Luận văn thạc sĩ Quản lý môi trường: Đánh giá khả năng áp dụng các kỹ thuật phát triển tác động thấp tại lưu vực Tân Hóa Lò Gốm

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1- Tổng quan các tải liệu khí tượng, thủy văn, địa hình, chế độ sử dung đất, vănhóa xã hội, các tài liệu về hệ thống thoát nước hiện hữu của lưu vực TH — LG.2- Mô p

NGUYEN PH C THUY DƯƠNG

ĐÁNH GIA KHẢ NANG AP DUNG CAC KỸ THUATPHÁT TRIEN TAC DONG THAP TẠI LƯU VUC

TAN HOA LO GOM

Chuyên ngành: Quản ly môi trườngMã số: 608510

LUẬN VÁN THẠC SĨ

TP HO CHÍ MINH, tháng 12 năm 2014

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINHCán bộ hướng dẫn khoa học : TS CHAU NGUYEN XUAN QUANG

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV va Trưởng khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được chỉnh sửa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

NHIEM VỤ LUẬN VAN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Phúc Thùy Dương MSHV: 12260646Ngày, tháng, năm sinh: 01/01/1989 Nơi sinh: Quảng NgãiChuyên ngành: Quản lý Môi trường Mã số : 608510I TÊN DE TÀI: Đánh giá khả năng áp dụng các kỹ thuật phái triển tác động

thấp tại lưu vực Tân Hoa - Lò GomH NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1- Tổng quan các tải liệu khí tượng, thủy văn, địa hình, chế độ sử dung đất, vănhóa xã hội, các tài liệu về hệ thống thoát nước hiện hữu của lưu vực TH — LG.2- Mô phỏng hệ thống thoát nước của lưu vực TH — LG bằng mô hình SWMM vàđánh giá khả năng gây ngập tại lưu vực TH - LG trong điều kiện lượng mưa tăngvà thay đôi chế độ sử dung dat

3- Đề xuất áp dụng các kỹ thuật LID cho lưu vực TH - LG4- Đánh giá tính khả thi của các kỹ thuật LID về mặt thủy văn, môi trường kinhtế và xã hội

Ill NGÀY GIAO NHIEM VU : 20/01/2014IV NGAY HOAN THANH NHIEM VU: 15/12/2014V CAN BO HUONG DAN: TS CHAU NGUYEN XUAN QUANG

Tp HCM, ngày 06 tháng 02 năm 2015CÁN BO HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

TRUONG KHOA MOI TRƯỜNG

(Họ tên va chữ ky)

LỜI CÁM ƠNLời đầu tiên, tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn đến TS Châu Nguyễn XuânQuang đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ và bố sung những kiến thức cũng như kinhnghiệm vô cùng quý giá trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Môi trường và Tài nguyên— trường Đại học Bách Khoa TP.HCM đã nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt nhữngkiến thức chuyên môn và kinh nghiệm cho tôi trong suốt thời gian học tập tạitrường.

Tôi cũng xin chân thành cám ơn các anh chi tại Trung tâm Quản lý nước vàBiến đối khí hậu, Trung tâm chống ngập Thanh phố Hỗ Chí Minh, UBND Phường13, Quận 6, TP HCM và UBND Phường Phú Trung, Quận Tan Phú, TP HCM, đãnhiệt tình hỗ trợ, cung cấp thông tin trong quá trình điều tra, thu thập số liệu tạođiều kiện cho tôi hoàn thành luận văn một cách tốt nhất

Sau cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, hỗ trợ đónggóp ý kiến, động viên tôi trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành luận vănnày.

Tp HCM, ngày 15 tháng 12 năm 2014

Học viên

Nguyễn Phúc Thùy Dương

khá trầm trong gây ảnh hưởng nặng nề về nhiều mặt va vẫn chưa được giải quyếttriệt dé Vì vậy nghiên cứu này được thực hiện nhằm đề xuất một cách tiếp cận mớitrong vấn đề kiểm soát ngập cho khu vực này, đó là áp dụng kỹ thuật phát triển tácđộng thấp Đây là phương pháp tiếp cận thoát nước mới mang tính bền vững, gópphân giải quyết van dé ngập nhưng vẫn bảo đảm được cảnh quan tự nhiên Có rấtnhiều kỹ thuật LID nhưng trong khuôn khổ nghiên cứu dé xuất bốn kỹ thuật cơ bảnvà pho biến, đã được sử dụng nhiều nơi đó là Thùng chứa nước mưa, Không gianxanh, Vỉa hè thâm và Mái nhà xanh.

Để đánh giá khả năng áp dụng của các kỹ thuật này, tác giả tiến hành phântích đa tiêu chí cho bốn phương án trên với các tiêu chí Kỹ thuật, Kinh tế và Thammỹ Tương ứng với 3 tiêu chí trên, 4 chỉ thị được dùng để phân tích là khả nănggiảm lưu lượng dòng chảy cao điểm, khả năng giảm chất ô nhiễm, mức độ chấpnhận của cộng đồng và chi phí vòng đời của các kỹ thuật LID Các phương phápđược sử dụng trong nghiên cứu dé xác định xếp hang cho các tiêu chí đó là phươngpháp mô hình hóa, điều tra xã hội học và phân tích lợi ích chi phí

Kết quả cho thấy ở các tiêu chí khác nhau, xếp hạng của các kỹ thuật LIDkhông giống nhau Cụ thé là Mái nhà xanh là phương án có hiệu quả giảm ngập tốtnhất với khả năng giảm dòng chảy cao điểm đến gần 20%, Không gian xanh làphương án tốt nhất trong khả năng loại bỏ TSS tới gần 20% và cũng là phương ánđược người dân đánh giá cao nhất về mặt thâm mỹ Via hè thâm là phương án cóchỉ phí đầu tư và bảo trì thấp nhất Qua khảo sát, tầm quan trọng của các tiêu chícũng được tìm hiểu và theo đó giảm ngập mối quan tâm lớn nhất, tiếp theo là giảmô nhiễm và tham mỹ

Kết quả phân tích đa tiêu chí cho thấy nếu không xét đến tiêu chí kinh tế,Không gian xanh và Mái nhà xanh là các phương án có tính khả thi cao nhất dé ápdụng tại Lưu vực Tân Hóa Lò Gốm Tuy nhiên nếu kinh tế là ưu tiên hàng đầu thìVia hè thấm là phương án đáng quan tâm nhất

ABSTRACTIn recent years, the flooding problem at Tan Hoa Lo Gom basin becomeserious and influence on many aspects and have not be solved completely.Therefore, this study was undertaken to propose a new approach to resolve floodingproblems in this area, which is the technical application of low impact development.This approach is new and contribute sustainable drainage to solve floodingproblems while ensuring the natural landscape There are many LID techniques butthis study proposed four basic techniques which are so popular, and have been usedin many case stydies as Rainwater harvesting, Green Roofs, Urban Green Space andPervious Pavements.

LID techniques have multiple benefits beside flood mitigation To assess theapplicability of these techniques, the author conducted multi-criteria analysis for thefour alternatives on the criteria of Hydrology, Environment, Aesthetics andEconomics Corresponding to the four criteria above, four indicators are used toanalyze the possibility of reducing the peak flow, the ability to reduce pollutants,social acceptance and life cycle costs of LID techniques The method used in thestudy to determine the ranking criteria for the modeling method, social survey andlife cost analysis.

Results from technical, social and economical comparisons are dissimilar.Green Roofs is the best flood mitigation measure where it can attenuate runoff by20 % Urban Green Space is the best performer in pollutant removal capacity with35 % As for social acceptance, Pervious Pavements is confirmed to be the mostpreferred one in terms of Aesthetics Values through statistical analysis of the socialsurvey results Through the survey, relative importance of the criteria is alsoexplored of which Flood mitigation is the first concern, followed by Environmentand Aesthetics.

The next step is to put them together under MCA framework The authordecided to separate the first three criteria with Economic considerations because allFlood Mitigation, Environment and Social Acceptance are benefits that thecommunity enjoy whereas the Government would not pay the Cost Without

Pavements will be chosen for their competitive prices.

LỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan day là công trình nghiên cứu của riêng tôi Ngoại trừ các nộidung đã được trích dẫn, các số liệu, kết quả được trình bày trong luận văn này là hoàntoàn chính xác, trung thực và chưa từng được công bồ trong bất kỳ công trình nào trướcđây.

Tp HCM, ngày 14 tháng 11 năm 2014

Học viên

Nguyễn Phúc Thùy Dương

TÓM TAT 2 - SE 5E 11151521115 511115 1115111115111 1511111111111 1111111111 01.01 111.0 50900.) 62979025 81090922 iDANH MỤC TU VIET TẮTT tt E931 311 1E 111128 11111 vn: ivDANH MỤC BANG BIEU - E311 SE 311 1 1E 111v 1g go VDANH MỤC HÌNH ANH - - E191 91 91 E5 511151 111 515126 1 18181 11x crei viiChương 1 MO DAU woieeccccccccccccccscsesscscscscssscscscscsscscscsssvsssscsescssscsssscscssesssecscssesseeeees |1.1 Đặt vẫn dé -G- tt 1121 11110 TT HT HT ng |1.2 Tính cấp thiết của để tài - 55c 2221233221 1111212121111 2111111111111 ce.21.3 Mục tiêu nghiÊn CỨU - - - << 1000 kh 31.4 Nội dung thực hiỆn - - G G9990 0000 kh 31.5 Phương pháp nghiÊn CỨU - -GĂG G1000 vn 31.5.1 Tổng quan tài HiỆU - ¿6 SE 2E+E9SESE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrrkrkrrerred 31.5.2 Phương pháp bản đỒ - - + 2 6+6 E E2 SE EE2E£E2EEEEEE2EEE171E1 1112 xe, 31.5.3 Mô hình hóa - 5-5652 2E9E5 E123 1515151521 1111 1115151111115 01 011110 Hy 41.5.4 Phương pháp khảo sát thực địa và điều tra xã hội học - -s-s«¿ 41.5.5 Phương pháp phân tích đa tiêu chí - - - << «< + 55s Essessseke 41.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của GE tầI, HH ng ng gi 41.6.1 Y nghĩa khoa hoc - ¿E52 222213119 E5 121115151311 11 211111111111 cy 41.6.2 Y nghĩa thực tiỄn - ¿- - - S2 E23 1 15 5 121211151511 11 1111011111111 11 11 x 41.6.3 Tính mới của dé tài ¿ ¿6-6 S2 123 1 1911 121211151111 11 1101011111111 11 11c xe 51.7 Giới hạn để tài - - cv 111121111 910101 11T H1 HT ng 5Chương 2 TONG QUANN - - c3 1 1 1515115151111 1111111111111 T111 1111711111 1e 6 62.1 Mô hình SWMM - CS 1 E1 1 1 1511111 111111111 1101011101011 0101012011111 cv 62.1.1 Giới thiệu chung về mô hình SWMM - 52 2522 e+terererrereree 62.1.2 Ứng dụng của mô hình SWMMM ¿5 5c Sex E22 1 1211 xcrerrreo 62.1.3 Cơ sở toán hoc của mô hìnhh - - - «<< << 33311113111 11111155 5111111155 x5 62.2 Phương pháp tiếp cận phát triển tác động thấp LID - 55-5: 13

2.2.1 Khái nIỆm - - G1009 nọ vn 142.2.2 Các kỹ thuật LLÏÏD - - - << 1339000101 vn 152.2.3 Tình hình nghiên cứu về áp dụng LID hạn chế ngập lụt 202.2.3.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam S335, 232.3 Lưu vực Tân Hóa Lồ ŒGỐm - - - tk E911 EE SE gEvv gvgvgvseree 252.3.1 Điều kiện tự nhiÊn - tt 11112 19191 1E 11T 1g ren 25Bang 2.3 Lượng mưa trung bình trong 12 tháng << «+ Ss + sveeeess 292.3.2 Kinh tế văn hóa xã hội lưu vực Tân Hóa Lò Gỗm - 2s s s2 302.3.3 Hiện trạng hệ thong thoát nước của lưu vực TH - LG 312.4 Phân tích đa tiêu chi (Multi Criteria Analysis- MCA) << 32CHUONG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU -. 5©cccccecererrerrreed 353.1 Phương pháp luận - - - << -Ă 111001 re 353.1.1 Khung phân tích chung - - << 5 13300 1 ng ke 353.1.2 Nội dung nghiên cứu cụ thỂ ¿5 52 22+ £E+E+EEtvxerrerrererered 363.2 Các phương pháp nghiÊn CỨU - << G G1001 3 9901 1 ng re 373.2.1 Phương pháp mô hìnhh - - << + 1 1133311111 133 9111111 vn ng kg 373.2.1.1 Lý do lựa chọn mô hình - << «5s 999999 1 1 1 ve 373.2.1.2 Yêu cầu dữ liệu đầu vào của mô hình - 2s s se £sEsesxsxe: 373.2.1.3 Cầu tao mang lưới trong SWMM - - KH he 373.2.1.4 Các bước thiết lập mô phỏng một dự án - 2 255252552 383.2.2 Phương pháp khảo sát ý kiến người dân: -5- 5 +ccscs+szceẻ 433.2.3 Phân tích Chi phÍ - - << + 1111339111011 1199 901 vn 443.2.4 Phuong pháp phân tích đa tiêu chí << 5 5S S S9 1 ke 453.2.4.1 Các bước thực hiện một phân tích đa tiêu chí - - - 453.2.4.2 Lựa chọn tiêu ChÍ - C3 3100000001111 111111115 111111 1£ vớ 453.2.4.3 Các kỹ thuật phân tích đa tiêu chí 55c ssesss 46Chương 4 KET QUA VÀ THẢO LUẬN ¿ 5-5 < S2 Sex EEEEEEeEEEererrees 494.1 Phát triỀn mô hình c +: ©++ x22 494.2 Dự báo mức độ ngập lụt tại Lưu vực Tân Hóa Lo Gốm theo các kịch bản 494.2.1 Các kịch bản mưa thiết kế và phát triển đô thị - 5c se: 49

4.2.1.1 Các con mưa thiét KẾ - ¿+ - + 2 SE SE E32 E123 E51 12121112 504.2.1.2 Các kịch bản phát triển đô thị ¿22 555+s+c+££ezezeseerrered 514.2.2 Đánh giá mức độ ngập lụt tại lưu vực TH- LG qua các kịch bản 514.2.2.1 Kịch bản 1 viccccccccccscccscscsscscscscsesscscscscscsscscscscssssssescscscsvsssscsesssssesess 514.2.2.2 Kịch bản 2 ¿-c- tt 2 1 1 12121111 111111 1111011111011 11 11tr.524.3 Dé xuất áp dụng các kỹ thuật LID tại lưu vực Tân Hóa Lò Gốm 544.3.1 Lựa chọn tiểu lưu vực điển hình: ¿+ +5 sx EsESESE+EseEseseeeseseree 544.3.2 Các thông số can thiết cho việc áp dụng LID của các tiểu lưu vực điển

4.4 Đánh giá tính khả thi của các kỹ thuật LID - 5 << 5 << <2 574.4.1 Đánh gia tính kha thi về mặt Môi trường của các kỹ thuật LID 584.4.1.1 Đánh giá kha năng giảm dòng chảy cao điểm của các kỹ thuật LID604.4.1.2 Đánh giá khả năng giảm chất ô nhiễm (TSS) của các kỹ thuật LID.614.4.2 Đánh giá tinh khả thi của các kỹ thuật LID về mặt kinh tế 624.4.2.1 Thùng chứa nƯỚC mua - << << 1 00 ng 624.4.2.2 Chi phí vòng đời của 60m” Mái nhà xanh - 2-5 - +s+sscee 634.4.2.3 Chi phí vòng đời cho 100m? Không gian xanh - 644.4.2.4 Chi phí vòng doi cho 100m” Via hè thắm - + 5 s+s+zsrecxeẻ 654.4.2.5 Xếp hang các kỹ thuật LID theo tiêu chí kinh tế - 664.4.3 Đánh giá tính khả thi của các kỹ thuật LID về mặt Xã hội 674.4.4 Xác định trọng số của các tiêu Chí - +: + + set SE se E*E+ESEESESESEEsErksersed 684.4.5.2 Phuong pháp dém tiêu chí (Borda Count) ¿-5-5s+sss+s+s+s¿ 714.4.5.3 Phuong pháp so sánh các phương án theo cặp -<<<5 714.4.6 So sánh các kết QUA v.eceescsccsessssesessesesessesesessesesessesesecsesesessesessescsssesessseeeeess 724.4.7 Phân tích đa tiêu chí có tính đến tiêu chí kinh tẾ -. -:-s-: 73CHUONG 5 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ c6 ccccccerteerrrrrrrrrrrreee 775.1 KẾ luậnn G111 1121 1 5 9111511111 11101911110 11T ng ng ng 775.2 Kiến nghị, - ¿5c 19 E1 121115151511 111115 111111111111 01 010111010111 01 7011111011 1y 78TÀI LIEU THAM KHẢO G-G G63 539191 3E 9191 1 1 111121 1E 1121 eo 80

WB: World Bank — Ngân hang Thế giớiMCA: Multi-Criteria Analysis — Phân tích đa tiêu chí

STTAT: SUDS Treatment Train Asessment Tool — Công cụ đánh giá và lựa chọngiải pháp kiểm soát thích hợp

KTST: Kỹ thuật Sinh thái

Bảng 2.1: Sự khác nhau co bản trong 2 cách tiếp cận thoát nước truyền thống vàphương pháp tiếp cận phát triển tác động thấp . + + +c+c+xsEsrererrereeered 13Bảng 2.2: Chế độ sử dụng đất trong Lưu vực Tân Hóa — Lò Gốm 27Bang 2.3: Lượng mưa trung bình qua các tháng - 28Bang 2.4: Dân số lưu vực Tân Hóa — Lò Gốm - 2 5252 2+E+E+£z£z£szxccee 31Bảng 4.1: Các con mưa thiết kế với tần suất lặp lại từ 2 đến 50 năm 50Bang 4.2: Các kịch bản phát triển đô thị ¿ - 5+ + 252 S2+E+E+E2E£E£EcEeEerersrereee 51Bảng 4.3: Các thông số của các tiểu lưu vực điển hình ¿-¿-5- 55s csss+xzx2 56Bảng 4.4: Tóm tắt các kỹ thuật LID được áp dung tại các tiểu lưu vực 57Bảng 4.5: Đánh giá các kỹ thuật LID về mặt Môi trường - 5-5-5552 58Bảng 4.6: Xếp hạng các phương án LID về mặt môi trường - - 5-52 61Bang 4.7: Chi phí đầu tư cho Im” Thùng chứa nước mưa - + 55s +s+s+ss2 62Bang 4.8: Chi phí bảo trì cho Im” Thùng chứa nước mưa - 5-55-5555: 63Bang 4.9: Chi phí đầu tư cho 60m” mái nhà xanh 2-2-5 + 2 s+sz£zzszsz 63Bảng 4.10: Chi phí bảo trì cho 60m” mái nhà xanh 25-52 2+ +£s+xz£szxzce2 64Bang 4.11: Chi phí đầu tư cho 100m” Không gian xanh - 5-52 55¿ 64Bảng 4.12: Chi phí bảo trì cho 100m” Không gian xanh 25+ 25552552 65Bang 4.13: Chi phí đầu tư ban đầu cho 100m” Via hè thắm 2-5 5s: 65Bang 4.14: Chi phí đầu bảo trì cho 100m” Via hè thấm 5-52 <5255+sc5+2 65Bang 4.15: Xếp hạng các kỹ thuật LID theo tiêu chí Kinh tế 5-5-5-5-5¿ 66Bang 4.16: Chi phí đầu tư ước tính cho | thùng chứa nước mưa 68Bang 4.17 Chi phí bảo trì cho Im? Thùng chứa nước mưa 68Bảng 4.18 Xếp hang các kỹ thuật LID theo tiêu chí Kinh tế - - 69Bảng 4.19 Xếp hạng các kỹ thuật LID về mặt xã hội ¿2-2 2 2 scs+s+xzx2 68Bang 4.20: Trọng số của các tiêu chí - + 256 6+2 E23 3 E2 E121 E11E1 E111 rree 69Bảng 4.21: Xếp hạng các phương án theo tiêu chí 5 2 2c cscscecszezecxd 70Bang 4.22: Chuẩn hóa và xếp hang các phương án bằng kỹ thuật xếp hạng giá trị 71Bảng 4.23: Xếp hạng các phương án theo kỹ thuật đếm tiêu chí: 71

Bang 4.24: Ma trận so sánh các phương AN ou eee eesccecccessesneeceeeeeeesesnaeeeeeeeseeaeees 72Bang 4.25: Tổng hợp xếp hạng các phương án LID theo các kỹ thuật phân tíchBảng 4.26: Xếp hạng các phương án LID theo 4 tiêu chí ¿5-5-5 5555s+s2s2 74Bang 4.27: Trường hop | -Tất cả các tiêu chí đều có trọng số băng nhau và đều

DANH MỤC HÌNH ANHHình 2.1: Ô trữ sinh hỌC <6 S3 E91 E191 91 98 1E 1121111 1111111 neo 16Hình 2.2: Via hè thấm (Porous Paveimet) - + 25252252222 E+E+EzEzrrsrereee 17Hình 2.3: Không gian Xan - «+ «x00 re 18Hình 2.4: Thùng mưa điền hình thiết lập cho một hộ gia đình . - 18Hình 2.5: Ao thực vat ở Oregon, USÁ ng vu 19Hình 2.7: Sơ đỗ bồ trí các kỹ thuật LIID ¿-¿- - + 2 2 52E+E+E£E£E£E+EzEzEErxrerereee 22Hình 2.8: Sơ đồ khu vực trường Đại hoc Saint MalaySia - <<<<<+23Hình 2.9: Bản đồ ranh giới hành chính lưu vực Tân Hóa — Lò Gốm 26Hình 2.10: Bản đồ sử dụng đất khu vực dự án kênh Tân Hóa-Lò Gốm 28Hình 3.1: Sơ đỗ phương pháp luận nghiên cứu - - 52 2 25s+£+££z£s+szc+2 35Hình 3.2: Khai báo các ký hiệu cho từng đối tượng Giá trị mặc định cho tiểu lưu

6000: 39Hình 3.4: Khai báo tiêu lưu vực Khai báo trạm do mưa ó5 s5 s+s£sxsxzxe: 40Hình 3.5: Sơ đồ nút cv th HH Hee 41Hình 3.6: Khai ba0 nÚK Q0 41Hình 3.7: Sơ đỗ tuyến thoát nưỚC v.cccceccccccscssscssecsessssescscsssesesesssssssscseesscsesseseseens 42Hình 3.8: Khai báo tuyến thoát nước - - + ¿2 +2 2+2 SE£E+E+ESEE£E£E+EeErErkrxrkrree 42Hình 3.9: Khai báo biểu đồ dao động và đường cong đặc tính của mực nước triéu43Hình 3.10: Sơ đỗ các bước tiễn hành phân tích đa tiêu chí -5- 5-55: 45Hình 3.11: Sơ đồ lựa chọn tiêu chí phân tích MCA - 225-555 <+c2£2£s+<zS+2 46Hình 4.1: Sơ đỗ hệ thống thoát nước tại lưu vực Tân Hóa Lò Gốm được mô phỏngbăng SWMMM 5< S2 SE 1 15 1 111 1512151111 111115 1111111151101 01 11.11010111 11 7 E001 49Hình 4.2: Biéu đồ một trận mưa thiết kế với tần suất lặp lại 5 năm, tong luong mua

06) 0 3 50Hình 4.3: Sự thay đổi số điểm ngập và thé tích nước ngập theo các trận mưa 52Hình 4.4: Biểu đồ sự thay đối số điểm ngập theo tỉ lệ bề mặt không thắm 53

Quá trình phát triển đô thị thường gây ra các tác động bat lợi đến hệ thốngthủy văn, chất lượng nước và hệ sinh thái của một lưu vực Một trong nhữngnguyên nhân chính của van dé này là do quá trình bê- tông hóa làm diện tích bề mặtthấm bị giảm đáng kể Diện tích bề mặt thắm suy giam két hợp việc gia tăng lượngmưa và theo thời gian, hệ thông cống thoát nước ngày càng xuống cấp dẫn đến kếtquả là cường độ và tần suất ngập của lưu vực tăng lên môi trường sống bị ảnhhưởng nặng nề (Booth, 1991).

Chính vi vay, việc kiểm soát lũ lụt đô thị đã va dang là van dé cấp thiết củacác đô thị trên thế giới Cách tiếp cận thoát nước truyền thống hiện đang áp dụng làtim cách thoát nhanh nhất, và nhiều nhất lượng nước chảy tràn băng hệ thống thoátnước (kênh, công ) Tuy nhiên trong trường hợp lượng mua tăng đột biến và diệntích không thắm ngày một tăng, ngập đô thị vẫn diễn ra

Đề giải quyết van dé này, đã có một số giải pháp được thực hiện là nâng cấphoặc mở rộng hệ thống thoát nước hiện có, xây dựng đê hoặc lắp thêm bơm và côngngăn triều để kiểm soát lũ lụt Tuy nhiên giải pháp này chỉ mang tính đối phó và đặcbiệt các thông số thiết kế thường được dựa trên số liệu lịch sử để ứng phó với cácdiễn biến trong tương lai, do đó, các thành phố vẫn có nguy co bị ngập bởi các hiệntượng thời tiết bất thường như mưa lớn và triều cường Như vậy cần có một giảipháp hiệu quả hơn nhằm giải quyết vấn đề ngập lụt nhưng vẫn bảo vệ cảnh quan,tăng diện tích thắm tự nhiên và ít ảnh hưởng đến đời sống của người dân

Các kỹ thuật phát triển tác động thấp (Low impact development — LID) đượcxem là một cách tiếp cận thoát nước mới, có hiệu quả góp phan giải quyết van déngập lụt đô thị Day được xem làmột cách tiếp cận dé phát triển (hoặc tái phát triển)“hợp tác” với thiên nhiên để kiểm soát nước mưa sao cho gân nhất với điều kiện tựnhiên của khu vực trước khi phát triển LID sử dụngnhững nguyên tắc như bảo tồnvà tái tạo lại các tính năng cảnh quan thiên nhiên, giảm thiểu bề mặt không thắm détạo ra hệ thống các khu vực với chức năng thoát, hấp thu, cũng như xử lý nước mưa

dé sử dụng nước mưa như một nguồn tài nguyên chứ không phải là chất thải Apdụng một cách hợp lý các kỹ thuật LID sẽ giúp bảo tồn dòng chảy tự nhiên trongmột hệ sinh thái hoặc lưu vực, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường sống(USEPA, 2000).

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) là trung tâm kinh tế lớn nhất của ViệtNam và là một thành phố đông dân với hơn 7,6 triệu người (Tổng cuc Thong kê,2012) Với kết cau hạ tang đô thi được xây dựng từ trước 1975, tuy nhiên dưới áplực dân số, diện tích xây dựng ngày càng tang, diện tích thấm tự nhiên ngày càng bịthu hẹp, các kênh rạch bị lan chiếm, cốt nền một số nơi bị sụt lún, cùng với su giatăng mực nước biến do Biến đổi Khí hậu (BĐKH), TP.HCM đang đối mặt với nguycơ ngập lụt ngày càng trầm trọng Hệ thống thoát nước đô thị của TP.HCM đượcthiết kế với các thông số mưa và mực nước chưa có xét đến tác động của BDKH.Hiện nay dưới tác động của BĐKH và quá trình đô thị hóa dẫn đến lượng mưa giatăng, mực nước tại tuyến cửa ra cũng gia tăng theo thời gian Sự gia tăng lượng mưavà mực nước làm cho hệ thong thoát nước tại khu vực TP.HCM bị quá tai, dẫn đếntình trạng ngập lụt ngày càng nghiêm trọng hơn Do đó cần có giải pháp nhằm tăngcường năng lực hệ thống thoát nước đô thị tại TP.HCM

Lưu vực Tân Hóa — Lò Gốm (TH — LG) năm ở ranh phía Tây của TP.HCMđang đối mặt với van dé ngập lụt nặng nề và can thiết có những giải pháp ứng phókip thời nhằm hạn chế tinh trạng ngập cho Lưu vực này, đặc biệt là trong bối cảnh

BDKH.

Các kỹ thuật phát triển tác động thấp (LID) được xem là giải pháp hiệu quacho các van dé của hệ thông thoát nước truyền thống Phương pháp tiếp cận LIDnhằm tạo ra các cảnh quan có hiệu quả trong vẫn để quản lý nước, bắt chước gầngiống với hệ sinh thái của lưu vực trước khi phát triển, nhăm bảo toàn tối đa tínhtoàn vẹn của hệ sinh thái Day được xem là các giải pháp bố sung hiệu quả gópphan giải quyết van dé ngập lụt tại TP HCM nói chung cũng như đối với lưu vựcTH - LG nói riêng Chính vì vậy, đề tài “Đánh giá khả năng áp dụng các kỹ thuậtphát triển tác động thấp tại lưu vực Tân Hóa - Lò Gốm” được thực hiện nhằm

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của đề tài là phân tích các lợi ích và đánh giá khả năng ứngdụng các kỹ thuật LID tại lưu vực Tân Hóa Lò Gốm dé ứng phó với tình trạng ngậplụt tại đây.

1.4 Nội dung thực hiện

Đề đạt được mục tiêu trên, luận văn thực hiện các nội dung sau:Nội dung 1: Tổng quan các tài liệu khí tượng, thủy văn, địa hình, chế độ sửdụng đất, văn hóa xã hội, các tài liệu về hệ thông thoát nước hiện hữu của lưu vựcTH -LG.

Nội dung 2: Mô phỏng hệ thống thoát nước của lưu vực TH — LG bang môhình SWMM và đánh giá khả năng gây ngập tại lưu vực TH - LG trong điều kiệnlượng mưa tăng và thay đối chế độ sử dụng đất

Nội dung 3: Đề xuất áp dụng các kỹ thuật LID cho lưu vực TH - LGNội dung 4: Đánh giá tính khả thi của các kỹ thuật LID về mặt thủy văn,môi trường, kinh tế và xã hội

1.5 Phương pháp nghiên cứu

Đề đạt được các nội dung nghiên cứu trên luận văn sử dụng các phươngpháp:

1.5.1 Tổng quan tài liệu

Các nghiên cứu trong và ngoài nước về các giải pháp tác động thấp, tongquan về mô hình SWMM và những ứng dụng của mô hình với hệ thống thoát nướcdo thi Tong quan cac kich ban biến đối khí hậu cho khu vực nghiên cứu Các điềukiện tự nhiên, kinh tế, xã hội, các dữ liệu về ngập lụt tại khu vực nghiên cứu

1.5.2 Phương pháp bản đồ

Thu thập các bản đồ: Bản đỗ địa hình, địa chất, chế độ sử dụng đất, thủy văn,bản đồ giao thông của lưu vực Biên tập, xử lý ban đồ và phân tích đánh giá các bảnđồ địa hình, hiện trạng và các bản đồ về hệ thong thoát nước, kênh rach, mat nướctrên địa bàn lưu vực TH — LG.

1.5.4 Phương pháp khảo sát thực địa và điều tra xã hội học

Sử dụng phương pháp khảo sát ý kiến của người dân vẻ tính thắm mỹ củacác kỹ thuật LID nhằm qua đó gián tiếp đánh giá mức độ chấp nhận của người dânkhi áp dụng các kỹ thuật LID và đánh giá trọng số của các chỉ tiêu phân tích Quátrình khảo sát ý kiến được tiến hành bang cách phỏng van trực tiếp với bang câu hỏichuẩn bị sẵn

1.5.5 Phương pháp phân tích đa tiêu chí

Sử dụng phương pháp phân tích đa tiêu chí để đánh giá mức độ ưu tiên củacác kỹ thuật LID về các mặt thủy văn và môi trường, kinh tế, xã hội và qua đó đánhgid tính khả thi tương đối giữa các kỹ thuật LID

1.6 Y nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài1.6.1 Y nghĩa khoa học

Đề tài phân tích khả năng áp dụng kỹ thuật LID tại lưu vực TH- LG nhằmgóp phan hạn chế nước mưa chảy tràn, bố sung nước ngâm và cải thiện chất lượngnước mà vẫn đảm bảo cảnh quan, môi trường sống

1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu đề xuất cơ hội áp dụng các giải pháp LID trên thực tiễn và mởrộng cho các lưu vực khác trên địa bàn Thành phố Hỗ Chí Minh cũng như các lưuvực khác trong cả nước.

Thành phố Hồ Chí Minh nói chung cũng như lưu vực Tân Hóa — Lò Gốm nói riêng,nhưng đa phan các giải pháp mang tính công trình, cần nhiều đầu tư và không bềnvững Đề tài đề xuất một giải pháp mới mang tính mềm dẻo và bền vững và đảmbảo cảnh quan tự nhiên cho lưu vực Tân Hóa — Lò Gốm nhăm góp phan giải quyếtvấn đề ngập tại khu vực.

1.7 Giới hạn đề tài

Do điều kiện hạn chế về thời gian, tác giả kế thừa kết quả nghiên cứu trướcđây về mô hình mô phỏng hệ thống thoát nước lưu vực Tân Hóa — Lò Gốm bangSWMM Mô hình được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Quản ly nướcvà Biến đổi khí hậu dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Châu Nguyễn Xuân Quang,trong khuôn khổ dé tài “Xây dựng chiến lược quản lý rủi ro ngập lụt đô thị tong hợplưu vực Tân Hóa — LO Gốm”, năm 2013

Có rất nhiều kỹ thuật LID, tuy nhiên trong đề tài chỉ lựa chọn đánh giá 4 kỹthuật: Thùng chứa nước mua, Không gian xanh, Via hè thắm và Mái nhà xanh viđây là 04 kỹ thuật LID tương đối đơn giản, thường được áp dụng tại các nước trênthế giới và hơn nữa, dữ liệu vé str dung dat phục vu cho các kỹ thuật nay đã đượcxác định.

Do hạn chế về mặt thời gian và nhân lực, dé tài chưa đánh giá được hiệu quảriêng lẻ của từng kỹ thuật LID như bổ sung nước ngầm, tái sử dụng nước mưa cũng như chỉ đánh giá tính khả thi tương đối giữa các kỹ thuật LID, chưa đánh giáđược tác động tổng hợp khi kết hợp các kỹ thuật LID với nhau

Chương 2 TONG QUAN2.1 Mô hình SWMM

2.1.1 Giới thiệu chung về mô hình SWMM

Mô hình SWMM là mô hình động lực học mô phỏng dòng chảy cho các khuvực đô thị về cả chất lượng và lưu lượng, tính toán quá trình chảy tràn từ mỗi lưuvực bộ phận đến cửa nhận nước của lưu vực đó

Mô hình vừa có thể mô phỏng cho từng sự kiện (từng đợt mưa riêng lẻ), vừacó thể mô phỏng liên tục các đợt mưa Mô hình SWMM là một mô hình toán họcdùng để mô phỏng khối lượng và tính chất dòng chảy đô thị do mưa và hệ thốngcông thoát nước thải chung Moi van dé về thủy văn đô thị và chu ky chất lượng đềuđược mô phỏng, bao gồm dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm, vận chuyển qua mạnglưới hệ thong tiêu thoát nước, hỗ chứa và khu xử lý

Mô hình SWMM mô phỏng các dạng mưa thực tế trên cơ sở quá trình mưahàng năm và các số liệu khí tượng đầu vào khác cùng với hệ thống mô tả (lưu vực,vận chuyển, hồ chứa/ xử lý) dé dự đoán các trị số chất lượng và khối lượng dòngchảy.

2.1.2 Ứng dụng của mô hình SWMMe Xác định các khu vực cần xây mới hoặc mở rộng công thoát nước mưa đểgiảm tình trạng ngập lụt đường phố hoặc cung cấp dịch vụ thoát nước thải chonhững khu vực mới phát triển

e Uóc tính lưu lượng nước lũ trong kênh và xác định vị trí của kênh cần cảithiện nhằm giảm thiểu tình trạng tràn bờ

e Cung cấp công cụ quy hoạch để đánh giá việc thực hiện các công chăn dongdoc kénh.

2.1.3 Co sở toán hoc của mo hình

SWMM là mô hình mô phỏng dựa vào vật ly với thời gian rời rac SWMM sửdụng các nguyên lý về bảo toàn khối lượng, năng lượng và động lượng Các phươngpháp mà SWMM sử dụng để mô hình số lượng và chất lượng dòng chảy nước mưathông qua các quá trình vật lýnhư dòng chảy mặt và quá trình thấm, nướcngâm tuyết tan, dòng chảy tuyến, sự tạo thành vùng trũng trên bé mặt

Việc tính toán lượng mưa hiệu quả được thực hiện bằng phương pháp khấutrừ ton thất do thắm, điền tring, bốc hơi từ bề mặt dat.

PEF (t) = N (t) — VP (t) —F (0) — W (0 (2.1)Trong đó:

PEF(t): Lượng mưa hiệu quả (mm)N(t) : Lượng mưa (mm)

P(t) : Luong béc hoi bé mat (mm)F(t) : Luong thắm vào trong đất (mm)W(t) : Lượng trữ bề mặt — ton thất điền trũng.t : Thời gian

Lượng mưa: được đưa vào mô hình bằng giá trị lượng mưa (volume: mm),cường độ mua theo thời đoạn (intensity: mm/h), hoặc lượng mưa tích lũy(accumulative: mm).

Luong béc hoi bé mat: luong bốc hơi bề mặt được người sử dụng nhập vàomô hình, có thể được tính theo phương pháp sau:

+ Phương pháp cân băng năng lượng:

E, =0,0353R, (2.2)

Trong đó:

Er : Lượng bốc hơi(mm/ngày)Rn : Buc xa thực(W/m2)+ Phương pháp khí động lực:

E, =Bee,, —e,) (2.3)Voi:

0.102u,

= —————>

Zo) |

273.3+T

e, =R,€.,Trong đó:

Ea : Lượng bốc hơi (mm/ngay)u› : Tốc độ gió (m/s) do tại chiều cao z„ (cm)Zo : Chiều cao mẫu nhám (cm)

R, : Độ ẩm tương đối (%).Lượng trữ bề mặt: là lượng nước bị tích tụ lại khi dòng chảy di chuyển quavùng có địa hình âm như ao, hồ, chỗ trũng trên mặt đường Lượng trữ bề mặt khóxác định do tính phức tạp của lưu vực đô thị, do vậy thành phần này thường đượcđánh giá qua điều tra và sau đó hiệu chỉnh qua mô hình

* Tính toán thắmTham là quá trình có tính quyết định với vai trò là đại lượng vào cho hệthống đất thoáng khí Ý nghĩa quan trọng của quá trình thắm trong các quá trìnhđộng lực của quá trình trao đối nước trong đất là phân chia lượng mưa thành nướcbể mặt và nước trong đất do ảnh hưởng đến quá trình thủy văn, đặc biệt sự hìnhthành dòng chảy trên lưu vực Dé tính toán dòng chảy đạt độ chính xác và phù hopvới các quy luật vật lý, đã có nhiều mô hình thắm được xây dựng Trong mô hìnhSWMM có hai phương pháp để lựa chọn:

+ Phương pháp mô hình thắm HORTON (1940): là mô hình thắm một giaiđoạn Horton nhận xét rằng quá trình thắm bat đầu từ một tốc độ thấm fo không đổinào đó, sau đó giảm dần theo quan hệ số mũ cho đến khi đạt tới một giá trị khôngđối f£_ Mô hình thấm Horton được áp dụng cho để tính cho trận mưa một đỉnh vàdạng đường cong mưa biến đổi không lớn

f, =f, +(f) -£,)e“ (2.4)

Trong đó:

f, (mm/s): Cường độ thắm vào đất[ (mm/s): Cường độ thấm nhỏ nhất tại thời điểm bão hòaf, (mm/s): Cường độ thâm lớn nhất tại thời điểm ban đầu t = 0

đoạn bão hoà và giai đoạn sau bão hoà Trong giai đoạn bão hòa, đường cong cườngđộ thâm là đường quá trình mưa thực đo do lượng mưa trong giai đọan này chỉ thamgia vào quá trình thấm Trong giai đoạn sau bão hòa, lớp đất bề mặt đã bão hòanước, đường cong thắm giảm theo quy luật thắm trọng lực.

Phương trình thắm Green-Ampt được viết dưới dạng:

V=KJ (2.5)Trong đó:

V : Cường độ tham vào đất (mm/s)K : Hệ số thấm thuy lực bão hoa (mm/s)J : Độ dốc thủy lực, J = Sf

: Lượng thắm tích luỹ (mm): Cường độ thấm tích luỹ đến trạng thái bão hoà (mm)

Œ@ TT T : Sức hút mao dẫn trung bình (mm)IDM_ : Độ thiếu hụt âm ban dau

Ks : Hệ số thấm thuỷ lực bão hoà (mm/s)* ‘Tinh toán dòng chảy mat

Phương trình mô phỏng dòng chảy tràn trên mặt bao gm phương trình liêntục và phương trình động lượng.

+ Phương trình liên tục

A : Diện tích lưu vực bộ phậni* : Cuong độ mua hiệu qua= cường độ mua rơi trừ di ton

thất và bốc hơi bề mặtQ : Lưu lượng dong chảy ra khỏi lưu vực dang xét.+ Phương trình động lực: phương trình liên tục (2.6) kết hợp với phươngtrình Manning dưới dạng:

+ Các loại sông, kênh ho có dang mat cắt hình học hoặc tự nhiên, các loạicông.

+ Hỗ điều tiết trực tiếp và gián tiếp với dạng mô phỏng qua quan hệ F-Zhoặc dạng hình học.

+ Các loại đập tràn, lỗ vòi ở bất kỳ vị trí nào trong hệ thống.+ Trạm bơm với hai phương thức bom: bơm gián tiếp từ hồ hoặc bơm trựctiếp từ kênh, cống dẫn

+ Chấp nhận tất cả các loại biên cửa ra như: cửa thoát nước tự do hoặc có lắpđặt van điều khiến chảy một chiều hoặc hai chiều

+ Điều khiến quá trình đóng mở các công trình trong hệ thống.+ Cho phép liên kết trực tiếp với mô hình mưa - dòng chảy để trở thành môhình lưu vực mô tả toàn bộ quá trình mưa dòng chảy trên hệ thống chung

* Tính toán dòng chảy trong hệ thốngTrong SWMM, dòng chảy tuyến bên trong đường dẫn bị chi phối bởi cácphương trình bảo toàn khối lượng và động lượng cho dòng chảy biến đối dân,không 6n định (tức là hệ phương trình Saint Venant) Khi sử dụng SWMM ta có théchọn một trong ba cách sau đây về mức độ phức tạp dé giải hệ phương trình đó:

+ Dòng chảy đều (Steady Flow Routing)Dòng chảy 6n định biểu diễn dòng chảy một cách đơn giản nhất tới mức cóthé bằng cách giả định răng trong mỗi bước thời gian tính toán dòng chảy là đều vàồn định Công thức tính dòng chảy thông thường được sử dụng để xác định quan hệlưu lượng theo diện tích hoặc theo độ sâu.

Kiểu dòng chảy này không thể tính cho sự tích nước trong kênh, tốn thất vàora, sự đảo chiêu dòng chảy, dòng chảy có áp Kiểu này chỉ có thể dùng với mạnglưới vận chuyển nước dạng nhánh nơi mà mỗi nút chỉ có một đường nối ra đơn lẻ

+ Dòng chảy tuyến sóng động học (Kinematic Wave Routing)Diễn toán dòng chảy sóng động học giải phương trình liên tục cùng với dạngđơn giản nhất của phương trình động lượng trong mỗi đường ống hoặc kênh.Phương trình sau đòi hỏi độ dôc của mặt nước băng độ dôc của đường dân.

Dòng chảy tuyến sóng động hoc cho phép lưu lượng và diện tích biến đổi cảvề không gian và thời gian trong đường dẫn Điều này có thé dẫn đến biểu đồ lưulượng dòng chảy ra bị chậm đi và giảm đi khi dòng chảy theo tuyến dọc kênh Kiểudòng chảy này cũng không thể tính cho sự tích nước trong kênh, hiệu ứng nước vật,tốn thất vào ra, sự đảo chiều dòng chảy, dòng chảy có áp và cũng chỉ dùng chomạng lưới dạng nhánh.

+ Dòng chảy tuyến sóng động lực học (Dynamic Wave Routing)Dòng chảy tuyến sóng động lực học giải hệ phương trình Sain Venant mộtchiều hoàn chỉnh, và vì vậy cho kết quả chính xác về mặt lý thuyết Hệ phươngtrình này bao gồm phương trình liên tục và phương trình động lượng cho các đườngdẫn và phương trình liên tục tại các nút

Với hình thức diễn toán này, nó có thé mô tả dòng chảy có áp khi một đườngdẫn kín trở nên đây, như vậy lưu lượng có thể vượt quá lưu lượng chảy đây bìnhthường Úng ngập xảy ra khi chiều sâu nước ở một nút lớn hơn chiều sâu cho phéplớn nhất, và khi đó lưu lượng dòng chảy vượt quá hoặc là bị mat khỏi hệ thong hoặccó thé hình thành vũng ngập trên đỉnh của nút và quay trở lại hệ thống khi có thé

Diễn toán sóng động lực học có thể tính cho sự tích nước trong kênh, hiệuứng nước vật, tốn thất vào ra, sự đảo chiều dòng chảy, dòng chảy có áp

Hệ phương trình cơ bản: dòng chảy trong hệ thống sử dụng hệ phương trìnhSaint Venant dưới dạng:

Ta có: Q=VA; suy ra: TÁC v=o

Nhân hai về với V và chuyên về ta được:

+ Phuong trinh dong luc:

Sf _ : độ dốc ma sát thủy lực; S, = apne

2 2

Ta duoc phuong trinh trong duong sau:

A 2av 4 v? 4 gas, +ga< =0 (2.12)

Thay phương trình (4.10) vào (4.12) ta được:

29 yeas, -2v22—v? Ay pa =g (2.13)

ot ot Ox OxTrong tính toán dòng chảy thì: phương trình liên tục dùng giải quyết bài toánở các điểm nối và điểm nút Còn phương trình động lực dùng để xác định lưu lượng,tốc độ dòng chảy qua các đường dẫn có áp hoặc không áp (đường ống, kênh,công )

2.2 Phương pháp tiếp cận phát triển tác động thấp LID

Các phương pháp tiếp cận thoát nước truyền thống đã thé hiện nhiều khuyếtđiêm trong thực tê và hiện đã có nhiêu cách tiêp cận mới trong thoát nước đô thị Déhiệu rõ hơn vê các giải pháp mới, trước tiên cân phân biệt ro sự khác nhau giữa 2cách tiêp cận như sau.

Bang 2.1: Sự khác nhau cơ bản trong 2 cách tiếp cận thoát nước truyền thongvà phương pháp tiếp cận phát triển tác động thấp

Các khía cạnhquản lý nước

phải thoát nhanh nhất, nhiêu nhật | chế và giữ lại khu dân cưra khỏi khu dân cư

Chất lượng Nước mưa và nước thải được tập | Nước mưa được giữ lại gan

trung chung trong một hệ thống | với nguồn nhất bang cácvà đưa đến xử lý ở trạm xử lý phương tiện như ao thực vật,nước vườn mưa

Phương pháp | Các giải pháp công trình kiên cô | Các giải pháp mềm dẻo vàxử lý gan với tự nhiên

Tính tham my | Không Các kỹ thuật LID được thiếtvà cảnh quan kế chú ý đến thắm mỹ và cảnh

quan cho khu vực

Tiém năngtái | Không Các công trình thu nước mưasử dụng có khả năng tái sử dụng nước

mưa cao, tiềm năng bố sungnước ngầm và thủy lợi.Bảo tôn sinh Không Bảo tôn tốt nhất các cảnhcảnh quan hiện hữu của khu vực

trước khi phát triểnNguồn: Hoyer và cộng sự, 2012

2.2.1 Khái niệm

Theo Cơ quan bảo vệ Môi trường liên bang Hoa Kỳ (USEPA), LID là mộtcách tiếp cận để phát triển (hoặc tái phát triển) “hợp tác” với thiên nhiên để quản lýnước mưa sao cho gan nhất với điều kiện tự nhiên của khu vực trước khi phát triển.LID sử dụng những nguyên tắc như bảo tổn và tái tao lại các tính năng cảnh quanthiên nhiên, giảm thiểu bề mặt không thắm dé tạo ra hệ thong các khu vực với chứcnăng thoát, hấp thu, cũng như xử lý nước mưa để sử dụng nước mưa như một nguồntài nguyên chứ không phải là một chất thải Có nhiều kỹ thuật áp dụng nguyên tắccủa LID như Không gian xanh, rãnh thấp, ao thực vật, ô trữ sinh học, thùng chứanước mưa, vỉa hè thấm, mái nhà xanh Bang cách thực hiện các nguyên tac củaLID, nước mưa được quản lý mà vẫn giảm tác động của việc xây dựng và bảo tồndòng chảy tự nhiên của nước trong một hệ sinh thái hoặc lưu vực Ấp dụng trên

diện rộng, LID có thể duy trì hoặc khôi phục lại chức năng thủy văn và sinh thái củalưu vực LID được xem như một hệ thong quản lý nước mưa bên vững.

LID có thể có nhiều tên gọi khác nhau tùy theo các nơi trên thế giới NhưSUDS (Sustainable Urban Drainage Systems) BMPs Best Management Practices’(Các kỹ thuật quan lý nước tốt nhất) WSUD (Water Sensitive Urban Design) Tuynhiên, các thuật ngữ nay dé chỉ một hệ thống quan lý nước mua trong đó nhắn mạnhđến sự tích hợp với sự phát triển của đô thị

Một số nguyên tắc của LID đã được đề xuất khi áp dụng (Hoyer et al., 2012):- Han chế thap nhất các tác động của việc phát triển lên hệ thống thủy văn,tuần hoàn nước ở khu vực, mô phỏng sao cho gân giống với đặc điểm của khuvực trước phát triển nhất

- Mỗi kỹ thuật được thiết kế với các chức năng khác nhau, thích hợp với điềukiện môi trường, xã hội cho từng khu vực cu thé Không có những giải pháphoặc kích thước phù hợp cho tất cả các khu vực mà có tính mềm dẻo và sáng

Từ năm 1999, Michel Legret đã có nghiên cứu về kha năng xử ly chat 6nhiễm và tổng lưu lượng dòng chảy tràn của vỉa hè bê tông lưới Tác giả đã thựchiện các nội dung nghiên cứu như: Đánh giá mức độ giảm lưu lượng dòng chảy vàcác chất ô nhiễm trong nước mưa khi chảy qua hệ thống bê tông lưới so với nướcmưa chảy tràn qua hệ thống vỉa hè bê tông tắm thông thường Phương pháp nghiên

cứu được dùng là thí nghiệm mô phỏng trong phòng thí nghiệm Mô phỏng khoảng10 trận mưa khác nhau về cường độ và thời gian chảy trên 3 khu vực vỉa hè có lót 3loại bê tông lưới khác nhau và 1 vỉa hè có lót bê tông tâm thông thường Kết quảcho thay vỉa hè có lót bê tông lưới làm giảm đáng kế khối lượng dòng chảy tràn sovới bê tông khối Ngoài ra, tong khối lượng của các loại chất ô nhiễm trong nướcmưa chảy tràn gồm P, N, Cr, HC, Pb và Zn giảm đáng kể khi chảy qua vỉa hè lướiso với vỉa hè bê tông tắm thông thường.

- _ Thùng thu nước mưa: (Rainwater Barrel)

Thùng thu nước mua là một kỹ thuật LID có chi phí thấp, hiệu qua dé thugom và sử dụng nước mua, có thé áp dụng cho khu dân cư, khu vực thương mai,công nghiệp để kiểm soát nước mưa từ mái nhà Nước mưa thu được có thể dùngtưới vườn, nông nghiệp, vệ sinh, rửa xe Khi lượng mưa vượt quá có thể dẫn theoống thoát vào hệ thong thoát nước chung Một SỐ thùng chứa nước mưa được đặtchìm dưới đất để hạn chế việc chiếm diện tích Tuy nhiên cần lưu ý van dé bảo trì đểtránh nguy cơ phát sinh muỗi

Nước mua chảy từ các tòa nha, đường giao thong được các ao thực vật hoặc

kênh hở giữ lại, qua đó làm giảm đỉnh lũ nhờ lưu giữ một khói lượng nước và mộtphan được thấm vào dat Thảm thực vật trong ao có thé làm giảm tốc độ dòng chảy

và loại bỏ các chat 6 nhiễm và chat ran lơ lửng, bên cạnh đó ao thực vật có thể làmgiảm TSS khoảng 48% đến 98 % các hợp chất nito (nitrat, nitrit, amoni, N hữu co)và loại bỏ P băng với ti lệ khoảng 12-60 % (Barret và cộng sự, 1998; Yu va cộngsự, 2001).

Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu khác cũng phát hiện Ao thực vật loại bỏ cáckim loại nặng như Zn, với tỉ lệ loại bỏ khoảng 47-81 % (Schueler, 1994; Rushton,2001) Pb với tỉ lệ được loại bỏ khoảng 18 — 94% (Barret va cộng sự, 1998)

DAP KIEM TRABEMAT _ ⁄ ;CÂY BUITHAPKHÔNG THẮM ve /

" Bay cat lực.

= Ti=m=r (0 =f _ thuật

ý ý ý VWVWYVVVVVVVVVWVVVVVVV ÿ WW WY :TES CỎ Tee ea

( = {OO s4 i Roy \ a ¬ = è ơmềún ATT bu O HỆ noe chiy in onước git lai] SP aw, =i

(| Se ohane @#@-\ Lang ( \ ElÌ 3 Ong kim loai đục

Nước sạch )) I: LA eee 9° a — Ao vi lỗ

thu được ` =Ị ` : sa]

đ mi ‘EX Lớp vải lọc địa ky

|

Hình 2.6: Mặt cắt ngang của một rãnh tham

Nguồn: (USEPA, 1999)2.2.3 Tinh hình nghiên cứu về áp dung LID han chế ngập lụt2.2.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Các vấn đề về ngập lụt đô thị đã được quan tâm từ rất sớm tại các nước trênthế giới và đã có nhiều giải pháp được đưa ra, tuy nhiên việc áp dung LID dé giảmthiểu vẫn đề ngập lụt được ghi nhận sớm nhất từ năm 1993 trong nghiên cứu vé strdung 6 trữ sinh hoc tai Maryland, Hoa Ky Phat trién tac dong thap (LID) da duocap dung tai day nhu mot cach dé giam thiéu tac động tiêu cực cua đô thị hóa va vấndé gia tăng bể mặt không thấm nước Nghiên cứu được tiến hành bằng cách bố trícác 6 trữ sinh hoc, đầm cỏ, vườn mưa tại các khu dân cư, khu thương mại và trồngbăng các cây lâu năm và bao phủ bằng cây cỏ Các lợi ích từ các ô trữ sinh học nàyđã được ghi nhận là giảm lưu lượng dòng chảy mặt, tăng bố sung nước ngầm, giảmô nhiễm thông qua một loạt các quá trình thắm, lọc, hap thu (Prince George’sCounty, 1993).

Ngoài ra, mô hình về việc áp dung các kỹ thuật LID trên quy mô thành phốtại Portland, Bang Oregon, Hoa kỹ cũng rất đáng được quan tâm Đây được xem là

thành phố tiên phong trong việc quan lý nước mưa với phương pháp tiếp cận sángtạo tiến bộ Các dự án quản lý nước ở Portland đã đạt được mục tiêu quản lý nướcmưa cả về chất lượng và số lượng Các kỹ thuật kiếm soát nước mưa cũng được sửdụng cho các khu vực công cộng và giáo dục Thị trưởng Thành phố khởi xướngmột chương trình với quy mô cấp Thành phố để thúc đây cơ sở hạ tầng xanh vàquản lý nước mưa bên vững, kết hợp với hoạt động giáo dục công cộng vào năm2008 Cũng cần lưu ý răng thành phố có hệ thống xử lý nước thải kết hợp Các chứcnăng cụ thé của kỹ thuật LID là đảm bảo cho lượng nước mưa không vượt quá nănglực xử lý của hệ thống này bang cách giữ lại lượng nước mưa trước khi hòa chungvào hệ thống thoát nước kết hợp hiện hữu này Một bài học có thể học được từPortland đó là sự tham gia của cộng đồng thể hiện qua các cuộc họp và hoạt độngquan hệ công chúng thông qua hiểu biết và sự tích cực tham gia của các công dânvào sự phát triển của chương trình (Hoyer, 2011).

Trong những năm gần đây, tại Châu Á, việc áp dụng LID cũng được quantâm và thực hiện tại một số quốc gia như Hàn Quốc, Malaysia, Singapore , trongđó điển hình là Hàn Quốc với rất nhiều nghiên cứu áp dung LID bằng phương phápthực tiễn cũng như sử dụng mô hình Cụ thé là Jung-min Lee (2011) thực hiệnnghiên cứu “Ung dụng mô hình SWMM5 phân tích khả năng giảm ngập lụt trên lưuvực băng các kỹ thuật LID” tại Đại học quốc gia Kongju, Chungcheongnamdo, HànQuốc Tác giả sử dụng mô hình SWMMS dé phân tích tác động về mặt thủy văn củacác kỹ thuật LID Khu vực nghiên cứu là lưu vực của sông Jangjae, thuộc AsanTangjung Town New (Hàn Quốc) LID được sử dụng như phương pháp để khôiphục lại chế độ thủy văn tự nhiên của các khu vực đô thị đã phát triển bằng cơ chếthâm, bốc hơi và dự trữ Nghiên cứu áp dụng các kỹ thuật LID gồm rãnh thấm,thùng chứa nước mưa, ô trữ sinh học Mô hình được hiệu chỉnh bang cac tran muatừ ngày 7 va 14 tháng 7 năm 2011 và kiếm định bang lượng mưa ngày 10 và 11tháng 8 năm 2011 Nghiên cứu cũng phân tích tác dụng giảm ngập với các trận muathiết kế có chu kỳ lặp lại 50 năm và 100 năm Kết quả từ mô hình cho thấy áp dụngLID sẽ giảm được khoảng 7 đến 15% lưu lượng cao điểm đối với các trận mưa

Ngoài ra, nghiên cứu: “Xây dựng hệ thống thoát nước sinh thái tại Đại họcSain Malaysia” đã đưa ra kinh nghiệm của Malaysia trong việc tiễn hành một số dựán thoát nước đô thị bền vững Khu vực nghiên cứu được lựa chọn là khuôn viêntrường Dai học Kỹ thuật USM, ở quận Seberang Perai Selatan, Penang, Malaysia.Khu vực rộng khoảng 340 Mẫu Anh (Khoảng 128 ha) va khá bằng phang Mục tiêucủa dự án là phát triển và đánh giá việc thay thế hệ thống thoát nước thông thườngbăng một hệ thong thoát nước bền vững phù hợp với điều kiện khí hậu của địaphương Các kỹ thuật được áp dụng là Ao thực vật, Thùng chứa nước mưa va 6 trữsinh học được bố trí theo mô hình tại hình 2.7 Nghiên cứu cũng sử dụng phươngpháp mô hình hóa băng mô hình XP SWMM mô phỏng lưu vực thoát nước của khuvực, dự báo với lượng mưa tần suất 10 năm với bước thời gian 60 phút Kết quả từcác mô hình XP - SWMM cho thấy: các kỹ thuật LID có khả năng giảm lũ và quảnlý nước mưa tại nguồn Băng phương pháp lay mẫu phân tích, nghiên cứu cũng chothay các kỹ thuật LID hiệu quả trong việc xử lý các chất ô nhiễm trong nước mưanhư SS, DO, BOD, COD, NH3-N (Mohd Sidek, L., 2002).

Hình 2.7: Sơ đồ bố trí các kỹ thuật LIDNguồn: (Mohd Sidek, L., 2002)

Hình 2.8: Sơ đồ khu vực trường USM(Nguồn: Mohd Sidek, L., 2002)2.2.3.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

Tinh trạng ngập lụt đô thị tại thành phố hồ chí minh đã thu hút sự quan tâmcủa các cấp, các ngành nói riêng và toàn thể người dân nói chung Đã có nhiềunghiên cứu được thực hiện nhằm giải quyết vấn đề cấp bách này Điển hình nhưnăm 2008, Tác giả Hồ Long Phi đã thực hiện nghiên cứu “Biến đổi khí hậu cục bộvà vấn dé ngập lụt đô thị ở thành phố Hồ Chí Minh” Tác giả dựa vào các dữ liệuquan trac khí tượng thủy văn và phát triển đô thị trong thời kỳ 1980-2007 để cungcấp một góc nhìn khác về một trong những nguyên nhân quan trọng của van déngập lụt đô thị ở TPHCM Kết quả nghiên cứu cho thấy nguyên nhân của van déngập là do Diện tích và thể tích của các khu vực trũng thấp có khả năng điều tiếtnước chung quanh TPHCM đã bị san lấp hay lắn chiếm, lòng dẫn sông Sài Gòn bịthu hẹp do bồi lắng và lan chiếm Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng cho thay nhữngtác động của biến đối khí hậu sẽ làm cho tình hình ngập lụt trên địa bàn thành phốHồ Chí Minh ngày càng tram trọng va can thiết phải có những giải pháp thích ứng

kip thời bang cách ưu tiên xem xét theo hướng can thiệp vào các tác động bat lợi ởthượng lưu, chung quanh khu vực và ngay tại khu vực nội thành TPHCM Bên cạnhđó cũng cân thiết lập lại một mô hình thủy lực-thuỷ văn day đủ cho toàn lưu vực -Các giải pháp quy hoạch đô thị, giao thông và kiến trúc theo hướng giảm bớt dan tỉlệ diện tích không thắm nước, tăng khả năng điều tiết tại chỗ, tiết kiệm năng lượngđể giảm nhiệt độ đô thị Nghiên cứu cũng cho thấy việc xây dựng ngay các hệ thốngđê bao và cống ngăn triều (polder) chưa phải là một giải pháp hợp lý về mặt kinh tế,tuy nhiên về lâu dài, tac động của hiện tượng mực nước biến dâng cùng với tìnhtrạng lún mặt đất sẽ ngày càng rõ rệt và đòi hỏi các giải pháp tổng hợp để ứng phó,trong đó không loại trừ việc sử dụng các hệ thống cống ngăn triều (Hồ Long Phi,2006).

Bên cạnh đó, phương pháp tiếp cận hệ thống thoát nước bền vững cũng đượctác giả Đoàn Cảnh (2007) nghiên cứu với đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng Kỹ thuậtsinh thái (Ecological Engineering) xây dựng hệ thống tiêu thoát nước đô thị bênvững (SUDS), góp phan phòng chồng ngập ting, lún sụt va ô nhiễm ở TP Hồ ChíMinh” với mục tiêu ứng dụng các giải pháp tiên tiễn trong lĩnh vực thoát nước vàoViệt Nam, góp phan chống ngập do mưa và xây dựng Chiến lược Tiêu thoát nướcđô thị bền vững ở TP Hồ Chí Minh Đề tai đã xác định các nguyên nhân gây ngập ởđịa bàn nghiên cứu và dé xuất biện pháp để giảm ngập là cần tập trung vào tínhtoán, thiết kế các giải pháp phân tán và lưu giữ tạm thời để làm giảm dòng chảyđỉnh của nước mưa Bên cạnh việc giới thiệu hệ thống các giải pháp KTST để giảmngập cho khu vực công viên HVT ở 3 cấp độ: Tại nguồn, Trên mặt bang và Trêntoàn khu vực, dé tài thực hiện nghiên cứu điển hình 3 giải pháp KTST, bao gồm:Chăn lọc sinh học, Mương thấm lọc thực vật (Infilation trench) và Hồ sinh thái Đềtai cũng đã có những kết qua bước như: chỉ riêng giải pháp hỗ sinh thái trong côngviên đã có thể xử lý toàn bộ nước mưa chảy tràn trên tiểu lưu vực có diện tích hơn25ha để khắc phục tình trạng ngập ở điểm ngập Công viên Hoàng Văn Thụ và nhờvậy mà có thể không cần phải đầu tư mở rộng và xây mới cụm công thoát nước mưanhư đã quy hoạch thoát nước cho khu vực này Thêm vào đó, dé tài còn giới thiệu