Báo Cáo Nghiên cứu ứng dụng Kỹ thuật sinh thái (ecological engineering) xây dựng hệ thống tiêu thoát nước đô

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ------------- VIỆN SINH HỌC NHIỆT ĐỚI
BÁO CÁO NGHIỆM THU


MỤC LỤC ( Báo cáo gồm 112 trang có File WORD)

PHẦN I: MỞ ĐẦU 1
1. Mục tiêu: . 1
2. Nội dung: . 1
2.1. Tiếp cận cơ sở khoa học và phương pháp luận của KTST: 1
2.2. Ứng dụng các tri thức và phương pháp KTST . 1
2.3. Xây dựng cơ sở dữ liệu cho việc lập luận cứ KHKT và KT-XH . 2
2.4. Nghiên cứu khả năng ứng dụng những KTST thích hợp: . 2
2.5. Lập luận cứ KHKT cho hệ thống tiêu thoát nước đô thị bền vững. . 2
2.6. Đào tạo và nâng cao năng lực chuyên môn: . 2
3. Sản phẩm của đề tài: . 2
3.1. Báo cáo nghiệm thu trong đó phản ảnh đầy đủ các nội đã được đăng ký 2
3.2. Xây dựng tiềm lực triển khai vào thực tiển thoát nước ở TP.Hồ chí Minh 2

PHẦN II: NHỮNG VẤN ĐỀ TỔNG QUAN 4
Chương 1. ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 4
1.1. Địa điểm nghiên cứu: . 4
1.1.1. Khu vực công viên HVT: . 5
1.1.2. Khu vực công viên Gia Định: 6
1.2. Phương pháp nghiên cứu: . 6
1.2.1. Quan điểm tiếp cận của đề tài: . 6
1.2.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể: . 6

Chương 2: KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN . 8
2.1. Khí hậu: 8
2.2. Mưa: 8
2.2.1. Quá trình mưa và một số giá trị định lượng về mưa: . 8
2.2.2. Các đặc trưng chế độ mưa: 9
2.2.3. Tính toán lượng mưa thiết kế: . 10
2.2.4. Quá trình thấm và hình thành dòng chảy: 10
2.3. Địa hình, địa mạo: . 11

Chương 3: KINH TẾ-XH VÀ ĐỊNH HƯỚNG QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN . 13
3.2. Tầm nhìn, mục tiêu, chiến lược quy hoạch đô thị: . 13
3.2.1. Tầm nhìn quy hoạch đô thị: . 13
3.2.2. Mục tiêu phát triển: 14
3.2.3. Chiến lược phát triển: 14
3.3. Một số đặc trưng về cơ cấu kinh tế xã hội của thành phố: 14
3.3.1. Nghiên cứu về dân số: . 15
3.3.2. Giá trị GDP: . 15
3.4. Quan điểm quy hoạch đô thị: 15
3.4.1. Xác định những vấn đề quy hoạch đô thị: 15
3.4.2. Đề xuất quy hoạch thiết kế đô thị 16
3.4.3. Kiến nghị cho phát triển bền vững: . 18
3.4.4. Thực trạng phát triển cơ sở hạ tầng: 19



Chương 4: CHIẾN LƯỢC VÀ DỰ ÁN THOÁT NƯỚC Ở TP.HCM 21
4.1. Vắn tắt về thoát nước ở Việt Nam: 21
4.2. Thoát nước đô thị TP.Hồ Chí Minh: 21
4.2.1. Về dự án thoát nước TP.Hồ Chí Minh: 21
4.2.2. Phân vùng thoát nước: 23
4.2.3. Tóm tắt hệ thống thoát nước của TP.Hồ Chí Minh: 24
4.2.4. Giải pháp quy hoạch cải tạo hệ thống thoát nước mưa đô thị . 29
4.2.5. Giải pháp mục tiêu do Sở GTCC đề xuất: 31
4.2.6. Phương hướng chỉ đạo về quy hoạch thoát nước đô thị TP.HCM 33
4.2.7. Nhận định chung về vấn đề thoát nước: 34

Chương 5: TIẾP CẬN HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ BỀN VỮNG 36
5.1. Khái niệm và triết lý về SUDS - SUDS: 36
5.1.1. SUDS là tư duy mới về tiêu thoát nước đô thị: . 36
5.1.2. Mục tiêu của SUDS . 37
5.2. Ngập đô thị do mưa từ góc nhìn của SUDS: . 38
5.3. Mưa và ô nhiễm phân tán: 40
5.3.1. Kiểm soát nguồn ô nhiễm phân tán: 40
5.3.2. Vai trò vận chuyển ô nhiễm phân tán của nước mưa đô thị: . 41
5.4. Các giải pháp KTST (EE) trong SUDS: . 43
5.4.1. Các quan điểm trong chiến lược thoát nước: 43
5.4.2. Các giải pháp SUDS trong tiến trình quản lý nước mưa: . 44
5.4.3. Các cấp độ kiểm soát của giải pháp SUDS: 45
5.4.4. Các giải pháp kỹ thuật ứng dụng cho từng cấp độ: 45
5.4.5. Tính thích hợp và hiệu quả của các giải pháp SUDS: 47
5.4.6. Khả năng xử lý ô nhiễm của các giải pháp: . 48
5.5. Các công cụ trong thiết lập SUDS: 49
5.5.1. Quy hoạch mặt bằng: . 50
5.5.2. Nhóm giải pháp công trình: 50
5.5.3. Nhóm giải pháp phi công trình: 50

PHẦN III: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SUDS VÀO VIỆT NAM 54

Chương 6: ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG KTST CHO KHU VỰC CV HVT 54
6.1. Giải pháp quản lý nước mưa ngay từ cộng đồng (good housekeeping): 54
6.2. Giải pháp kiểm soát nước mưa ngay tại nguồn (Source control): 54
6.3 Giải pháp kiểm soát trên mặt bằng (Site control): 55
6.4. Giải pháp kiểm soát cho toàn khu vực (Regional control): 58

Chương 7: NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH 4 GIẢI PHÁP KTST/SUDS 59
7.1. Lựa chọn phương pháp và số liệu tính toán – thiết kế: 59
7.1.1. Lựa chọn phương pháp: . 59
7.1.2. Lựa chọn dữ liệu tính toán, thiết kế: 59
7.1.3. Phân tích hiện trạng mặt bằng và lựa chọn giải pháp SUDS: 60
7.2. Tính toán thiết kế các giải pháp của SUDS: . 60
7.2.1. Tính toán, thiết kế giải pháp kiểm soát trên mặt bằng : . 60
7.2.1.1. Các bước tính toán, thiết kế: . 60
Bước 1. Tính toán các thông số cơ bản của lưu vực hứng nước 61
Bước 2. Tính toán các thông số cơ bản phục vụ cho thiết kế SUDS: 61
Bước 3. Tính toán các cấu trúc xử lý cho từng giải pháp SUDS 61
7.2.1.1. Áp dụng các bước nêu trên cho khu vực bãi đổ xe SVĐ QK7: 61
Bước 1: Tính toán các thông số cơ bản của lưu vực hứng nước 61
Bước 2: Tính toán các thông số cơ bản phục vụ cho thiết kế SUDS: 62
Bước 3: Tính toán, thiết kế cấu trúc kỹ thuật từng giải pháp KTST: . 66
7.2.2. Thiết kế giải pháp kiểm soát vùng cho khu vực CV HVT 72
7.2.2.1. Nguyên tắc thiết kế hồ sinh thái: . 72
7.2.2.2. Các bước thiết kế và vận hành hồ sinh thái cảnh quan: 73
7.2.2.3. Áp dụng các bước nêu trên cho khu vực CV HVT: 73
Bước 1: Thu thập dữ liệu lưu vực nghiên cứu: 73
Bước 2: Thiết kế sơ bộ hồ sinh thái: 79
Bước 3: Thiết kế cảnh quan và thực vật ngập nước . 81
Bước 4: Quản lý chất lượng môi trường nước trong hồ: 83
Bước 5: Phương pháp kiểm tra và bảo dưỡng hồ định kỳ: 88

Chương 8: LỰA CHỌN, XÁC ĐỊNH GIẢI PHÁP SUDS CHO DỰ ÁN MỚI 90
8.1. Công cụ STTAT đánh giá và lựa chọn giải pháp SUDS: 90
8.2. Các sơ đồ đánh giá và lưa chọn: . 91
8.3. Áp dụng công cụ STTAT cho dự án công viên Gia Định. . 94
8.4. Áp dụng công cụ STTAT để lựa chọn các giải pháp SUDS: . 95
8.4.1. Tính toán tổng mức độ tác động: . 95
8.4.2. Lựa chọn phương án xây dựng hệ thống các giải pháp SUDS: . 95

PHẦN IV : NHẬN XÉT CHUNG VÀ KẾT LUẬN- KIẾN NGHỊ . 97
1. NHẬN XÉT CHUNG VỀ THOÁT NƯỚC CHO KHU VỰC CV.HVT . 97
1.1. Về mục tiêu: . 97
1.2. Về thoát nước xóa ngập ở khu vực công viên HVT: 98
2. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 99
2.1. Kết luận: . 99
2.2. Kiến nghị: . 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC



DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Các đặc trưng chế độ mưa 9
Bảng 2.2: Lượng mưa theo thời đoạn dựa trên quan hệ mưa ngày 10
Bảng 3.1: Đánh giá chất lượng các dịch vụ đô thị hiện nay . 19
Bảng 4.1: Các hệ thống kênh rạch chính của TP.Hồ Chí Minh 26
Bảng 5.1: Thông số đặc trưng chất lượng nước kênh rạch Tp.HCM (quý 2/2007) . 41
Bảng 5.2: Nồng độ ô nhiễm của nước mưa chảy tràn 42
Bảng 5.3: Các giải pháp Kỹ thuật sinh thái và khả năng ứng dụng . 47
Bảng 5.4: Diện tích lưu vực và loại đất thích hợp áp dụng cho các giải pháp . 48
Bảng 5.5: Tiềm năng xử lý ô nhiễm của các kỹ thuật sinh thái . 49
Bảng 7.1: So sánh lượng mưa thiết kế ở Tp.HCM với Maryland & Georgia, Mỹ . 60
Bảng 7.2: Phân nhóm đất theo hiện trạng lớp phủ 62
Bảng 7.3: Hệ số CN của mặt bằng DA1 . 62
Bảng 7.4: Hệ số CN mặt bằng DA2 . 64
Bảng 7.5: Hệ số bổ cập của các nhóm đất đá . 65
Bảng 7.6: Tổng các yêu cầu về thể tích xử lý, bổ cập cho mặt bằng bãi đỗ xe 66
Bảng 7.7: Hiện trạng ngập khu vực CV HVT 2005-2006 76
Bảng 7.8: Thể tích chứa theo cao trình của hồ . 80
Bảng 7.9: Danh sách thực vật được lựa chọn để trồng vào hồ . 83
Bảng 7.10: Kết quả phân tích nước mưa chảy tràn khu vực CV HVT & Gia Định . 85
Bảng 7.11: Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa học nước hồ HVT . 86
Bảng 7.12: So sánh DO đo được và DO bão hòa theo nhiệt độ nước trong hồ 87
Bảng 7.13: Các chỉ số dinh dưỡng của nước trong hồ HVT 87
Bảng 7.14: Các hoạt động chủ yếu trong kiểm tra, bảo dưỡng hồ . 88


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Lưu vực Nhiêu Lộc-Thị Nghè. . 5
Hình 1.2: Khu vực công viên HVT . 6
Hình1.3: Khu vực công viên Gia Định. . 6
Hình 1.4: Sơ đồ quá trình phân tích mặt bằng 8
Hình 2.1: Bản đồ hiện trạng và cao trình khu vực công viên HVT 12
Hình 2.2: Bản đồ hiện trạng và cao trình khu vực công viên Gia Định . 13
Hình 4.1: Bản đồ phân vùng thoát nước TP.Hồ Chí Minh . 24
Hình 4.2: Bản đồ hệ thống thoát nước TP.HCM 26
Hình 4.3: Phân vùng ngập do các tác động của mưa và thủy triều . 28
Hình 4.4: Tiến độ thực hiện cải tạo hệ thống thoát nước mưa . 34
Hình 5.1: Triết lý của Hệ thống tiêu thoát nước đô thị bền vững - SUDS . 37
Hình 5.2: Các mục tiêu chính của giải pháp SUDS 37
Hình 5.3: Biến đổi gia tăng đỉnh lũ sau đô thị hóa. 39
Hình 5.4: Đô thị hóa làm tăng dòng chảy tràn trên bề mặt . 39
Hình 5.5: SUDS phục hồi dòng chảy trở về gần với trạng thái trước đô thị hóa. 40
Hình 5.6: Vai trò của các loại nguồn thải phân tán gây ô nhiễm 43
Hình 5.7. Sơ đồ khối của các cấp độ của các giải pháp kiểm soát. 45
Hình 5.8: Công cụ xây dựng SUDS 49
Hình 6.1: Sơ đồ cấu trúc mặt bằng thấm 55
Hình 6.2. Dòng chảy tràn trên 2 loại mặt thấm truyền thống và theo SUDS. . 56
Hình 6.3: Sơ đồ cấu trúc hệ thống hố cây thấm lọc trồng theo hè phố . 57
Hình 6.4: Cống hở đẫn nước mưa - Kênh thực vật chắn lọc nước mưa . 57
Hình 6.5/6: Dải phân cách “lồi” ở đường Trường Sơn - và “lõm” tại Thái Lan 57
Hình 6.7: Cảnh quan mặt hồ có thể tương tự trong tương lai . 58
Hình 7.1 : Hiện trạng mặt bằng bãi đổ xe sân vận động QK7. . 62
Hình 7.2/3: Dải thực vật dọc theo hàng rào SVĐ QK7 và mặt cắt minh họa . 66
Hình 7.4: Hoa viên trong bãi đỗ xe trở thành chắn lọc sinh học 69
Hình 7.5: A)Mặt cắt của chắn lọc sinh học được dùng minh họa cho thiết kế 72
B) Bố trí thực vật trong chắn lọc sinh học. 72
Hình 7.6: Phạm vi lưu vực gom nước tới điểm ngập CV. HVT . 74
Hình 7.7: Khu vực tập trung nước và vùng bị ngập. 77
Hình 7.8: Sơ đồ cải tạo hệ thống cống thoát nước khu vực CV HVT 78
Hình 7.9: Sơ đồ mặt cắt hồ sinh thái . 80
Hình 7.10: Phương án thoát nước cấp bách khỏi hồ . 81
Hình 7.11: Sơ đồ mặt cắt của hồ sinh thái với các phương án thiết kế thực vật 82
Hình 7.12: Vị trí các điểm thu mẫu nước mưa chảy tràn . 84
Hình 7.13: Vị trí thu mẫu nước thủy vực tiếp nhận – hồ HVT . 86
Hình 8.1: Bản đồ mặt bằng tổng thể quy hoạch chỉnh trang công viên Gia Định 91
Hình 8.2/3: Nhiều vùng trũng trong CV và cống hộp Nhật Bản đang thi công 96



TÓM TẮT
Ngập đô thị đã được các nhà lãnh đạo cao nhất của TP.HCM tại hội nghị tháng 8 năm 2007 đánh giá là một trong số các vấn đề lớn, quan trọng, cấp bách đồng thời là chiến lược lâu dài có ảnh hưởng đến các lĩnh vực kinh tế-xã hội của thành phố và đang được đặc biệt quan tâm. Nghiên cứu này được tiến hành với mục tiêu tiếp cận và ứng dụng quan điểm cũng như các giải pháp tiên tiến trong lĩnh vực thoát nước đang được triển khai có hiệu quả trên thế giới vào Việt Nam, nhằm góp phần chống ngập do mưa và rộng hơn là xây dựng Chiến lược Tiêu thoát nước đô thị bền vững ở TP. Hồ Chí Minh.
Nguyên nhân gây ngập ở địa bàn nghiên cứu được xác định là do quá trình đô thị hóa đã làm mất đi các trũng chứa nước tự nhiên, đặc biệt là sự thu hẹp thảm phủ thấm nước và thay vào đó bằng các bề mặt không thấm nước. Trong bối cảnh giá trị cường độ mưa ngày càng cao, nhưng thời gian mưa ngắn, sự thay đổi nêu trên làm suy giảm dòng chảy cơ bản, rút ngắn thời gian tập trung nước mưa, gia tăng lưu lượng đỉnh lũ làm cho hệ thống thoát không thể nào tải kịp lưu lượng nước mưa đã trở nên bất bình thường đó. Do vậy, để giảm ngập cần tập trung vào tính toán, thiết kế các giải pháp phân tán và lưu giữ tạm thời để làm giảm dòng chảy đỉnh của nước mưa.
Các dự án, chương trình hành động thoát nước chống ngập ở hiện tại và trong tương lai đã đúng đắn khi lựa chọn giải pháp truyền thống là mở rộng, tăng cường hệ thống cống, kênh dẫn để thu gom và thải nhanh nước mưa vào nơi tiếp nhận. Tuy nhiên, sự lựa chọn này mâu thuẫn gay gắt với năng lực đầu tư tài chính và tổ chức thực hiện vì không thể theo kịp với tốc độ đô thị hóa và biến đổi quá nhanh của điều kiện tự nhiên. Do vậy, tình trạng ngập vẫn ngày một trầm trọng.
Để góp phần giải quyết vấn đề cấp bách nêu trên, “Hệ thống tiêu thoát nước đô thị bền vững – Sustainable Urban Drainage System (SUDS)” lần đầu tiên được đề tài tiếp cận và truyền bá vào Việt Nam. Trên quan điểm coi nước mưa là tài nguyên vô cùng quý giá, các giải pháp Kỹ thuật sinh thái (EE)/SUDS sẽ đồng thời đạt đến các mục tiêu: i) phòng chống ngập úng, lún sụt cơ sở hạ tầng, ii) bổ cập nguồn nước ngầm, iii) giảm thiểu ô nhiễm môi trường và iv) xanh hóa đô thị.
Bên cạnh việc giới thiệu hệ thống các giải pháp KTST để giảm ngập cho khu vực công viên HVT ở 3 cấp độ: Tại nguồn, Trên mặt bằng và Trên toàn khu vực, đề tài thực hiện nghiên cứu điển hình (case study) 3 giải pháp KTST, bao gồm: Chắn lọc sinh học, Mương thấm lọc thực vật và Hồ sinh thái. Tất cả đã được mô tả về cấu trúc, xác định chức năng, tính toán thiết kế khái niệm (conceptual design) và hướng dẫn vận hành, bảo dưỡng theo quy trình của quốc tế.
Theo tính toán, chỉ riêng giải pháp hồ sinh thái trong công viên đã có thể xử lý toàn bộ mước mưa chảy tràn trên tiểu lưu vực có diện tích hơn 25ha để khắc phục tình trạng ngập ở điểm ngập HVT và nhờ vậy mà có thể không cần phải đầu tư mở rộng và xây mới cụm cống thoát nước mưa như đã quy hoạch thoát nước cho khu vực này.
Một số nội dung nghiên cứu mới khác cũng đã được triển khai, như giới thiệu ứng dụng công cụ đánh giá và lựa chọn giải pháp kiểm soát thích hợp (SUDS Treatment Train Asessment Tool) gọi tắt là STTAT trong lựa chọn các giải pháp SUDS thích hợp cho các dự án xây dựng mới hoặc chỉnh trang và phân tích tương đối chi tiết mối quan hệ giữa Mưa và Ô nhiễm phân tán với cảnh báo rằng đây là những vấn đề rất hệ trọng trong quản lý môi trường đô thị nhưng còn chưa được quan tâm đầy đủ.