Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết nghiên cứu và đề xuất các giải pháp trong việc quản lý lượng nước mưa chảy mặt để giảm thiểu ngập úng cho đô thị và thích ứng với biến đổi khí hậu ở Việt Nam. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu.
ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA ĐÔ THỊ BỀN VỮNG NHẰM GIẢM THIỂU NGẬP ÚNG, THÍCH ỨNG VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CHO CÁC ĐÔ THỊ VÙNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ ThS NGÔ HUY THANH Viện Quy hoạch đô thị nông thôn quốc gia K Đặt vấn đề hi mưa diễn ra, phần nước mưa ngấm xuống mặt đất, bốc chảy trực tiếp ao, hồ, sông, suối Tuy nhiên đô thị phát triển, diện tích bề mặt ngấm nước mưa ngày thu hẹp, thay vào gia tăng bề mặt bê tông hóa khiến cho trình ngấm bốc nước trở nên khó khăn Đây nguyên nhân gây ngập úng cục bộ, ô nhiễm môi trường Với tượng biến đổi khí hậu (BĐKH) diễn ngày thường xuyên phức tạp, vùng duyên hải Bắc khu vực chịu tác động rõ nét thay đổi lượng mưa với mức thay đổi tăng lượng mưa hàng năm theo kịch BĐKH trung bình thấp (RCP4.5) khoảng từ năm 2016-2035 lên đến 20% (trong Hải Phòng Quảng Ninh địa phương chịu tác động thay đổi lượng mưa lớn nước với lượng tăng 24,4% 20,4%), đặt nhu cầu cấp bách quản lý hệ thống thoát nước (HTTN) hiệu hơn, có việc tạo thêm nhiều khu vực có khả thu giữ ngấm nước mưa cách tự nhiên Để giải vấn đề trên, hệ thống thoát nước mưa đô thị bền vững đề xuất nhằm cung cấp giải pháp khác việc quản lý lượng nước mưa chảy mặt Những đề xuất không nhằm thay HTTN truyền thống mà giúp đưa thêm giải pháp bổ trợ nhằm giảm thiểu ngập úng cho đô thị, thích ứng với BĐKH Giới thiệu hệ thống thoát nước mưa đô thị bền vững Hệ thống thoát nước mưa đô thị bền vững - Sustainable Urban Drainage Systems (sau viết tắt SUDS) thiết kế để tận dụng tối đa hội quản lý nguồn tài nguyên nước mặt SUDS thiết kế nhằm đạt mục tiêu quản lý: lượng nước mưa chảy bề mặt, chất lượng nước, tiện nghi đa dạng sinh học 72 SË 93 2018 Quy h oπc h & Về bản, thay thoát thật nhanh lượng nước mưa chảy mặt khỏi đô thị hệ thống kênh, mương hệ thống cống ngầm SUDS làm chậm lại trình nêu giải pháp kỹ thuật, sử dụng triệt để khả lưu giữ, cải tạo chất lượng nước thông qua hệ sinh thái tự nhiên, với mục đích đem đến lợi ích cao cho người môi trường sống xung quanh t∏c gi∂ Vì vậy, mục đích việc kiểm soát tốc độ lớn dòng chảy để hạn chế tốc độ chảy khu vực phát triển ngang với khu vực chưa phát triển Điều làm trình làm suy giảm gồm làm chậm lưu trữ dòng chảy nước mặt, sau xả vào nguồn tiếp nhận (hình 1.3) b Thể tích dòng chảy Hình 1.3: Quá trình kiểm soát dòng chảy mặt sử dụng mô hình SUDS Hình1.1: Mô hình thoát nước đô thị bền vững – SUDS Nguyên lý kiểm soát khối lượng nước mưa chảy bề mặt Quản lý lượng nước mưa chảy bề mặt nhằm hỗ trợ cho việc quản lý khả gây ngập úng bảo vệ vòng tuần hoàn nước Với mục đích đảm bảo lượng nước mưa chảy tràn bề mặt khu vực phát triển không gây tác động đến người môi trường, cần phải quản lý yếu tố sau: - Tốc độ dòng chảy bề mặt bổ sung từ lưu vực khác - Thể tích nước mưa chảy bề mặt bổ sung từ lưu vực khác a Tốc độ dòng chảy Q=w.v Trong đó: - Q: lưu lượng, m3/s - w: diện tích tiết diện ướt, m2 - v: tốc độ chuyển động, m/s Để giảm tốc độ dòng chảy, người ta dùng phương pháp mở rộng vùng ngập giới hạn với mục đích giữ nước cho thoát từ từ Tốc độ lớn dòng chảy giữ mức cho phép kéo dài thời gian thoát nước vào HTTN truyền thống so với trước thông qua việc điều chỉnh giảm lượng thể tích nước mưa chảy bề mặt từ lưu vực nhỏ đổ vào hệ thống Hình 1.4 cho thấy lưu lượng nước chảy bề mặt khu vực phát triển có kiểm soát dòng chảy Sự suy giảm cần thiết trận mưa lớn, trận mưa nhỏ nước mưa dễ dàng thấm qua hệ thống lọc bốc trực tiếp mà không cần có kiểm soát Hình 1.4: Tác động dòng chảy từ lưu vực nhỏ đổ xuống hạ lưu Các cấp độ chức thành phần cấu tạo nên SUDS a Các cấp độ kiểm soát SUDS Hình 1.2: Hình thái dòng chảy khu vực khác Hình 1.2 miêu tả lưu lượng nước chảy bề mặt khu vực chưa phát triển so sánh với khu vực phát triển kiểm soát dòng chảy Tốc độ dòng chảy khu vực phát triển lớn xảy sớm so với khu vực chưa phát triển Hình 1.5: Sơ đồ cấp độ kiểm soát SUDS SË 93 2018 73 Qu y h oπc h & b Chức của thành phần giải pháp kỹ thuật ứng với cấp độ kiểm soát q Giải pháp kiểm soát nguồn n Mái nhà xanh (green roof): trồng bề mặt, lớp thảm thực vật bề mặt giúp trì, suy giảm xử lý cục dòng chảy nước mưa thúc đẩy trình bốc nước n Bức tường xanh (green wall): phủ phần hoàn toàn xanh, với đầy đủ điều kiện để sinh trưởng phát triển, có hệ thống phân phối nước tổng hợp Có tác dụng cách nhiệt giữ ấm cho nhà theo mùa n Hố trồng sinh học (tree planter): khu vực trồng với nhiều chủng loại khác nhau, giúp thúc đẩy đa dạng sinh học tạo cảnh quan Có tác dụng thu giữ xử lý lượng nước chảy bề mặt Có thể kết hợp với HTTN mưa truyền thống phía cách cho xả nước mưa từ từ vào hệ thống n Khu vực lọc sinh học - vườn thu nước mưa (bioretention area - rain garden): mảng xanh thảm thực vật, khu vực thấp trũng so với xung quanh, cho phép thu dòng chảy thấm qua lớp lọc, qua thúc đẩy loại bỏ chất ô nhiễm lắng cặn trầm tích, bên bố trí hệ thống đường ống thoát nước cần thiết thể loại bỏ chất rắn lơ lửng chất hòa tan dòng chảy tràn tái sử dụng nước trở lại ống thu gom lắp đặt bên lớp vật liệu thấm n Hào lọc (filter drain): hào thẳng phủ lớp thực vật hai bên bờ đáy Thiết kế để loại bỏ ô nhiễm từ dòng chảy nước mưa, tăng khả thấm giảm tốc độ dòng chảy Hào thường bố trí cạnh đường giao thông kết hợp với hố trồng xanh n Mương thấm lọc thực vật (swales): Là mương đào nông rộng, có phủ cỏ thực vật để dẫn nước mưa chảy bề mặt xuống thể tích chứa tạm thời xả vào nguồn tiếp nhận Lớp cỏ thực vật có chức giảm vận tốc dòng chảy lọc nước chảy bề mặt Trong số trường hợp, mương lấp đầy đá, sỏi để tạo kho chứa bên có độ rỗng cao Dòng chảy tràn lọc qua lớp sỏi, đá lọc kênh thấm vào đất qua đáy bờ kênh Ô nhiễm loại bỏ thông qua chế lọc lớp sỏi, đá mương n Kênh phủ thực vật: kênh dẫn với dòng chảy chậm, phủ lớp thực vật hai bên bờ đáy, kênh thực vật tự nhiên nhân tạo, thiết kế để loại bỏ ô nhiễm chất rắn lơ lửng, kim loại, tăng khả thấm, giảm tốc độ dòng chảy tràn - Bãi lọc thực vật (filter strips): Là bãi đất có phủ thực vật thiết kế để tiếp nhận dòng chảy tràn bề mặt Thông thường khu vực giữ cho khô ráo, tích nước có mưa Chiều rộng công trình từ 5-15m Bức tường xanh Hào lọc Mặt phủ thấm nước Giải pháp kiểm soát mặt (diện tích áp dụng từ 2-5ha) n Mặt phủ thấm nước (pervious surface): Gồm lớp vật liệu cho nước mưa thấm chảy qua dễ dàng lớp bên cung cấp kho chứa nước tạm thời cho nước thấm qua thoát Lớp vật liệu bên có q 74 SË 93 2018 Bãi lọc thực vật t∏c gi∂ q Giải pháp kiểm soát toàn khu vực (diện tích áp dụng>10ha) n Khu vực đất ngập nước (wetland): xây dựng vùng đầm lầy nông, có chức xử lý ô nhiễm nước chảy tràn từ đô thị kiểm soát thể tích nước chảy tràn Khi dòng nước chảy qua khu vực ngập nước với tốc độ chậm, ô nhiễm bị loại bỏ thông qua chế lắng trọng lực hấp thụ thực vật n Ao thấm lọc thực vật (balancing pond): coi hồ cảnh quan kết hợp với xử lý nước mưa chảy tràn, xây dựng ao chắn giữ nước mưa chảy tràn, có hồ chứa nước quanh năm, tạo ao có sẵn thông qua việc đào nhân tạo Chúng thiết kế để đạt mục tiêu như: kiểm soát ngập, gia tăng chất lượng nước, tạo cảnh quan, ngăn chặn trầm tích xói lở Đề xuất ứng dụng SUDS cho đô thị vùng duyên hải Bắc Nhằm giúp cho HTTN có quy hoạch thích ứng với BĐKH, SUDS tác giả đề xuất với mục đích giải tác động mặt thủy văn Các thiết kế mang tính linh hoạt nhằm thích ứng với BĐKH phù hợp để triển khai trình phát triển đô thị, tăng mảng xanh cho đô thị a Lồng ghép SUDS vào mạng lưới đường giao thông Bổ sung thành phần SUDS vào mạng lưới đường giao thông ý nghóa mặt cảnh quan sinh thái, định hình cấu trúc không gian đô thị mà có vai trò quan trọng chiến lược thích ứng với BĐKH (Bảng 1) b Lồng ghép SUDS vào chức sử dụng đất dân dụng Lồng ghép SUDS vào chức sử dụng đất dân dụng giải pháp hữu hiệu để hướng tới đô thị phát triển bền vững, thích ứng với BĐKH SUDS tồn đô thị mảng xanh, tạo bề mặt thấm giúp giảm thiểu ngập úng, tái tạo nước ngầm bảo vệ hệ sinh thái Nguyên tắc bố trí tổ chức SUDS sau: n Gắn liền với mạng lưới sông suối mặt nước, khu vực đặc trưng sinh thái không gian mở hữu n Đảm bảo tiêu xanh đô thị, hình thành không gian xanh dạng mô hình ứng dụng SUDS nhằm đáp ứng Bảng 1.1: Quản lý xây dựng SUDS theo mạng lưới đường giao thông nhu cầu đa dạng người dân không gian công cộng, công viên chuyên đề, tuyến công viên ven biển, hành lang xanh n Mang tính kết nối với không gian mở không gian đô thị n Các giải pháp kiểm soát mặt toàn khu vực cần đảm bảo tôn trọng địa hình hữu, hạn chế tối đa việc san lấp, ảnh hưởng tới thảm thực vật hệ sinh thái tự nhiên Kết luận SUDS giải pháp có mối liên hệ chặt chẽ với quy hoạch không gian phát triển đô thị Giải pháp giúp tăng tính linh hoạt HTTN nhằm ứng phó với thay đổi trình đô thị hóa tác động BĐKH Để việc ứng dụng SUDS vào trình quản lý mang tính khả thi cần có số lưu ý sau: n Cần có điều chỉnh sách để việc lồng ghép SUDS quy hoạch đô thị quy hoạch chuyên ngành thoát nước mang tính pháp lý Việc thiết kế xây dựng SUDS phải đồng hóa với quy hoạch thiết kế xây dựng hạ tầng nhằm tránh nảy sinh vấn đề phức tạp chậm trễ xây dựng n Khi có sách lồng ghép, cần có nghiên cứu chuyên sâu nhằm xác định định mức chi phí tiêu chuẩn kỹ thuật dành cho SUDS Việc giúp cho quyền đô thị lập kế hoạch, phân bổ ngân sách cách phù hợp, hiệu n Cần thông tin, giáo dục, tuyên truyền cho cộng đồng hiểu lợi ích SUDS Nâng cao nhận thức xã hội hóa giúp cho người áp dụng SUDS quy mô nhỏ nhà sẵn sàng đóng góp nguồn lực cho dự án địa phương sinh sống Bảng 1.2: Quản lý xây dựng SUDS theo chức sử dụng đất dân dụng Tài liệu Tham khảo Nguyễn Việt Anh (2011), “Các giải pháp cấp thoát nước đô thị bền vững để ứng phó hiệu với biến đổi khí hậu”, Tạp chí Xây dựng, (số 02-2011), trang 45-49 Đoàn Cảnh (2007), Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sinh thái (ecological engineering) xây dựng hệ thống tiêu thoát nước đô thị bền vững (SUDS), góp phần phòng chống ngập úng, lún sụt ô nhiễm TP.HCM, Viện Sinh học nhiệt đới - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Trần Thanh Sơn (2016), “Hệ thống thoát nước mưa đô thị bền vững triển vọng ứng dụng thách thức Việt Nam”, Người xây dựng, (số tháng 3&4), trang 30-35 Allison H.Roy, Seth J Wenger, Tim D.Fletcher, Christopher J Walsh, Anthony R.Ladson, William D Shuster, Hale W.Thurston, Rebekah R Brown (2008), “Impediment and Solution to Sustainable, WatershedScale Urban Stormwater Management: Lessons from Australia and the United States”, Environmental Management, (quyển 42, kỳ 2), trang 344-359 Department for Environment Food & Rural Affairs (2015), The SuDS Manual, London, UK SË 93 2018 75 ... ứng dụng SUDS cho đô thị vùng duyên hải Bắc Nhằm giúp cho HTTN có quy hoạch thích ứng với BĐKH, SUDS tác giả đề xuất với mục đích giải tác động mặt thủy văn Các thiết kế mang tính linh hoạt nhằm. .. pháp hữu hiệu để hướng tới đô thị phát triển bền vững, thích ứng với BĐKH SUDS tồn đô thị mảng xanh, tạo bề mặt thấm giúp giảm thiểu ngập úng, tái tạo nước ngầm bảo vệ hệ sinh thái Nguyên tắc bố... Việt Anh (2011), ? ?Các giải pháp cấp thoát nước đô thị bền vững để ứng phó hiệu với biến đổi khí hậu? ??, Tạp chí Xây dựng, (số 02-2011), trang 45-49 Đoàn Cảnh (2007), Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sinh