutional capacity of  the project management unit, ADB and  the Government of Vietnam  for building and monitoring the Central Mekong Delta Connectivity Project. 

4.7 Adaptation priority setting Using  the Cumulative  Impact assessment matrix as  the  framework,  the VA Study will develop a  long‐list of adaptation options to respond to each impact. The scoping of adaptation options will also include a review of the  performance  and  likelihood  of  success  for  potential  the  adaptation  options,  including  an  economic assessment of costing, resulting in a short‐list. The study will then set priorities for adaptation response based on the need, likelihood of success and cost of adaptation. 

                                                            18 Pastakia, C.M.R 1995a. The Rapid Impact Assessment Matrix: A new tool for EIA, VKI, Agern Alle 11, DK‐2970 Hoersholm, Denmark  

19 The adapted RIAM matrix has been applied to a Climate Change Vulnerability and adaptation assessment for the O Mon IV Combined 

Cycle power station  in  the Mekong Delta. See  ICEM. 2010. O Mon  IV: Climate Change Threat and Vulnerability assessment. final report prepared for the ADB 20 The approach  to  the economic analysis presented  in Section 4.4.1 extends  further  than  the economic assessment of climate change 

impact and also  incorporates the economic assessment of adaptation response, which will  feed  into the study when setting adaptation response priorities (c.f. Section 4.6) 

Page 49: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Inception Report | ICEM 

 46

 

5 CLIMATE  CHANGE  THREATS  FOR  THE  MEKONG  DELTA  

 

As  defined  in  Section  4,  the  objective  of  the  threat  analysis  is  to  develop  robust  causal  linkages  between changes  in global, meso and  local hydro‐meteorology to specific parameters and attributes of the bridge and road design. This is done through review of design parameters and calculations to identify critical hydroclimate variables which have  shaped  the current design process  (figure 5‐1). The  threat assessment  then quantifies changes in these parameters using the suite of modelling tools identified in section 4. 

Figure 5‐1: Linking hydroclimate parameters to transport infrastructure:   Review of bridge design parameters and understanding of key geophysical processes of the Mekong Delta environment allowed the VA study team to draw clear causal links between components of the bridge and road infrastructure and the changing hydroclimate. 

 

The  following  threats  have  been  identified  as  being  of  direct  relevance  to  the  Mekong  Delta  Central Connectivity Project and are assessed in the ensuing sections: 

1. Ambient  temperature:  mean  daily  temperature,  daily  range  in  temperature  and  daily/seasonal extreme temperatures 

2. Rainfall: intensity, daily and seasonal volumes 

3. Upstream discharge: seasonal and daily variability in average and extreme flows 

4. Water Level: sea level rise, river level rise (due to changes in upstream hydrology), flow velocities 

5. Flooding: frequency, intensity and duration of flood typical and extreme events 

 

The variables above are not  independent and  closely  inter‐linked with one another – primarily  through  the basin’s water and energy cycles. Flooding and water  levels  in particular represent a culmination of the other variables. The threat of climate change posed by each variable is assessed separately in this section and then the cumulative exposure of all relevant variables is presented for each asset in Section 6.  

5.1 Air  temperature     Temperature  variability  in  Lower Mekong Basin  is driven by  two  key  factors:  (i)  latitude, and  (ii) elevation (MRC, 2011; ICEM, 2012). Latitudinal gradients function at global and meso scales affecting broad variation in continental climate, while elevation gradients function at smaller scales. Historic maximum daily temperatures in the LMB range on average between 17 – 35 Deg C (Figure 5‐2). Hottest temperatures are experienced in the low  elevation  regions  of  the  Cambodian  floodplain,  Khorat  Plateau  and  Mekong  Delta  with  decreasing temperatures  in mid‐elevation  and  high‐elevation  regions  –  in  particular  the  higher  elevation  areas  of  the Annamite mountain ranges and Northeastern Lao PDR along the eastern catchment divide. 

 

 

 

 

Climate and hydrological 

system 

mean daily temperature and 

temperature range 

daily/seasonal extreme 

temperatures 

Wind speeds 

Extreme gusts, cyclones 

wind‐induced wave energy 

rainfall intensity 

rainfall volume 

flood frequency and intensity 

sea level rise 

floodplain and in‐channel flow 

velocities 

sediment load and composition 

Bridge & road structures 

Expansion joints 

free‐sliding bearings 

bridge deck 

stay cables 

pylons and bridge foundations 

approach bridge support piles 

drainage system & road culverts

Road/river embankments & 

river bank stability 

Road foundation 

road surface 

Page 50: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 47

 

Figure 5‐2: Annual average maximum daily temperature (1980 ‐ 2004) 

 

At  the project  site between  the Cambodian and Vietnamese border,  average maximum daily  temperatures vary between 29.8 – 34.7 Deg Celscius with an average of 31.8 Deg C (Figure 5‐3). Temperatures peak at the end of the dry season (March – June), dropping to a minimuma at the end of the calendar year.  Interannual variability of baseline  temperatures  is greatest during  the dry  season and  smallest during  the  transistion  to flood when temperatures peak. 

Page 51: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

Figure 5‐3: Statistical variability in baseline max daily temperatures in Dong Thap province (1980‐2004) 

 

5.1.1 Changes  in  Mekong  Basin  temperature There  is  considerable  variability  between  changes  in  temperature  throughout  the  LMB.  Climate  threat modeling predicted that across the basin the annual average maximum temperature by 2050 will increase by between two to three Deg C. Greater increases are projected for the southern and eastern regions of the basin (Figure 5‐4). The largest change in temperature will occur in the Sesan, Srepok, Sekong catchments including a small  area  of  the  Srepok  catchment  with  an  increase  of  almost  five  Deg  C.  The  expected  increase  in temperature gradually decreases  toward  the north along  the Annamite  ranges, and  south east,  toward  the Mekong Delta (Figure 5‐4Error! Reference source not found.). These areas are predicted to have an increase in average annual temperature of around 2.75 Deg C. Within the Mekong Delta the Northwestern region near the  Cambodian  border  is  projected  to  have  a  higher  increase  in maximum  daily  temperatures, while  the eastern and southern regions will have an increase of up to 2.5 Deg C. 

Figure 5‐5 presents the projections for future daily maximum temperature near the project site and averaged between  six  GCM  results  and  a  25year  time  slice. More  than  80%  of  all  simulated  data  indicates  a  clear increase  in the maximumdaily temperatures.Year round maximum daily temperature  is projected to  increase by an average of 2.3 Deg C (1.5‐3.0 Deg C). The largest increases are projected for the months of May – August exacerbating hot weather at the start of the wet season. Greatest agreement between model results occurred for end of dry season and transistion season – with consistent trends from all GCMs except for the MP model during the start of the dry season. 

 

Page 52: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 49

 

Figure 5‐4Change in mean annual temperature averaged over 6 GCMs for IPCC SRES A1b for 2050 

 

 

 

 

 

Page 53: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

Figure 5‐5: Statistical variability in projected future max daily temperatures in Dong Thap province with climate change (2045‐2069) 

 

Figure  5‐6  presents  the  projections  for  variation  in  percentage  exceedance  curves  for  daily  maximum temperatures, which quantifies the proportion of a typical year which is exceeded by a given temperature. The shaded  blue  area  represents  the  variability  in  results  across  all  climate  models.  Under  typical  baseline conditions max daily temperatures do not exceed 35Deg C. With climate change between 15‐45% of the year will see temperatures exceed 35Deg C, reflecting a 1 – 4.5 Deg C increase in the highest temperature expected to be experienced  in a  typical  year. The highest projections were derived  from  the MI GCM  and while MP predicted the lowest increase. 

Figure 5‐6: Daily maximum temperature percentage exceedance curves 

 

Page 54: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 51

 

5.2 Rainfall    The Mekong Basin  is one of the  few regions  in the world under the  influence of two monsoon systems, the East‐Asian monsoon and  the  Indian monsoon. The  result  is a marked contrast between wet and dry season rainfall which  divides  the  hydrologic  year  (MRC,  2011).  The  Southwest monsoon  is  the  result  of  a  strong seasonal  temperature  gradient between  the  Indian Ocean  and  the Asian  landmass, which  forces moisture‐laden air over the Mekong catchment and is the dominant driver for wet season rainfall (June – July), while the Mekong Basin is largely in the rain shadow of the Northeast monsoon – except for the Vietnamese areas of the basin, including the delta.   

Figure 5‐7: Historical mean annual precipitation in the Lower Mekong Basin (1980‐2004) 

 

Page 55: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

Distribution of rainfall is highly variable throughout the basin. Highest rainfall occurs on the western slopes of the Annamites of  Lao PDR  and Vietnam, where mean  annual  rainfall  can  exceed 2,500mm/year, while  the majority  of  Northeast  Thailand  and  the  Northeastern  coastal  region  of  the  Delta  experience  less  than 1,200mm/yr (Figure 5‐7). Rainfall at the project site displays two peaks: a leading peak in May corresponding to the start of the SW monsoon and the main peak in October corresponding to the start of the NW monsoon (figure 5‐10). Average peak rainfall is 273mm/month. 

5.2.1 Changes  in  Mekong  Basin  rainfall  Warmer atmospheric temperatures will affect the strength of the hydrologic cycle and so rainfall patterns. The capacity  for  the  atmosphere  to  hold  water  is  exponentially  proportional  to  the  air  temperature.  As temperatures continue to rise  in the 21st century, the mass of water vapour held  in the atmosphere will also increase, which will  in  turn  increase  the magnitude of  rainfall events.  In addition, one of  the key drivers of storms  is  the  release  of  latent  energy  from  water  vapour  as  it  condenses  to  form  clouds.  In  a  wetter atmosphere the energy available to power storms will  increase proportionate to the  increase  in atmospheric water vapour content, resulting in more intense storms (c.f. Section 5.5). 

Climate change analysis by the VA study indicates that total annual precipitation is predicted to increase in the LMB by an average of 162mm by 2050, except for small segments in the Cardamom Ranges (Figure 5‐8), while maximum annual precipitation is expected to increased by 933mm. The vast majority of the increase in rainfall will occur during the wet season affecting the hydrology of the Mekong River and ultimately the water levels in the Mekong floodplain during the flood season. 

Spatially the highest increases are predicted for areas with historically high rainfall, including: (i) in the central and northern Annamites (more than 500mm increase per annum), and (ii) to the east of the basin (increase of more than 300mm per annum). In the mid‐elevation areas of northern Thailand and Lao PDR near the borders with  China  and  Myanmar,  precipitation  will  experience  a  moderate  increase  (200‐300mm  increase  per annum).  Lower  increases  in  precipitation  will  occur  in:  the  Khorat  Plateau  of  Thailand;  the  Cambodia floodplain, and the delta of Vietnam (less than 200mm increase per annum).  

Figure 5‐8: Basin‐wide average  changes  in mean and maximum precipitation:    (left axis + blue  line = max annual precipitation; right axis + grey line = mean annual precipitation) 

 

Source: ICEM, 2012 

 

 

Page 56: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 53

 

Figure 5‐9: Change in mean annual precipitation averaged over 6 GCMs for IPCC SRES A1b 

 

 

Page 57: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 54

 

The  impact  of  changes  in  precipitation manifest  as  two  issues:  (i)  changes  in  rainfall‐runoff  regime  and  hence changes  in  upstream  discharge  arriving  at  the  delta  (c.f.  Section  5.3  and  5.4  below),  and  (ii)  changes  in  direct precipitation at  the project  site. The Mekong Delta  is projected  to experience  smaller  increases  in precipitation compared  to  the  rest of  the basin. At  the project site,  the  largest  increases  in  rainfall are expected  for  the wet season, including an average 8% increase in peak rainfall during October. Variability in peak October rainfall is large ranging between ‐8% to + 50% across the six GCMs (figure 5‐10).  

Figure 5‐10: Changes in average monthly rainfall in Dong Thap province 

 

Figure 5‐11: Changes in cumulative rainfall totals for the Project Site 

  

Page 58: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 55

 

Cumulative  rainfall  is  expected  to  increase  from  an  average  of  1,300mm/yr  to  1,400mm/yr  with  all  GCM simulations predicting an annual increase (Figure 5‐12). During the wet season, average historic wet season rainfall varied between 600 – 1,400mm. With climate change wet season rainfall will become 50% more variable, ranging between 600 – 1,800mm (figure 5‐12). In addition, there is not likely to be a significant increase in the number of rainy days during the wet season, so that individual rainfall events are becoming more intense. This is confirmed by ranking peak rainfall days and plotting the resultant series (Figure 5‐12 right). 

Figure 5‐12: Changes to the variability of wet season rainfall at the project site: (LEFT) variation in total seasonal rainfall and number of rain days; (RIGHT) daily rainfall maxima rank for baseline and climate change conditions. The data shows that the wet season is getting wetter through more intense rainfall events 

 

5.3 Mekong  River  flow  –  typical  events  The Mekong River  is 4,880km  long with a  total  fall of 4,583m, area of 795,000km² and average annual  flow of 505km³ (MRC, 2005; Kummu et al, in publication). Originating in the Tibetan plateau the river spans a wide range of geologic, climate, drainage and ecological zones. The unifying hydrological feature of the system  is the river’s flood pulse, which sees the  individual rainfall‐runoff events throughout the catchment coalesce  into a stable and 

predictable hydrograph with distinct hydrological seasons (Error! Reference source not found.). 

The annual hydrograph for the Mekong River has three important features which are critical for the functioning of the current hydrological regime:  

(i) the response of the hydrograph to the monsoon exhibits a single amplitude peak complemented by a highly predictable phase (MRC, 2006);  

(ii) the onset of  the  flood  season occurs within a  consistent and  small  time window with a  standard deviation of approximately two weeks (MRC, 2006); 

(iii) there is a long period of low flows which facilitate the seasonal transition from aquatic to terrestrial environments.  

This predictability of the river hydrology has resulted in a good understanding of the dynamic natural equilibrium that is manifest throughout the 90years of sampling data (ICEM, 2010).  

 

Page 59: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 56

 

Figure 5‐13: Average daily flow hydrographs for the Mekong River (1986 ‐ 2000) 

 

Source: ICEM, 2010 

Hydrology of the Mekong basin was simulated using the 1D ICEM EIA IWRM model which has been custom built for the Mekong Basin with a grid resolution of 5km X 5km. The model was calibrated for discharge at two monitoring stations on  the Mekong mainstream: Chiang Saen and Kratie. Output data was generated  for Kratie station and then compared to observational data data  from the station with a correlation coefficient  (R2) exceeding 0.9  (c.f. section 4). Kratie Station was selected because  it represents the most downstream station on the Mekong River before  the  river enters  the Cambodian  floodplain. The model  showed good  capability  to model  the  timing and duration of  the Mekong  flood pulse, and  the magnitude of  the  flood event. Under one baseline year  the model significantly overestimated the peak flood magnitude. 

5.3.1 Changes   in  discharge Changes  in  catchment  rainfall will  increase  seasonal discharge  in  the Mekong River. At  the  same  time,  storage hydropower in the Mekong basin will, under average conditions, store wet season flows for release during the dry season – moderating the CC‐induced  increases  in discharge. Using the VMod model, the VA study  inputted daily climate data  from  six GCMs  for  two 25 year  time periods  centred on 2050 and 2100  respectively. This analysis produced some 500 future hydrological years for analysis.  

Analysis of daily data  for historic and  future climate data at six mainstream stations  indicates that the nature of change is consistent along the course of the Mekong River and can be summarized by four key changes: 

(i) Increase  in  flood magnitude and volume: The dominant  feature of  the Mekong  flood pulse  is a  single flood peak during August/September. Across all stations, Climate change will increase the flow during the flood season and the size of the flood peak (Figure 5‐14).   In  terms of  the average annual  total  flow volume  the  increase  in  flow will be more pronounced  in  the lower  reaches,  reaching  up  to  an  increase  of  51,000MCM  at  Kratie  (Figure  5‐14).  In  terms  of  the percentage change in volume, the increase will be greatest for the upper reaches including an over 25% increase  in  flow at Chiang Saen, approximately 20%  for the middle reaches of the Mekong  (Vientiane – Pakse), and 15% in the lower riverine reaches (Pakse – Kratie). 

  

0

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

40,000

1‐Jan 1‐Feb 1‐Mar 1‐Apr 1‐May 1‐Jun 1‐Jul 1‐Aug 1‐Sep 1‐Oct 1‐Nov 1‐Dec

PAKSE

VIENTIANE

CHIANG SAEN

KRATIE

TAN CHAU

CHAU DOC

Page 60: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 57

 

Figure 5‐14: Changes in annual and seasonal flow volumes for the Mekong River 

 (ii) Increase flood duration: Historically the flood season of the Mekong River is defined as the period of the 

year  in which the flow exceeds the mean annual flow and typically starts in June and ends in November (depending on  the  station). Across  all  stations, Climate  change will  increase  the  duration of  the  flood season.   

(iii) Shortening of transition seasons and onset of flooding: Situated between the wet season and dry season are  two  important  transition  seasons:  transition  to  flood  (May/June)  and  transition  to  dry  (Nov/Dec). These  transition  seasons  are  typically  short  in  duration  but  are  important  in  triggering  a  number  of biological processes and in controlling the rate of transition of floodplain environments from terrestrial to aquatic and vice‐versa. Climate change will shorten the transition seasons at all stations and increase the rate of increase of discharge.  This will accelerate the rate of transition from dry to flood and vice‐versa.  

(iv) Increase  in  dry  season  water  levels:  Climate  change  will  increase  dry  season  flows  in  response  to increases  in  dry  season  rainfall  for most  areas of  the Mekong  catchment.    The middle  reaches of  the Mekong (Vientiane to Pakse) will experience the largest proportional increases in dry season water levels (20‐30%) due to changes  in dry season rainfall  in the highly productive  left‐bank tributaries draining the Annamite mountain ranges. These tributaries account for some 30% of the total flow in the Mekong River (MRC, 2012).    Stations  further  upstream  (Chiang  Saen  and  Luang  Prabang)  will  experience  smaller  proportionate increases in dry season water levels of 10‐20% due to the dominance of the Upper Mekong Basin to dry season hydrology, where snow‐melt  is the dominant driver not changes  in rainfall. Stations  in the  lower reaches (Pakse – Kratie) will also experience proportionately smaller increases in dry season water levels (5‐20%), predominately due to significant widening and braiding of the channel increasing cross‐sectional flow areas. 

 

Figure 5‐15 compares the 2000 flood event (blue) to some 150 hydrological years with climate change (grey) and illustrates  that  there  is a considerable  range  in  the  response of  the  river hydrograph  to changes  in climate and hydropower  exploitation.    Under  baseline  conditions,  the  year  2000  flood  is  considered  an  extreme  event, however  comparison  to  the  full  set  of  climate  change  projections  shows  that  the  likelihood  of more  extreme discharges at Kratie are increasing. The greatest variability in prediction occurs during the flood peak in September, where future flood peaks ranged between 20,000cumecs and 140,000cumecs (figure 5‐15).  

Page 61: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 58

 

This range  in peak flows  lies outside the historic range observed over 86years of data,  indicating that peak flows are increasing in both variability and magnitude. 

Table 8: Variability in Kratie peak discharge with climate change 

Monitoring Station  Time period  Min peak daily flow (m3/s) Max peak flow (m3/s)

Kratie  Baseline (1924 – 2009) 33,850 77,069 

Climate Change (up to 2100) 27,221 141,166 

Year 2000  ‐ 56,273 

 

Figure 5‐15: Daily discharge at Kratie under baseline and future climate scenarios or change in Kratie water levels 

 

Source: ICEM, 2012 

Due to CC‐induced increases in rainfall, flow in the Mekong River will on average increase in both the dry and wet season. While  the  increase  is observed  in mean  flow  conditions,  the peak  flow events of  the  flood  season  are expected  to be  significantly  impacted  resulting  in greater  variability of  the  flood event and higher  flood peaks. Figure 5‐16 presents a statistical summary of the min, average and max hydrograph at Kratie under: (i) baseline, (ii) 2050  and  (iii)  2100  conditions. A  summary  table of  statistical  changes  is  presented  in Annex  4, with  the main conclusions being: 

(i)  The largest impact of climate change will be on the peak flood events. 60% of all simulated peak daily flows increased by a factor of 1.08 – 1.93 (average of 1.21), compared to simulated baseline flows; 

(ii) The most extreme peak events (greater than the 80th percentile) saw peak simulated floods 1.25 – 1.5 times  the  baseline  simulated  floods. While  the  smallest  flood  events  saw  simulated  peak  floods increase 2.25‐2.5 times simulated baseline flows; 

(iii) Peak  flows are greater  for  the period  centred on 2050  (i.e. 2045‐2069)  than 2100, because of  the nature of the SRES emissions scenario A1b, which sees a stabilisation in global population and shift to a global economy with more renewable technology and greater efficiency  in the  last quarter of the century; 

Page 62: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 59

 

(iv) changes  in mean annual flow experienced similar changes at 2050 and 2100, with  increases  in flow during the dry season, flood season and decrease during the transition to flood. 

Figure 5‐16: Climate change influence on the Kratie hydrograph 

Source: ICEM, 2012 

5.4 Mekong  River  flow  –  extreme  events Previous  sections assessed how discharge and water  levels  in  the Mekong River  change  in  response  to  climate change.  This  was  undertaken  by  simulating  key  hydro‐meteorological  processes  using  a  suite  of  modelling techniques.  This section assesses how the likelihood of extreme events will change in response to climate change. 

Frequency analysis uses probabilities to express the likelihood of an event based on fitting statistical distributions to time series data. Return periods express the likelihood that a certain value will be exceeded – for example the P1% or 1 in 100year flood, indicates that there is annually a 1% chance of a flood exceeding or equal to that flood. The selection of the appropriate return period is then determined by the significance of exceedence. For example, the P5% is selected for navigation clearance because the implications of exceeding this limit, though inconvenient for navigation and economic activity does not represent a risk to the structural integrity of the infrastructure, while the P1% is selected for embankment design, because overtopping during flood events can wash out the structure causing damage and safety risks. If extreme events are predicted to become more frequent (i.e. the return period diminishes) then the risk associated with the design will increase. 

Central  to  statistical  methods  used  in  frequency  analysis  is  the  assumption  that  the  time  series  can  be approximated as stationary – that is, key statistical parameters (mean, variance) are approximately constant over very  long  periods  (Chow  et  al,  1988).  In  the  context  of  climate  change,  it  is  clear  that  time  series  for  hydro‐meteorological phenomena are non‐stationary – that is the values for the mean, variance and mode are dynamic 

Page 63: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 60

 

over time. This presents a challenge for the use of extreme event analysis. Climate change assessments have one of two options: 

(i) Assume stationarity of the long term time series and combine historic and future time series into one record and conduct frequency analysis over the entire data set.  

(ii) Acknowledge non‐stationarity by disaggregating  future time series data  from past time series data and  undertake  frequency  analysis on  each data  set  separately.  This means  that  the  future  hydro‐meteorological regime  is seen to have undergone a fundamental shift from the historic regime to a new regime. Frequency analysis is then applied on the future CC time series independent on the past time series. 

In choosing how to approach frequency analysis with climate change, neither option is technically wrong, but each comes with a set of assumptions and implications for the structures risk profile. From a risk management point of view, Option 2  is more  cautious as  the  changes  in magnitude and  frequency of extreme events will be greater when  decoupled  from  historic  data,  while  option  1  is more  conservative.  The  VA  study  team  undertook  the frequency analysis assuming stationarity (Option 1) which produces a lower level of risk. For completeness, the VA study team also undertook a rapid sensitivity analysis to the findings by comparing with the range of risk estimated with this method to the range of risk estimated using Option 2.  

Analysis was undertaken to determine the return periods  for Kratie station under baseline conditions. A historic annual maxima series for daily peak flows was developed for 86years of gauging station data available for the MRC (1924 – 2009). The data was then fitted to an extreme value distribution (EV1) and return periods calculated using the methodology outlined by Chow et al (1988) for peak flows at Kratie. The calculated extreme event frequency distribution was then compared to that calculated by the Mekong River Commission for the same Station (Kratie) and parameter (peak discharge) and using a baseline period of 1924 to 2006 (Figure 5‐17; Table 9; MRC, 2011). 

Table 9: Calculation of return periods for extreme flows at Kratie Station 

Return Period (T)  Annual Exceedance Probability (%) 

Mekong River Commission  (1924‐2006) 

This Study  (1924‐2009) 

% variability from MRC estimate 

2 year  50%  52,000 52,745 +1.4%

5 year  20%  58,000 58,309 +0.5%

10 year  10%  63,000 61,992 ‐1.6%

20 year  5%  68,000 65,526 ‐3.6%

100 year  1%  78,500 73,527 ‐6.3%

 

Estimates  produced  by  the  VA  Study  produced marginally  higher  estimates  for  high  frequency  events  (return periods of  less than 5years, and  lower estimates  for  infrequent events with return periods greater than 5 years, compared to the MRC estimates. 

The future daily flow was calculated for Kratie over the period 2045 – 2069 using six GCMs, providing a total of 168 hydrological  years of  daily  data.  For  each GCM,  the  25year  future  data  set was  then  coupled with  the  86year historic baseline and then fitted with the EV1 distribution to calculate magnitudes and return periods. 

Results are presented in Figure 5‐18 and tabulated in Annex xxx. Based on this analysis, peak flow flows are likely to  increase  in magnitude. For example,  the P1%  flood at Kratie will  increase  in magnitude  from 77,597m3/s  to between 82,862 and 102,586m3/s (table 8).   

Page 64: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 61

 

Figure 5‐17: Comparison of Baseline return periods for Kratie peak discharge: The return period for extreme events at Kratie was calculated (BLUE LINE) and then compared with calculations published by the MRC (BEIGE LINE). Calculations showed good agreement given that the 

extreme value distributions used were different and that the length of the time series data varied by 3%. 

 

With climate change flood events of a given size which historically occurred with a certain return period are likely to be more frequent. For example, a peak flow of 77,597m3/s (historic P1%) is likely to occur with a return period of once every 15 – 40years, where as an historic 1 in 20year event will occur with a return period of 1 in 5 to 1 in 10 (Figure 15). If the historic 1 in 100year event become a 1 in 40year event (as predicted by all of the GCMs),  the risk of experiencing this event at least once over the design life rises from  63.4% to 92%. 

Table 10: Variation in the P15 and P5% peak flows for Kratie 

Return period  Historic flow at Kratie (m3/s) 

 

Range of predicted flow at Kratie with CC (m3/s) 

Predicted flow at Kratie with CC (m3/s) 

P5%  66,928   70,262 – 83,581 74,889

P1%  77,597  82,862 – 102,586 89,290

Page 65: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 62

 

Figure 5‐18: Changes in extreme events at Kratie Station (EV1 distribution) 

 

5.4.1 Uncertainty  and  assumptions   in  sensitivity  analysis  There is a significant amount of uncertainty in extreme event frequency analysis, especially in the case of climate change where current limitations in our understanding of the fundamental hydro‐meteorological processes means we  cannot have  confidence  in  selecting one GCM as  indicative of  the  future. The  large variability between  the changes  in  return periods predicted above by  the  six GCMs  reinforces  this uncertainty. What  is  clear  from  the analysis  is  that  the magnitude of extreme events will  increase and  that design water  levels  should be adjusted accordingly. 

Page 66: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 63

 

Figure  5‐19:  Comparison  of  stationary  and  non‐stationary  calculation  of  CC‐induced  return  periods:  blue  shaded  area represents the range  in frequency analysis experienced by the 6 GCMs over the full data set 1924‐2100; the grey shaded area represents the range in frequency analysis experienced by the 6 CGMs for future CC data only. 

 Source: ICEM, 2012 

Figure 5‐19 illustrates the range in predicted future return periods comparing the two methods with and without stationarity. The numbers used  in  the VA study reflect  the stationarity assumption and are encapsulated by  the blue  shaded area  in  Figure 5‐19. The  range  in  return periods assuming non‐stationarity are  shown by  the grey shaded  area.  The  graph  shows  that  specific  design  return  period  for  any  given  event  can  vary markedly,  for example the 1 in100year event with climate change could range between a conservative estimate of 80,000 and an upper estimate of 140,000m3/s. While we have confidence that the actual return period lies somewhere between these two extremes, design engineers need to assess the acceptable risk tolerance level for the structure and make a decision of much f this incremental future risk can be accommodated in the design. 

5.5 Sea  Level  Rise   Sea level rise (SLR) due to climate change will exacerbate flooding issues at the project site by reducing the delta’s drainage efficiency, prolonging both the depth and duration of flooding. 

5.5.1 Long  term  historic  trends   in  sea   level The  rate of global  sea  level  rise  (SLR) has  tripled  in  the past 100 years, with  long  term  rates  for  the  twentieth century ranging between 1.9 – 3.4mm/yr (Rahmstorf, 2007; Cazenave, 2010; IPCC, 2007; Church, 2008).  Analysis of  historic  rates  of  sea  level  rise  indicate  that  they  are  non‐linear  as  they  are  an  expression  of  a  complex interaction of processes, including glacial, sheet ice and polar melt as well as thermal expansion of the oceans due to  increasing  temperatures. Over  the 21st Century,  the  increase  in  sea  levels has accelerated  in  recent decades 

Page 67: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 64

 

reaching 3.1mm/yr (1993‐2006), more than double the average rate of rise for the 20th century (Figure 5‐20), while the rate of rise  in  the 20th century was an order of magnitude  larger  than  the  two millennia preceding  (Church, 2008).  

Figure 5‐20: Global mean seal level from 1870 to 200 (one standard deviation estimates): the blue trend line exhibits the non‐linearity of sea level rise over the past 140 years.  (Source: Church, 2008) 

Source: (Church et al, 2008) 

Actual  rates of  sea  level  rise  along  the  coastlines of  the earth’s  continents  are highly dependent on meso  and regional scale dynamics of the ocean system with large variability within and between oceans (Figure 5‐21). In the western  coastlines  of  the  Pacific  Ocean,  Vietnam  is  considered  to  be  highly  exposed.  Analysis  of  the  hourly fluctuation of sea  levels at Vung Tau gauging station  in Southern Vietnam  indicates that sea  levels have risen on average 3.0mm/yr between 1979 and 2006 (Figure5‐22), compared to averaged annual SLR of 1.8 and 2.0mm/yr in Shanghai and Hong Kong respectively (Yu, 2002; Ding, 2001).21 

Figure 5‐21: Spatial distribution of sea level rise (1993 – 2006). 

 

Source: (Church et al, 2008) 

                                                            21 Analysis of SLR at Shanghai and Hong Kong used tidal data for the period: 1945 – 2001. The  longer time period compared to the Vung Tau 

measurements will have an impact on the calculated annual SLR increment because sea level rise is a non‐linear phenomena which has been accelerating in recent decades (c.f. Rahmstorf, 2007). 

Global M

ean Sea

 Level (mm) 

Page 68: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 65

 

 

Figure 5‐22: Historic sea level rise at Vung Tau station (1978‐2007) 

 

Source: Southern Institute of Water Resources Research (SIWRR), 2010 

5.5.2 Projections  of future  sea   level rise  Figure 5‐23 presents the range in sea level rise expected for the 21st century in comparison to the averaged 1980‐1999  reference  level.  The  estimates  were  produced  by  IMHEN  –  Institute  of  Meteorology  Hydrology  and Environment using three IPCC SRES B1, B2 and A1F1, representing a range of future emissions scenarios from low (B1 and B2) to high (A1F1) and represent the official scenarios for SLR from the Government of Vietnam.   Under these official projections, sea levels in 2050 will be 0.28 – 0.33m higher than 1980‐1999 levels, while by the end of the century levels will be 0.65 – 1.0m above baseline levels (Figure 5‐23). The design life of the Cao Lanh and Vam Cong bridges  is 100years, and  the design  should  take  into account a  realistic projection of SLR during  this  time horizon. The VA study assesses SLR using the highest official estimate at the 2100 time slice. 

Figure 5‐23: Revised Vietnam National Scenarios for Climate Change induced Sea Level Rise 

 

Source: Institute of Meteorology Hydrology and Environment (IMHEN), 2011 

Page 69: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 66

 

 

As the Central Mekong Delta Connectivity project is located more than 120km from the coast‐line specific changes in  channel water  levels  are  dependent  on  hydraulics  of  the  river  channel  including  bed  slope,  channel width, height, upstream  flow  inputs,  tidal  influence and distance  from  the coastline. Using  the MIKE 11 model,  the VA study assessed the sensitivity of in‐channel water levels for five monitoring stations on the Tien River and three on the Hau River over a distance of approximately 100km (Tan Chau/Chau Doc to Can Tho/My Thuan) (Figure 5‐24).22 The assessment inputted 0.5m, 0.75m and 1.0m SLR forcings onto hourly flow simulations for the year 2000 flood year and then assessed how peak water levels at the monitoring stations responded to this forcing  (figure 5‐24). Stations closest to the coast responded with the greatest increase in water levels, with increases of water levels at My Thuan and Can Tho ranging between 78  ‐ 93% of the SLR  increment, while upstream stations  like Tan Chau, Chau Doc, experienced increases in water levels equivalent to 10 ‐ 15% of the SLR increment. 

At the project sites (Cao Lanh and Long Xuyen), water  level  increases corresponded to approximately 55% of the SLR increment, for example, an increase in SLR of 0.5m resulted in an increase of water level at Cao Lanh of 0.24m. Figure 5‐24 indicates that the there is a strong linear correlation between river water levels and SLR. For Cao Lanh this change in water level can be approximated using the equation (R2 = 0.995): 

 

Based on SLR alone, Cao Lanh will experience the following increases in maximum water levels during peak flood events: 

Table 11: Relationship between SLR and increase in river water levels at Cao Lanh Station 

Monitoring Station  SLR (m) Estimated year Rise in Tien River water level (m) 

Cao Lanh  0.3 2050 0.15

1.0 2100 0.55

 

The  linear relationship presented above should be taken as an  indicative approximation of the relative change  in Cao Lanh water levels compared to the change in SLR. Actual changes in water level induced by SLR are dependent on prevailing hydraulic conditions and  should be assessed using detailed hydraulic  conditions at an hourly  time step (see next section).  The table above reflects changes in water levels due to SLR a particular peak flood event (year 2000). During the dry season, when upstream flows are an order of magnitude  lower, the  influence of SLR will be different. However, from the perspective of the design of the bridges and embankments, this will not be an issue because design levels are set against flood conditions. 

In  addition,  the  SLR  impacts may  be  aggravated  by  increased  storm,  cyclone  and  typhoon  intensity.  To  date conclusive modelling of future extreme events has not been undertaken, however, understanding of atmospheric processes indicates that storms and cyclones will not become more frequent but will become more intense and for Vietnam track further southwards (c.f. Section 5.6). Historic observations at Vung Tau station indicate that spring tides can increase sea levels by as much as 0.03m between consecutive years (SIWRR, 2010). 

 

                                                            22 Locations for the monitoring stations are presented in Annex 1 for reference 

Page 70: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 67

 

Figure 5‐24: Correlation between rate of change in river channel water levels and increasing sea level rise for peak flood events of Tien and Hau rivers 

 

Source: Southern Institute for Water Resources Research (SIWRR), 2011 

5.5.3 Limitations,  uncertainty  and   improvements  to  SLR  projections Projections of sea  level rise made by the Government of Vietnam have been based on global projections for sea level rise by the IPCC. The IPCC Third Assessment Report (TAR) projected that by the end of this century global sea levels would  rise  by  0.2  –  0.7m  increasing  to  0.88m  if  preliminary  estimations  for  changes  in  land‐ice where included (Church et al, 2008). Comparison of SLR projections in TAR and AR4 by Church (2008) indicates that there is agreement on the median and upper  limits of sea  level rise between the two reports and AR4 estimates were within 10% of TAR estimates  (figure5‐25; Copenhagen Diagnosis, 2009). AR4 was considered  to have  included a comprehensive assessment of  the  key processes  influencing  sea  level, with  the greatest uncertainty associated with the response of the large polar ice‐sheets of Greenland and Antarctica23 (IPCC, 2010). 

                                                            23 AR4 had assumed that the dynamics of the Antarctic ice‐sheet was likely to increase in mass, acting as a stablising force on the rate of sea 

level rise, however recent analysis of the ice‐sheet indicates that it is losing mass not gaining (c.f. Copenhagen Diagnosis, 2009). 

~85km

~135km 

~195km

Page 71: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 68

 

Figure 5‐25: Comparison of IPCC projections for SLR under TAR and AR4: Dark green shading indicates the average results from all models and all SRES scenarios under TAR; light green shading indicates the envelope for all results from models and SRES scenarios under TAR; dark green lines indicate uncertainty associated with land‐ice dynamics; Pink bar indicates the range of model projections under AR4 and ranges from 0.18‐0.59m; the red bar includes estimation of additional contributions from Greenland and Antarctic ice‐sheets.   

 

Source: Church, 2008 

Projections under TAR and AR4 between 1990 and the present have been compared with observed sea level data using both tidal gauges and satellite altimeters (Figure 5‐26). Analysis  indicates that without the  inclusion of  ice‐sheet estimates, TAR was underestimating rates of global sea level rise and that actual rates of SLR are 80% faster than predicted  in  that  report  (Figure 5‐26; Copenhagen Diagnosis, 2009). Comparison with  all  IPCC projections from both reports and satellite data up  to 2010 confirms  that actual rates of SLR are equal  to or exceeding  the upper boundary of the projection envelope from all IPCC results (5‐26). 

Figure 5‐26: Comparison of IPCC SLR projections for 1990‐present with observed data: (LEFT)1990‐2006 vs TAR; (RIGHT) 1990‐2009 all projections 

 

Source: (LEFT) Church, 2008; (RIGHT) Copenhagen Diagnosis, 2009 

 

Page 72: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 69

 

Recent projections of SLR have suggested that updated projections for SLR are double the projections made under AR4 (i.e. 0.36 – 1.18m) (Richardson et al, 2009), while Rahmstorf (2007) projected SLR to reach 1.4m by the end of this century (Figure 5‐27). Given the rates of SLR in recent observational data and the higher projections from post‐AR4  assessments,  the  study  assumption  to  use  the  upper  bound  of  the  Official  Vietnamese  Government projections for the 21st Century (i.e. 1.0m SLR) is considered appropriate and conservative. Lower projections are highly  likely  to underestimate  the problem, while  there  is still considerable debate and uncertainty surrounding the higher estimates (c.f. Holgate et al, 2007). 

Figure 5‐27: Post‐AR4 Projections of SLR 

 

Source: Church, 2008 

5.6 Storms,  Storms  surge  and  extreme  events   Warmer atmospheric temperatures will also affect the dynamics of extreme events such as tropical cyclones and storms.  In East Asia  cyclones  form over  the Pacific Ocean and  typically  track, either:  (a) eastward  reaching  the Asian mainland in Northern/Central Vietnam and Southern China; or (b) northeast reaching the Asian mainland in Central/Northern China, Korea and Vietnam (c.f. Annex XXX). Analysis of cyclone data from 1956 to 2009 (Annex XXX) indicate a number of key characteristics for cyclones making landfall in Vietnam: 

(i) Though cyclones have been known to hit Vietnam from May onwards, the majority of cyclone activity is concentrated in the months July – November. 

(ii) During the season, cyclones first affect northern Vietnam and move southward (iii) Cyclones do not frequently make land fall  in the Mekong Delta, when they do it is most likely to occur 

during November of December.  (iv) The biggest cyclones to have reached the delta include Cyclone Linda (1997), and Cyclone Durian (2006). 

As  these events are  infrequent,  the communities and sectors of  the Mekong Delta are  ill‐prepared  to deal with cyclone impacts. Cyclone Linda resulted in the death of thousands of people as well as the loss of  thousands  of  homes,  boats  and  severe  erosion  of  exposed  coastlines  in  Bac  Lieu  and  Ca  Mau Provinces. 

5.6.1 Historical  trends   in  cyclone  activity Tropical cyclones are low pressure systems which form over tropical and subtropical oceans. They are among the most  complex of  climatalogical  systems  resulting  in extreme  conditions  (e.g.  intense winds) which has made  it difficult to take direct measurements – scientists typically rely on satellite  imagery analysis (Veldern et al, 2006); 

Page 73: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 70

 

and make  predictions  of  their  origin,  track  and  intensity  (WMO,  2006). However,  the  climatalogical  conditions required for their formation are well understood to primarily  include: warm sea surface temperatures (SST);  low vertical wind shear; and high relative vorticity – a measure of spin and rotation of fluid in the atmosphere (WMO, 2006).  In  addition,  the  ENSO  phenomenon  is  a  strong  interannual  driver  altering  the  region  of  genesis (“cyclogenesis”) and subsequent track of cyclones in the Pacific (Chan, 2000; Ho, 2006). 

Over the past three decades, there has been a substantial  increase  in the strength of cyclones, and a near 100% increase  in  the  proportion  of  cyclones  which  are  classified  severe,  compared  to  those  classified  as  weak (Emmanuel, 2005; Webster et al, 2005).  In  the  future,  climate  change will  continue  to  impact on  the  intensity, frequency and genesis of cyclones. 

5.6.2 Cyclone   intensity  One measure of cyclone intensity is the maximum potential intensity (MPI), which identifies the maximum possible cyclone  intensity  for  a  given  atmospheric  and  oceanic  thermodynamic  environment  (Emmanuel  1987;  1999).  Idealised models and theoretical predictions have concluded that climate change will bring a significant increase in the MPI  for  cyclonic events with estimates  that MPI would  increase by 3‐5%  for each degree  increase  in mean annual temperature (Emmanuel, 1987; Tonkin, 1997; Knutsen et al, 2004). 

Results  from global  circulation models  (GCMs) have not yet been  successful  in  reproducing accurately previous cyclones (in particular through the underestimation of cyclone intensity), consequently there remains a high level of  uncertainty  in  their  projections  for  the  future  (WMO,  2006).  However,  the  GCMs  with  higher  resolution generally confirm the trends developed through theoretical and idealised models that the intensity of cyclones will increase (WMO, 2006). 

5.6.3 Cyclone  frequency To date  it  is not possible  to predict  the  change  in  cyclone  frequency  expected with  climate  change. The  trend observed over the past three decades of strong cyclones becoming more frequent and weaker cyclones becoming less frequent is likely to continue (WMO, 2006). 

5.6.4 Cyclogenesis  and  track Broadly speaking the regions of the Pacific Ocean where cyclones form is not expected to change significantly with climate change (WMO, 2006). Consequently the  land areas affected by cyclones are also not expected to change (WMO,  2006).  For  Vietnam  in  particular,  some  studies  have  indicated  that  cyclones may  track  further  south, increasing the frequency with which cyclones make landfall in the Mekong Delta. 

5.6.5 Threats  from  cyclones  to  the  Mekong  Delta Cyclones  have  the  potential  to  affect  transport  infrastructure  through  a  combination  of  intense wind  speeds, intense precipitation and storm surge. 

The expected increasing in MPI of cyclone events will likely increase the intensity of cyclone‐induced rainfall as well as winds.   Storm surge  is  the offshore elevation of sea surface  levels arising as  tropical cyclones approach  land. Wind  intensity  is the main  factor affecting storm surge though coastal bathymetry can also be  important. Given the  speeds of  cyclonic winds,  storm  surges  can manifest  in  short periods of  time, making  storm  surge and  the associated flooding one of the primary causes of deaths during cyclone events (WMO, 2006).  

As  the  East  Sea undergoes  a  large  variability  in  tidal  fluctuations,  the  scale of  impact  from  storm  surge  in  the Mekong Delta  is also highly dependent on  the  timing of  landfall. The combination of high  tide and storm surge could greatly exacerbate the impacts felt coastal and inland areas of the delta. 

In the context of climate change, the magnitude of storm surge will also increase due to increasing cyclonic MPI. In addition SLR will in the future increase the impact of storm surge as it raises the mean sea surface level. 

Page 74: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 71

 

5.7 Non‐climate  change  threats   Aside from climate change, human activities can have a profound  influence on the hydrology of river systems by altering: 

(i) Water  availability:  changes  in  land  use  and  land  cover  can  affect  the  rainfall‐runoff  response  of catchments as deforestation can accelerate the response time of the catchment to rainfall events and expansion of agriculture within the floodplain can reduce dispersion of flood flows by confining the natural  floodplain. Both of these will  increase the depth and duration of  flood events and both are prevalent within the Mekong Basin.   

To date this has not been a significant issue for the Mekong River – at the basin scale – due to the size of  the  catchment  (ICEM,  2010).  There  is  also  insufficient  understanding  at  present  to  accurately project forward future implications, though the 2011 flood season was an indication that the problem is worsening.24 

(ii) Water Consumption: Upstream water consumption for irrigation and domestic supply can affect the seasonal  hydrology  of  the  river  by  reducing  flow  volumes.  Under  the most  aggressive  irrigation expansion strategy  (total basin  irrigated area of 6million ha), the abstraction volumes will be minor and,  for example, an order of magnitude below  forest evapotranspiration  (MRC, 2010). Due  to  the size of the Mekong  flow regime, and the  focus of design criteria on the  flood season, the expected changes in water consumption are not likely to affect design water levels of the Tien and Hau rivers. 

(iii) Water  Storage: Natural water  storage  is an  important  feature of  the Mekong hydrological  regime which slows the movement of water through the basin effectively storing water from the wet season and making  it  available  during  the  dry  season.  For  the Mekong  Basin  the majority  of  the  natural storage results from infiltration of rainfall into the soil horizon and groundwater aquifers.  

Another  important natural  storage  feature  is  the Tonle Sap Lake. Each  flood  season  the Tonle Sap lake  increases  in  size  from  2,500km2  to  approximately  15,000km2  as  an  average  of  73km3  of floodwaters overflow  from the Mekong  into the Tonle Sap  (Kummu et al, 2008). These  floodwaters are retained during the flood season, then as the water levels in the Mekong drop with the onset of the  dry  season,  the  Tonle  Sap  lake  drains  back  into  the Mekong  system  providing  an  important contribution to dry season water availability. 

In addition to natural storage, human construction of reservoirs can also store Mekong surface water between seasons and years. The  rapid expansion of hydropower  in  the Mekong Basin will  increase the  storage  capacity of  the  basin. Under  average  conditions  hydropower  reservoirs will  store wet season flows to increase the electricity generating capacity during the dry season (Figure 5‐28). Plans for  hydropower  exploitation  in  the  Mekong  Basin  are  ambitious,  with  a  total  of  84  large‐scale hydropower projects under consideration in the next 20 years and a total potential for more than 120 projects (Table 11). If all hydropower potential was installed, the reservoirs would have the capacity to store in the order of 20% of the mean annual flow (MAF). 

Table 12: Hydropower potential of the Mekong Basin 

Country  Number of Reservoirs Active Storage (mcm) 

China  6 21.39 

Lao PDR  89 58.48 

Cambodia  13 21.21 

Thailand  7 3.57 

Vietnam  11 3.15 

Total 126 107.8 Source: MRC, 2009  

 

                                                            24 The 2011 flood saw water levels in the Tien and Hau Rivers comparable to the 2000 flood event, though the volume of the flood event was 

significantly smaller, suggesting that in‐channel water levels were kept high because of reduced access to the Cambodian floodplain. 

Page 75: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 72

 

Figure 5‐28: Typical response of hydrograph to hydropower regulation under average flow conditions 

 

Source: MRC, 2009 

5.7.1 Impact  of hydropower  on  Mekong Delta  flooding  Of the three human activities discussed above only hydropower has the capacity to affect the peak flood flow  in the Mekong River and subsequently the design water levels for the Central Mekong Delta Connectivity project.  

Hydropower development is accelerating in the upstream Mekong countries. China and Laos are developing large water  storage  capacity  in  form  of  regulated  reservoirs.  The  basin‐wide  VMod  model  includes  developed hydropower potential  in the future scenarios. Altogether 126 reservoirs are  included  in the simulation, using the MRC  database  to  characterise  the  salient  features  of  each  project  (location,  dam  height,  design  discharge, reservoir volume etc.). 

The impact of hydropower development was analysed using the VMod hydrological model. The simulation period was  1990  ‐  2000  and  actual  weather  measurements  from  this  period  were  used  as  the  model  inputs.  The simulation was run with and without hydropower development.  

Simulations for average flood conditions did conform to the theoretical expectation outlined  in figure 5‐29, with hydropower regulation reducing the flood peak, shortening the duration of the transition seasons and increase dry season  flows.    However,  there  is  increasing  observational  and  simulated  evidence  that  current  reservoir management  practices  limit  the  capacity  of  reservoirs  to  induce  similar  changes  in  extreme  flood  hydrographs (ICEM, under publication). This  is primarily because of the rapid onset of extreme conditions  in the Mekong and the desire of hydro‐electric stations to maximise electricity production which keeps reservoir levels high, such that there is limited or no storage capacity to receive extreme flood waters.  

Results for the large flood year 2000 are shown in Figure 5‐29. The reservoirs have largest relative impact during dry season when stored water is released. During the onset of the flood season reservoirs are filled. Under average hydrological  years, wet  season  flows  are  stored  in  the  reservoir  and  then  released  during  the dry  season.  The effect of this is to lower the wet season flow and increase dry season flows (figure 5‐29). 

The precise nature of the  impact on seasonal  flows depends greatly on the management of reservoirs and their coordination in cascade. For the Mekong region it is typical that reservoir operators will try to maintain reservoir water levels as high as possible to maximise hydro‐electric potential. This means that during large flood years the reservoirs are typically full during the flood peak and spillway gates are opened to pass as much of the receiving flow as possible,  such  that  the Mekong downstream  flow  is  similar  to  the natural one or  in  some  cases  larger. Figure 5‐29  illustrates  this  for  the  year 2000  flood, where  changes  in  flow were  significant  during  the dry  and transition to flood season, but the peak flows were not appreciably affected. 

Page 76: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 73

 

Table 13 shows simulated discharges without and with Mekong hydropower development for dry, early flood and peak flood periods for years 1990 ‐ 2000. The highest relative hydropower impact is during the dry season when on the average Mekong downstream discharge increases 90%. During early and peak flood discharge decreases 18% and  14%  respectively.  The  discharge  amount  changes  approximately  2500  m3/s  in  both  dry  and  early  flood seasons. During  peak  flood  the  change  is  double,  that  is  approximately  5000 m3/s.  Table  13indicates  that  the hydropower  impact  to  the components 1‐3 of  the Central Mekong Delta Connectivity Project during  the critical peak flood period is minor compared to the climate change and sea level rise.  

Figure 5‐29: Simulated Mekong flow at the downstream Kratie station for the large flood year 2000. 

 

 

Table 13: Simulated average discharges without (BL) and with (BL+hydro) Mekong hydropower development for dry, early flood and peak flood periods for years 1990 ‐ 2000. 126 hydropower reservoirs are included in the hydropower development 

   Dry Period  Early Flood  Peak Flood 

   Jan ‐ June  June ‐ August  August ‐ October 

year  BL  BL+hydro BL  BL+hydro BL  BL+hydro 

1990  2218  4931 19433 15613 32248 29527 

1991  2365  4998 8588 7426 33623 27975 

1992  2411  4803 6077 6935 32589 24934 

1993  2572  4910 10935 9145 23677 19884 

1994  2965  4866 20495 15145 39309 35432 

1995  2437  4794 9088 8221 39316 32623 

1996  2595  4843 10031 8690 41405 33376 

1997  2850  5147 13341 11634 40035 35297 

1998  2100  4694 8176 7493 23896 19711 

1999  2894  4453 19332 14741 37397 32432 

2000  3036  5294 26779 20287 40606 39295 

average  2586  4885 13843 11394 34918 30044 

change     +89%    ‐18%    ‐14% 

 

Page 77: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 74 

 

Figure 5‐30: Existing and planned hydropower in the Lower Mekong Basin by sub‐catchment 

 

 

Page 78: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 75

 

5.8 Flooding   Figure 5‐31 outlines the causal relationships through which climate change will change the water levels of the Tien and Hau  Rivers  and  the  inter‐channel  floodplain  and  hence  impact  the  design  of  the  bridge  and  embankment structures. Each of the key threats identified above are brought together and assessed for their cumulative impact on water levels and flow velocities for both floodplain and channel environments. 

Figure 5‐31: Causal relationship between climate change threats and water levels at the project site 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

Summarising  from previous sections,  the key assumptions  in developing projections of  future  flood dynamics at the project site include: 

1) Increase  in  Sea  Level  rise  has  been  set  at  1.0m  as  this  represents  the  upper  limit  of  the  official GoV scenarios 

2) Increase  in catchment  rainfall  is based on a  future  timeslice of 2045‐209, based on an assessment  that increases are among the largest within this bracket. 

3) Increase  in hydropower  storage  takes  into account all hydropower under  some  form of  consideration, however its impact affects average flows not extreme flows. 

5.8.1 Typical  flood  years Figure 5‐32 compares average flooding at the project site under baseline and climate change conditions. Average flooding conditions are summarised  in Table 13 and calculated using 25 years of observation data (baseline) and 150 years of simulated data compiled from 6 GCMs.  There is an approximate 15% increase in both mean annual and  peak  flows  due  to  climate  change, while  the  timing  and  duration  of  the  flood  season,  together with  the proportion of annual flow arriving during the flood season remains at approximately 80%. 

Table 14: Overview of average Kratie flood characteristics under baseline and CC scenario 

 Parameter  Baseline  Climate Change  

mean annual flow (m3/s)                     11,983                      13,585  peak flow (m3/s)                      39,810                      46,007  

flood season volume (MCM)                  297,680                   340,577  

flood duration (days)  134 137 

flood start  1‐Jul 28‐Jun 

flood end  12‐Nov 12‐Nov 

Annual flow volume (MCM)                  377,908                   428,418  

DRIVER OF CHANGE 

 

EXPOSURE 

THREAT  

Increase in tidal excursion and back‐

water effects 

Sea level rise (SLR) 

Increase in water levels at Cao Lanh 

Climate Change 

Upstream hydropower 

Increase in seasonal storage 

Increase in catchment rainfall   Net increase in Tien 

river discharge & overbank flow 

Page 79: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 76

 

Figure 5‐32: Comparison of average flood conditions in project vicinity under baseline and climate change conditions 

 

 

Page 80: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 77

 

Under  baseline  conditions,  flooding  at  the  project  site  remains  uniformly  below  1.5masl.  Location  of  the connecting  road  is marginally higher  than  the surrounding  floodplain and  there  is a natural southward gradient which orients drainage  from  the Tien River and surrounding  floodplains  to  the Hau River channel. With climate change  floodplain dynamics  are not expected  to  change  significantly but  there will be an  increase  in  the  flood water levels. Most of the connecting road will be exposed to water levels between 1.5 – 2.6masl. 

The two bridges are located at sites where water levels remain relatively stable under interannual fluctuations in flooding. Analysis of historic water  levels  indicate that even between  low  flood and above average  floods water levels at Cao Lanh and Vam Cong vary by less than one metre (SIWRR, 2010). 

5.8.2 Extreme  flood  years In pulsing tropical rivers like the Mekong, flooding is an annual occurrence. Extreme flood events are those which differ  substantially  from  typical  conditions  expected  on  a  year‐in‐year‐out  basis  –  though  definitions  of ‘substantial’ can vary. One option for defining ‘substantial difference’ is assess the long term historic distribution of annual flood volume and fit this data to a statistical distribution. This has been undertaken for Kratie station by the MRC (2011) with results presented in figure 5‐33. 

Figure 5‐33: Statistical definition of extreme floods for the Mekong based on flow volume at Kratie (1924‐2006) 

 Source: MRC, 2011 

 

Based on this definition significant events are those with a return period greater than 1  in 10 years  (P10%), and extreme  floods are those with a return period greater than 1  in 20  (P5%). Section 5.xx presented results  for the return periods of flood events at Kratie under baseline and climate change conditions.  

In order to link these events to flood dynamics at the project site, the VA study team assessed peak water levels at the two gauging stations closest to the bridge sites: Cao Lanh and Long Xuyen (Figure 5‐34). 

Page 81: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 78

 

Figure 5‐34: Minimum and maximum water levels at Cao Lanh and Vam Cong site 

 

Based on this analysis the P1% and P5% water levels at Cao Lanh and Long Xuyen were identified (table 14). 

Table 15: Historic extreme water levels at Cao Lanh and Long Xuyen 

Station  Annual Exceedance probability 

Max. water level (m) 

Long Xuyen  P1% 2.76

P5% 2.59

Cao Lanh  P1% 2.84

P5% 2.53

 

The methodology  for  calculating  the  return  period  used  an  annual maxima  series  derived  from  the  peak  daily discharge  event  in  each  flood  season.  It  should be noted  that  this works well  for discharge  frequency  analysis where  flow  is predominately  confined  to  channel  systems. However,  linking  these  return periods  to  levels  in a floodplain environment can show poor correlation. For the Mekong, where downstream of Kratie flows spill in and out of the river channel into the surrounding floodplain including the reversal and natural storage of flows in the Tonle Sap, other assessments have used the 1 month  flow volume during the peak  flood month  (Faulkner et al, 2012). 

For example, comparison of recent  large  floods has shown that the 1961  flood was smaller than  the 2000  flood both in terms of flood volume and flood peak, however the maximum water levels in the Delta were higher than the  2000  flood.  This  reflects  the  dynamic  nature  of  the  floodplain  environment  especially  in  relation  to  the distribution of  floodwaters between the channels and  floodplain.  It  is  likely that  in 1961 floodwaters were more confined to the Mekong channels than in 2000, when overland flow account for 20‐30% of total volume.  

 

Page 82: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 79

 

A ‐ Changes in floodplain levels under the P1% event Under the baseline P1% scenario, the areas surrounding the  left‐bank of the Hau River are subject to flooding of less than 1.5masl, while the right‐bank of the Tien River will experience deeper flooding of up to 2.6masl (figure 5‐35). With climate change P1%  floodplain water  levels along component 2 will  reach up  to 2.6masl.  Increases  in flooding become more pronounced further upstream in the vicinity of Cho Moi and the Cambodian border. 

Comparison  of  floodplain  water  levels  immediately  upstream  of  component  2  indicates  that  the  design embankment  height of  2.86masl  is  sufficient  to  accommodate  for  the  historic  P1%  flood  (2.74masl)  and  some 0.22m above the year 2000 flood level. With climate change water levels at the site will increase resulting in a peak water  level of 3.47masl. This  is 0.61m above  the current design embankment height and 0.03m above  the river water level.  

Under future P1% conditions in the floodplain with climate change, the water levels will exceed the embankment height for one month spread out between late August and mid‐November. 

Results  above  are  from  the MIKE 11 model  and  show  good  agreement with  the 3D model  results.  Figure 5‐36 identifies that the maximum water  levels are highest at the middle part of the road and that the eastern part of the road has higher  levels than the western. This  is primarily a result of  land elevation and the alignment of the road alignment  in  relation  to  floodplain drainage  lines. The maximum water  levels are about 3.1 masl near Hau River, 3.6masl  in the middle and 3.2masl near the Tien River.    In addition wind speeds of up to 15m/s will raise water surface elevations by approximately 0.1m (Figure 5‐38). 

Compared to baseline conditions, the 3D model results show good agreement with the 1D delta‐wide model that P1% flows with climate change will be 0.6m above baseline conditions.   

 

Table 16: Variation in P1% floodplain water levels with climate change: range in water levels presented for 3D model results shows variability along the road length 

  Baseline  CC (1D model) CC (3D model)  Increase in WL(m)

P1% Water Level (masl) 

2.74  3.47 3.1 – 3.6 +0.6

 

Page 83: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 80

 

Figure 5‐35: Change in P1% flooding of the Mekong Delta with climate change: (TOP) baseline conditions, (BOTTOM) with climate change 

 

 

Page 84: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 81

 

Figure 5‐36:  P1% Hourly Water Levels in the surrounding floodplain:  Design embankment elevation is shown at 2.86masl (RED LINE), z_P1% = historic P1% flood level; z_P1%CC = future P1% flood levels with climate change; z_2100max = largest annual flood event produced by 500 years of simulated data form 6 GCMs; and z_2000 = water level during the year 2000 flood  

 

Figure 5‐37: Maximum water levels for the P1% event with climate change: this figure shows the connecting road, the Tien and Hau River banks lie just outside the figure 

 

 

 

Page 85: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 82

 

Figure 5‐38: Sensitivity of floodplain water levels to wind 

 

Figure 5‐39: Comparison of P1% floodplain levels with and without climate change (3D model): 3D model results for increment in floodplain water levels due to climate change show good agreement with results obtained from the 1D delta‐wide model 

 

B ‐ Changes in River water levels under the P1% event Figure 5‐40 compares Cao Lanh water  levels under baseline and climate change conditions. Comparison of river water levels at the Cao Lanh bridge site indicates that the design embankment height of 2.86masl is sufficient to accommodate for the historic P1% flood (2.7masl) and some 0.22m above the year 2000 flood level. With climate change water  levels at the site will  increase resulting  in a peak water  level of 3.44masl. This  is 0.58m above the current design embankment height.  

Under  future  P1%  conditions  in  the  Tien  River  channel  with  climate  change,  water  levels  will  exceed  the embankment height for one month, spread out between late August and mid‐November. 

Comparison of  the results shows good agreement between  the 1D and 3D models at Cao Lanh site. Figure 5‐41 shows  that during  the peak  flood period, water  levels at Cao  Lanh will  reach 3.4masl. This  is 0.54m above  the current design embankment  height. 

Page 86: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 83

 

Figure 5‐40: P1% Hourly Water Levels at Cao Lanh:  Design embankment elevation is shown at 2.86masl (RED LINE), z_P1% = historic P1% flood level; z_P1%CC = future P1% flood levels with climate change; z_2100max = largest annual flood event produced by 500 years of simulated data form 6 GCMs; and z_2000 = water level during the year 2000 flood  

 

 

Figure 5‐41: Simulated water levels – Cao Lanh bridge site under baseline and climate CC: (RED) climate change; (BLACK) baseline 

 

A summary of the changes in water levels at the bridge site is presented in table 16 below. 

Table 17: Variation in P1% Cao Lanh water levels with climate change: range in water levels presented for 3D model results shows variability along the road length 

    Baseline CC (1D model)  CC (3D model)

Page 87: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 84

 

Cao Lanh  P1% Water Level (masl) 

2.7 3.44 3.4

 

C ‐ Changes in River water levels under the P5% event Under the baseline scenario, the areas surrounding the  left‐bank of the Hau River are subject to flooding of  less than 1.5masl, while the right‐bank of the Tien River will experience deeper flooding of up to 2.6masl (figure 5‐43). With climate change P5% floodplain water levels along component 2 will reach up to 2.6masl. Increases in flooding become more pronounced further upstream in the vicinity of Cho Moi and the Cambodian border. 

Comparison of  river water  levels  at  the Cao  Lanh  bridge  site  indicates  that  the  design  navigation  clearance of 2.6masl  is sufficient  to accommodate  for  the historic P5%  flood  (2.58masl) and approximately equivalent  to  the year 2000  flood  level  (5‐43). With climate change water  levels at the site will  increase resulting  in a peak water level  of  3.33masl.  This  is  0.73m  above  the  current  design  level.  The  P5% water  level with  climate  change will exceed the design clearance for more than two months spread out between mid‐August and late‐November. 

Figure 5‐42: P5% Hourly Water Levels at Cao Lanh:   Design navigation clearance  is shown as 2.6masl (RED LINE), z_P1% = historic P1% flood level; z_P1%CC = future P1% flood levels with climate change; z_2100max = largest annual flood event produced by 500 years of simulated data form 6 GCMs; and z_2000 = water level during the year 2000 flood  

 

Page 88: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 85

 

Figure 5‐43: Change in P1% flooding of the Mekong Delta with climate change: (TOP) baseline conditions, (BOTTOM) with climate change 

 

 

 

Page 89: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 86

 

D – Changes in flow velocities An assessment was made of changes in flow speed at the bridge and road sites using the 3D hydrodynamic model. Results were outputted for mid‐stream, surface and bed velocities at the two bridge sites and for surface velocities along the road alignment. 

Surface velocities peak near 5m/s  in the Tien River channel and nearly 6m/s  in the Vam Cong  in the  last half of September, while mid‐stream  velocities  reach  4.8m/s  a Cao  Lanh  and  5.9m/s  at Vam Cong  (figure  5‐44). With climate change the mid‐stream flow velocities have increased by +0.2m/s and +0.5m/s at Cao Lanh and Vam Cong respectively. The high velocities especially near channel banks require attention for bank protection. 

Figure  5‐44:  Changes  in mid‐stream  flow  velocities with  climate  change:  (TOP)  Cao  Lanh;  (BOTTOM)  Vam  Cong.  RED  =  Climate  change scenario, BLACK = baseline 

  

In the floodplain environment, the highest average flow speeds are over 0.7 m/s on the Western and Eastern ends of the connecting road. Speeds of 0.7 m/s can be critical velocity for onset of erosion. Assessments were also made to assess  the  sensitivity of  floodplain  flow  speeds  to wind conditions.  It  is evident  that wind plays a minor  role compared to the flood flow. 

With climate change flow speeds through road embankment openings are likely to increase by 0.5 – 0.8m/s during the 1 in 100year event. 

Waves are a serious threat to floodplain roads; they increase water overtopping over the road and can cause major embankments erosion. Wave height depends mostly on fetch (length of open space for wave formation) and water depth. The highest waves are generated by Northerly winds. Wave heights  for 15 m/s North wind,  can  reach a height of is 33 ‐ 42 cm on the Northern side of the road embankment. 

A rapid, simple model was also developed to assess flow through hydraulics for drainage culverts in the context of future P1% event with climate change. Flow speeds through the structures were capable of reaching speeds of 1.5‐4.0m/s 

 

 

 

 

Page 90: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 87

 

Figure 5‐45: Simulated velocity profile at Cao Lanh with P1% climate change scenario:  (LEFT) Surface velocities peak at almost 5m/s  in  the centre of the channel; (RIGHT) near bed velocities are greatest near the left‐bank of the Tien channel reaching 0.9m/s 

 

Figure 5‐46 Simulated velocity profile at Vam Cong with P1% climate change scenario:  (LEFT) Surface velocities peak at almost 6m/s  in the centre of the channel; (RIGHT) near bed velocities reach peaks of up to 1m/s 

 

E – Estimating future return periods for design options In response to the implications of climate change on water levels at the project site, the Government of Vietnam and ADB have started to explore options for raising the design height for embankments. One option suggested is to raise  the height  to 3.16masl, which amounts  to a +0.3m  increase  in  the current design height. While 0.3m  is below  the  increment  required  to  respond  to  climate  change  (this  study  recommends  +0.6m),  there  are  other economic and political considerations which need to be factored into the decision. The VA Study team was asked to define what the corresponding return period is for a flood which would produce water levels of 3.16masl. 

In order to do so, the VA Study team developed annual maxima series  for water  level data  from Vam Cong and daily discharge data from Kratie for the period 1978‐2002.  These were plotted to assess correlation (Figure 5‐48). 

Page 91: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 88

 

Trend  lines were developed using  linear and  logarithmic assumptions, with  corresponding equations presented below. 

Figure 5‐47: Correlation between Kratie peak discharge and Cao Lanh peak levels (1978‐2002) 

 

These trends were then used to extrapolate indicative peak discharges at Kratie Station, which were then together with  figure 5‐18  to estimate  the approximate  size of  the  corresponding  return period. Results are  tabulated  in Table  17.  Based  on  this  methodology  adding  +0.3m  to  the  current  design  height  would  ensure  that  the embankments are built in response to the 1 in 30year future flood. 

Table 18: Summary of hydrological parameters for the Embankment Design height + 0.3m 

Parameter  Linear relationship  Log. relationship Cao Lanh Water Level (m)  2.86 + 0.3 = 3.16 2.86 + 0.3 = 3.16

Estimated Kratie Qmax (m3/s)  76,967 72,729 

Estimated Baseline Return Period (T)  190 ‐ 210  80 ‐ 100 

Estimated CC Return Period (T)  25 ‐ 30  15 ‐ 20 

 

As described earlier  in  this section  (p79) and  in Faulkner  (2012),  there are some  important  limitations  in  linking water  levels  in the delta floodplain to peak events at Kratie –especially as the extrapolation extends beyond the range available within the sample data. A proper assessment would require actual simulation of flood dynamics for different conditions at Kratie to explore how water levels respond. The findings summarised in table 17 represent only a preliminary assessment and should be used as indicative.  

 

 

Page 92: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 89

 

6 VULNERABILITY  ASSESSMENT   

In the  infrastructure design process, engineers utilise an understanding of the hydro‐meteorological processes to quantify  the occurrence and magnitude of  forces experienced by  infrastructure as a  result of  their  surrounding environment  (floods,  storms, wind  speeds,  temperatures).  This  understanding  is  then  used  to  establish  design criteria which set  the  level of risk considered acceptable on an annual basis or over  the design  life.  It  is neither economical nor  technically possible  to design  infrastructure  that  is  immune  to  the surrounding environment, so the engineering design process is fundamentally one of managing physical and economic impacts to minimise risk to an acceptable level.  

In the context of climate change,  it  is also not economical or technically possible to climate‐proof  infrastructure beyond  all  doubt.  Engineers,  together with  climate  scientists,  need  to  establish  a  clear  evidence  base  of  how climate  change  is  impacting  the  surrounding  environment  and  then  assess  what  level  of  additional  risk  is acceptable. This determination of acceptable risk is as much a function of economic and political considerations as it  is a  technical one – especially given  the novelty of climate change assessments and  that  to date  there are no formal standards for infrastructure design with climate change within Vietnam’s legislative framework. 

Engineering  risk  is  the  cumulative probability of occurrence  for a particular extreme event over  the  structure’s design life. For example, figure 6‐1 illustrates the probability that an extreme event will occur during the 100 year design life of the project. Under baseline conditions, the P5% has a 99.4% chance of occurring at least once during the design life, whereas the P1% flood has a 63.4% chance of occurring at least once during the design life.  

Figure 6‐1: Extreme event risk for P1% flood over 100year design  life:   climate change will reduce the return period of peak events and increase the likelihood of occurrence over the design life. 

 

Source: adapted from Chow et al, 1988 

Section 5 has presented an overview of the key changes to the hydroclimate of the Mekong Delta. Where possible, the VA Study  team utilised methods  to quantify absolute and  relative  changes  in  these parameters, expressing results in terms of ranges and adopting a cautionary approach. In section 6, this is used to define the exposure of specific components to climate change. For bridge sub‐ and super‐structures, the approach and connecting roads; road  surfaces,  embankments,  drainage  systems  and  foundations of  the CMDCP,  the VA  study  team  has  linked exposure  to  changes  in  the  Mekong  hydro‐meteorological  system  with  potential  sensitivities  of  specific infrastructure components. Impact has then been defined as the product of exposure and sensitivity. 

Reduced return period 

Corresponding increase in risk 

Page 93: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 90

 

Central  to  the  characterisation  of  sensitivity  has  been  an  assessment  of  the  specific  design  requirements  of individual  components as outlined  in  the Vietnamese design  standards. Environmental  loads are defined  in  the standards according to the Load Resistance Factor Design (LRFD) philosophy, which combines different limit states to establish the design specification for each component against published limiting force/moment capacities. Each limit  state  is  given  equal  importantance  to  achieve  the  basic  design  objectives  of  constructability,  safety  and serviceability. 

1. Service  limit  state:  controls  long  term  issues of usability and durability. Typically based on established empirical relationships 

2. Fatigue  and  Fracture  Limit  State:  Exceeding  fatigue  limits  can  cause  structural  damage  or  lead  to limitations for heavy traffic loadings 

3. Strength  limit  state: This  is  the main  limit  state  for  structural  safety.  Extensive distress  and  structural damage  may  occur  under  strength  limit  state,  but  overall  structural  integrity  is  expected  to  be maintained. Ductile behaviour is favoured because large displacements warn users 

4. Extreme event limit states: sets loading to resist collapse. Extreme event limit states are considered to be unique occurrences whose return period  may  be  significantly greater than the design life of the bridge. 

LRFD  provides  a  framework  for  understanding  sensitivity  of  individual  components.  Loadings  presented  in  the standards  represent extreme  values  to be expected  in  the design  life of  the  structure. The extreme  values are defined  using  existing  data  available with  safety margins  depending  on  the  liability  and  coverage  of  the  data. Design  loads are also factored with safety factors. The overall safety margin varies depending on the accuracy of loads and the importance and sensitivity of the structural component under assessment. Larger safety margins are usually used in geotechnical design because of uncertainties in geotechnical parameters and soil conditions. When the Extreme event  limit  state  is applicable,  the  safety margins are  lower and  the  structures may be  subject  to remarkable damage although the collapse of the bridge is not accepted. 

The design  life and maintenance schedule are  important considerations  for setting the  level of vulnerability and also prioritising the phasing of adaptation response. Table 19 presents an overview of these characteristics for the main  components of  the CMDCP. Maintenance  scheduling has been divided by  yearly,  general  (5‐10years)  and special inspections (before major repair operations). 

Table 19: Overview of design life and maintenance requirements for main components of the CMDCP 

Design life  Maintenance 

The design life for bridges is 100 years  

Essential  structural  parts  and  parts  which  are difficult to replace => 100 years  

o Stay cables  o Substructure  o Superstructure  

Secondary  parts  or  parts  which  can  be  easily replaced => 20 to 50 years  

Water‐proofing 20 to 25 years  

Railings 25 to 50 years  

Roadway surfacing 10 to 25 years  

Expansion joints 20 to 25 years  

Bearings >50 years  

Drainage systems >20 years   

Monitoring  

Clean‐up, small repairs => yearly 

Painting of steel parts: 15 to 20 years  

Renewal of water‐proofing 20 to 25 years  

Repair/renewal  of  railings: when  needed  (10  to 20 years) 

Renewal of roadway surfacing: when needed  

Renewal/repair of expansion joints: when needed (10 to 20 years) 

Maintenance of bearings: 20‐25 years  

Renewal of drainage systems: >20 years  

Renewal of cable stays: when needed (>25 years) 

Repair of structural concrete  o Structures  exposed  by  running  water: 

20‐30 years  o Structures  subjected  to  mechanical 

wear, collision etc: when needed  

Other structures: 30 ‐ 50 years 

 

Page 94: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 91

 

6.1 Bridge substructure Bridge infrastructure can be divided into two components, the substructure and superstructure. The substructure consists  of  the  foundational  elements  including  the  piling,  foundation  slabs,  abutments,  columns,  pylons  and bearings. Those elements located above the bearings comprise the superstructure (c.f. Section 6.2). The design life of bridge substructures is generally 100 years. 

6.1.1 Foundation  slabs,  pylons  and  abutments Small and medium size bridges are  founded on bored or driven concrete piles  (D=2.5m).  In  the  foundations  for main bridges large diameter bored concrete piles are used. The foundation slabs are made of reinforced concrete cast  in‐situ with dimensions 90x60x6m. The bottom  level of foundation slabs for pylons  is  located below the  low water level and the top level above the highest tide level. The abutments are of traditional shape and, like the two columns at each  support, are made of  reinforced  concrete  cast  in‐situ. The pylons are also made of  reinforced concrete cast in‐situ, with their height above the deck level is set as ¼ of main span length. For structural concrete the need of repair is usually after 30 to 50 years, however in surfaces subjected to running water only after 20 to 30 years. 

Sensitivity As the massive substructures (foundation slabs and abutments) are made of cast‐in‐situ concrete, they are usually not very sensitive to environmental changes. The threats caused by climate change include: 

1) The change in division of support reactions due to changes in stay cable forces. 2) The rise of high water level increases the uplift which reduces stability and changes pile forces 3) Increased water pressure against structures increases overturning moment and changes pile forces 4) Increase in extreme wind speeds increases overturning moment and changes pile forces 5) Increased risk of ship collision 6) Changes in sedimentation and water flows may lead to increased scouring 7) Changes in salinity and pH reduce the service life of structures exposed to river flow.    

Exposure and impact Changes  in  frequency &  intensity  of  flood  events &  Sea  Level  Rise: With  climate  change,  the  frequency  and magnitude of extreme events will  increase. Figure 5‐15 defines an  increase  in the range of peak discharge under future  climate  change  scenarios,  demonstrating  a  significant  increase  at  Kratie. Under  typical  flood  events  the increase  is  by  a  factor  of  1.08‐1.93  times  the  baseline.  Extreme  flood  events  are  also  likely  to  become more frequent,  for example  the historic 1  in 100 year event,  is  likely  to become a 1  in 20‐30year event under  future climate. These changes will increase water pressure on foundational structures with the potential to cause uplift. 

Changes  in  flow velocities, sediment  load and sediment composition: The threat assessment  indicates that the bridge site is located in a geomorphologically stable section of the Tien River, which has undergone minimal lateral migration since 1966. The site is immediately downstream of a channel constriction and future projections without climate change suggest limited erosion in the future. For the bridge substructure, flow speed is used to calculate the water pressure acting on  foundations and to estimate the scour depth With climate change  in‐channel mid‐stream  flow velocities  in  the Tien River will  increase by +0.5m/s, with  surface velocities  reaching  close  to 5m/s during the P1% flood, and near bed velocities reaching 0.9m/s. Bed velocities are greatest near the left bank of the Tien. Increases in velocity will increase the stream power and hence energy available for geomorphological work. 

Page 95: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 92

 

Figure 6‐2: In‐channel scour processes for bridge substructure 

 

Source: CFLHD, 2012 

Potential impacts include: 

1) Scour to foundation of the bridge: Scouring is one of the most common causes of bridge failure (CFLHD, 2012). Changes in river hydraulics can enhance scouring efficiency at pylons, foundation slabs and other components within waterways, reducing support which can  in turn compromise the superstructure and lead to possible failure (figure 6‐2). The VA study has not modeled scour directly, however  increases  in velocity suggest  that  the near  left‐bank region of  the channel cross‐section will be most susceptible  to scour. 

2) Damage  to  support  piles:  there  is  the  potential  for  increased  erosion  efficiency  at  the  Tien  left‐bank. Erosion can in the medium term lead to exposure of support piles which are currently not designed to be in the river channel. 

3) Increased risk of ship collision with pylon/foundation due to change in location of the clearance relative to the structure. 

Rainfall intensity: Projections for future rainfall with climate change indicate that the seasonal volume of rainfall is increasing by as much as 50%, while there is no statistically significant variation in the number of rain‐days. While this  cannot  be  quantitatively  linked  to  changes  in  hourly  rainfall  intensity  it  is  a  clear  indication  that  rainfall intensities are  likely  to  increase. Comparison of peak daily rainfall also confirms  that  intensities are  increasing – whereas under average baseline conditions  less  than 10 days experienced rainfall  totals greater  than 100mm/d, with  climate  change more  than  20  days  exceeded  100mm/d.  For  the  bridge  substructure  high  intensity,  short duration rainfall events can increase water pressure, uplift, and scour at foundations. 

Mean wind  speed  (10min winds): Wind  speeds and alignment determine  the horizontal and  static wind  loads. With climate change cyclones are likely to become more intense and there is a possibility that cyclone events will track  further  south,  tracking more  frequently over  the Mekong Delta, which could  lead  to  increased vibrational forcing  from wind  loading. At present, evidence  is not available  to confirm conclusively whether or not  this will occur. 

Changes  in pH,  salinity,  sulphates,  chlorine:  increases  in  river and  floodplain  salinity and pH    can  lead  to:    (1) accelerated concrete erosion of pylons and bridge foundations, (2) accelerated corrosion of metal reinforcements, (3) reduced life of substructure components, (4) increased maintenance effort. The issue was not explored directly in  this  study,  however  reductions  in  dry  season  flow  levels  as well  as  reduction  and  increasingly  erratic  direct rainfall  during  the  dry  season  point  to  a  drier,  hotter  dry  season  in  contrast  to  a wetter wet  season. Greater 

Page 96: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 93

 

variability between seasons will enhance the production of acidic waters  in the floodplains of Dong Thap and An Giang through the seasonal exposure of acid sulphate soils. This will not affect the large bridge structures nor the small bridges associated with Component 2 (soils are predominately alluvial in that region), but should be assessed for other future components of the CMDCP closer to the Plain of Reeds and Long Xuyen Quadrangle areas. 

The pylons are sensitive to following changes in climate: 

The increased static and dynamic wind effects cause larger stresses to pylons 

The 80m  long  large diameter piles are not very sensitive to changes caused by short term  loading. They also provide a good counterweight against uplift.  

The increased scouring is a serious risk which should be considered in detailed design 

The changes  in pH and salinity should be considered  in detailed design by choosing adequate concrete covers, suitable concrete mix and/or non‐corrosive reinforcement. 

The movement range of the bearings can be adjusted as a maintenance operation. In case of overloading the bearings have to be replaced by stronger bearings. 

The  increase  in  static wind  load  increases  the moments  in  pylon  and  it  should  be  considered  in  final design.  The  dynamic wind  effects  are  verified  using wind  tunnel  tests.  They  occur  usually  on  low  to moderate wind speeds the environmental change should have negligible effect on them. The changes in stay  cable  forces  due  to  temperature  change  are  almost  symmetrical  to  the  pylon  so  the  resulting moment to the pylon will stay in the safety margins 

6.1.2 Free‐sliding  bearings Bridge bearings are devices for transferring loads and movements from the deck to the supporting foundations of the substructure. They are designed to allow  for controlled relative movement between the bridge substructure and  superstructure  accounting  for  thermal  expansion,  and wind  and  traffic  vibration.  The  bearings  are  critical components which are relatively difficult to replace and are typically designed with a design  life greater than 50 years, with maintenance required every 20‐25 years. 

In  the  CMDCP  the  bearings  are  pot  bearings  or  elastomeric  bearings.  Pot  bearings  are  used with  higher  loads and/or  to  resist  horizontal  loads  or movements.  In  addition  dampers  can  be  used  to  improve  the  behavior  of bridge deck under dynamic load effects.  

Sensitivity The bearings are sensitive to the following changes: 

1) The change  in division of support reactions due to changes  in stay cable  forces can  lead to overloading and damage of bearings 

2) Increase in extreme wind speeds increases horizontal forces for fixed bearings 3) Changes  in  temperature  range  and  mean  temperature  cause  asymmetric  movement  which  leads  to 

extended wear and reduces the service life of bearings.  

Exposure and impact Change in mean daily temperature:  With climate change mean daily temperature will increase by an average of 2.3  Deg  C.  There  will  also  be  a  significant  shift  in  maximum  daily  temperatures.  Average  maximum  daily temperatures did not exceed 35Deg C under baseline conditions, with climate change 35Deg C will be exceeded 15‐45% of the year. Bearings are sensitive to  increases  in temperature because they are designed to help bridge structures dissipate any potentially harmful  loading associated with movement of the superstructure. One of the key factors in this is the difference in response time between steel and concrete components (thermal conductivity of steel l= 25 x l concrete). So changes in temperature need to be considered in the dimensioning of the free‐slide bearings.  Inreases  in  the  average  and  range  of  temperatures  could  lead  to:    (1)  asymmetric movement with reduced  range  for  expansion  but  increased  range  for  compression,  (2)  expands  friction  coefficient.  The  likely 

Page 97: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 94

 

impact of this will be reduced design life and increased future replacement costs. These impacts could also lead to damage or failure.  

Table 20: thermal properties for bearings and expansion joints 

 

6.1.3 Navigation clearance 

Sensitivity Design water levels for the river channel and floodplain are set to provide vertical navigational clearance of 37.5m to ensure operation of 10,000DWT vessels for the P5% flood. This clearance has been determined in consultation with the Mekong River Commission (MRC) to allow future passage of 10,000DWT vessels upriver to Phnom Penh port. Bridge approach roads will have embankments set for the P1% event and supported by driven piles.  

In addition to the two main bridges spanning the Tien and Hau Rivers, there is a total of 26 smaller bridge crossings which are required to traverse the dense network of channels and canals which cover the delta. Vertical clearance for the smaller bridge crossings is based on the following: 

(i) Navigable  channels  and  rivers:  Navigation  clearance  for  the  P5%  event.  Discussion with  the detailed design team  in March 2012  indicated that this clearance  is  in the order of 1.2 – 3.5m, except for the Lap Vo River Bridge (KM18.7+) where the navigation clearance is set at 7m. 

(ii) Non‐navigable  canals:  for  small  non‐navigable waterways  the  bridge  clearance  level  is  set  as P1% + 0.5m freeboard. 

Exposure and impact Rainfall  intensity, Rainfall volume, Changes  in  frequency &  intensity of  flood events, Sea and  river  level  rise:  Increases  in  frequency and duration of  rainfall, sea  level  rise and  increasing  river  flow will  result  in elevation of river water levels.  The impact of climate change on navigation clearance will be reduced usability through loss of clearance.   For  the main bridge design 2.6 m  river water  level  is  taken as  the design criteria  for ship clearance. Vertical clearance  is  then  set at 37.5m above  this water  level allowing passage of 10,000DWT vehicles. Climate change will increase periods of the year when the full navigation clearance of 37.5m is not available.  

With climate change water  levels at the site will  increase resulting  in a peak water  level of 3.33masl for the P5% event.  This  is  0.73m  above  the  current  design  level.  The  P5% water  level with  climate  change will  exceed  the design  clearance  for more  than  two months  (63days)  between mid‐August  and  late‐November.  Because  the clearance is large the expected future water level rise will not cause major problems for small and medium‐sized vessels, but will impact the largest vessels predicted to use the river channel between the coast and Phnom Penh. 

For  the  smaller  bridges,  water  levels  associated  with  the  future  P5%  will  see  the  majority  of  component  2 experience water levels of up to 2.6masl; under historic conditions only the road section adjacent to the Tien right‐bank experienced these levels. Current design –based on 2.6masl‐ should not be significantly affected by this. 

Page 98: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 95

 

Mean wind speed (10min winds): With climate change there is a possibility that cyclone events will track further south,  tracking more  frequently over  the Mekong Delta, which  could  lead  to  increased vibrational  forcing  from wind loading. However, little information is available on baseline wind speeds under non‐cyclone conditions so no projection has been made on how  this  threat will change.  Increases  in wind speed will  increase  the difficulty  in navigating  ship  passage  under  stronger  wind  conditions,  with  the  potential  to  result  in  collision  with pylon/foundation. 

6.2 Bridge superstructure   The superstructure of the bridges consists of the deck, stay cables, expansion joints, as well as the deck drainage and water proofing systems.  

6.2.1 Bridge  deck Preliminary design indicates that Cao Lanh bridge will have a pre‐stressed concrete slab, while Vam Cong will have a  composite  steel‐concrete deck  (figure 6‐3).  In  small and medium  size bridges of  span  lengths up  to 24m pre‐stressed concrete slab elements are used in deck structure. For larger spans pre‐stressed Super T‐girder elements are used. The approach bridges are build using precast concrete elements with elastomeric bearings and expansion joints at supports. 

The design life of bridge deck is typically 10‐25 years for the road surfacing. The need of maintenance depends on structure. For steel deck new painting is needed in 15 to 20 years. For concrete parts the repair is needed after 30 to 50 years.  

Figure 6‐3: Bridge Deck structures:  (TOP) Cao Lanh Bridge pre‐stressed concrete slab,  (BOTTOM) Vam Cong Bridge Composite steel‐concrete deck 

 

 

Page 99: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 96

 

Sensitivity The bridge deck has the following sensitivities: 

Changes in temperature variation and mean temperature can cause changes in stay cable forces and deck stresses leading to reduced safety margins and design life. Increased deflection of the deck reduces clear navigation height and affects vertical road alignment. 

Changes in wind and storm conditions can increase dynamic effects on stay cables and the deck. 

The dynamic wind effects are verified using wind  tunnel  tests. They occur usually on  low  to moderate wind speeds the environmental change should have negligible effect on them. 

changes in deck form reduces the usability of the bridge and increases maintenance needed. 

Exposure and impact Change  in mean daily temperature: With climate change mean daily temperature will  increase by an average of 2.3  Deg  C.  There  will  also  be  a  significant  shift  in  maximum  daily  temperatures.  Average  maximum  daily temperatures did not exceed 35Deg C under baseline conditions, with climate change 35Deg C will be exceeded 15‐45% of the year. Significant rises  in mean temperature will  induce different rates of elongation between stay cables and deck, causing changes in the cable loading and deflection of the bridge deck.  

In addition ambient thermal conditions drive a temperature gradient within the deck structure. Temperatures at the surface can be significantly warmer than  internal regions causing  internal stresses  in the structure. Warming temperatures,  in  particular  daily  maximum  temperatures  will  increase  the  thermal  forcing  at  the  surface strengthening the gradient. 

Impacts  from variation  in ambient  temperatures  include:    (1) damage due  to deflection of  the bridge deck,  (2) cracking of deck surface, (3) partial loss of navigation clearance. 

Figure 6‐4: Schematic description of temperature gradient within deck structures:  exposed surface is at the top, with empirical table of design gradients shown to the right. The middle column refers to positive gradient, while right column refers to negative gradient. 

 

Rainfall intensity: Projections for future rainfall with climate change indicate that the seasonal volume of rainfall is increasing by as much as 50%, while there is no statistically significant variation in the number of rain‐days. While this cannot be quantitatively linked to changes in hourly rainfall intensity it is a clear indication that rainfall intensities are likely to increase. Comparison of peak daily rainfall also confirms that intensities are increasing – whereas under average baseline conditions less than 10 days experienced rainfall totals greater than 100mm/d, 

Page 100: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 97

 

with climate change more than 20 days exceeded 100mm/d. Increase in high intensity, short duration rainfall events will exacerbate short term flooding and uncontrolled floodwater conveyance issues as well as lead to damage to deck & road surface and increased maintenance effort 

Extreme gusts, thunderstorm, and cyclones: With climate change cyclones are likely to become more intense and there is a possibility that cyclone events will track further south, tracking more frequently over the Mekong Delta, which  could  lead  to  increased  vibrational  forcing  from wind  loading.  At  present,  evidence  is  not  available  to confirm conclusively whether or not this will occur. Increase in frequency and magnitude of major gusts and storm events  resulting  in  sustained  loading  at  high  wind  speeds  can  cause  vibration,  oscillation,  vortex  effects  and galloping.  In  addition wind‐  and  rain‐induced  vibration of  stay  cables  can  combine with  these other  factors  to induce dynamic effects such as galloping. The potential impact includes: (1) resonance‐induced structural damage, (2) fatigue of key supports in superstructure. 

6.2.2 Stay cables  Stay cables are made using either the prefabricated parallel wire cable or parallel strand cable system. Individual strands are encased in a corrosion inhibitor, galvanized and then given an HDPE coating to form cables (Figure 6‐4). There are approximately 30‐100  strands  (D=15.7mm)  in each  cable,  requiring  the  stays  to be assembled  in  two planes.  

Although the design life of stay cables is 100 years it is likely that a need for renewal may arise earlier, in 25 to 50 years. The structural system is usually designed to enable the replacement of stay cables one at a time. 

Figure 6‐5: Components of Stay Cable 

 

Sensitivity Key sensitivities of stay cables to environmental loadings include: 

Changes in temperature variation and mean temperature can cause changes in stay cable forces and deck stresses leading to reduced safety margins and design life. 

Increased deflection of the deck reduces clear navigation height and affects vertical road alignment. 

Changes in wind and storm conditions can increase dynamic effects on stay cables and the deck. 

Changes in stay cable forces will be in the limits of safety margins but the design life of cables reduces.  

Exposure and impact Extreme gusts, thunderstorm, and cyclones: With climate change cyclones are likely to become more intense and there is a possibility that cyclone events will track further south, tracking more frequently over the Mekong Delta, 

Page 101: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 98

 

which  could  lead  to  increased  vibrational  forcing  from wind  loading.  At  present,  evidence  is  not  available  to confirm conclusively whether or not this will occur. Increase in frequency and magnitude of major gusts and storm events  resulting  in  sustained  loading  at  high  wind  speeds  can  cause  vibration,  oscillation,  vortex  effects  and galloping. Potential  implications  include:  (1) resonance‐induced structural damage,  (2)  fatigue of key supports  in superstructure. 

Change  in mean daily temperature: With climate change mean daily temperature will  increase by an average of 2.3  Deg  C.  There  will  also  be  a  significant  shift  in  maximum  daily  temperatures.  Average  maximum  daily temperatures did not exceed 35Deg C under baseline conditions, with climate change 35Deg C will be exceeded 15‐45% of the year. As mentioned in Section 6.2.1, significant rises in mean temperature will induce different rates of elongation between  stay  cables and deck,  causing  changes  in  the  cable  loading and deflection of  the bridge deck. Potential impacts include:   (1) damage due to deflection of the bridge deck, (2) cracking of deck surface, (3) partial loss of navigation clearance  

Rainfall intensity: Projections for future rainfall with climate change indicate that the seasonal volume of rainfall is increasing by as much as 50%, while there is no statistically significant variation in the number of rain‐days. While this  cannot  be  quantitatively  linked  to  changes  in  hourly  rainfall  intensity  it  is  a  clear  indication  that  rainfall intensities are  likely  to  increase. Comparison of peak daily rainfall also confirms  that  intensities are  increasing – whereas under average baseline conditions  less  than 10 days experienced rainfall  totals greater  than 100mm/d, with  climate  change more  than 20 days exceeded 100mm/d.  Increases  in high  intensity,  short duration  rainfall events will exacerbate vibration of stay cable, resulting in increased fatigue to stay cables and reduced design life. 

6.2.3 Deck  drainage  The bridge deck drainage  system  includes  the bridge deck  itself, bridge  gutters,  inlets, pipes, downspouts,  and bridge  end  collectors.  Bridge  deck  waterproofing  is  made  using  membranes,  mastic  or  liquid  materials  like polyurethane.  The  system  is  designed  for  major  maintenance  every  20+  years  with  regular  monitoring  and maintenance to ensure proper operations. 

Sensitivity The key sensitivity of the deck drainage system is to direct precipitation. An increase in rain  intensity can exceed the capacity of drainage system resulting to flooding. 

Exposure and impact Rainfall intensity: Projections for future rainfall with climate change indicate that the seasonal volume of rainfall is increasing  by  as much  as  50%, while  there  is  no  statistically  significant  variation  in  the  number  of  rain‐days. Comparison of peak daily rainfall also confirms  that  intensities are  increasing – whereas under average baseline conditions less than 10 days experienced rainfall totals greater than 100mm/d, with climate change more than 20 days exceeded 100mm/d. While this cannot be quantitatively  linked to changes  in hourly rainfall  intensity  it  is a clear  indication  that  rainfall  intensities  are  likely  to  increase. High  intensity,  short  duration  rainfall  events  can exacerbate short term flooding and reduce of drainage structures. The resulting  impacts  include:   (1) accident to drivers using road, (2) down‐time and reduced road usability, and (3) increased maintenance effort. 

6.2.4 Expansion  joints Expansion  joints  are  built  into  the  end  of  side  spans  to  to  accommodate  expansion  and  contraction  of  bridge infrastructure  in response to the daily and seasonal range  in temperature.  In small and medium size bridges and approach bridges of main bridges sheet or strip seals or poured seals can be used. Modular Bridge Joint System is used in main bridge joints. All expansion joints should be watertight or waterproofed to avoid deterioration and to ensure they reach their design life of 20‐25years. Maintenance is also required every 10years. 

Page 102: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 99

 

Figure 6‐6: Expansion joints (modular joint system) 

 

Sensitivity Expansion joints are sensitive to: 

Changes  in  temperature variation and mean  temperature  cause asymmetric movement which  leads  to extended wear and reduces the service life of expansion joints.  

The need to adjust expansion joint movement range means usually the renewal of joints. 

Exposure and impact Change  in mean daily temperature: With climate change mean daily temperature will  increase by an average of 2.3 Deg C. There will also be a significant shift in maximum daily temperatures. A shift in mean temperature could: (1)  accelerate  ageing  through  hardening,  UV/solar  deterioration,  and  (2)  cause  asymmetric  movement  with reduced  range  for  expansion  but  increased  range  for  compression,  increasing  potential  for  damage,  failure, or reduced design life and increased replacement cost 

Changes  in daily, range  in temp and daily seasonal temperature extremes: With climate change there will be a major shift in the size and centre point of the daily temperature range. Average maximum daily temperatures did not exceed 35Deg C under baseline conditions, with climate change 35Deg C will be exceeded 15‐45% of the year.  Heatwaves  (4‐5days  of  extreme  temperatures)  could  exacerbate  the  problem.  If  upper  temperature  limit  is exceeded  (i.e.  hotter  temperatures  than  in  current  design  range)  could  cause  collision  between  bridge  and approach roads.  If  lower temperature  limit  is breached, could over‐stretch expansion  joint. With climate change the likelihood of collision between the bridge and approach roads is increased, and that of over‐stretch reduced as the daily temperature range shift to a hotter zone.  

Rainfall  intensity  and  volumes:  Projections  for  future  rainfall with  climate  change  indicate  that  the  seasonal volume of rainfall is increasing by as much as 50%, while there is no statistically significant variation in the number of  rain‐days.  Comparison  of  peak  daily  rainfall  also  confirms  that  intensities  are  increasing  –  whereas  under average  baseline  conditions  less  than  10  days  experienced  rainfall  totals  greater  than  100mm/d, with  climate change more  than 20 days exceeded 100mm/d. While  this cannot be quantitatively  linked  to changes  in hourly rainfall intensity it is a clear indication that rainfall intensities are likely to increase. In addition rainfall volumes are also expected to increase from 1,300 to 1,400mm/yr. These changes in rainfall can lead to a number of impacts: (1) damage  to expansion  join &  knock‐on weathering of bearing  through  increased exposure  to  rain and  sand,  (2) structural damage to bridge and approach road; (3) reduced design life of components 

 

Page 103: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 100

 

6.3 Connecting and  approach  roads Aside  from  the bridge  structures, Components 1‐3 of  the CMDCP  also  include  a number of  key pieces of  road infrastructure. Primarily: (a) approach road for Cao Lanh bridge with a total length of 4.8km, (b) approach road for Vam Cong bridge with a total  length of 2.75km, and (c) connecting roads between the two major bridges with a total length of 15.65km. 

6.3.1 Sensitivity    The main  risks  for  road  structures  are  increased  rainfall  intensity  and  flooding.    Insufficient  drainage 

system combined with poor maintenance will reduce the usability of the road and also lead to increased scour in slopes. 

The  road  embankment  creates  a  significant  dike  against  flooding.  Although  the  bridge  openings  are designed wide  to minimize  this effect,  the  rise of  flood  level can cause  increased scour and damage  to road structures. 

6.3.2 Road  embankments  &  road  foundations  Roads associated with Components 1 and 2 are designed to accommodate 6  lanes of traffic  in the  future with a total cross‐sectional width of 30.6m and a design speed of 80km/hr. Embankment side slopes are1V:2H. Discussion with the detailed design team in March 2012 indicated that road elevations can reach up to 4.75m for some areas. Design  life  for  the  road  embankments  is  20‐30years, while  the  road  foundations  have  a  longer  design  life  of 50years. 

Sensitivity The  critical  sensitive  of  road  embankments  is  the  design  minimum  elevation  of  the  road  profile,  which  is established on: 

(i)  P1% flood event; (ii) 0.5m freeboard to accommodate overflow and wave action from upstream flood plain; and (iii) 0.3m freeboard nominally set to account for SLR. 

In addition there is a 0.3m crossfall from the road centre line to the outer shoulder of the embankment. Changes in sea level rise and upstream rainfall and hydrology will lead to variation in water levels in the delta floodplain at the design 1 in 100 year event.  

Exposure and impact The design water level for CMDCP embankments corresponds to water surface levels of 2.74masl in the floodplain areas and 2.7masl at the Cao Lanh site.  

Floodplains: With climate change water levels at the site will increase resulting in a peak water level of 3.47masl. This  is 0.61m above the current design embankment height. Under this event water  levels  in the floodplain vary along  the  road  alignment, dropping  to 3.1masl near  the Hau River  right‐bank  and  increasing  to 3.6masl  in  the centre  of  the  floodplain  near  the  Lap  Vo  crossing  (north  of  NR80).    The  inclusion  of wind  effects  and wave propagation will see water levels rise a further 0.1m. 

With climate change, there will be substantial periods of the year during the P1% when water  levels will exceed design expectations: 

Late August  to Late November: 3 month period were water  levels with climate change will exceed  the historic P1% water levels (2.74masl) 

Late  August  –  Mid  November:  35  days  during  which  water  levels  exceed  the  design  embankment elevation of 2.86masl 

Cao Lanh site: With climate change water levels at the site will increase resulting in a peak water level of 3.44masl. This is 0.58m above the current design embankment height.  

Page 104: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 101

 

With climate change, there will be substantial periods of the year during the P1% when water  levels will exceed design expectations: 

 

Under  future  P1%  conditions  in  the  Tien  River  channel  with  climate  change,  water  levels  will  exceed  the embankment height for one month, spread out between late August and mid‐November. 

Mid August to Late November: 3.5 month period were water  levels with climate change will exceed the historic P1% water levels (2.7masl) 

Late  August  –  Mid  November:  33  days  during  which  water  levels  exceed  the  design  embankment elevation of 2.86masl 

The  impact of  climate  change on  road embankments  is  significant. Apart  from  compliance  issues  in  relation  to design standards, there are a number of key technical impacts: 

1) erosion of road embankments,   2) increased maintenance effort,  3) scour of road foundations,  4) pore pressure induced collapse and road subsidence,   5) water logging of road foundations, and  6) reduced macro‐stability of infrastructure 

6.3.3 Drainage  system  &  road  culverts Road structures will include two main design solutions for drainage:  

1) Surface  drainage: Concrete  curbs will  be  provided  for  embankments with  elevations  greater  than  4m. Discharge points will be every 25m with rock rip rap at the outlet to protect embankments. 

2) Flood conveyance: 28 culverts are proposed along  the alignment of  the connecting  road  ranging  in size from 2mX2m box culverts to 3mX3m multi‐cell culverts. The number and sizing of culverts has been set to provide  sufficient  openings  for  conveyance  of  the  P1%  event  and  is  currently  being  assessed  by  the detailed design hydraulic study. 

Typically drainage system components will have a design life of 20‐25years. 

Sensitivity The approach and  connecting  roads of  the CMDCP bisect  the  freshwater  floodplain of  the Mekong Delta. Road embankments  are  therefore  subjected  to  major  forces  from  floodplain  flow.  The  drainage  system  plays  an important role in maintaining the functioning and integrity of the road system by reducing build up of flood water on the upstream side, preventing overtopping of the road surface and minimizing downstream erosion through the control  of  outlet  flow  rates.  The  drainage  systems  described  above  are  therefore  sensitive  to  increases  in floodwater levels reducing the drainage efficiency and increase velocities through culverts. 

In addition surface drainage systems for the road itself are also sensitive to changes in rainfall intensities which can effect the use of the road. 

Exposure and impact Rainfall intensity:  Projections for future rainfall with climate change indicate that the seasonal volume of rainfall is  increasing by as much as 50%, while  there  is no  statistically  significant  variation  in  the number of  rain‐days. Comparison of peak daily rainfall also confirms  that  intensities are  increasing – whereas under average baseline conditions less than 10 days experienced rainfall totals greater than 100mm/d, with climate change more than 20 days exceeded 100mm/d. While this cannot be quantitatively  linked to changes  in hourly rainfall  intensity  it  is a clear  indication  that  rainfall  intensities  are  likely  to  increase.  Increase  in  high  intensity,  short  duration  rainfall events can exacerbate short term flooding and reduce efficiency of drainage structures. Design rainfall intensity is 

Page 105: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 102

 

140mm/h.  The  implications would  be:  (1)  a  greater  risk  of  accident  to  drivers  using  road,  (2)  down‐time  and reduced road usability, (3) increased erosion, and (4) increased maintenance effort 

Flood  levels  and  volumes:  increase  in wet  season  flooding  due  to  increases  in  overbank  flows  and  increased seasonal  rainfall  will  put  greater  pressure  on  flood  conveyance  infrastructure.  Current  design  is  set  to  allow conveyance of the historic P1% event. With climate change the P1% event will  increase  in magnitude, with peak water levels in the floodplain rising from 2.74masl to 3.1‐3.6masl. Highest water levels will be experienced north of the intersection between the connecting road and NR80, while lowest levels will be contained to the vicinity of the Hau River left‐bank.  

With climate change, water levels will remain above the design flood event for nearly three months from the end of August until the end of September, resulting  in approximately one quarter of the design year spent with sub‐optimal drainage capacity.  

In addition preliminary  simulations  for  flow velocities  through  culverts  indicate  that  flow  speeds  can  reach 1.5‐4.0m/s with climate change. 

The impact of reduced drainage efficiency includes:  (1) damage to road structures through wind and wave action against  the upstream  face,  (2) associated  increased maintenance costs,  (3)  reduced design  life,  (4) potential  for downstream scour/damage to dyke and irrigation structures and less sediment 

6.3.4 River  embankments  &  river bank In order to protect the approach road structure, embankments are proposed within the immediate vicinity of the crossing. Driven piles are used to support the bridge approach embankment. The exact design for surficial finishing of the embankment is not known to the VA study team, the Feasibility study due diligence report prepared by SMEC suggests three options for consideration during detailed design (SMEC, 2010). Typically river embankments have a design life in the order of 10‐25years. 

Sensitivity The critical sensitivity of river embankments is to scour and erosional processes. If surface protection is poor then erosion can  lead  to bank collapse, exposure of  the support piles and eventually destabilization of  the approach road  itself. If surface protection has been considered (e.g. geotextile reinforced rock mattresses or rip rap) scour impacts will concentrate at the footing of the embankment and weak points such as the grout between concrete slabs. Over time, the embankment material behind the casing will be slowly mobilized and eroded until the surface casing cracks, thereby exposing the supporting piles. The threat assessment indicates that the bridge site is located in  a  geomorphologically  stable  section of  the  Tien River, which  has  undergone minimal  lateral migration  since 1966. The site is immediately downstream of a channel constriction and future projections without climate change suggest limited erosion in the future. 

Exposure and impact Wind  induced wave  energy:  increased wave  action  caused  by;  (i) wider  flood  extent  and  river  cross‐sections contributing to increased wind fetch and larger waves, (ii) deeper water with less wave energy dissipation and (iii) longer exposure due to prolonged flooding. Assessment of the influence of wind on wave energy was undertaken for the Tien River channel and was found to be small compared to flow related effect.  

Changes  in  frequency  &  intensity  of  flood  events,  changes  in  sediment  load  and  composition:  Increased erodibility of river banks and embankments and instability of channel form due to:  

1) Increases in river and flood return period: With climate change projected return periods for given events will  decrease.  This will  affect  typical  flood  flows  like  the  1  in  2  year  event  (often  used  to  define  the threshold of geomorphic effective  flows  c.f.  Leopold et al, 1968) as well as extreme  flows  such as  the historic 1 in 100year event, which will become a 1 in 20‐30year event with climate change 

Page 106: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 103

 

2) Increases  in  flood  flow velocities: For  river embankment  stability  flow velocities can be used  to give an indication  of  the  erosion  potential  for  channel  flow. With  climate  change  in‐channel mid‐stream  flow velocities in the Tien River will increase by +0.5m/s, with surface velocities reaching close to 5m/s during the P1% flood, and near bed velocities reaching 0.9m/s. Bed velocities are greatest near the left bank of the  Tien.  Increases  in  velocity  will  increase  the  stream  power  and  hence  energy  available  for geomorphological  work.  Velocities  in  the  Hau  River  are  much  greater  than  the  Tien  with  near  bed velocities reaching near 1.0m/s across the channel cross‐section 

3) Greater  seasonal  variability  in  river  water  levels  exacerbating  erosion  of  sand  lens  in  the  riverbank. Assessment of the hydrograph for Kratie under typical conditions demonstrates both an  increase  in wet season flows and a reduction in dry season flows. This will compound existing problems of bank instability where banks have been degraded or poorly protected.  

4) Reduced  sediment  load  inputs  combined with  increased  sediment  transport  capacity,  and  reduction  in sediment grain size composition and resulting increase in channel material mobility: The VA study did not look  at  changes  to  sediment  dynamics  directly.  However,  previous  studies  indicate  that  upstream hydropower development will have a dominating influence on sediment dynamics with between 50‐75% of the current Mekong sediment  load being trapped by the reservoirs proposed  in Yunnan Province, the Lower Mekong mainstream and the tributary projects of Vietnam, Cambodia and Lao PDR.   

The  implications  of  these  changes  are:  (1)  increase  erosion  of  river  banks  and  scour  at  the  foot  of  river embankments, (2) river bank collapse, and (3) exposure of pylons. 

 

 

 

Page 107: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 104

 

7 CONCLUSIONS  AND  RECOMMENDATIONS   

The bridge and road structures of the Central Mekong Delta Connectivity project are  located  in the floodplain of one of Southeast Asia’s largest rivers – the Mekong – and under the dual influence of fluvial and coastal processes. Two  cable  stayed  bridges  with  spans  of  150‐350‐150and  190‐450‐190  are  planned  to  cross  the  two  major distributaries of the Mekong connected by 15.65km of road and some 26 smaller bridge crossings. Soil structures are weak,  river  banks  are mobile  and  flooding  is  an  annual  phenomena.  In  addition,  the Mekong  Basin  and Vietnam have been identified amongst the most vulnerable in the world to climate change. Sea level rise, increases in catchment precipitation and stronger cyclones, coupled with the shifts and interaction of two monsoon regimes are changing the hydroclimate conditions that have been used to design the bridge and road infrastructure. 

The  implications of climate change for the CMDCP  infrastructure are complex, however the nature and trends  in climate change threats are clear. The assessment process has used a multi‐model ensemble of six GCMs, two IPCC scenarios, statistical downscaling techniques and a suite of modelling tools custom built for the Mekong over the past 15years to build an evidence base of climate change vulnerability. Results between GCMs and scenarios vary and  study  findings  have  been  developed  to  reflect  these  ranges  and  select  conservative  estimates  of  future change. A summary of the key threats from climate change are presented in Section 7.1 below. 

These  threats  have  been  linked  to  key  components  off  the  bridge  sub‐  and  super‐structures  as  well  as  the connecting and approach roads. Assessments were made to understand the sensitivities of these components to variation in hydroclimate parameters. These vulnerabilities are summarised in Section 7.2 below. Findings from the assessment have been streamlined to focus on the potential  issues that may require adaptation response during the design, maintenance or  refurbishment phases. However,  the  assessment  in  the  above  report  also provides confidence on which components of the design are not significantly vulnerable to climate change.  

It  is  neither  economical  nor  technically  possible  to  design  infrastructure  today  that will  remain  100%  proofed against  all  future  climate  conditions  for  the  next  100years  –  but  the  risk  can  be  reduced.  Adaptation  is  a continuous  process  of  assessment,  implementation  and  re‐evaluation  which  should  continue  throughout  the project’s life. Adaptation response to climate change vulnerability can be initiated at any stage during the project life‐cyle, however, it is easier and cheaper to plan for adaptation from the outset. It is important that actions and decisions  made  now  keep  open  the  opportunity  for  future  response  so  that  the  long  term  benefits  of  the infrastructure continue to accrue to the road users and Government of Vietnam. 

7.1 Summary  of  Key  findings  on  climate  change  threats   

7.1.1 Temperature   By 2050, Annual average maximum temperature in the Lower Mekong Basin will increase by between two 

to three Deg C, with considerable variability throughout the basin.  

At the project site, year round maximum daily temperature is projected to increase by an average of 2.3 

Deg C (1.5‐3.0 Deg C). The largest increases are projected for the months of May – August exacerbating 

hot weather at the start of the wet season. 

Under typical baseline conditions max daily temperatures do not exceed 35Deg C. With climate change 

between 15‐45% of the year will see temperatures exceed 35Deg C. 

7.1.2 Rainfall  

The impact of changes on precipitation manifest as two issues: (i) changes in rainfall‐runoff regime and 

hence changes in upstream discharge arriving at the delta, and (ii) changes in direct precipitation at the 

project site. 

Page 108: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 105

 

Total annual precipitation is predicted to increase in the LMB by an average of 162mm by 2050, while 

maximum annual precipitation is expected to increase by 933mm/yr. The implication is that variability is 

increasing with wet years are becoming wetter. 

The vast majority of the increase in rainfall will occur during the wet season affecting the flood hydrology 

of the Mekong River and ultimately the water levels in the Mekong floodplain during the flood season 

including an average 8% increase in peak rainfall during October. 

7.1.3 Mekong  hydrology  –  typical  events  

Changes in catchment rainfall will increase seasonal discharge in the Mekong River. Leading to four key 

changes in the hydrological regime: 

(i) Increase in flood magnitude and volume: Climate change will increase the flow during the flood 

season and the size of the flood peak. 

(ii) Increase  flood  duration: Across  all  stations,  Climate  change will  increase  the  duration  of  the flood season.  

(iii) Shortening  of  transition  seasons  and  onset  of  flooding:  Climate  change  will  shorten  the transition  seasons  at  all  stations  and  increase  the  rate  of  increase  of  discharge.  This  will accelerate the rate of onset of flood conditions. 

(iv) Increased variability of the hydrological regime: Flood regime is becoming more variable with a greater range experienced for peak annual discharge. 

7.1.4 Mekong  Hydrology  –  extreme  events   Peak flow flows at Kratie are likely to increase in magnitude (see table below).  

A +0.3m increase in design elevation corresponds to a max design level of 3.16masl. Under future climate 

change conditions this is likely to correspond to a return period in the order of 1 in 30 years. 

Return period  Historic flow at Kratie (m3/s) 

 

Range of predicted flow at Kratie with CC (m3/s) 

Predicted flow at Kratie with CC (m3/s) 

P5%  66,928   70,262 – 83,581 74,889

P1%  77,597  82,862 – 102,586 89,290

7.1.5 Sea  Level  Rise   Actual rates of sea level rise are 80% faster than the mean predictions of the IPPC and are equal to or 

exceeding the upper boundary of the projection envelope from all IPCC results: 

Rates of sea level rise along the coastlines of the earth’s continents are highly dependent on meso and 

regional scale dynamics of the ocean system with large variability within and between oceans and 

Vietnam is considered to be highly exposed. 

The VA study assesses SLR using the highest official estimate at the 2100 time slice – consistent with the 

official scenarios released by MONRE: SLR = 1.0m. 

There is an approximate linear correlation between SLR rise and the rise in water levels at Cao Lanh 

during flood conditions, where the increase in Cao Lanh WL ~ 0.54*SLR. 

7.1.6 Storms,  cyclones  and  storm  surge 

Over the past three decades, there has been a substantial increase in the strength of cyclones, and a near 

100% increase in the proportion of cyclones which are classified severe, compared to those classified as 

weak.  

Page 109: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 106

 

Climate change will bring a significant increase in the MPI (measure of intensity) for cyclonic events with 

estimates that MPI would increase by 3‐5% for each degree increase in mean annual temperature. 

Broadly speaking the regions of the Pacific Ocean where cyclones form is not expected to change 

significantly with climate change and it remains unclear whether cyclones will change track in response to 

CC. 

7.1.7 Hydropower  and  non‐climate  drivers  Hydropower development in the Mekong Basin is increasingly rapidly with some 126 projects either 

identified or under some form of development. 

Hydropower will affect the hydrological regime during typical years as projects store wet season flows for 

release in the dry season. 

However, recent experience and simulations in the basin indicates that hydropower is not likely to have a 

major influence on extreme flood events as projects optimized for electricity production will need to pass 

peak flows as a matter of safety. 

7.1.8 Typical  flood  events  Under baseline conditions, flooding at the project site remains uniformly below 1.5masl.  

With climate change floodplain dynamics are not expected to change significantly but there will be an 

increase in the flood water levels. Most of the connecting road will be exposed to water levels between 

1.5 – 2.6masl. 

The two bridges are located at sites where water levels remain relatively stable under interannual 

fluctuations in flooding, such that for average floods water levels at Cao Lanh and Vam Cong vary by less 

than one metre  

7.1.9 Extreme  flood  events 

Floodplain  With climate change water levels at the site will increase resulting in a peak water level of 3.47masl. This 

is 0.61m above the current design embankment height.  

Flood water surface elevations are not uniform along the road alignment and are lowest in the vicinity of the Hau River (~3.1masl) and highest near the intersection of the road with Lap Vo (3.6masl)  

Under future P1% conditions in the floodplain with climate change, the water levels will exceed the 

embankment height for one month between late August and mid‐November. 

Cao Lanh river water levels  Design embankment height of 2.86masl is sufficient to accommodate the historic P1% flood (2.7masl) and 

some 0.22m above the year 2000 flood level.  

With climate change water levels at the site will increase resulting in a peak water level of up to 3.1 to 

3.6masl. This is 0.6m above the current design embankment height.  

Under future P1% conditions in the Tien River channel, water levels will exceed the embankment height 

for one month, between late August and mid‐November. 

Under the baseline P5% event:  

(i) Design navigation clearance of 2.6masl is sufficient to accommodate for the historic P5% flood 

(2.58masl) and approximately equivalent to the year 2000 flood level  

Page 110: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 107

 

(ii) With climate change water levels at the site will increase resulting in a peak water level of 

3.33masl. This is 0.73m above the current design level.  

(iii) The P5% water level with climate change will exceed the design clearance for more than two 

months spread out between mid‐August and late‐November 

A summary of changes to water levels is presented below: 

    Baseline CC (1D model) CC (3D model)  Increase in WL(m) 

Floodplain  P1% Water Level (masl) 

2.74 3.47 3.1 – 3.6*  +0.6

Cao Lanh  2.7 3.44 3.4  + 0.7

* Range reflects the variability in WL along the length of connecting road (highest in the centre and lowest near the Hau River) 

Flow velocities  With climate change, surface velocities peak near 5m/s in the Tien River channel and nearly 6m/s in the 

Vam Cong in the last half of September, corresponding to increased of +0.2m/s and +0.5m/s at Cao Lanh 

and Vam Cong respectively. 

Flow speeds along the road alignment will increase by 0.5 to 0.8m/s with climate change 

With climate change, bed velocities at the Cao Lanh site are greatest near the left‐bank of the channel and 

approach 0.9m/s 

With climate change, bed velocities at the Vam Cong site uniformly approach 1m/s along the channel 

cross‐section. 

Wind is not a major factor in determining flow velocities at the project site. However winds of 15m/s 

could induce waves of 0.33‐0.42m to act against the road embankment structure  

7.2 Summary  of  Key  findings  on  climate  change  vulnerability 

7.2.1 Road  embankments The  impact  of  climate  change  on  road  embankments  is  significant  and  represents  the  critical  issue  requiring adaptation response. Without revision of the design height the future P1% event will raise water levels some 0.1m above  the embankment  freeboard presenting a situation of  risk.  Impacts  from P1% water  levels detailed  in  this report are listed below: 

1) erosion of road embankments and scour of road foundations,  2) water logging of road foundations, pore pressure induced collapse and road subsidence 3) reduced macro‐stability of infrastructure, and 4) associated increase in maintenance effort,  

7.2.2 Drainage  system  and road  culverts  Linked to the impact of climate change on embankments is the issue of drainage efficiency for floodplain through‐flow and surface drainage: 

1) The  impact of  reduced drainage  efficiency  includes:    (a) damage  to  road  structures  through wind  and wave action against the upstream face, (b) associated increase in maintenance costs, (c) reduced design life, (d) potential for downstream scour/damage to dyke and irrigation structures and less sediment 

2) The  Impact  of  reduced  surface  drainage:  Increase  in  high  intensity,  short  duration  rainfall  events  can exacerbate short term flooding and reduce efficiency of drainage structures. The implications include: (a) 

Page 111: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 108

 

a greater risk of accident to road users (b) down‐time and reduced road usability, (c)  increased erosion, and (d) increased maintenance effort 

7.2.3 Foundation slabs,  pylons  and  abutments: 1) Scour to foundation of the bridge: Changes in river hydraulics will enhance scouring efficiency at pylons, 

foundation  slabs  and  other  components  within  waterways,  reducing  support  which  can  in  turn compromise  the  superstructure.  The  near  left‐bank  region  of  the  channel  cross‐section will  be most susceptible to scour. 

2) Damage  to  support piles: There  is  the potential  for  increased erosion efficiency  at  the Tien  left‐bank. Erosion can in the medium term lead to exposure of support piles which are currently not designed to be in the river channel. The increased scouring is a serious risk which should be considered in detailed design 

3) Increased risk of ship collision with pylon/foundation due to change in location of the clearance relative to the structure. 

7.2.4 Free  slide  bearings  and expansion  joints 1) Bearings: Increases in the average and range of temperatures will lead to:  (a) asymmetric movement with 

reduced  range  for  expansion  but  increased  range  for  compression,  (b)  expanded  friction  coefficient, leading to reduced design life and increased future replacement costs.  

2) Expansion joints: With climate change the likelihood of collision between the bridge and approach roads is increased, and that of over‐stretch reduced as the daily temperature range shift to a hotter zone. 

3) Expansion  Joints: A shift  in mean  temperature could:  (a) accelerate ageing  through hardening, UV/solar deterioration, and (b) cause asymmetric movement with reduced range for expansion but increased range for  compression,  increasing  potential  for  damage,  failure,  or  reduced  design  life  and  increased replacement cost 

4) Expansion  joints:  changes  in  rainfall  can  lead  to a number of  impacts:  (a) damage  to expansion  join & knock‐on weathering of bearing  through  increased exposure  to  rain and sand,  (b) structural damage  to bridge and approach road; (3) reduced design life of components 

7.2.5 Navigation clearance 1) The P5% water  level with  climate  change will exceed  the design  clearance  for more  than  two months 

(63days) between mid‐August and  late‐November. Because the clearance  is  large (37.5m) the expected future water level rise will not cause major problems for small and medium‐sized vessels, but will impact the largest vessels predicted to use the river channel between the coast and Phnom Penh. 

2) For the smaller bridges, water levels associated with the future P5% will see the majority of component 2 experience water levels of up to 2.6masl; The navigation clearance in these small channels should not be significantly affected by this. 

7.2.6 Bridge  deck and  stay  cables 1) Potential impacts from variation in ambient temperatures could lead to:  (a) damage due to deflection of 

the bridge deck, (b) cracking of deck surface, (c) partial loss of navigation clearance. 2) Increase  in  high  intensity,  short  duration  rainfall  events  will  exacerbate  short  term  flooding  and 

uncontrolled  floodwater  conveyance  issues  as  well  as  lead  to  damage  to  deck  &  road  surface  and increased maintenance effort. 

3) Increase  in  frequency and magnitude of major gusts and storm events resulting  in sustained  loading at high wind speeds can cause vibration, oscillation, vortex effects and galloping. In addition wind‐ and rain‐induced vibration of stay cables can combine with these other factors to induce dynamic effects such as 

Page 112: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 109

 

galloping.  The  potential  impact  includes:  (a)  resonance‐induced  structural  damage,  (b)  fatigue  of  key supports in superstructure. 

4) Significant rises  in mean temperature will  induce different rates of elongation between stay cables and deck, causing changes  in the cable  loading and deflection of the bridge deck. Potential  impacts  include:   (a) damage due to deflection of the bridge deck, (b) cracking of deck surface, (c) partial loss of navigation clearance. 

5) Increases in high intensity, short duration rainfall events will exacerbate vibration of stay cable, resulting in increased fatigue to stay cables and reduced design life 

6) Bridge deck: High intensity, short duration rainfall events can exacerbate short term flooding and reduce of drainage structures. The resulting  impacts  include:   (a) accident to drivers using road, (b) down‐time and reduced road usability, and (c) increased maintenance effort. 

7.2.7 River  embankments  and  river  banks  1) Increases in river and flood return period: With climate change projected return periods for given events 

will  decrease.  This will  affect  typical  flood  flows  like  the  1  in  2  year  event  (often  used  to  define  the threshold of geomorphic effective  flows  c.f.  Leopold et al, 1968) as well as extreme  flows  such as  the historic 1 in 100year event, which will become a 1 in 20‐30year event with climate change. 

2) Increases  in  flood flow velocities:  Increases  in velocity will  increase the stream power and hence energy available for geomorphological work.  Increases  in erosion  issues are  likely to be more  important for the Hau River channel than the Tien River Channel. 

3) Greater seasonal variability  in river water  levels exacerbating erosion riverbanks. Increasing variability  in flows will  compound existing problems of bank  instability where banks have been degraded or poorly protected.  

4) Reduced  sediment  load  inputs  combined with  increased  sediment  transport  capacity,  and  reduction  in sediment grain size composition and resulting increase in channel material mobility: The VA study did not look  at  changes  to  sediment  dynamics  directly.  However,  previous  studies  indicate  that  upstream hydropower development will have a dominating influence on sediment dynamics with between 50‐75% of the current Mekong sediment  load being trapped by the reservoirs proposed  in Yunnan Province, the Lower Mekong mainstream and the tributary projects of Vietnam, Cambodia and Lao PDR.   

 

The above analysis is drawn assuming flood protection in the surrounding areas but not locally at the connecting road site. However,  the actual  flood protection plans and  implementation can change affecting dramatically  the road design. 

7.2.8 Recommendations The key recommendations of the VA study are: 

1) The  design  height  for  embankments  should  be  raised  by  0.6m  to  3.46masl  in  order  to  account  for changes in the size of the P1% event. Post‐construction elevation of the embankment in the future will be more costly than action now.  

2) Funding  for  the  incremental  cost of  raising  the embankments  should be  sought  from global  climate funds. There is a robust and credible evidence base to justify the incremental risk climate change poses to the embankments of the Central Mekong Delta Connectivity Project and sufficient to apply for grants. 

3) Navigation clearance, though  impinged by  larger magnitude P5% events should be sufficient for most vessel passage. 

Page 113: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 110

 

4) Climate  change  should  be  incorporated  into  detailed  design  technical  investigations.  A  number  of detailed studies required by the detailed design team should take into account climate change, including: 

(i) Modelling of culvert sizing and alignment  (ii) determination of expansion joint, stay cable and bearing design (vis‐a‐vis temperature ranges) (iii) Riverbank erosion studies at the bridge sites 

5) Additional study is required to improve understanding of extreme events: A key limitation of this study is  the  correlation between peak discharges at Kratie and water  levels at  the project  site.  In  this  study extreme  event  frequency  analysis  has  been  calculated  based  on  the  conventional  approach  of instantaneous peak discharge at Kratie station. Analysis by the detailed design team (Faulkner, 2012) has shown that the water levels at Cao Lanh show better correlation with the flow volume in the peak flow month than with the  instantaneous peak discharge, however, even this correlation with 1‐month  flood volumes can be  improved. The purpose of this additional work  is to better understand the response of water levels to changing flows. 

6) Additional  study  is  required  to  improve  understanding  of  overland  flood  flow  dynamics.  Rapid expansion  of  agricultural  and  transport  infrastructure  in  the  delta  is  suspected  to  have  changed  the floodplain dynamics of the delta‐system. Current models do not have up‐to‐date representations of delta infrastructure,  which  is  affecting  their  ability  to  simulate  the  flow  dynamics.  The  purpose  of  this additional work is also to better understand the response of water levels to changing flows. 

7) The climate change assessment of the Central Mekong Delta Connectivity Project should be expanded and  integrated  into  the  provincial  context.  During  the  Inception Mission  the  provincial  government authorities  requested  that  findings  and  lessons  learnt  from  the  study  be  shared  with  provincial department staff to  improve provincial response to climate change.  It  is recommended that workshops be  conducted with Mekong Delta provinces  to  share  findings and discuss  implications  for existing and planned provincial roads.  

8) There is a need for the Government of Vietnam and the ADB to assess climate change implications for other  key  transport  infrastructure  in  the Delta.    This  process  should  be  implemented  as  part  of  the Ministry of Transport’s National Target Plan for Climate Change Response. 

Page 114: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 111

 

8 REFERENCES   

 

 

ADB.  2011.  Guidelines  for  climate  proofing  investment  in  the  transport  sector:  Road  infrastructure  projects. Mandaluyong City, Philippines: Asian Development Bank, August 2011 

Cochran, I. 2009. Climate Change vulnerabilities and adaptation possibilities for transport infrastructure in France. Climate Report 18: Research on the economics of climate change. Mines Paris Tech and Mission Climat of Caisse des Dépôts, Paris, September 2009 

Deltares, Royal Haskoning and UNESCO IHE, 2009. Hydrological and flood hazards in the Lower Mekong Basing, The Flood Management and Mitigation Programme, Component 2: Structural Measures and Flood Proofing in the Lower Mekong Basin, Draft Final Report, Volume 2A. Mekong River Commission Secretariat 

Ha  Quoc  Dong.  (2005).  The  mechanical  characteristics  of  soft  soil  of  Can  Tho  City  stabilized  with  cement, Unpublished M.A thesis.Ho Chi Minh City, Vietnam: Polytechnic University. 

Douven, W.J.A.M., M. Goichot and H.J. Verheij  (2008), Best Practice Guidelines  for  the  Integrated Planning and Design  of  Economically  Sound  and  Environmentally  Friendly  Roads  in  the  Mekong  Floodplains  of Cambodia  and  Viet  Nam,  draft  final  report  of  the  ‘Roads  and  Floods’  project  (part  of  MRC‐FMMP Component 2) by Delft Cluster, WWF and MRC, RFMMC, Phnom Penh, Cambodia 

Dulac, J. 2012. Transport investment in Asia and the Pacific: Improved data for enhanced analysis to support policy development of sustainable transport. Presentation to the “International Transport Forum:  International Workshop on measuring investment in transport infrastructure”. Paris France, 9‐10 February 2012 

FoG. 1996. Reports of Project results on the investigation of erosion reasons and predictions of Tien, Hau, Vam Nao river banks. Federation of Geologists (FoG) Department of Geology of Vietnam Publisher. 

Holgate  S.J.,  Jevrejeva,  S.,  Woodworth,  P.L.,  Brewer,  S.  2007.  Comment  on  “A  semi‐empirical  approach  to projecting future sea‐level rise.” Science 317:1866 

Kummu, M., Penny, D., Sarkkula, J., Koponen, J. 2008. Sediment: Curse or Blessing for the Tonle Sap Lake?. Ambio  Vol 37, No.3, May 2003. Royal Swedish Academy of Sciences. 

MRC. 2011. Flood Situation Report, November 2011, MRC Technical Paper No. 36, Mekong River Commission, 57pp 

Richardson,  K.  et  al.  2009.  Climate  Change:  Global  Risks,  Challenges  &  Decisions.  Synthesis  Report  of  the Copenhagen Climate Congress (University of Copenhagen). 

SMEC. 2010. ADB TA 7045‐VIE Draft Final Report Annex 1: Technical Due Diligence. ADB TA 7045‐VIE: Preparing the Central Mekong Delta Region Connectivity Project, Snowy Mountain Engineering Company International, Ho Chi Minh City, October 2010 

SMEC International Pty Ltd  in association with Nippon Engineering Consultants Co Ltd and Thanh Cong Transport Engineering Consulting Company, 2011. Final Report, Environmental Impact Assessment, Components 4, 5 and 6. ADB TA 7045‐VIE: Preparing the Central Mekong Delta Region Connectivity Project. 

 

Page 115: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 112

 

 

 

Nguyen Van Chien. (1977). Our country underground. Science and Technology Publisher. 

Department of Geology and Minerals of Vietnam. (1996). Geology and Mineral resources of Long Xuyen sheet‐ C‐48‐XVI. Department of Geology of Vietnam Publisher. 

Federation of Geological 6. (1996). Reports of Project results on the investigation of erosion reasons and predictions of Tien, Hau, Vam Nao river banks. Department of Geology of Vietnam Publisher. 

General Assembly of Geology of Vietnam. (1999). Vietnamese Scientific Conference on Engineering Geology & the Environment. Ho Chi Minh City. 

Department of Geology  and Minerals of Vietnam.  (2000). Geology  and  Environment Resources  of  the  South  of Vietnam.Department of Geology of Vietnam Publisher. 

Cao Dinh Trieu & Pham Huy Long .(2002).Tectonic Faults of Vietnam Territory. Science and Technology Publisher. 

Le Ba Thao .(2003). Vietnam Nature. Education Publisher. 

Ha  Quoc  Dong.  (2005).  The  mechanical  characteristics  of  soft  soil  of  Can  Tho  City  stabilized  with  cement, Unpublished M.A thesis.Ho Chi Minh City, Vietnam: Polytechnic University. 

Vu Khuc.(2005). English‐ Vietnamese Dictionary of Geology. Science and Technology Publisher. 

Nguyen  Van  Binh.  (2006).English‐Vietnamese  Dictionary  of  Civil  Engineering.  Ho  Chi Minh  National  University Publisher. 

Nguyen  Xuan.(2012). Nhieu  noi  tai  Dong  Thap  dang  xay  ra  tinh  trang  sat  lo  dat  ( Many  places  in  Dong  Thap provinces  are  occurring  landslides).  Retrieved  June  8th  2012,  from http://www.congan.com.vn/?mod=detnews&catid=681&id=471920   

Tan Hop.  (2011). Sat  lo nghiem  trong, 3 can nha do sap xuong song  (Serious erosion, 3 houses collapsed  in  the river). Retrieved August 17th 2011,  from http://dantri.com.vn/c2/s20‐508812/sat‐lo‐nghiem‐trong‐3‐can‐nha‐do‐sap‐xuong‐song.htm  

Nguyen Hanh.  (2012).  Song Hau  tiep  tuc  sat  lo, ngoam 15 nha dan  ( Hau  river  continues  eroding, destroys 15 households).Retrieved May 26th 2012,  from http://dantri.com.vn/c20/s20‐600079/song‐hau‐tiep‐tuc‐sat‐lo‐ngoam‐15‐nha‐dan.htm 

Page 116: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 113

 

 

 

Page 117: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 114

 

 

 

 

Table 21: Variability of annual hydrographs at Kratie under baseline, CC‐2050 and CC‐2100 events 

   max (obs)  ave (obs)  min(obs)  max (BL)  ave (BL)  min(BL) max (2050) 

ave (2050)  min(2050)   max (2100)  

 ave (2100)  

 min(2100)  

ave                21,037  

               13,362  

                7,494  

               20,805  

               12,618  

               7,505  

         25,219  

            15,007  

                9,600  

                      23,574  

             14,467  

                8,867  

max                59,035  

               39,870  

              29,260  

               94,151  

               41,299  

             27,205  

       144,676  

            49,473  

              29,396  

                    117,725  

             43,524  

              28,369  

min                  2,360  

                 2,031  

                1,559  

                 2,023  

                 1,624  

               1,092  

            4,958  

              4,630  

                3,934  

                         4,567  

               4,332  

                3,934  

20th percentile 

                 3,532  

                 2,561  

                1,994  

                 3,161  

                 2,239  

               1,425  

            6,110  

              5,126  

                4,377  

                         5,416  

               4,774  

                4,277  

80th percentile 

               45,063  

               28,240  

              13,598  

               39,595  

               25,767  

             14,223  

         43,036  

            27,300  

              15,915  

                      42,774  

             27,420  

              15,368  

 

Table 22: Assessment of changes to return flow magnitude for Kratie 

Return period 

KRATIE (baseline (1924‐2009) 

KRATIE ‐ CC (GIA) 

KRATIE ‐ CC (MPA) 

KRATIE ‐ CC (CMA) 

KRATIE ‐ CC (CNA) 

KRATIE ‐ CC (MIA) 

KRATIE ‐ CC (NCA) 

KRATIE – CC (Combined) 

2yr                                         49,885  

                             50,016  

                                53,223  

                          51,944  

                            50,950  

                            50,134  

                            53,232                      59,786  

5 yr                                         57,304  

                             58,876  

                                66,439  

                          62,474  

                            59,610  

                            58,896  

                            64,551                      75,202  

10 yr                                         62,216  

                             64,742  

                                75,188  

                          69,445  

                            65,344  

                            64,697  

                            72,045                      85,408  

20 yr                                         66,928  

                             70,369  

                                83,581  

                          76,133  

                            70,844  

                            70,262  

                            79,233                      95,198  

100 yr                                         77,597  

                             83,110  

                                102,586  

                          91,276  

                            83,297  

                            82,862  

                            95,511                    117,367  

1000 yr                                         92,698  

                             101,144  

                                129,486  

                        112,710  

                           100,924  

                         100,696  

                            118,551                    148,745  

Page 118: Central Mekong Delta Region Connectivity Project

ADB | Mekong Delta Bridges CC Vulnerability Assessment| Final Report | ICEM 

 115