Nghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần Thơ

Nghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần ThơNghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần Thơ

NĂM 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN

THƠ

NGUYỄN THANH NGÂN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC GIẢI PHÁP TỔNG HỢP NÂNG CAO HIỆU QUẢ

CÔNG TÁC QUẢN LÝ THOÁT NƯỚC

TẠI THÀNH PHỐ CẦN THƠ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC

MÃ SỐ 9440303

MÃ SỐ 9440303

NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS.TS NGUYỄN HIẾU TRUNG

CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG

Luận án này với tựa đề là “Nghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nângcao hiệu quả công tác quản lý thoát nước tại Thành phố Cần Thơ”, do nghiên cứu sinhNguyễn Thanh Ngân thực hiện theo sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Hiếu Trung.Luận án đã báo cáo và được Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ thông qua ngày: ….Luận án đã được chỉnh sửa theo góp ý và được Hội đồng đánh giá luận án xem lại

i

và giảm ngập đô thị dưới tác động của các yếu tố không chắc chắn về điều kiện tựnhiên và phát triển kinh tế xã hội nhanh chóng như Thành phố Cần Thơ Đề tài nàyđược thực hiện với các phương pháp nghiên cứu điều tra khảo sát thực địa, quan trắcchất lượng nước ngập, ứng dụng GIS và viễn thám xác định diện tích bị ngập lụt, ứngdụng mô hình SWMM để mô phỏng hiện tượng ngập đô thị tại hai khu dân cư Metro

và Hưng Phú 1 nằm trong khu vực nghiên cứu Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thốngthoát nước tại hai quận Ninh Kiều và Cái Răng đang có dấu hiệu quá tải, không đápứng được yêu cầu trong giai đoạn hiện nay nên làm cho khu vực này thường xuyên bịngập lụt Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy hai khu dân cư Metro và Hưng Phú 1thường xảy ra hiện tượng ngập lụt khi có mưa lớn và triều cường Hiện tượng nàyngày càng nghiêm trọng trong giai đoạn năm 2030, trong trường hợp có sự tác độngcủa hiện tượng biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội Kết quả quan trắc chothấy một số vị trí ngập tại hai khu dân cư Metro và Hưng Phú 1 có các thông số chấtlượng nước mặt không đạt QCVN 08-MT:2015/BTNMT Từ kết quả thu được, tác giả

đã đề xuất được các giải pháp công trình và phi công trình để nâng cao hiệu quả côngtác quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị tại khu vực nghiên cứu, trong đó các giảipháp công trình được xây dựng chủ yếu theo hướng ứng dụng cơ sở hạ tầng xanh.Nghiên cứu đã đề xuất được cách tiếp cận khoa học và tích hợp cho công tác quản lýngập đô thị, bao gồm tính toán động thái ngập bằng mô hình toán, phân tích tác độngcủa công tác quản lý hạ tầng thoát nước, đánh giá tác động của cộng đồng dân cư đôthị đến khả năng thoát nước và chất lượng nước ngập Nghiên cứu đã phân tích tínhkhả thi và hiệu quả của giải pháp mới trong giảm ngập đô thị là hạ tầng xanh trong cáckịch bản thay đổi về dòng chảy và lượng mưa trong tương lai dưới tác động của biếnđổi khí hậu Hướng phát triển của đề tài là nghiên cứu thêm các mô hình quản lý thoátnước đô thị tiên tiến để áp dụng cho Thành phố Cần Thơ, cải thiện chất lượng cuộcsống của người dân

Từ khóa: quản lý thoát nước, ngập đô thị, cơ sở hạ tầng xanh, mô hình SWMM,Thành phố Cần Thơ

ABSTRACT

Can Tho City is one of the important centers of the Mekong Delta region Inrecent years, the city often has many flooded areas during heavy rains and high tides.Flooding has created great difficulties for drainage management in Can Tho City Thisresearch is conducted to determine the current status of drainage management andflood reduction in this area, where the drainage system is deteriorating rapidly andflooding is becoming more and more complicated The results obtained are the basisfor building integrated solutions to improve the efficiency of drainage managementand reduce urban flooding under the impact of uncertain factors on natural conditionsand rapid socio-economic development like Can Tho City This topic is carried outwith research methods such as field survey, monitoring of flooded water quality,application of GIS and remote sensing to determine flooded area, application ofSWMM model to simulate urban flooding in two residential areas Metro and HungPhu 1 Research results show that the drainage system in the two districts of Ninh Kieuand Cai Rang is showing signs of being overloaded, failing to meet the requirements inthe current period, so this area is often flooded The research results also show that thetwo residential areas Metro and Hung Phu 1 often flood when there is heavy rain andhigh tide This phenomenon will become more and more serious in the period of 2030,

in case of the impact of climate change and socio-economic development Monitoringresults show that some flooded locations in two residential areas Metro and Hung Phu

1 have water quality parameters that do not meet QCVN 08-MT:2015/BTNMT Fromthe results obtained, the author has proposed structural and non-structural solutions toimprove the efficiency of drainage management and reduce urban flooding in the studyarea, in which the structural solutions was built mainly in the direction of greeninfrastructure application The research proposed a scientific and integrated approach

to urban flood management, including calculating flood dynamics by mathematicalmodel, analyzing the impact of drainage infrastructure management, assessing theimpact of urban communities on drainage capacity and flooded water quality Theresearch also analyzed the feasibility and effectiveness of new solutions in reducingurban flooding according to the green infrastructure approach in scenarios of changes

in flow and rainfall in the future under impact of climate change The developmentdirection of the project is to further research advanced urban drainage managementmodels to apply to Can Tho City, improving the quality of life of people

Keywords: drainage management, urban flooding, green infrastructure, SWMMmodel, Can Tho City

MỤC LỤC

CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

ABSTRACT iv

LỜI CAM ĐOAN v

MỤC LỤC vi

DANH SÁCH BẢNG x

DANH SÁCH HÌNH xii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xix

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 3

1.2.1Mục tiêu chung 3

1.2.2Mục tiêu cụ thể 3

1.3ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4

1.3.1Đối tượng nghiên cứu 4

1.3.2Phạm vi nghiên cứu 4

1.4GIẢ THUYẾT VÀ CÂU HỎI NGHIÊN CỨU 5

1.4.1Giả thuyết nghiên cứu 5

1.4.2Câu hỏi nghiên cứu 6

1.5NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 6

1.6Ý NGHĨA NGHIÊN CỨU 6

1.6.1Ý nghĩa khoa học 6

1.6.2Ý nghĩa thực tiễn 7

1.7TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI 7

1.8CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN 8

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 9

2.1 TỔNG QUAN CÔNG TÁC QUẢN LÝ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ

THỊ…… 9

2.1.1Những nét chính về hệ thống thoát nước 9

2.1.2Những nét chính về quản lý thoát nước đô thị trên thế giới 13

2.1.3Một số mô hình quản lý thoát nước đô thị mới 18

2.1.4Những nét chính về hiện tượng ngập đô thị 22

2.2TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 28

2.2.1Điều kiện tự nhiên 28

2.2.2Điều kiện kinh tế và xã hội 33

2.2.3Hệ thống thoát nước tại KVNC 35

2.2.4Công tác quản lý thoát nước tại KVNC 40

2.2.5Hiện tượng ngập đô thị tại KVNC 44

2.2.6Tác động của biến đổi khí hậu đến hiện tượng ngập đô thị tại KVNC60 2.3CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 61

2.3.1Trên thế giới 61

2.3.2Tại Việt Nam 67

2.4ĐỊNH HƯỚNG NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 72

2.4.1Cách tiếp cận và thời gian địa điểm nghiên cứu 72

2.4.2Khung phương pháp tiếp cận nghiên cứu 73

2.4.3Mô hình thoát nước đô thị 74

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 85

3.1DỮ LIỆU NGHIÊN CỨU 85

3.2QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 87

3.2.1Quy trình nghiên cứu 87

3.2.2Phương pháp nghiên cứu 88

3.3 LỰA CHỌN MÔ HÌNH THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ PHÙ HỢP CHO ĐỀ TÀI………… 95

3.3.1Lựa chọn mô hình thoát nước đô thị phù hợp cho nghiên cứu 95

3.3.2 Thiết lập các thành phần của hệ thống thoát nước trên mô hình SWMM…… 101

3.3.3Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình SWMM 105

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 107

4.1HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC QUẢN LÝ THOÁT NƯỚC TẠI KVNC 107

4.1.1 Kết quả khảo sát hiện trạng hệ thống thoát nước tại Khu dân cư Metro và Khu dân cư Hưng Phú 1 107

4.1.2 Kết quả khảo sát hiện trạng công tác quản lý thoát nước tại Khu dân cư Metro và Khu dân cư Hưng Phú 1 108

4.2HIỆN TRẠNG NGẬP ĐÔ THỊ TẠI KVNC 110

4.2.1 Kết quả khảo sát hiện trạng ngập đô thị tại Khu dân cư Metro và Khu dân cư Hưng Phú 1 110

4.2.2Chất lượng nước ngập tại Khu dân cư Metro và Khu dân cư Hưng Phú 1……… 111

4.3 XÁC ĐỊNH CÁC TÁC ĐỘNG ĐẾN CÔNG TÁC QUẢN LÝ THOÁT NƯỚC TẠI KVNC THÔNG QUA MÔ PHỎNG BẰNG MÔ HÌNH SWMM 123

4.3.1Mô phỏng hiện trạng ngập đô thị tại KVNC bằng mô hình SWMM 125

4.3.2Mô phỏng kịch bản ngập đô thị trong tương lai tại KVNC 144

4.4 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CÔNG TÁC QUẢN LÝ THOÁT NƯỚC VÀ GIẢM NGẬP ĐÔ THỊ TẠI KVNC 160

4.4.1Giải pháp công trình 161

4.4.2Giải pháp phi công trình 172

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 178

5.1KẾT LUẬN 178

5.2KIẾN NGHỊ 179

TÀI LIỆU THAM KHẢO 180

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ 193

Tạp chí quốc tế 193

Tạp chí trong nước 193

Kỷ yếu hội nghị quốc tế 193

PHỤ LỤC 194

PHỤ LỤC 1: MẪU PHIẾU KHẢO SÁT 194

PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ KHẢO SÁT 198

PHỤ LỤC 3: HÌNH ẢNH KHẢO SÁT THỰC ĐỊA VÀ LẤY MẪU NƯỚC NGẬP 207

ixPHỤ LỤC 4: CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG CỐNG THOÁTNƯỚC HAI QUẬN NINH KIỀU VÀ CÁI RĂNG 211

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Thời gian và đặc điểm khí tượng thủy văn và số tuyến đường ngập

trong năm 2015 47

Bảng 2.2 Thời gian và đặc điểm khí tượng thủy văn và số tuyến đường ngập trong năm 2016 48

Bảng 2.3 Thời gian và đặc điểm khí tượng thủy văn và số tuyến đường ngập trong năm 2017 49

Bảng 2.4 Kết quả tính diện tích các vùng bị ngập và tỉ lệ bị ngập tại Quận Ninh Kiều từ 09/10/2018 đến 11/10/2018 52

Bảng 2.5 Kết quả ước tính diện tích bị ngập và số dân bị ảnh hưởng do ngập tại Quận Ninh Kiều từ 09/10/2018 đến 29/09/2021 54

Bảng 2.6 Thống kê thiệt hại trực tiếp do ngập gây ra tại Thành phố Cần Thơ từ năm 1996 đến năm 2011 55

Bảng 2.7 Thống kê chi tiết thiệt hại trực tiếp về mặt kinh tế do ngập gây ra tại Thành phố Cần Thơ từ năm 2005 đến năm 2011 56

Bảng 2.8 Thiệt hại gián tiếp do ngập đô thị gây ra cho Thành phố Cần Thơ 57

Bảng 2.9 Các yếu tố bị ảnh hưởng do biến đổi khí hậu theo kịch bản trung bình B2 tại Thành phố Cần Thơ 61

Bảng 2.10 Diện tích đất bị ngập theo các kịch bản nước biển dâng tại Thành phố Cần Thơ 61

Bảng 2.11 Chức năng và khả năng tiếp cận của một số mô hình thoát nước đô thị

82

Bảng 2.12 Đặc điểm mô phỏng chính của một số mô hình thoát nước đô thị 83

Bảng 2.13 Các thành phần trong phân tích định lượng của một số mô hình thoát nước đô thị 84

Bảng 3.1 Các loại dữ liệu nghiên cứu của đề tài 85

Bảng 3.2 Số lượng các thành phần của mạng lưới thoát nước trên mô hình SWMM của khu dân cư Metro và Hưng Phú 1 102

Bảng 4.1 Tọa độ và vị trí lấy mẫu nước ngập tại Khu dân cư Metro 113

Bảng 4.2 Tọa độ và vị trí lấy mẫu nước ngập tại Khu dân cư Hưng Phú 1 113

Bảng 4.3 Kết quả phân tích chất lượng nước ngập tại Khu dân cư Metro 113

Bảng 4.4 Kết quả phân tích chất lượng nước ngập tại Khu dân cư Hưng Phú 1 114

Bảng 4.5 Kết quả mô phỏng ngập lụt ở các năm 2021 và 2030 tại Khu dân cư Metro 151

Bảng 4.6 Kết quả mô phỏng ngập lụt ở các năm 2021 và 2030 tại Khu dân cư Hưng Phú 1 157

Bảng 4.7 Các thông số chính của công trình hạ tầng xanh thùng chứa nước mưa (rain barrel) trong mô hình SWMM 163 Bảng 4.8 Các thông số chính của công trình hạ tầng xanh vỉa hè thấm nước

(permeable pavement) trong mô hình SWMM 163 Bảng 4.9 Kết quả mô phỏng các phương án về giải pháp công trình tại Khu dân

cư Metro trên mô hình SWMM 167 Bảng 4.10 Kết quả mô phỏng các phương án về giải pháp công trình tại Khu dân

cư Hưng Phú 1 trên mô hình SWMM 167 Bảng 1 Hiện trạng hệ thống cống thoát nước Quận Ninh Kiều năm 2013 211 Bảng 2 Hiện trạng hệ thống cống thoát nước Quận Cái Răng năm 2013 212

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu của đề tài 5

Hình 1.2 Mối liên kết giữa các chương trong luận án 8

Hình 2.1 Mối liên hệ giữa các cách tiếp cận khác nhau trong quản lý thoát nước đô thị 16

Hình 2.2 Sự phát triển của các mục tiêu quản lý thoát nước đô thị theo thời gian .17

Hình 2.3 Sơ đồ khái niệm ba chiều của SUDS 19

Hình 2.4 Mối quan hệ giữa các đơn vị quản lý hệ thống thoát nước trên địa bàn hai quận Ninh Kiều và Cái Răng 42

Hình 2.5 Sơ đồ tổ chức Công ty Cổ phần Cấp thoát nước Cần Thơ 43

Hình 2.6 Bản đồ các tuyến đường bị ngập trong nội đô Thành phố Cần Thơ từ ngày 20 đến 21/10/2013 46

Hình 2.7 Bản đồ các tuyến đường bị ngập trong nội đô Thành phố Cần Thơ ngày 22/06/2014 47

Hình 2.8 Bản đồ các tuyến đường bị ngập trong nội đô Thành phố Cần Thơ trong năm 2015 48

Hình 2.9 Bản đồ các tuyến đường bị ngập trong nội đô Thành phố Cần Thơ trong năm 2016 49

Hình 2.10 Bản đồ các tuyến đường bị ngập trong nội đô Thành phố Cần Thơ trong năm 2017 50

Hình 2.11 Bản đồ các tuyến đường bị ngập trong nội đô Thành phố Cần Thơ trong năm 2018 51

Hình 2.12 Bản đồ các tuyến đường bị ngập trong nội đô Thành phố Cần Thơ trong năm 2019 53

Hình 2.13 Biểu đồ so sánh diện tích bị ngập tại Quận Ninh Kiều từ 09/10/2018 đến 29/09/2021 54

Hình 2.14 Biểu đồ so sánh số dân bị ảnh hưởng do ngập tại Quận Ninh Kiều từ 09/10/2018 đến 29/09/2021 55

Hình 2.15 Khung phương pháp tiếp cận nghiên cứu của đề tài 74

Hình 2.16 Tổng quan về quy trình kết hợp trong mô hình thoát nước đô thị 75

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình và phương pháp nghiên cứu của đề tài 88

Hình 3.2 Cấu trúc của mô hình SWMM 97

Hình 3.3 Sơ đồ các thành phần của một dự án mô phỏng thoát nước trong mô hình SWMM 98

Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống thoát nước của Khu dân cư Metro được số hóa trên mô hình SWMM 104

Hình 3.5 Sơ đồ hệ thống thoát nước của Khu dân cư Hưng Phú 1 được số hóa trên mô hình SWMM 105

Hình 4.1 Mối quan hệ giữa các nhóm bên trong và bên ngoài đối với công tác quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị ở quy mô khu dân cư 109

Hình 4.2 Bản đồ vị trí lấy mẫu nước ngập tại Khu dân cư Metro 112

Hình 4.3 Bản đồ vị trí lấy mẫu nước ngập tại Khu dân cư Hưng Phú 1 112

Hình 4.4 Biểu đồ giá trị pH tại các vị trí lấy mẫu Khu dân cư Metro 114

Hình 4.5 Biểu đồ giá trị nồng độ DO tại các vị trí lấy mẫu Khu dân cư Metro 115

Hình 4.6 Biểu đồ giá trị nồng độ BOD 5 tại các vị trí lấy mẫu Khu dân cư Metro .115

Hình 4.7 Biểu đồ giá trị nồng độ COD tại các vị trí lấy mẫu Khu dân cư Metro 116

Hình 4.8 Biểu đồ giá trị Tổng N tại các vị trí lấy mẫu Khu dân cư Metro 116

Hình 4.9 Biểu đồ giá trị Tổng P tại các vị trí lấy mẫu Khu dân cư Metro 117

Hình 4.10 Biểu đồ giá trị nồng độ Coliform tại các vị trí lấy mẫu Khu dân cư Metro 117

Hình 4.11 Biểu đồ giá trị pH tại các vị trí lấy mẫu Khu dân cư Hưng Phú 1 119

Hình 4.12 Biểu đồ giá trị nồng độ DO tại các vị trí lấy mẫu Khu dân cư Hưng Phú 1 119

Hình 4.13 Biểu đồ giá trị nồng độ BOD 5 tại các vị trí lấy mẫu Khu dân cư Hưng Phú 1 120

Hình 4.14 Biểu đồ giá trị nồng độ COD tại các vị trí lấy mẫu Khu dân cư Hưng Phú 1 120

Hình 4.15 Biểu đồ giá trị Tổng N tại các vị trí lấy mẫu Khu dân cư Hưng Phú 1

121

Hình 4.16 Biểu đồ giá trị nồng độ Coliform tại các vị trí lấy mẫu Khu dân cư Hưng Phú 1 121

Hình 4.17 Sơ đồ tổng quan của cấu trúc cơ sở dữ liệu không gian về thoát nước .124

Hình 4.18 Các tuyến đường ngập ở Khu dân cư Metro xác định từ quá trình khảo sát

126

Hình 4.19 Các tuyến đường ngập ở Khu dân cư Hưng Phú 1 xác định từ quá trình khảo sát 126

Hình 4.20 Các tuyến đường ngập ở Khu dân cư Metro xác định từ kết quả mô phỏng 127

Hình 4.21 Các tuyến đường ngập ở Khu dân cư Hưng Phú 1 xác định từ kết quả mô phỏng 128

Hình 4.22 Vị trí cửa xả N89 tại Khu dân cư Metro 129

Hình 4.23 Vị trí cửa xả N151 tại Khu dân cư Hưng Phú 1 129

Hình 4.24 Biểu đồ thể hiện lượng mưa ngày 21/10/2021 tại KVNC 130

Hình 4.25 Đồ thị thể hiện mực nước ngày 21/10/2021 tại KVNC 131

Hình 4.26 Đồ thị so sánh giá trị lưu lượng mô phỏng và lưu lượng đo đạc tại cửa xả N89 Khu dân cư Metro ngày 21/10/2021 132

Hình 4.27 Đồ thị so sánh giá trị lưu lượng mô phỏng và lưu lượng đo đạc tại cửa xả N151 Khu dân cư Hưng Phú 1 ngày 21/10/2021 132

Hình 4.28 Biểu đồ tương quan của lưu lượng mô phỏng và lưu lượng đo đạc tại cửa xả N89 Khu dân cư Metro ngày 21/10/2021 133

Hình 4.29 Biểu đồ tương quan của lưu lượng mô phỏng và lưu lượng đo đạc tại cửa xả N151 Khu dân cư Hưng Phú 1 ngày 21/10/2021 133

Hình 4.30 Biểu đồ thể hiện lượng mưa từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 tại KVNC .134

Hình 4.31 Đồ thị thể hiện mực nước từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 tại KVNC 135

Hình 4.32 Giá trị Lưu lượng bên lớn nhất (Max Lat Flow) tại các nút trong Khu dân cư Metro từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 136

Hình 4.33 Giá trị Lượng lũ lớn nhất (Max Flooding) tại các nút trong Khu dân cư Metro từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 136

Hình 4.34 Giá trị Lượng lũ tổng cộng (Total Flooding) tại các nút trong Khu dân cư Metro từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 137

Hình 4.35 Giá trị Số giờ ngập (Hours Flooded) tại các nút trong Khu dân cư Metro từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 137

Hình 4.36 Giá trị Lưu lượng lớn nhất (Max Flow) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Metro từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 138

Hình 4.37 Giá trị Vận tốc lớn nhất (Max Velocity) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Metro từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 138 Hình 4.38 Giá trị Số giờ đầy (Hours Full) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Metro từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 139 Hình 4.39 Giá trị Số giờ giới hạn (Hours Limiting) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Metro từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 139 Hình 4.40 Giá trị Lưu lượng bên lớn nhất (Max Lat Flow) tại các nút trong Khu dân cư Hưng Phú 1 từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 140 Hình 4.41 Giá trị Lượng lũ lớn nhất (Max Flooding) tại các nút trong Khu dân cư Hưng Phú 1 từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 141 Hình 4.42 Giá trị Lượng lũ tổng cộng (Total Flooding) tại các nút trong Khu dân

cư Hưng Phú 1 từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 141 Hình 4.43 Giá trị Số giờ ngập (Hours Flooded) tại các nút trong Khu dân cư Hưng Phú 1 từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 142 Hình 4.44 Giá trị Lưu lượng lớn nhất (Max Flow) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Hưng Phú 1 từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 142 Hình 4.45 Giá trị Vận tốc lớn nhất (Max Velocity) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Hưng Phú 1 từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 143 Hình 4.46 Giá trị Số giờ đầy (Hours Full) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Hưng Phú 1 từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 143 Hình 4.47 Giá trị Số giờ giới hạn (Hours Limiting) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Hưng Phú 1 từ 20/10/2021 đến 23/10/2021 144 Hình 4.48 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi lượng mưa theo thời gian ở các ngày cao nhất trong các năm 2015, 2021 và 2030 146 Hình 4.49 Đồ thị thể hiện sự thay đổi mực nước đặc trưng theo thời gian trong các năm 2000, 2021 và 2030 147 Hình 4.50 Giá trị Lưu lượng bên lớn nhất (Max Lat Flow) tại các nút trong Khu dân cư Metro cho kịch bản 2030 148 Hình 4.51 Giá trị Lượng lũ lớn nhất (Max Flooding) tại các nút trong Khu dân cư Metro cho kịch bản 2030 148 Hình 4.52 Giá trị Lượng lũ tổng cộng (Total Flooding) tại các nút trong Khu dân

cư Metro cho kịch bản 2030 149 Hình 4.53 Giá trị Số giờ ngập (Hours Flooded) tại các nút trong Khu dân cư Metro cho kịch bản 2030 149

Hình 4.54 Giá trị Lưu lượng lớn nhất (Max Flow) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Metro cho kịch bản 2030 150 Hình 4.55 Giá trị Vận tốc lớn nhất (Max Velocity) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Metro cho kịch bản 2030 150 Hình 4.56 Giá trị Số giờ đầy (Hours Full) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Metro cho kịch bản 2030 151 Hình 4.57 Giá trị Số giờ giới hạn (Hours Limiting) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Metro cho kịch bản 2030 151 Hình 4.58 Biểu đồ so sánh số nút bị ngập trong hai kịch bản năm 2021 và 2030 Khu dân cư Metro 152 Hình 4.59 Biểu đồ so sánh số nút bị ngập trong hai kịch bản năm 2021 và 2030 Khu dân cư Metro 153 Hình 4.60 Giá trị Lưu lượng bên lớn nhất (Max Lat Flow) tại các nút trong Khu dân cư Hưng Phú 1 cho kịch bản 2030 154 Hình 4.61 Giá trị Lượng lũ lớn nhất (Max Flooding) tại các nút trong Khu dân cư Hưng Phú 1 cho kịch bản 2030 154 Hình 4.62 Giá trị Lượng lũ tổng cộng (Total Flooding) tại các nút trong Khu dân

cư Hưng Phú 1 cho kịch bản 2030 155 Hình 4.63 Giá trị Số giờ ngập (Hours Flooded) tại các nút trong Khu dân cư Hưng Phú 1 cho kịch bản 2030 155 Hình 4.64 Giá trị Lưu lượng lớn nhất (Max Flow) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Hưng Phú 1 cho kịch bản 2030 156 Hình 4.65 Giá trị Vận tốc lớn nhất (Max Velocity) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Hưng Phú 1 cho kịch bản 2030 156 Hình 4.66 Giá trị Số giờ đầy (Hours Full) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Hưng Phú 1 cho kịch bản 2030 157 Hình 4.67 Giá trị Số giờ giới hạn (Hours Limiting) tại các tuyến cống trong Khu dân cư Hưng Phú 1 cho kịch bản 2030 157 Hình 4.68 Biểu đồ so sánh số nút bị ngập trong hai kịch bản năm 2021 và 2030 Khu dân cư Hưng Phú 1 158 Hình 4.69 Biểu đồ so sánh tổng thể tích nước ngập trong hai kịch bản năm 2021

và 2030 Khu dân cư Hưng Phú 1 159 Hình 4.70 Giải pháp công trình hạ tầng xanh thùng chứa nước mưa 162 Hình 4.71 Giải pháp công trình hạ tầng xanh vỉa hè thấm nước 163

Hình 4.72 Bản đồ các khu vực được bố trí công trình hạ tầng xanh tại Khu dân cư

Metro 165

Hình 4.73 Bản đồ các khu vực được bố trí công trình hạ tầng xanh tại Khu dân cư Hưng Phú 1 166

Hình 4.74 Biểu đồ so sánh tổng thể tích nước tại các nút của các phương án được triển khai tại Khu dân cư Metro 168

Hình 4.75 Biểu đồ so sánh tổng thể tích nước tại các cửa xả của các phương án được triển khai tại Khu dân cư Metro 168

Hình 4.76 Biểu đồ so sánh số vị trí ngập của các phương án được triển khai tại Khu dân cư Metro 169

Hình 4.77 Biểu đồ so sánh tổng thể tích nước tại các nút của các phương án được triển khai tại Khu dân cư Hưng Phú 1 169

Hình 4.78 Biểu đồ so sánh tổng thể tích nước tại các cửa xả của các phương án được triển khai tại Khu dân cư Hưng Phú 1 170

Hình 4.79 Biểu đồ so sánh số vị trí ngập của các phương án được triển khai tại Khu dân cư Hưng Phú 1 170

ình 4.80 Giao diện của trang WebGIS hỗ trợ quản lý hệ thống thoát nước 177

Hình 1 Kết quả khảo sát hệ thống thoát nước 198

Hình 2 Kết quả khảo sát tình trạng hoạt động của hệ thống thoát nước 198

Hình 3 Kết quả khảo sát công tác quản lý thoát nước 199

Hình 4 Kết quả khảo sát việc nạo vét cải tạo hệ thống thoát nước 199

Hình 5 Kết quả khảo sát tình trạng ngập lụt 200

Hình 6 Kết quả khảo sát việc khắc phục tình trạng ngập lụt 200

Hình 7 Kết quả khảo sát thời gian ngập lụt 201

Hình 8 Kết quả khảo sát diện tích ngập lụt 201

Hình 9 Kết quả khảo sát độ sâu mực nước ngập 202

Hình 10 Kết quả khảo sát nguyên nhân gây ra tình trạng ngập lụt 202

Hình 11 Kết quả khảo sát người dân có được hướng dẫn các biện pháp phòng tránh ngập lụt hay không 203

Hình 12 Kết quả khảo sát người dân có biện pháp ứng phó tình trạng ngập lụt hay không 203

Hình 13 Kết quả khảo sát người dân có biện pháp phòng tránh tình trạng ngập lụt hay không 204

xvii i

Hình 14 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của ngập lụt đến sức khỏe người dân 204

Hình 15 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của ngập lụt đến đời sống sinh hoạt của người dân 205

Hình 16 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của ngập lụt đến hoạt động sản xuất kinh doanh và công ăn việc làm của người dân 205

Hình 17 Kết quả khảo sát mức độ thiệt hại do ngập lụt gây ra cho người dân 206

Hình 18 Kết quả khảo sát thời gian để khôi phục lại hoạt động sau khi ngập lụt xảy ra 206

Hình 19 Lấy mẫu nước ngập và khảo sát thực địa tại Khu dân cư Metro 207

Hình 20 Lấy mẫu nước ngập và khảo sát thực địa tại Khu dân cư Metro 207

Hình 21 Lấy mẫu nước ngập và khảo sát thực địa tại Khu dân cư Metro 208

Hình 22 Lấy mẫu nước ngập và khảo sát thực địa tại Khu dân cư Metro 208

Hình 23 Lấy mẫu nước ngập và khảo sát thực địa tại Khu dân cư Hưng Phú 1 209Hình 24 Lấy mẫu nước ngập và khảo sát thực địa tại Khu dân cư Hưng Phú 1 209 Hình 25 Lấy mẫu nước ngập và khảo sát thực địa tại Khu dân cư Hưng Phú 1 209 Hình 26 Lấy mẫu nước ngập và khảo sát thực địa tại Khu dân cư Hưng Phú 1 210 Hình 27 Lấy mẫu nước ngập và khảo sát thực địa tại Khu dân cư Hưng Phú 1 210

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BMP Best Management Practice Thực hành Quản lý Tốt nhấtBOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa hay

nhu cầu oxy sinh học

Thống kê KH&CN TP.HCMCIRIA Construction Industry Research

and Information Association Hiệp hội Thông tin và Nghiêncứu Công nghiệp Xây dựngCOD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học

CSO Combined Sewer Overflow Hệ thống thoát nước kết hợp

trànDEM Digital Elevation Model Mô hình số độ cao

DR3M Distributed Routing

Rainfall-Runoff Model Mô hình Mưa rào Dòng chảyPhân tán Định tuyến

Thiết kế Hệ thống Thoátnước

FEMA Federal Emergency Management

Agency Cơ quan Quản lý Khẩn cấpLiên bang Hoa Kỳ

GI Green infrastructure Cơ sở hạ tầng xanh lá câyGIS Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lýGCMs Global Climate Models Các mô hình khí hậu toàn cầuHEC-HMS Hydrologic Engineering Centre-

Hydrologic Modelling System

Hệ thống Mô hình Thủy văncủa Trung tâm Kỹ thuật Thủy văn

Program – Fortran Chương trình Mô phỏngThủy văn – Fortran

một chiều của Halcrow vàWallingford Software

LID Low Impact Development Sự phát triển Tác động ThấpMAOUDC Metropolitan Area Outer

Underground Discharge Channel Kênh xả ngầm bên ngoài khuvực đô thịMCA Multi-Criteria Analysis Phân tích đa tiêu chí

ODA Official Development Assistance Hỗ trợ Phát triển Chính thứcPRECIS Providing Regional Climates for

Impact Studies Hệ thống mô hình khí hậukhu vực

QQS Quality-Quantity Simulators Phần mềm Mô

lượng-Chất lượng phỏng SốSCMs Stormwater Control Measures Các biện pháp

SMART Stormwater Management and

Road Tunnel Đường hầm xử lý nước mưavà phục vụ giao thôngSMEWW Standard Methods for The

examination of Water andWastewater

Các phương pháp chuẩn cho việc kiểm tra nước và nướcthải

Improvement Devices Các thiết bị cải thiện chấtlượng nước mưaSTORM Storage, Treatment, Overflow,

Runoff Model Mô hình Lưu trữ, Xử lý,Nước tràn, Dòng chảySUDS Sustainable Urban Drainage

System Hệ thống Thoát nước Đô thịBền vững

U.S EPA United States Environmental

Protection Agency Cục Bảo vệ Môi trường HoaKỳUTM Universal Transverse Mercator Hệ tọa độ UTM

WDM Watershed Data Management Quản lý Dữ liệu Lưu vựcWGS World Geodetic System Hệ thống Trắc địa Thế giới

Forecasting Nghiên cứu và dự báo thờitiếtWSUD Water Sensitive Urban Design Thiết kế Đô thị Nhạy cảm với Nước

có diện tích 1.440,4 km2, chiếm 3,52% diện tích toàn vùng (40.921,7 km2), là đơn vị hànhchính có diện tích nhỏ nhất vùng Đồng bằng sông Cửu Long (Tổng cục Thống kê, 2022).

Về dân số, thành phố có dân số trung bình là 1.247.000 người với 619.100 người nam và627.900 người nữ (Tổng cục Thống kê, 2022) Dân số Thành phố Cần Thơ chiếm 7,16%dân số toàn vùng với 17.422.600 người (Tổng cục Thống kê, 2022) Tính đến tháng 12năm 2021, toàn thành phố có mật độ dân số là 866 người/km2, là một trong các đơn vịhành chính có mật độ dân số cao nhất vùng Đồng bằng sông Cửu Long (Tổng cục Thống

kê, 2022) Thành phố Cần Thơ được xem là “thành phố động lực” tiêu biểu của khu vựcNam Bộ, sự phát triển của thành phố sẽ đóng vai trò kéo theo sự phát triển của toàn vùngĐồng bằng sông Cửu Long (World Bank, 2014)

Trong giai đoạn hiện nay, đi đôi với sự tăng trưởng kinh tế, hiện tượng đô thị hóa tạiThành phố Cần Thơ cũng diễn ra với tốc độ nhanh và chiều hướng phức tạp Điều này đãgây ra những khó khăn và thách thức rất lớn cho các nhà quản lý đô thị tại khu vực này.Bên cạnh vấn đề đô thị hóa, Thành phố Cần Thơ còn phải đối mặt với một số vấn đề môitrường đặc thù như biến đổi khí hậu, lũ lụt, nước biển dâng và sụt lún đất (World Bank,2014) Sự kết hợp của các vấn đề môi trường này tạo ra một sức ép lớn cho hoạt độngquản lý thoát nước trên địa bàn thành phố Phương thức truyền thống hiện đang sử dụngtrong quản lý thoát nước tại Thành phố Cần Thơ không thể đáp ứng được nhu cầu hiện tại

vì nhiều lý do chủ quan và khách quan Để giải quyết những vấn đề trên, các nhà quản lýcủa thành phố đã áp dụng nhiều công nghệ mới vào hoạt động quản lý thoát nước Thànhphố đã xây dựng được hệ thống bản đồ số phục vụ cho việc quản lý cơ sở hạ tầng của hệthống cấp thoát nước và thủy lợi (Nguyễn Hiếu Trung, Trịnh Công Đoàn, 2011; Nguyen

Hieu Trung et al., 2012; Nguyen Hieu Trung et al., 2014) Bên cạnh đó, thành phố cũng

đã cho vận hành thử nghiệm WebGIS hỗ trợ hoạt động quản lý môi trường và tài nguyên

nước (Kỷ Quang Vinh, 2010; Nguyễn Hiếu Trung và ctv., 2011; Trương Chí Quang và ctv., 2013; Lê Văn Thạnh và ctv., 2014) cũng như ứng dụng công cụ mô hình hóa vào

hoạt động quản lý thoát nước (Nguyễn Thành Lộc, 2016; Nguyễn Ngọc Toàn, Nguyễn

Đình Giang Nam, Nguyễn Võ Châu Ngân, 2021) Chính quyền thành phố dự kiến kếhoạch cải tạo và xây mới hệ thống thoát nước trên 32 tuyến đường và hai trạm bơm tạikhu vực Quận Ninh Kiều (Báo điện tử Tiền Phong, 2022) Bên cạnh đó, Thành phố cầnThơ còn đề xuất dùng camera, bản đồ, máy bay không người lái, lập mạng lưới cộng tácviên để cảnh báo ngập lụt, xây dựng phương án quy hoạch cần tính tới cốt nền (Báo điện

tử Tiền Phong, 2022) Được sự tài trợ của Ngân hàng Thế giới và SECO, Ban Quản lý dự

án ODA cùng các sở, ngành thành phố đã triển thực hiện Dự án “Phát triển Thành phốCần Thơ và tăng cường khả năng thích ứng của đô thị” (còn gọi là Dự án 3) với ba hợpphần chính, trong đó hợp phần 3 có nội dung “Xây dựng hệ thống thông tin quản lý rủi rongập cho Thành phố Cần Thơ” tên FRMIS (Cổng thông tin điện tử Thành Phố Cần Thơ,2022) FRMIS là công cụ hỗ trợ giúp quản lý rủi ro ngập một cách thông minh, tự độngđiều chỉnh mực nước, dựa vào các dữ liệu không gian, các số liệu mực nước, khí trượngthủy văn, các công cụ của công nghệ thông tin và thiết bị điều khiển bao gồm hai phầnchính là Trung tâm điều hành FRMIS và hệ thống SCADA bao gồm các đầu đo mựcnước, chất lượng nước, đầu đo khí tượng thủy văn, các camera quan sát đường phố, hệthống truyền dẫn dữ liệu và hệ thống điều khiển vận hành cửa cống của các công trìnhcống, trạm bơm hoạt động liên tục quanh năm Bên cạnh đó, Dự án 3 còn xây dựng hợpphần cơ sở dữ liệu dùng chung đã chuẩn hóa được 25 lớp dữ liệu của 3 ngành Tài nguyên

và Môi trường, Xây dựng, Lao động Thương binh và Xã hội (Báo điện tử Giao Thông,2022) Các dự án này cho thấy những nỗ lực rất lớn của các nhà khoa học và quản lý tạiThành phố Cần Thơ trong việc đổi mới và nâng cao hiệu quả công tác quản lý Tuy nhiêncác dự án này vẫn chưa thể giải quyết được các vấn đề còn tồn tại đối với hoạt động quản

lý thoát nước và giảm ngập đô thị tại Thành phố Cần Thơ

Ninh Kiều và Cái Răng là những trung tâm kinh tế, xã hội, chính trị, văn hóa và dulịch hiện đại của Thành phố Cần Thơ Đây là hai trong số chín đơn vị hành chính cấpquận huyện của thành phố, được thành lập theo Nghị định số 05/2004/NĐ-CP ngày02/01/2004 của Chính phủ (Chính phủ, 2004) Cũng giống với đặc điểm chung của Thànhphố Cần Thơ, quá trình đô thị hóa tại Ninh Kiều và Cái Răng diễn ra với tốc độ nhanh vàmạnh Điều này đã làm cho hệ thống thoát nước không còn khả năng đáp ứng được nhucầu hiện tại của cộng đồng dân cư, từ đó dẫn đến kết quả là tình trạng ngập đô thị ngàycàng nghiêm trọng hơn theo thời gian Hiện tượng này đã làm tăng áp lực, đồng thời tạo

ra những khó khăn và thách thức lớn cho công tác quản lý thoát nước tại Ninh Kiều vàCái Răng Để có cơ sở xây dựng các giải pháp thiết thực, hiệu quả và đồng bộ cho việcgiải quyết tình trạng này, vấn đề đặt ra là phải xác định được hiện trạng công tác quản lýthoát nước, giảm ngập đô thị và chất lượng nước ngập tại khu vực hai quận nội đô, nơi mà

hệ thống thoát nước đang xuống cấp nhanh chóng và ngập đô thị đang diễn ra phức tạp

Chính vì lý do trên, đề tài này được thực hiện với mục tiêu xây dựng các giải pháptổng hợp nhằm nâng cao hiệu quả của công tác quản lý thoát nước và giảm ngập đô thịdưới tác động của các yếu tố không chắc chắn về điều kiện tự nhiên và phát triển kinh tế

xã hội nhanh chóng như Thành phố Cần Thơ Các giải pháp này sẽ giúp các nhà quản lýgiải quyết được nhiều vấn đề bất cập còn tồn tại, nâng cao hiệu quả của hoạt động quản lýthoát nước và giảm ngập đô thị tại khu vực nghiên cứu Phạm vi đề tài sẽ tập trung chủyếu vào các giải pháp quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị tại các quận nội thành củaThành phố Cần Thơ vì đây là vấn đề hết sức cấp bách mà thành phố cần phải giải quyếtngay Kết quả của đề tài sẽ là cơ sở cho việc nâng cao chất lượng cuộc sống của ngườidân và phát triển kinh tế xã hội tại Thành phố Cần Thơ

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.2.1 Mục tiêu chung

Nghiên cứu xây dựng các giải pháp tổng hợp nhằm nâng cao hiệu quả của công tácquản lý thoát nước và giảm ngập đô thị dưới tác động của các yếu tố không chắc chắn vềđiều kiện tự nhiên và phát triển kinh tế xã hội nhanh chóng như Thành phố Cần Thơ

1.2.2 Mục tiêu cụ thể

- Đánh giá hiện trạng công tác quản lý thoát nước, giảm ngập đô thị và chất lượngnước ngập tại Thành phố Cần Thơ

- Xác định các tác động của các thay đổi về điều kiện tự nhiên và phát triển kinh tế

xã hội đến công tác quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị tại Thành phố Cần Thơ

- Đề xuất các giải pháp tổng hợp nhằm nâng cao hiệu quả của công tác quản lý thoátnước và giảm ngập đô thị tại Thành phố Cần Thơ

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các quy trình nghiệp vụ trong công tác quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị tại Thành phố Cần Thơ

- Hiện trạng hệ thống thoát nước tại Thành phố Cần Thơ

- Công tác quản lý thoát nước bao gồm lượng nước (vùng ngập, thời gian ngập) và chất lượng nước ngập tại khu dân cư đô thị

- Hiện tượng ngập đô thị và công tác giảm ngập tại Thành phố Cần Thơ

- Các vấn đề còn tồn tại trong công tác quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị tạiThành phố Cần Thơ

- Tác động của các yếu tố không chắc chắn về điều kiện tự nhiên và phát triển kinh

tế xã hội đến công tác quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị tại Thành phố Cần Thơ

- Khả năng ứng dụng của giải pháp “Hạ tầng xanh” trong quản lý thoát nước vàgiảm ngập đô thị tại Thành phố Cần Thơ

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi không gian: khu vực nghiên cứu (KVNC) của đề tài là Thành phố CầnThơ, vị trí địa lý của khu vực nghiên cứu nằm ở trung tâm vùng Đồng bằng sông CửuLong (Sở Tài nguyên và Môi trường Thành phố Cần Thơ, 2019):

+ Phía bắc giáp Tỉnh Đồng Tháp

+ Phía tây bắc giáp Tỉnh An Giang

+ Phía đông giáp Tỉnh Vĩnh Long

+ Phía nam giáp Tỉnh Hậu Giang

+ Phía tây nam giáp Tỉnh Kiên Giang

Đề tài nghiên cứu tập trung chủ yếu tại hai quận nội đô của Thành phố Cần Thơ baogồm Quận Ninh Kiều và Quận Cái Răng Trong mỗi quận nêu trên chọn một khu dân cưđiển hình thường xuyên chịu tác động của hiện tượng ngập đô thị để chạy mô hình thoátnước và đề xuất các giải pháp quản lý phù hợp, cụ thể là tại Quận Ninh Kiều chọn Khudân cư Metro và tại Quận Cái Răng chọn Khu dân cư Hưng Phú 1

- Phạm vi thời gian: thời gian nghiên cứu tiến hành dự kiến từ năm 2019 đến 2022

Hình 1.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu của đề tài

- Phạm vi nội dung: tập trung chủ yếu vào công tác quản lý thoát nước, giảm ngập

đô thị và chất lượng nước ngập tại KVNC

1.4 GIẢ THUYẾT VÀ CÂU HỎI NGHIÊN CỨU

1.4.1 Giả thuyết nghiên cứu

- Hoạt động quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị trong hiện tại chịu sự tác độngtổng hợp của nhiều yếu tố, bao gồm cả điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội tại Thànhphố Cần Thơ

- Hoạt động quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị trong tương lai sẽ có sự thayđổi so với hiện tại khi có sự tác động của các yếu tố không chắc chắn tại Thành phố CầnThơ

- Sự phát triển kinh tế xã hội và biến đổi khí hậu sẽ gây ảnh hưởng đến hoạt động quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị tại Thành phố Cần Thơ

- Các giải pháp phù hợp sẽ giúp giải quyết được các vấn đề còn tồn tại, nâng caohiệu quả công tác quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị, từ đó nâng cao chất lượngcuộc sống của người dân tại Thành phố Cần Thơ

1.4.2 Câu hỏi nghiên cứu

- Hoạt động quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị tại Thành phố Cần Thơ cónhững đặc điểm đáng chú ý nào? Có những yếu tố nào tác động đến hoạt động này?

- Những vấn đề còn tồn tại trong công tác quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị tạiThành phố Cần Thơ là gì?

- Các công cụ hỗ trợ nào có thể giải quyết được những vấn đề phát sinh trong quản

lý thoát nước và giảm ngập đô thị tại Thành phố Cần Thơ?

- Những tiêu chí nào là cơ sở để xây dựng các giải pháp tổng hợp nâng cao hiệu quảcông tác quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị tại Thành phố Cần Thơ?

- Khi có được các nhóm giải pháp tổng hợp phù hợp thì hoạt động quản lý thoátnước và giảm ngập đô thị tại Thành phố Cần Thơ sẽ có những thay đổi nào so với hiệntại?

1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Để giải quyết mục tiêu nghiên cứu đề ra, đề tài sẽ thực hiện ba nội dung nghiên cứu chính sau đây:

- Nội Dung 1: kết quả đánh giá hiện trạng công tác quản lý thoát nước, giảm ngập đôthị và chất lượng nước ngập tại KVNC

- Nội Dung 2: tác động và mức độ ảnh hưởng của các thay đổi về điều kiện tự nhiên

và kinh tế xã hội đến công tác quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị tại KVNC

- Nội Dung 3: các giải pháp tổng hợp nhằm nâng cao hiệu quả của công tác quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị tại KVNC

1.6 Ý NGHĨA NGHIÊN CỨU

1.6.1 Ý nghĩa khoa học

Về mặt khoa học, đề tài đã hệ thống hóa được các vấn đề lý luận và thực tiễn có liênquan đến công tác quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị trong điều kiện có nhiều biếnđộng về tự nhiên và đô thị hóa cao như Thành phố Cần Thơ Đề tài là cơ sở phương phápluận, định hướng và là tài liệu tham khảo cho những nghiên cứu sâu hơn về hoạt động

quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị sẽ triển khai tại Thành phố Cần Thơ cũng nhưvùng Đồng bằng sông Cửu Long trong tương lai Đề tài đã đánh giá được khả năng ứngdụng của mô hình thoát nước SWMM trong mô phỏng hệ thống thoát nước và hiện tượngngập đô thị Bên cạnh đó đề tài cũng sẽ là cơ sở khoa học hữu ích cho việc xây dựng cácgiải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thoát nước và giảm ngập đô thị tại Thànhphố Cần Thơ và những khu đô thị có tính chất tương tự

1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn

Về mặt thực tiễn, đề tài đã thu thập và xây dựng được một bộ dữ liệu tổng hợp vềquản lý thoát nước, giảm ngập đô thị và chất lượng nước ngập tại Thành phố Cần Thơ.Đây là một nguồn dữ liệu tham khảo có ích cho các nghiên cứu sau này trong lĩnh vực cấpthoát nước và môi trường tại KVNC nói riêng và Thành phố Cần Thơ nói chung Các kịchbản thoát nước được xây dựng và kết quả dự báo diễn biến ngập đô thị là nguồn tài liệutham khảo cho việc đánh giá ảnh hưởng của hiện tượng ngập đô thị đối với cộng đồng dân

cư tại KVNC, đây là một nguồn thông tin hữu ích cho các nhà quản lý đô thị tại Thànhphố Cần Thơ Với nguồn dữ liệu đầu vào đáng tin cậy, kết hợp với các phương phápnghiên cứu phù hợp, các giải pháp tổng hợp xây dựng từ đề tài này sẽ là cơ sở cho việcgiải quyết được các vấn đề bất cập còn tồn tại, nâng cao hiệu quả của hoạt động quản lýthoát nước và giảm ngập đô thị, từ đó giảm các tác động của ngập lụt, góp phần ổn địnhđiều kiện sống của người dân và đảm bảo phát triển kinh tế ổn định cho tại Thành phốCần Thơ

1.7 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài này có hai nét mới so với các nghiên cứu đi trước:

- Nét mới thứ nhất: nghiên cứu đã đề xuất được cách tiếp cận khoa học và tích hợpcho công tác quản lý ngập đô thị, bao gồm tính toán động thái ngập (mô hình toán), phântích tác động của công tác quản lý hạ tầng thoát nước, đánh giá tác động của cộng đồngdân cư đô thị đến khả năng thoát nước và chất lượng nước ngập dưới tác động của cácyếu tố không chắc chắn như thay đổi chế độ lũ sông Mekong, chế độ mưa do biến đổi khíhậu, hoạt động phát triển kinh tế xã hội của địa phương Nghiên cứu được thực hiện ởmức độ chi tiết cao, phức tạp về mặt hạ tầng và nguồn thải từ khu dân cư có mật độ dân sốcao

- Nét mới thứ hai: nghiên cứu cũng đã phân tích tính khả thi và hiệu quả của giảipháp mới trong giảm ngập đô thị là “Hạ tầng xanh” (Green Infrastructure) trong các kịchbản thay đổi về dòng chảy và lượng mưa trong tương lai dưới tác động của biến đổi khíhậu Thông qua việc tích hợp giải pháp Hạ tầng xanh này vào mô hình toán và Hệ thống

Thông tin Địa lý để phân tích định lượng, phân bố không gian và thời gian ngập của khuvực nghiên cứu Qua đó lượng hóa được hiệu quả của giải pháp, tạo nền tảng khoa họccho việc ra quyết định quản lý ngập lụt cũng như công tác quy hoạch, thiết kế các khu dân

cư đô thị ở Đồng bằng sông Cửu Long

1.8 CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN

Luận án bao gồm năm chương với cấu trúc theo thứ tự như sau:

- Chương 1: Giới thiệu

- Chương 2: Tổng quan tài liệu

- Chương 3: Phương pháp nghiên cứu

- Chương 4: Kết quả và thảo luận

- Chương 5: Kết luận và đề xuất

Hình 1.2 Mối liên kết giữa các chương trong luận án

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 TỔNG QUAN CÔNG TÁC QUẢN LÝ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ 2.1.1 Những nét chính về hệ thống thoát nước

Hệ thống thoát nước là tổ hợp những công trình, thiết bị và giải pháp kỹ thuật được

tổ chức để thực hiện nhiệm vụ thoát nước (Hoàng Văn Huệ, 2002) Trong Văn bản hợpnhất số 13/VBHN-BXD, hệ thống thoát nước gồm mạng lưới thoát nước, các trạm bơmthoát nước mưa, nước thải, các công trình xử lý nước thải và các công trình phụ trợ khácnhằm mục đích thu gom, chuyển tải, tiêu thoát nước mưa, nước thải, chống ngập úng và

xử lý nước thải Chúng ta cũng có thể hiểu hệ thống thoát nước là một tập hợp bao gồmcác công cụ, đường ống và công trình thực hiện ba chức năng bao gồm thu nhận, vậnchuyển và xử lý nước thải trước khi xả ra nguồn (Nguyễn Trung Việt và Trần Thị MỹDiệu, 2016) Xét trên một quan điểm khác, hệ thống thoát nước là một hệ thống nhân tạobao gồm hệ thống thoát nước hình thành trên bề mặt hoặc dưới bề mặt đất, các công trìnhliên quan và máy bơm, nhờ đó lượng nước dư thừa được loại bỏ khỏi khu đô thị (HenkRitzema, 2014)

Nếu xem xét trên quan điểm hệ thống, khái niệm “hệ thống thoát nước” dùng để chỉtoàn bộ hệ thống cơ sở hạ tầng tập trung phục vụ cho hoạt động thoát nước, bao gồm

đường ống, hố ga, công trình và trạm bơm (Butler et al., 2018) Các đô thị trên thế giới

thường sử dụng hai loại hệ thống thoát nước chính: hệ thống kết hợp, hệ thống riêng biệt.Bên cạnh đó, một số đô thị còn sử dụng hệ thống lai hay còn gọi là hệ thống tách biệt mộtphần Ngoài ra các đô thị hiện đại còn triển khai các hệ thống không đường ống (SUDShoặc Hệ thống Thoát nước Đô thị Bền vững) quản lý dòng nước mưa gần với nguồn mà

chúng được tạo ra (Butler et al., 2018).

Tại Việt Nam, hệ thống thoát nước rất đa dạng, nhưng thường chia ra thành ba loạichính là: (1) hệ thống thoát nước chung; (2) hệ thống thoát nước riêng; (3) hệ thống thoátnước nửa riêng (Hoàng Văn Huệ, 2002) Các tác giả Đỗ Trọng Miên và Vũ Đình Dịu(2005) thì lại chia hệ thống thoát nước thành bốn loại chính là: (1) hệ thống thoát nướcchung; (2) hệ thống thoát nước riêng; (3) hệ thống thoát nước riêng một nửa; (4) hệ thốngthoát nước hỗn hợp Theo Hoàng Đình Thu (2005), hệ thống thoát nước gồm năm bộphận chính: (1) hệ thống thoát nước bên trong nhà, (2) mạng lưới thoát nước trong sânnhà hay tiểu khu, (3) mạng lưới thoát nước ngoài đường phố, (4) trạm bơm và các ốngdẫn có áp, (5) các công trình làm sạch và ống cống xả nước thải đã làm sạch ra nguồn

Tùy vào đặc điểm của khu vực, mạng lưới thoát nước ngoài đường phố có thể đónnhận nước thải từ mạng lưới thoát nước tiểu khu, mạng lưới thoát nước ngoài sân hoặc từmạng lưới thoát nước của ngôi nhà, cũng có cả mạng lưới thoát nước của nhà máy xínghiệp Các mạng lưới thoát nước thường được thiết kế và xây dựng theo kiểu tự chảy

Để đảm bảo nước có thể tự chảy được, người ta chia ra thành các lưu vực thoát nước vàđặt ống cống theo chiều dốc của địa hình Lưu vực thoát nước có thể hiểu là phần lãnh thổđược giới hạn bằng các đường phân thủy Hệ thống thoát nước bao gồm năm bộ phậnchính: (1) thiết bị thu và dẫn bên trong nhà, (2) mạng lưới thoát nước bên ngoài nhà, (3)trạm bơm và ống dẫn áp lực, (4) công trình xử lý, (5) cống và miệng xả nước vào nguồn(Nguyễn Trung Việt và Trần Thị Mỹ Diệu, 2016)

Mạng lưới thoát nước làm việc theo chế độ tự chảy và không đầy tiết diện ống Do

đó khi chọn sơ đồ mạng lưới thoát nước phải căn cứ vào địa hình, điều kiện đất đai cũngnhư vị trí của các nguồn nước Các sơ đồ thoát nước thường gặp được chia thành năm loạichính sau: sơ đồ vuông góc, sơ đồ chéo nhau, sơ đồ song song, sơ đồ phân vùng, sơ đồ lytâm (Hoàng Đình Thu, 2005) Còn theo Nguyễn Xuân Trục (2005), Các sơ đồ thoát nướcthường gặp cũng được chia thành năm loại chính sau: đường cống chính vuông góc vớisông, đường cống chính song song với sông, hệ thống thoát nước hình nan quạt, hệ thốngthoát nước dạng phân tán, hệ thống thoát nước tùy theo địa hình từng vùng

2.1.1.1 Hệ thống thoát nước của một số quốc gia trên thế giới

Tại Mỹ các hệ thống cống thoát nước đầu tiên cho đến 1948 được xây dựng dướidạng hệ thống kết hợp (Báo điện tử Xây dựng, 2016) Chính quyền lựa chọn sử dụng các

hệ thống này để tiết kiệm chi phí xây dựng Nước thải từ các hệ thống kết hợp này thoát

ra sông, hồ và biển mà không qua xử lý Cuối những năm 1850 thì các hệ thống cốngthoát nước có quy mô lớn đầu tiên lần lượt được xây dựng ở Chicago và Brooklyn (Báođiện tử Xây dựng, 2016) Cuối thế kỷ 19, các cơ sở xử lý nước thải tại Mỹ còn rất ít Đếnnhững năm đầu tiên của thế kỷ 20, nhiều thành phố đã xây dựng hệ thống thoát nước và

xử lý nước thải riêng biệt, với khoảng 772 cộng đồng có hệ thống cống thoát nước kếthợp, phục vụ khoảng 40 triệu người, chủ yếu ở vùng Đông Bắc, khu vực Ngũ Đại Hồ vàvùng Tây Bắc (Báo điện tử Xây dựng, 2016) Cho đến nay, cơ sở hạ tầng thoát nước của

Mỹ bao gồm 1,2 triệu dặm đường cống (hệ thống thoát nước và cống rãnh kết hợp), cáctrạm bơm nước thải và 16.024 nhà máy xử lý nước thải thuộc sở hữu công với khoảng17% người Mỹ có hệ thống vệ sinh tại chỗ như bể tự hoại (Báo điện tử Xây dựng, 2016).Tại Australia các hệ thống thoát nước có thể xử lý hơn 320.000 triệu lít nước thảimỗi năm (Báo điện tử Xây dựng, 2016) Đây là quốc gia có hệ thống thoát nước và xử lýnước thải tiên tiến thuộc loại tốt nhất thế giới Các loại nước thải phát sinh từ hoạt độngsinh hoạt của người dân được dẫn vào hệ thống thoát nước chung thông qua một mạng

lưới các đường ống ngầm Tại Melbourne, nước thải từ hoạt động sản xuất được gọi làchất thải thương mại, loại nước thải này có thể chứa hóa chất độc hại, kim loại, chất tẩyrửa có thể làm tăng nguy cơ tổn lại đến môi trường và tăng chi phí xử lý (Báo điện tử Xâydựng, 2016) Các doanh nghiệp cần phải được sự cho phép mới được xả loại nước thảinày vào hệ thống thoát nước

Tại Anh hệ thống thoát nước cho London được xây dựng từ năm 1859 đến 1870 (11năm) và vẫn còn được sử dụng cho đến ngày hôm nay (Express Drainage Solutions,2013) Các tư liệu lịch sử gọi hệ thống này với cái tên là “Hệ thống thoát nước Victoria”,được thiết kế bởi Kỹ sư trưởng của Hội đồng Công trình Metropolitan là Ngài JosephBazacheette Hệ thống này bao gồm 85 dặm đường cống chạy song song với sôngThames, với 1.100 cống đường phố, với chi phí 4,2 triệu bảng, tương đương từ 50 đến 60

tỉ bảng ngày nay Hệ thống thoát nước này không thể đáp ứng nhu cầu ngày nay và nướcthải thường xuyên tràn vào sông Thames (lên tới 39 triệu m3 trong một năm), chỉ cần mộtlượng mưa 2 mm là có thể gây ra tràn và ô nhiễm nước Để khắc phục tình trạng trên, dự

án Đường hầm Thames Tideway đã được đề xuất Dự án Thames Tideway được xây dựngxung quanh đường hầm chính, với 7,2 m đường kính và dài 16 dặm, mà sẽ chạy chủ yếudưới sông Thames ở khoảng từ 30 và 70 mét dưới mặt đất Bên cạnh đó còn có các dự ánxây dựng đường hầm Lee để thu giữ lượng nước tràn từ 35 cống tràn kết hợp gây ô nhiễmnhất và nâng cấp năm nhà máy xử lý nước thải chính của London

Tại Nhật hệ thống thoát nước hiện đại đầu tiên được xây dựng tại khu vực Kandacủa Tokyo vào năm 1884 (Express Drainage Solutions, 2019) Đến cuối chiến tranh thếgiới thứ hai, người ta đã nỗ lực phối hợp để hiện đại hóa hệ thống thoát nước trên khắpnước Nhật Tại thủ đô Tokyo hiện nay, các đường hầm khổng lồ được sử dụng để bảo vệkhu vực này khỏi bị ngập lụt (Báo điện tử Xây dựng, 2016) Cụ thể là do diện tích đất giớihạn nên Nhật đã xây dựng một hệ thống thoát nước ngầm khổng lồ tại ngoại ô thủ đôTokyo Dự án bắt đầu từ năm 1992, đưa vào hoạt động từ năm 2006, chính thức hoànthành vào năm 2009, kéo dài trong 17 năm Đây được xem là công trình thoát nước ngầmlớn nhất thế giới bao gồm năm trục hình trụ lớn, cao khoảng 70 m, đường kính khoảng 30

m Tất cả các trục này được nối thông với nhau bằng một đường hầm có thiết kế cong,đường kính 10 m, dài 6,3 km Ở cuối hệ thống này, nước mưa sẽ được trữ trong một bểkiểm soát áp lực khổng lồ có chức năng giảm áp lực nước, kiểm soát dòng nước trongtrường hợp chẳng may có một máy bơm bị vỡ Bể chứa có chiều dài 177 m, rộng 78 m vàcao khoảng 22 m dưới lòng đất Hệ thống này có khả năng xả nước mưa với lưu lượng

200 m3/s ra sông Edo (Báo điện tử Xây dựng, 2016)

Tại Singapore nước mưa được thu thập thông qua một mạng lưới đường ống dài8.0 km, dẫn về 17 hồ chứa, đồng thời thu lại nước đã qua sử dụng bằng hệ thống đường

2.1.1.2 Hệ thống thoát nước tại một số địa phương ở Việt Nam

Hệ thống thoát nước phổ biến nhất ở các địa phương của Việt Nam hiện nay là hệthống thoát nước chung (Hoàng Văn Huệ, 2009) Phần lớn các hệ thống này có tuổi thọvào khoảng 100 năm, mục đích chính là thoát nước mưa, ít được sửa chữa, duy tu, bảodưỡng nên đã xuống cấp nhiều Bên cạnh đó, việc xây dựng bổ sung các công trình thoátnước được thực hiện một cách chắp vá, không theo quy hoạch lâu dài, không đáp ứngđược yêu cầu phát triển đô thị Các dự án thoát nước đô thị sử dụng vốn ODA đã và đangđược triển khai thực hiện thường áp dụng kiểu hệ thống chung trên cơ sở cải tạo nâng cấp

hệ thống hiện có, chỉ có thành phố Huế là áp dụng hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn.Đối với các khu công nghiệp được xây dựng từ 1994 đến nay, các hệ thống thoát nướcđược xây dựng theo dạng phổ biến trên thế giới, thường có hai hoặc ba hệ thống thoátnước riêng biệt:

- Hai hệ thống: nước mưa thoát riêng, còn nước thải sản xuất sau khi đã xử lý sơ bộtrong từng nhà máy thì thoát chung và xử lý kết hợp với nước thải sinh hoạt

- Ba hệ thống: ba đường thoát riêng cho ba loại nước thải

Giá trị chiều dài bình quân cống trên đầu người này tại Hà Nội, TP.HCM, HảiPhòng, Đà Nẵng là 0,2 đến 0,25 m/người, còn lại chỉ đạt từ 0,05 đến 0,08 m/người(Hoàng Văn Huệ, 2009) Trong từng khu đô thị, mật độ cống thoát nước khác nhau, khutrung tâm đặc biệt là các khu phố cũ, mật độ cống thoát nước thường cao hơn các khu vựcmới xây dựng Nhiều đô thị gần như chưa có hệ thống thoát nước, nhất là các thị xã tỉnh

lỵ vừa được tách tỉnh Một số đô thị có hệ thống thoát nước hết sức yếu kém như Tuy Hoàvới hệ thống thoát nước chỉ phục vụ cho khoảng 5% diện tích đô thị, Quy Nhơn 10%, Ban

Mê Thuột 15%, Cao Bằng 20% Các đô thị có hệ thống thoát nước tốt nhất như Hà Nội,Hải Phòng, TP.HCM và một số đô thị nhỏ như Lào Cai, Thái Bình cũng chỉ phục vụkhoảng 60% diện tích đô thị Các công ty thoát nước, công ty môi trường đô thị tại các địa

phương và các công ty tư vấn đưa ra nhận định có trên 50% các tuyến cống đã bị hư hỏngnghiêm trọng cần phải sửa chữa, 30% các tuyến cống đã xuống cấp, chỉ khoảng 20% vừađược xây dựng là còn tốt (Hoàng Văn Huệ, 2009)

2.1.2 Những nét chính về quản lý thoát nước đô thị trên thế giới

Theo Miguez et al (2012), hệ thống thoát nước là một phần của cơ sở hạ tầng các

thành phố và cũng là một thành phần quan trọng trong cuộc sống đô thị Nếu hệ thốngthoát nước được xây dựng không hợp lý và hoạt động không hiệu quả thì các thành phố sẽ

bị lũ lụt, suy thoái môi trường, các vấn đề vệ sinh và sức khỏe cũng như sự gián đoạn dịch

vụ của thành phố Các dòng chảy đô thị trong những thời điểm khác nhau của lịch sử đãđược xem là nguồn cung cấp nước quan trọng, tạo ra khả năng phòng vệ, trở thành mộtcon đường vận chuyển hàng hóa cũng như đưa các loại chất thải ra khỏi các thành phố

Có một nghịch lý trong mối quan hệ giữa tài nguyên nước và các thành phố: nước làyếu tố cơ bản đối với cuộc sống, nhưng đô thị hóa không phải lúc nào cũng đi kèm vớiquy hoạch và cơ sở hạ tầng cần thiết thường không được cung cấp đầy đủ, dẫn đến suy

thoái nguồn tài nguyên nước (Miguez et al., 2012) Khi các thành phố bắt đầu phát triển,

đặc biệt là sau cách mạng công nghiệp, các vấn đề về đô thị hóa trở nên lớn hơn nhiều và

lũ lụt đô thị gia tăng về cường độ và tần suất Cách tiếp cận truyền thống cho các hệ thốngthoát nước trở nên không còn phù hợp Trước tình hình này, một số cách tiếp cận mới đãđược phát triển để tạo sự cân bằng các mô hình dòng chảy theo không gian và thời giantốt hơn Tuy nhiên không chỉ có các khía cạnh về mặt thủy lực, các biện pháp kỹ thuậtcũng đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết các vấn đề của hệ thống thoát nước.Tài nguyên nước trong thành phố cần được xem xét theo cách tích hợp Các giải pháp bềnvững cho hệ thống thoát nước phải tính đến việc phục hồi đô thị và cải tạo sông kênhrạch, cải thiện chất lượng cuộc sống, áp dụng các quy trình có sự tham gia của cộng đồng.Một số nền văn minh cổ đại đã thể hiện sự quan tâm lớn khi xây dựng hệ thống thoátnước, kết hợp các mục tiêu thu gom nước mưa, ngăn chặn hiện tượng lũ lụt và truyền tải

chất thải tại các đô thị (Miguez et al., 2012) Các hệ thống thoát nước hiện đại đã xuất

hiện vào thế kỷ 19 ở Tây Âu Các hệ thống này chủ yếu được xây dựng để giải quyết cácvấn đề nước thải phát triển từ quá trình đô thị hóa nhanh chóng Trong cách mạng côngnghiệp, hệ thống thoát nước chưa được quan tâm đúng mực và được xem như là một kếhoạch thứ yếu trong sự phát triển đô thị Vệ sinh và thoát nước đô thị trở thành một vấn

đề lớn cùng với việc xử lý chất thải không đầy đủ dẫn đến một số loại bệnh gây ra sự suygiảm sức khỏe cộng đồng Vai trò của thoát nước đô thị trở nên quan trọng trong việcgiúp giải quyết vấn đề này Một cách tiếp cận mang tính bền vững cho các hệ thống thoátnước đã trở thành một thách thức quan trọng cần phải giải quyết Các kỹ sư thoát nướcnhận thức được rằng cơ sở hạ tầng hiện tại đã quá tải với yêu cầu của các đô thị Việc

kiểm soát tại nguồn, hành động dựa trên nguyên nhân gây lũ lụt và tập trung vào các biệnpháp lưu trữ và thấm xuống đất, được xem như một lựa chọn mới phù hợp vào cuốinhững năm 1970 (Andoh and Iwugo, 2002)

Một cách tiếp cận tích hợp coi đầu nguồn là đơn vị để lập kế hoạch là cơ sở ban đầucho một thiết kế hệ thống bền vững Thiết kế hệ thống thoát nước đô thị tích hợp với pháttriển thành phố, nhằm giảm tác động đến chu trình thủy văn, quá trình thấm và cho phépgiữ nước các hồ chứa đô thị nhân tạo, xem xét các mối quan tâm, hạn chế và hợp lực từ

kỹ thuật thủy lực và đô thị hóa là một lựa chọn cơ bản để xử lý lũ lụt đô thị Bên cạnhkhía cạnh số lượng, chất lượng nước cũng trở thành vấn đề chính, các nhà quản lý nhậnthấy nước thải và xử lý chất thải rắn trở thành vấn đề cần được xử lý cùng nhau Thuhoạch nước mưa xuất hiện như là một cơ hội để tăng khả năng sử dụng tài nguyên nướctrong các đô thị Một số quan niệm khác nhau đã được đề xuất trong những thập kỷ qua,tuy nhiên chúng có xu hướng xem xét những câu hỏi đó theo cách tích hợp, giải quyết cácvấn đề tự nhiên của chu trình thủy văn, đồng thời tăng thêm giá trị cho các thành phố.Khi biến đổi khí hậu và lũ lụt đô thị ngày càng trở thành những thách thức cấp bách,các hệ thống thoát nước được thiết kế cho sự phát triển bền vững về môi trường đã trởnên phổ biến hơn Hệ thống Thoát nước Đô thị Bền vững đầu tiên sử dụng một chuỗiquản lý đầy đủ bao gồm kiểm soát nguồn ở Anh là trạm đường cao tốc dịch vụ Oxfordđược thiết kế bởi các chuyên gia SUDS là Robert Bray Associates (SusDrain, 2020) Banđầu thuật ngữ SUDS mô tả cách tiếp cận của Anh đối với hệ thống thoát nước đô thị bềnvững Các quốc gia khác có cách tiếp cận tương tự tại chỗ bằng cách sử dụng một thuậtngữ khác như Thực hành Quản lý Tốt nhất Nước mưa (Best Management Practice BMP)

và Sự phát triển Tác động Thấp ở Hoa Kỳ (Low Impact Development LID), và Thiết kế

Đô thị Nhạy cảm với Nước (Water Sensitive Urban Design WSUD) ở Australia (U.S.EPA, 2007)

Coffman et al (1998) đề xuất một khái niệm về thiết kế có liên quan đến Sự phát

triển Tác động Thấp (Low Impact Development LID) Thiết kế LID thông qua một tậphợp các thủ tục để cố gắng hiểu được và tái tạo đặc điểm thủy văn trước khi xảy ra đô thịhóa Trong bối cảnh này, việc sử dụng các cảnh quan chức năng xuất hiện như các yếu tốhữu ích trong lưới đô thị, để cho phép phục hồi các quá trình thấm và giữ nước của lưuvực tự nhiên Đó là một sự thay đổi trong các khái niệm thiết kế truyền thống, hướng tớimột thiết kế bắt chước các đặc điểm thủy văn của một lưu vực tự nhiên, liên quan đến thểtích, dòng vào, dòng ra và tần số

Một xu hướng khác trong quá trình phát triển thiết kế hệ thống thoát nước là sử dụngphương pháp Thực hành Quản lý Tốt nhất Nước mưa (Best Management Practices BMP),được triển khai chủ yếu ở Hoa Kỳ và Canada Thuật ngữ này cũng được gọi là khả năng

kiểm soát ô nhiễm nguồn không phải dạng điểm và liên quan đến quản lý nước mưa Theocách này, BMP nước mưa được cho là hoạt động theo cách phân tán trên lưu vực, tíchhợp lượng nước và kiểm soát chất lượng nước nhằm giảm thiểu tác động do thay đổi sửdụng đất, với chi phí tối ưu BMP được thiết kế để giảm lượng nước mưa, dòng chảy cựcđại và ô nhiễm nguồn không phải dạng điểm thông qua quá trình thấm xuống đất, lọc sinhhọc hoặc hóa học, lưu trữ và giữ nước Chúng cũng có thể được phân loại thành cấu trúckhi đề cập đến các thiết bị và giải pháp kỹ thuật được thiết lập, hoặc không cấu trúc khiliên quan đến thay đổi mang tính thủ tục (U.S EPA, 2004) LID và BMP thường được sửdụng cùng nhau và có thể bổ sung cho nhau

Batista et al (2005) đã giới thiệu các khái niệm về Kỹ thuật Bù đắp trong thiết kế

thoát nước đô thị, có nghĩa là đưa ra một số biện pháp khác nhau, tập trung vào khả năngxâm nhập và lưu trữ, với mục đích bù đắp các tác động đô thị vào chu trình thủy văn.Một khả năng khác của việc cải thiện các giải pháp thoát nước đô thị liên quan đếnkhái niệm Hệ thống Thoát nước Đô thị Bền vững (Sustainable Urban Drainage SystemSUDS) Bên cạnh việc góp phần phát triển bền vững, hệ thống thoát nước có thể đượcphát triển để cải thiện thiết kế đô thị, quản lý rủi ro môi trường và tăng cường môi trườngxây dựng Mục tiêu của SUDS bao hàm cả hai vấn đề về số lượng và chất lượng cũng nhưtối đa hóa các tiện ích và cơ hội về đa dạng sinh học Giải pháp về SUDS đảm bảo cả bamục tiêu này (CIRIA, 2007) Triết lý của SUDS là phục hồi các điều kiện tự nhiên củakhu vực trước khi xảy ra quá trình đô thị hóa

Sự phát triển liên tục của tất cả các khái niệm này và tìm kiếm giải pháp cho hệthống thoát nước đô thị mới cũng dẫn đến khái niệm Thiết kế Đô thị Nhạy cảm với Nước(Water Sensitive Urban Design WSUD) bắt nguồn từ Australia WSUD cố gắng tích hợpkhoa học xã hội và vật lý trong một đề xuất quản lý toàn diện cho vùng nước đô thị

Langenbach et al (2008) định nghĩa WSUD là sự hợp tác liên ngành của quản lý nước,

thiết kế đô thị và kiến trúc cảnh quan, khi xem xét tất cả các phần của chu trình nước đôthị, kết hợp chức năng quản lý nước và phương pháp thiết kế đô thị và tạo điều kiện cho

sự bền vững về sinh thái, kinh tế, xã hội và văn hóa Cụm từ “nhạy cảm với nước” địnhnghĩa một mô hình mới trong quản lý chu trình nước đô thị tích hợp kết hợp các ngànhkhoa học kỹ thuật và môi trường khác nhau liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ nước,bao gồm bảo vệ môi trường nước trong khu vực đô thị Giá trị cộng đồng và nguyện vọngcủa các khu vực đô thị nhất thiết phải chi phối các quyết định thiết kế đô thị cũng như quátrình thực hành quản lý nước Tích hợp sử dụng nước đô thị ở các quy mô không giankhác nhau, với sự tham gia của các lĩnh vực kiến thức khác nhau, cố gắng bảo tồn môitrường tự nhiên và tăng thêm giá trị cho môi trường xây dựng, trong khuôn khổ có sự

tham gia của cộng đồng đóng một vai trò quan trọng, là điểm chính để mô tả khái niệm WSUD

Gusmaroli et al (2011) đề xuất áp dụng phương pháp tiếp cận hệ sinh thái, nhằm bổ

sung hoặc thay thế khái niệm Thiết kế Bờ sông (Waterfront Design) Thiết kế Bờ sôngchủ yếu nhằm mục đích khôi phục mối quan hệ giữa sông và thành phố xung quanh tuyếnnơi chúng gặp nhau Phương pháp cải tạo sông theo quan điểm môi trường là xem thànhphố như một sinh vật biến đổi liên tục và do đó có khả năng mô hình hóa và tự thích nghitheo yêu cầu phục hồi các tính năng tự nhiên hơn của dòng chảy

Đối với quan điểm hiện đại, quản lý thoát nước đô thị bao gồm nhiều hướng tiếp cận

với nhiều mô hình tiên tiến phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau (Fletcher et al., 2014).

Các hướng tiếp cận này được thể hiện sơ lược trong Hình 2.1 Hoạt động quản lý thoátnước đô thị tại Thành phố Cần Thơ chỉ mới bước đầu thử nghiệm các hướng tiếp cận mớitrên những khu vực có quy mô nhỏ Nhìn chung những lợi ích thu được từ các thử nghiệmnày vẫn còn ít và chưa rõ ràng

Hình 2.1 Mối liên hệ giữa các cách tiếp cận khác nhau trong quản lý thoát nước đô thị

(Nguồn: Fletcher et al., 2014)

Thành phố Bọt biển (Sponge City) là ý tưởng của các nhà khoa học Trung Quốctrong hoạt động quản lý thoát nước đô thị Một Thành phố Bọt biển là thành phố có cấu

trúc và thiết kế để hấp thụ và thu thập nước mưa và sử dụng nó để giảm lũ lụt Nước mưathu hoạch có thể được tái sử dụng cho tưới tiêu và sử dụng tại nhà Xây dựng Thành phốBọt biển đòi hỏi đầu tư lớn, nhưng có nhiều lợi ích Ưu điểm của giải pháp Thành phố Bọtbiển: (1) cải thiện chất lượng nước nói chung; (2) nước mưa bị thu thập và có thể được tái

sử dụng; (3) giảm khả năng lũ lụt; (4) giảm các vấn đề đường sắt; (5) giảm cường độ đảo

nhiệt đô thị (He et al., 2019).

Theo quan điểm hiện đại về thoát nước, hoạt động quản lý thoát nước đô thị phảiđảm bảo các mục tiêu chính: (1) giảm nhẹ lũ lụt; (2) giải trí và thẩm mỹ; (3) đảm bảo chấtlượng nước; (4) phục hồi chế độ dòng chảy; (5) đảm bảo sinh thái của vùng nước tiếpnhận; (6) sử dụng nước mưa như một nguồn tài nguyên; (7) khả năng phục hồi, vi khí hậu

và các mục đích khác Các mục tiêu này ngày càng tăng lên theo sự phát triển của các đô

thị trên thế giới theo thời gian (Fletcher et al., 2014) Hình 2.2 mô tả một cách sơ lược sự

phát triển của các mục tiêu quản lý thoát nước đô thị theo thời gian từ 1960 cho đến 2013

và hiện nay Hệ thống quản lý thoát nước đô thị tại Thành phố Cần Thơ trong giai đoạnhiện tại chỉ mới bước đầu đáp ứng được ba mục tiêu giảm nhẹ lũ lụt, giải trí thẩm mĩ vàđảm bảo chất lượng nước tại một số khu vực trung tâm

Hình 2.2 Sự phát triển của các mục tiêu quản lý thoát nước đô thị theo thời gian

(Nguồn: Fletcher et al., 2014)

Nếu xem xét các đô thị trên khía cạnh của quản lý thoát nước, các thành phố trên thếgiới nói chung sẽ phát triển qua sáu giai đoạn chính: (1) thành phố cấp nước; (2) thànhphố cống rãnh; (3) thành phố thoát nước; (4) thành phố đường thủy; (5) thành phố chutrình nước; (6) thành phố nhạy cảm với nước (iWater Project, 2018) Thành phố Cần Thơchỉ mới ở giai đoạn thành phố cấp nước vì đã bước đầu đáp ứng được nhu cầu nước cấpsinh hoạt cho người dân và dần chuyển sang giai đoạn thành phố cống rãnh khi các cơquan ban ngành đang nỗ lực xây dựng hoàn thiện hệ thống thoát nước đô thị

2.1.3 Một số mô hình quản lý thoát nước đô thị mới

2.1.3.1 Hệ thống Thoát nước Đô thị Bền vững

a) Khái niệm Hệ thống Thoát nước Đô thị Bền vững:

Theo CIRIA (2007), hệ thống thoát nước được phát triển phù hợp với phát triển bềnvững được gọi là Hệ thống Thoát nước Đô thị Bền vững (SUDS) Tại một khu vực cụ thể,các hệ thống này được thiết kế để quản lý rủi ro môi trường do dòng chảy đô thị và đónggóp các giải pháp cải thiện môi trường Mục tiêu của SUDS là giảm thiểu tác động từ sựphát triển đến số lượng và chất lượng của dòng chảy, tối đa hóa các cơ hội tiện ích và đadạng sinh học Khái niệm ba chiều, được trình bày trong Hình 2.3, cho thấy các mục tiêuchính mà hệ thống này cố gắng đạt được Tất cả các mục tiêu phải có vị trí ngang nhau vàgiải pháp lý tưởng sẽ tạo ra lợi ích cho cả ba lĩnh vực Triết lý của SUDS là tái tạo cànggần càng tốt đặc điểm thoát nước tự nhiên từ một khu vực trước khi bị đô thị hóa

CIRIA (2007) cho rằng các thiết kế của SUDS nhằm mục đích giảm dòng chảy bằngcách tích hợp các biện pháp kiểm soát nước mưa trên toàn khu vực trong các đơn vị nhỏ

và riêng biệt Thông qua kiểm soát dòng chảy hiệu quả tại nguồn, cần giảm thiểu các cấutrúc làm suy giảm dòng chảy và cấu trúc điều khiển dòng chảy