Giải pháp xây dựng Hệ thống thoát nước đô thị TP.HCM bền vững, thích ứng với biến đổi khí hậu

Như ta đã biết, một trong những nguyên nhân chính gây ra hiện tượng ngập lụt như hiện nay là lượng nước chảy vào hệ thống cống thoát nước vượt quá khả năng vận chuyển nước, vậy ta phải làm sao để giảm lượng nước này, hoặc ít nhất là giảm lượng nước tập trung vào một thời điểm, mục đích là “làm phẳng đường cong” của lưu lượng thoát nước đỉnh của hệ thống thoát nước.

1. Mở đầu

Tình hình ngập lụt hiện nay tại các đô thị của Việt Nam đang ngày càng trở nên phức tạp, khó lường, nhất là tại những đô thị có tốc độ đô thị hóa nhanh, mật độ dân số lớn như thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội…. Tại thành phố Hồ Chí Minh đã có rất nhiều những dự án thoát nước, chống ngập được triển khai, tuy nhiên tình trạng ngập úng do mưa vẫn xảy ra, kể cả những thời điểm mực nước triều thấp. Ngập lụt đang là yếu tố cản trở sự phát triển bền vững của thành phố, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng cuộc sống của người dân.

2. Các nguyên nhân chính gây ra ngập tại thành phố Hồ Chí Minh

a) Nguyên nhân do chưa lường trước diễn biến của thời tiết khi lập dự án

Các dự án thoát nước, chống ngập của thành phố Hồ Chí Minh được nghiên cứu từ những năm 2000, và đã được triển khai thi công tại các lưu vực Tân Hóa – Lò Gốm, Lưu vực Nhiêu Lộc Thị Nghè, lưu vực Hàng Bàng… Tuy nhiên, khi đó các thông số kỹ thuật được lựa chọn để tính toán thiết kế như cường độ mưa, mực nước trên kênh rạch…được dựa theo số liệu quan trắc trong thời gian khoảng 40 năm trước đó, chưa tính tới sự biến đổi khí hậu. Trong những năm gần đây do sự biến đổi khí hậu ngày càng rõ nét, các thông số kỹ thuật được sử dụng để tính toán thiết kế hệ thống thoát nước không còn phù hợp.

Theo các dự án đã được thực hiện, lưu lượng mưa tính toán (Qc), mực nước tính toán trên nguồn tiếp nhận (Hc) sử dụng để tính toán thiết kế hệ thống thoát nước được thể hiện trong Bảng 1. Để tiện so sánh, tác giả bổ sung số liệu Qc và Hc tương ứng theo số liệu quan trắc tới những năm gần đây.

Bảng 1. Các thông số kỹ thuật được sử dụng để thiết kế hệ thống thoát nước

Nguồn: *”Quy hoạch tổng thể thoát nước Tp.Hồ Chí Minh năm 2020” được phê duyệt theo quyết định 752/QĐ-TTg ngày 19/6/2001 của Thủ Tướng Chính Phủ; ** Quy hoạch Cao độ nền và thoát nước mặt đô thị Bình Dương đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050. Thực hiện năm 2016

Như vậy, ta thấy chỉ hơn 10 năm, lưu lượng mưa tính toán tăng khoảng 15,94%, mực nước tính toán trên nguồn tiếp nhận tăng khoảng 9,8%, đây là một trong những nguyên nhân gây ngập cho hệ thống thoát nước.

b) Nguyên nhân do sự phát triển đô thị thiếu kiểm soát

Phát triển đô thị quá nóng, thiếu quy hoạch và quá trình bê tông hóa quá nhanh làm gia tăng hệ số mặt phủ, giảm lượng nước thấm xuống đất và gia tăng lượng nước mưa về các cống thoát nước. Phát triển đô thị thiếu kiểm soát còn xảy ra hiện tượng san lấp, thu hẹp, xả rác….trên các kênh rạch tự nhiên, làm giảm khả năng thoát nước của các kênh rạch thoát nước và cũng là các trục thoát nước cấp 1 của đô thị. Công tác nâng cao độ đường giao thông chống ngập tại một số khu vực để giải quyết ngập cục bộ, nhưng cũng đang góp phần chuyển ngập lụt qua những khu vực khác, làm cho tình hình ngập lụt thêm phức tạp.

c) Nguyên nhân do tình trạng lún nền đất

Tại những khu vực có nền đất yếu đang xảy ra hiện tượng lún cốt nền. Khi cốt nền bị lún sẽ làm thu hẹp khoảng cách từ mặt đất tới mực nước trên kênh rạch, ảnh hưởng rất lớn đến khả năng thoát nước của hệ thống cống. Ngoài ra hiện tượng lún nền đường giao thông cũng ảnh hưởng đến hệ thống cống, có thể gây sụt lún, giảm khả năng thoát nước.

d) Nguyên nhân do công tác quản lý chưa được quan tâm đúng mức

Mặc dù các cơ quan chức năng đã rất cố gắng, nhưng thực tế cho thấy hệ thống thoát nước chưa được nạo vét, duy tu bảo dưỡng đúng mức. Vẫn còn rất nhiều kênh rạch, cống thoát nước đang bị lấn chiếm, bồi lấp, nghẽn dòng chảy, giảm đáng kể khả năng thoát nước và góp phần gây ngập lụt.

e) Nguyên nhân do ứng xử của xã hội đối với hệ thống thoát nước

Do chi phí đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước rất lớn nhưng chưa thể thấy được lợi ích cụ thể ngay được, do vậy tâm lý của một bộ phận xã hội chưa coi trọng và ứng xử phù hợp với hệ thống thoát nước. Ngay cả quy định của Nhà nước cũng phân biệt chu kỳ tràn cống khác nhau đối với từng cấp cống thoát nước để giảm chi phí, tuy nhiên khi các tuyến cống cấp 3, cấp 4 bị giới hạn khả năng thoát nước cũng sẽ ảnh hưởng đến toàn hệ thống. Ngoài ra, ý thức của cộng đồng trong công tác bảo vệ hệ thống thoát nước chưa cao, vẫn còn tình trạng lấn chiếm, xả rác các các loại chất thải khác vào hệ thống thoát nước, góp phần làm nghẽn dòng chảy gây ngập lụt và ô nhiễm môi trường.

3. Các giải pháp bền vững trong quy hoạch đô thị và hệ thống thoát nước thích ứng với biến đổi khí hậu(BĐKH)

3.1. Cơ sở lý thuyết

Hiện nay công tác tính toán thủy lực mạng lưới thoát nước được thực hiện theo TCVN 7957:2008. Lưu lượng nước mưa cần phải vận chuyển được tính theo công thức. Q=q.C.F (3.1) Trong đó : q – Cường độ mưa tính toán(l/s,ha) C – Hệ số dòng chảy F – Diện tích lưu vực mà tuyến cống phục vụ(ha)

Hệ số dòng chảy C phụ thuộc vào loại mặt phủ và chu kỳ lặp lại trận mưa tính toán.

Như vậy, muốn giải quyết cơ bản tình trạng ngập úng thì lưu lượng nước mưa thực tế chảy qua tuyến cống không được lớn hơn lưu lượng tính toán khi thiết kế được tính theo công thức (3.1). Ngoài ra, để đối phó với tình trạng nước biển dâng cần phải thực hiện các biện pháp công trình để đảm bảo mực nước trên nguồn tiếp nhận khi vận hành phù hợp với tính toán thiết kế.

3.2. Phương pháp tiếp cận

Như ta đã biết, một trong những nguyên nhân chính gây ra hiện tượng ngập lụt như hiện nay là lượng nước chảy vào hệ thống cống thoát nước vượt quá khả năng vận chuyển nước, vậy ta phải làm sao để giảm lượng nước này, hoặc ít nhất là giảm lượng nước tập trung vào một thời điểm, mục đích là “làm phẳng đường cong” của lưu lượng thoát nước đỉnh của hệ thống thoát nước.

Nghiên cứu, xem xét công thức (3.1), ta có thể nhận thấy lưu lượng nước mưa cần vận chuyển của một tuyến cống phụ thuộc vào 3 đại lượng. Trong đó đại lượng F không thể thay đổi, đại lượng q có xu lướng ngày càng tăng và phức tạp do biến đổi khí hậu. Như vậy, để cân bằng lưu lượng nước mưa cần phải vận chuyển của tuyến cống, ngay cả trong điều kiện biến đổi khí hậu, ta cần phải giảm giá trị của đại lượng C, tức là giảm diện tích mặt phủ không(hoặc ít) thấm nước, tăng khả năng thấm, dự trữ nước mưa ngay tại nguồn.

3.3. Phương pháp đề xuất

a) Các giải pháp công trình

Giải pháp công trình cần được thực hiện để khắc phục những bất cập của hệ thống thoát nước đã được thực hiện như xây dựng các hồ điều hòa, đê bao, trạm bơm chống ngập… Giải pháp công trình đang được triển khai tại các đô thị lớn, nhạy cảm với tình trạng ngập lụt. Đây là giải pháp cần thiết trong tình hình BĐKH ngày càng rõ nét như hiện nay.

Các thông số kỹ thuật được sử dụng để tính toán thiết kế hệ thống thoát nước cần phải được nghiên cứu tổng quát, phù hợp với những diễn biến bất thường của thời tiết và các điều kiện khí tượng thủy văn trong điều kiện BĐKH, như nước biển dâng, cường độ mưa tính toán ngày càng lớn, ảnh hưởng từ các công trình thủy điện trên dòng chảy các hệ thống sông lớn…

b) Các giải pháp phi công trình

Quy hoạch thoát nước truyền thống cần tích hợp vào quy hoạch đô thị có tính đến BĐKH. Khái niệm về Phương thức Quản lý Hiệu quả (gọi tắt là BMP) để thích ứng với BĐKH là khái niệm đang được đề xuất áp dụng tại Việt Nam. Trong lĩnh vực thoát nước mặt đô thị và chống ngập, BMP để thích ứng với BĐKH có thể áp dụng hệ thống thoát nước mặt bền vững (SUDS) trong quá trình quy hoạch đô thị, thiết kế và thi công.

Phát triển bền vững là khái niệm bao gồm các nhân tố dài hạn về môi trường và xã hội liên quan đến việc đưa ra quyết định về hệ thống thoát nước. Nó ảnh hưởng đến chất lượng và khối lượng dòng chảy và giá trị tiện ích của nước bề mặt ở môi trường đô thị cũng như sự cân bằng nước. Việc áp dụng mô hình hệ thống thoát nước mặt bền vững kết hợp với thiết kế và quản lý hệ thống thoát nước mưa và nước thải đô thị là một biện pháp quan trọng.

Kỹ thuật SUDS áp dụng ở đây sẽ tập trung chủ yếu vào biện pháp kiểm soát dòng chảy bề mặt bằng việc phối hợp giữa công tác thiết kế và quản lý hệ hống thoát nước đô thị. Áp dụng kỹ thuật SUDS sẽ giúp giảm ngập lụt 20-30% trong điều kiện khí hậu hiện tại và tương lai. Việc thiết kế hệ thống thoát nước cần có sự cân nhắc tổng thể và triển khai cục bộ. Do đó, việc kiểm soát dòng chảy sẽ được chia ra bốn cấp: cấp hộ gia đình, cấp tiểu khu, cấp thành phố, cấp khu vực.

* Cấp vùng của lưu vưc thoát nước: Cải thiện các khu vực tự nhiên, quản lý các kế hoạch phát triển nông nghiệp và các khu sinh thái tự nhiên. Việc phát triển đô thị càng gần chân núi như hiện nay sẽ làm cho dòng chảy bề mặt sẽ tăng lên đáng kể vì tính chất bê tông hoá các khu vực có độ dốc lớn. Các khu vực núi và xung quanh vùng núi cần quy hoạch trồng rừng để giảm dòng chảy bề mặt. Đây là điều kiện tiên quyết để giảm dòng chảy bề mặt phía thượng lưu thay vì đầu tư hệ thống tiêu thoát nước quá lớn ở phía hạ lưu.

* Cấp thành phố: Xây dựng hệ thống thoát nước kết hợp với các hành lang xanh, bao gồm kênh mương, cống thoát nước, hồ điều hoà, công trình tiêu nước cưỡng bức (trạm bơm tiêu) vào các trục sông. Trong quy hoạch đô thị tại các khu vực cây xanh sẽ bố trí các hồ khô, bãi thấm, thay đổi bề mặt không thấm bê tông tại các vỉa hè, sân đỗ xe,… bằng các vật liệu thấm như các vật liệu xốp hoặc tăng diện tích trồng cây. Các nhà máy xử lý nước thải sẽ sử dụng lại nước thải sau xử lý để tăng cường cho các dòng chảy mặt hoặc công trình chứa trong đô thị hoặc các khu sinh thái tự nhiên nhằm gìn giữ “thành phố mặt nước” cũng như nhằm để bổ cập nguồn nước ngầm khu vực.

Đối với các khu vực có cao độ địa hình và hệ số thấm lớn, có thể xây dựng hố ga nước mưa có đáy thấm nước: Tại các khu vực đã xây dựng hệ thống thoát nước riêng và cao độ địa hình cao, có thể xây dựng các hố ga dạng “hở đáy” với cấu tạo phù hợp để có thể tăng khả năng thấm và giảm tắc nghẽn.

Hạ thấp cốt mặt đất của thảm xanh thực vật (công viên cây xanh, hành lang cây xanh) thấp hơn mặt đường giao thông, nhằm tạo hồ trữ nước ngắn hạn, giảm sự tập trung nước mưa, giảm áp lực cho mạng lưới cống ngầm thoát nước.

* Cấp phường/tiểu khu: Đối với quy mô các khu đô thị hoặc khu nhà ở xây dựng mới, cần đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn nhằm tách nước thải khỏi nước mưa. Giải pháp này sẽ hạn chế sự phát tán các chất ô nhiễm trong nước thải vào nguồn nước tiếp nhận. Ngoài ra trong các khu vực này nên xây dựng các hào/ rãnh thoát nước mưa bằng đất trồng cây.

Có thể thay thế vật liệu bề mặt các tuyến giao thông nội bộ, hẻm bằng vật liệu thấm nước chứ không nhất thiết phải là bê tông hoặc nhựa nóng như hiện nay.

* Cấp hộ gia đình, tòa nhà: Thiết kế các hệ thống gây trễ dòng chảy bằng giải pháp cắt dòng chảy trực tiếp bằng mái nhà xanh, hồ thấm hoặc sử dụng phương tiện chứa nước mưa từ mái nhà đối với các hộ gia đình hoặc cơ sở công nghiệp, thương mại để sử dụng cho các hoạt động như vệ sinh, tưới cây, rửa xe… Một giải pháp đang được các tư vấn áp dụng khi thiết kế tòa nhà được dán nhãn “sinh thái” là giảm lưu lượng nước mưa từ mái nhà chảy xuống, bằng cách sử dụng 02 phễu thu nước mưa khác kích thước và khác cao độ, lưu trữ tạm thời nước mưa trên sân thượng, mái. Như vậy sẽ giảm được lưu lượng nước mưa từ trên mái hoặc ít nhất là trì hoãn thời gian tập trung nước mưa.

Ta có thể xây dựng các giếng thấm trong các khuôn viên công trình để tăng cường khả năng thấm của nước mưa, giảm lưu lượng nước thoát ra ngoài đường và tăng lượng nước ngầm.

4. Kết luận

Từ thực trạng hiện nay của công tác quản lý thoát nước đô thị, tình trạng ngập lụt cũng như biến đổi khí hậu cho thấy cần phải có một giải pháp tổng thể mang tính chiến lược, tránh trường hợp hệ thống thoát nước mới được xây dựng đã bị lạc hậu và có nguy cơ bị ngập. Các cơ quan cần nghiên cứu và đưa ra khuôn khổ pháp lý cho việc thực hiện BMP, tích hợp quy hoạch thoát nước vào quy hoạch đô thị, nhằm xây dựng thoát nước đô thị phù hợp với điều kiện thực tế, chủ động trong công tác ứng phó với những thay đổi cực đoan của thời tiết. Mục tiêu của nghiên cứu là góp phần xây dựng và vận hành hệ thống thoát nước bền vững cho các đô thị để đạt mục tiêu phát triển đô thị bền vững trong tương lai.

Tài liệu tham khảo

1. TCVN 7957:2008 – Thoát nước – Mạng lưới và công trình bên ngoài – Tiêu chuẩn thiết kế.
2. Quyết định số 752/QĐ-TTg ngày 19/6/2001 của Thủ Tướng Chính Phủ về việc phê duyệt quy hoạch tổng thể thoát nước Tp.Hồ Chí Minh năm 2020
3. Trần Hữu Uyển, Lương Xuân Việt, Nguyễn Văn Sứng, Trần Phước Trung: Quy hoạch Cao độ nền thoát nước mặt đô thị Bình Dương đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050. 2016

NGUYỄN VĂN SỨNG
Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh