Design of urban drainage system with considering climate change

Hệ quả của những biến động lượng mưa và mực nước làm cho các hệ thống thoát nước đã được thiết kế thi công theo các thông số cũ sẽ bị quá tải ngay khi vừa thi công xong dẫn đến tình trạn

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG iv

DANH MỤC HÌNH v

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

Mục tiêu tổng quát 2

Mục tiêu cụ thể 2

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 4

Phương pháp thu thập số liệu: 4

Phương pháp khảo sát thực địa 5

Phương pháp xử lý dữ liệu 5

Phương pháp bản đồ - GIS 5

1.5 Số liệu phục vụ nghiên cứu 5

Chương 2 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA ĐÔ THỊ 7

2.1 Hiện trạng hệ thống thoát nước mưa tại TP.HCM 7

Mạng lưới kênh rạch thoát nước: 8

Hồ điều tiết 8

Hệ thống cống thoát nước 9

2.2 Đánh giá hiện trạng và nhu cầu nâng cấp, phát triển hệ thống thoát nước 10

2.3 Biến đổi khí hậu, các yếu tố bất định và các tác động 12

Biểu hiện biến đổi khí hậu ở TP.HCM 12

2.4 Tác động của Biến đổi khí hậu đến thoát nước đô thị 20

Tác động của BĐKH và các vấn đề thoát nước đô thị 20

Tác động của BĐKH đến thoát nước đô thị TP.HCM 22

Các yếu tố bất định trong việc ứng phó với BĐKH 24

Chương 3 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ TRONG ĐIỀU KIỆN BĐKH 26

3.1 Phương pháp thiết kế hiện hành 26

3.2 Tiếp cận thoát nước bền vững 29

3.3 Giải pháp bổ sung cho hệ thống thoát nước đô thị 30

3.4 Hồ điều tiết 35

Vai trò của hồ điều tiết trong hệ thống thoát nước mưa 35

Các công trình thuỷ lợi 36

3.5 Phương pháp tiếp cận phát triển tác động thấp (LID) 38

Khái niệm 38

Các kỹ thuật LID 40

Các nguyên tắc khi tiến hành áp dụng các giải pháp LID 46

Các lợi ích khi sử dụng LID 46

Chương 4 ĐỀ XUẤT XÂY DỰNG HỆ HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH KHÔNG GIAN CHO THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ BẰNG CÁC GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH 47

4.1 Phương pháp thuật toán gần đúng (heuristics) 48

4.2 Phương pháp tối ưu hóa 50

Chương 5 ĐỀ XUẤT CHIẾN LƯỢC QUẢN LÝ THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ 51

5.1 Tổng quan về các quy hoạch thoát nước đô thị 51

5.2 Đề xuất chiến lược quản lý thoát nước đô thị 53

Chương 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

6.1 Kết luận 56

6.2 Kiến nghị 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC BẢNG

Thống kê mạng lưới kênh rạch theo vùng 8

Danh mục dự án đầu tư ngành thoát nước đến năm 2025 11

Chênh lệch nhiệt độ (C) giữa giai đoạn 1993-2007 so với 1978-1992 13

Xu thế nhiệt độ tại một số trạm quan trắc (0C) 13

Xu thế lượng mưa giai đoạn 1978-2007 16

Chênh lệch nhiệt độ (0C) giữa các kịch bản BĐKH so với thời kì 1980-2000 18

Chênh lệch lượng mưa trung bình (mm) giữa các kịch bản BĐKH so với thời kì 1980-2000 19

Mực NBD (cm) dự báo theo các kịch bản phát thải 19

Hệ số chảy tràn 26

Cường độ mưa của đường quá trình mưa thiết kế 27

Số trận mưa các năm 28

Sự khác nhau cơ bản trong 2 cách tiếp cận thoát nước truyền thống và phương pháp tiếp cận phát triển tác động thấp 39

Dòng chảy tích lũy, bảng độ lệch tâm từ mỗi nốt của đồ thị (cây) với thứ tự các đỉnh 48

Dòng chảy tích lũy, bảng độ lệch tâm từ mỗi nốt của đồ thị (cây) với thứ tự các đỉnh 49

DANH MỤC HÌNH

Phân bố nhiệt độ trung bình năm (C) 12

Xu thế nhiệt độ khu vực TP.HCM giai đoạn 1978-2007 14

Bản đồ phân bố lượng mưa trung bình năm (mm) 15

Chênh lệch lượng mưa giữa hai thời kỳ (mm) 16

Xu thế biến đổi dao động mực nước tại một số trạm từ 1984 đến 2007 theo hệ cao độ nhà nước 17

Biểu đồ mực NBD qua các giai đoạn 2020-2100 theo các kịch bản phát thải 20

Biểu đồ mưa thiết kế theo chu kỳ lặp lại tại TP HCM 28

Tiếp cận thoát nước truyền thống 30

Phương pháp tiếp cận thoát nước mới hiện nay 30

Hầm chứa nước mưa TP Tai Hang Tung 32

Rãnh chứa nước mưa ngầm 33

Mô hình chứa nước mưa ngầm trong khuôn viên nhà 33

Hồ điều tiết kết hợp công viên sinh thái ở Suwon (Hàn Quốc) 34

Mô hình hồ điều tiết với khu dân cư ở Hồng Kông 34

Vị trí hồ điều tiết trong hệ thống thoát nước 35

Mặt bằng hồ điều tiết điển hình 36

Trắc dọc hồ điều tiết điển hình 37

Công trình hồ điều tiết nước mưa ở Brindas (Pháp) 38

Ô trữ sinh học 41

Vỉa hè thấm 42

Không gian xanh 43

Thùng mưa điển hình dùng cho một hộ gia đình 44

Ao thực vật ở Oregon, USA 44

Mặt cắt ngang của một rãnh thấm 45

Các kỹ thuật phát triển tác động thấp LID 46

Các thành phần của Quản lý thoát nước đô thị 53

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Các thiết kế quản lý lũ lụt phải có khả năng ứng phó với sự không chắc chắn và thay đổi trong tương lai (Abhas K Jha and Robin Bloch, 2011) Tuy nhiên, theo phương pháp tiếp cận hiện nay hầu hết những yếu tố này điều chưa được tính toán trong các thiết kế hệ thống thoát nước Năng lực của hệ thống thoát nước được tính toán với các số liệu thủy văn quan trắc trong quá khứ nên chưa bao gồm những biến động có khả năng xảy ra trong tương lai

Những bài học về sự lạc hậu các thông số thiết kế đầu vào của hệ thống thoát nước tại TP.HCM là một trong những ví dụ điển hình Các nghiên cứu của (Việt, 2007), (Phi, 2007) và (Bộ TNMT, 2012) cho thấy với cùng một chu kỳ lặp lại sẽ có

sự gia tăng vũ lượng mưa thiết kế trong tương lai tại đô thị TP.HCM Những nghiên cứu gần đây cũng cho thấy xu thế gia tăng mực nước hạ lưu cũng như gia trị thiết kế ứng với cùng một chu kỳ lặp lại cho trước (Quang, 2015) Hệ quả của những biến động lượng mưa và mực nước làm cho các hệ thống thoát nước đã được thiết kế thi công theo các thông số cũ sẽ bị quá tải ngay khi vừa thi công xong dẫn đến tình trạng tái ngập lụt khi hệ thống không vận hành đúng với kỳ vọng thiết kế

Như vậy chúng ta có thể thấy trong bối cảnh ảnh hưởng của biến đổi khí hậu thì các thông số đầu vào để thiết kế hệ thống thoát nước sẽ không là hằng số theo thời gian Trong khi đó toàn bộ hệ thống thoát nước đã được thiết kế và thi công với một năng lực “cứng” nhất định theo các số liệu tính toán trong quá khứ Điều này cho thấy rằng khả năng ngập lụt trong tương lai là rất cao và cần có giải pháp ứng phó ngay tại thời điểm này

Do đó để quản lý bền vững ngập lụt đô thị trong tương lai cần phải thay đổi quan điểm thiết kế hệ thống thoát nước truyền thống hiện nay Đối với những hệ thống thiết kế mới cần phải thay đổi quan điểm tiếp cận thoát nước truyền thống hiện nay là thoát nhanh, tập trung nước nhanh, sang giải pháp thoát chậm để giảm lưu

lượng đỉnh và tổng lượng dòng chảy Ngay trong giai đoạn thiết kế cũng cần có tính toán đánh giá các nguy cơ thủy văn để xác định sự biến động các thông số đầu vào nhằm tính toán phương án nâng cao năng lực hệ thống thoát nước theo thời gian để

có phương án dự phòng cho tương Đối với hệ thống hiện hữu cần tìm phương án hợp

lý để bổ sung năng lực thoát nước của hệ thống theo thời gian

Nghiên cứu này sẽ phân tích đánh giá sự phù hợp của phương pháp tiếp cận thoát nước mưa đô thị hiện nay trong tình trạng BĐKH từ đó đề xuất phương pháp tiếp cận thiết kế và vận hành hệ thống thoát nước mưa phù hợp với tình hình BĐKH cũng như đề xuất bổ sung các giải pháp giảm ngập trong tương lai

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đề xuất phương pháp thiết kế và quản lý vận hành hệ thống thoát nước mưa

đô thị phù hợp với tình hình biến đổi khí hậu

- Đề xuất tiến độ bổ sung các giải pháp giảm ngập

1.3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Tổng quan về phương pháp thiết kế hệ thống thoát nước mưa đô thị

 Mục tiêu: Mục tiêu chính của nội dung này nhằm phân tích đánh giá tổng quan về phương pháp tính toán và cách tiếp cận đang được sử dụng để thiết kế

 Phương pháp: Trên phân tích đánh giá những nội dung hướng dẫn tính toán thoát nước mưa trong tiêu chuẩn tính toán thoát nước hiện hành TCVN7957-

2008 và thực trạng thoát nước hiện nay để chỉ ra tính phù hợp của nó trong điều kiện biến đổi khí hậu Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng sẽ phân tích so sánh phương pháp tính toán cũng như cách tiếp cận thiết kế hệ thống thoát nước trong khu vực Đông Nam Á cũng như các nước tiên tiến như Hà Lan, Mỹ, Nhật, Kết quả phân tích đánh giá sẽ được sử dụng để làm cơ sở đề xuất giải pháp mới trong tính toán thoát nước trong điều kiện biến đổi khí hậu

Nội dung 2: Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đối với hệ thống thoát nước đô thị

 Mục tiêu: Hiểu và nhận dạng những tác động tiêu cực của BĐKH đến hệ thống thoát nước đô thị

 Phương pháp: Nhóm nghiên cứu sẽ phân tích đánh giá sự biến động của các đại lượng thủy văn như lượng mưa, mực nước, nhiệt độ dựa trên kịch bản BĐKH

và mực nước biển dâng của Bộ Tài nguyên và Môi trường và số liệu Khí tượng Thủy văn thu thập cho một thành phố cụ thể như TP HCM hoặc Cần Thơ để dự đoán một số tác động tiềm năng ảnh hưởng đến hệ thống thoát nước

Nội dung 3: Nghiên cứu đề xuất phương pháp tiếp cận thiết kế hệ thống thoát nước đô thị trong điều kiện BĐKH.

 Mục tiêu: Đề xuất các giải pháp tổng hợp nhằm quản lý ngập lụt bền vững cho lưu vực

 Phương pháp: Dựa vào những nghiên cứu phân tích đánh giá phương pháp tiếp cận thoát nước hiện tại và những tác động tiềm năng của BĐKH đến hệ thống thoát nước, nhóm nghiên cứu sẽ nghiên cứu đề xuất phương pháp tiếp cận thiết kế hệ thống thoát nước theo hướng tiếp cận hướng sinh thái (ecology based approach), mềm dẻo, linh hoạt thích ứng tốt với BĐKH trong tương lai Phương pháp mới sẽ xét đến tính biến động của các thông số đầu vào theo thời gian của

hệ thống thoát nước như lượng mưa, mực nước hạ lưu, quá trình gia tăng dòng chảy tràn do đô thị hóa

Nội dung 4: Ứng dụng phương pháp tiếp cận thiết kế mới đề xuất cho một dự án cụ thể

 Mục tiêu: Ứng dụng phương pháp thiết kế hệ thống thoát nước mưa đô thị được đề xuất cho một dự án cụ thể nhằm phân tích đánh giá tính phù hợp của

nó

 Phương pháp: Nhóm nghiên cứu sẽ thu thập số liệu của một dự án cụ thể tại khu đô thị đang được phát triển sau đó tiến hành thiết kế hệ thống thoát nước mưa theo 02 phương pháp (phương pháp truyền thống và phương pháp mới được đề xuất) nhằm đưa ra kết luận về tính khả thi và sự phù hợp của phương pháp mới được đề xuất trong điều kiện BĐKH

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu bao gồm: phương pháp thu thập số liệu, phương pháp khảo sát thực địa, phương pháp xử lý số liệu, phương pháp bản đồ - GIS, phương pháp mô hình hóa

Phương pháp thu thập số liệu:

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thu thập các tài liệu có liên quan để phục vụ nghiên cứu bao gồm:

- Các số liệu về địa hình, địa chất, khí hậu, thủy văn của khu vực TP.HCM

- Các số liệu về dân số, các ngành nghề kinh tế- xã hội, hiện trạng giao thông,

hệ thống thoát nước của khu vực nghiên cứu

- Các thông tin, tài liệu trong và ngoài nước về tình trạng ngập lụt, cũng như các chính sách và giải pháp nhằm làm giảm ngập lụt tại khu vực nghiên cứu

Phương pháp khảo sát thực địa

Công tác khảo sát thực địa được tiến hành nhằm: khảo sát, đánh giá điều kiện

tự nhiên, tình trạng ngập nước, hiện trạng hệ thống thoát nước, điều kiện sống của người dân địa phương tại khu vực nghiên cứu để có nhận định tổng quan về hiện trạng khu vực nghiên cứu đồng thời so sanh đối chiếu kiểm chứng các tài liệu đã thu thập

so với điều kiện thực tế

Phương pháp xử lý dữ liệu

Dữ liệu được tổng hợp, hệ thống hóa, phân loại theo các chủ đề; sau đó được đánh giá, phân tích và xử lý để sử dụng làm dữ liệu input cho việc chạy mô hình tính toán

Phương pháp bản đồ - GIS

Phương pháp bản đồ-GIS được sử dụng trong nghiên cứu bao gồm:

- Biên tập, xử lý bản đồ và phân tích đánh giá các bản đồ địa hình, hiện trạng và các bản đồ về hệ thống thoát nước, kênh rạch, trên địa bàn lưu vực nghiên cứu

- Thực hiện chồng ghép các lớp bản đồ để tạo bản đồ ngập lụt

- Chuẩn bị số liệu cho việc tính toán theo phương pháp truyền thống và phương pháp mới

1.5 Số liệu phục vụ nghiên cứu

Các thông tin sau đây được thu thập từ: Sở Tài nguyên-Môi trường, Phòng Tài nguyên-Môi trường các quận trên địa bàn, Trung tâm Điều hành chương trình chống ngập TP.HCM, các tạp chí chuyên ngành và các nghiên cứu liên quan trước đây để phục vụ nghiên cứu:

- Các số liệu về điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu: vị trí địa lý, địa hình, địa chất, khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, gió), thủy văn (hệ thống sông ngòi, kênh rạch, thủy triều)…

- Các số liệu về điều kiện kinh tế- xã hội khu vực nghiên cứu: dân số, kinh tế,

xã hội (y tế, giáo dục…), mạng lưới giao thông, hệ thống thoát nước…

- Các số liệu thuộc Dự án cải thiện vệ sinh và nâng cấp đô thị kênh nghiên cứu

- Các thông tin, tài liệu trong và ngoài nước về tình trạng ngập lụt, cũng như các

chính sách và giải pháp nhằm làm giảm ngập lụt tại khu vực nghiên cứu

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA ĐÔ THỊ

2.1 Hiện trạng hệ thống thoát nước mưa tại TP.HCM

Hệ thống thoát nước trên địa bàn TP.HCM bao gồm mạng lưới sông kênh rạch,

ao, hồ điều tiết và hệ thống cống thoát nước Hiện nay, tại TP.HCM có khoảng 2.008

km sông, kênh rạch với khoảng 1.050 km đê bao, bờ bao (trong đó còn khoảng 200

km bờ bao chưa kiên cố, thường gặp sự cố khi triều cường) Riêng khu vực nội thành

có hơn 100 km kênh rạch làm trục thoát nước chính với hơn 800 cửa xả với mực nước thiết kế sau cống trung bình khoảng 1,3 m nên khó tiêu thoát nước mưa và gây ngập trên nhiều tuyến đường liền kề khi xuất hiện triều cường

Hệ thống thoát nước của TP.HCM được xây dựng qua nhiều thời kỳ khác nhau,

có thể chia làm 3 giai đoạn chính: trước năm 1954, từ năm 1954 đến năm 1975 và từ năm 1975 đến nay Thời kỳ từ năm 1870 đến 1954: xây dựng khoảng 113 km cống, tập trung ở khu vực các quận 1, quận 5 với chủ yếu là các loại cống vòm xây gạch Thời kỳ từ năm 1954 đến 1975: hệ thống thoát nước được mở rộng trong khu vực nội thành cũ; chủ yếu là các loại cống tròn Thời kỳ sau năm 1975 đến nay, chủ yếu trong khoảng thời gian từ năm 1975 đến 2000: hệ thống thoát nước không có đầu tư đáng

kể ngoại trừ một số hệ thống kênh mương bờ bao phục vụ thủy lợi Sau khi Quy hoạch tổng thể thoát nước TP.HCM (JICA) được phê duyệt năm 2001, một số dự án nâng cấp đô thị, cải thiện môi trường nước đã được thực hiện như: Nhiêu Lộc – Thị Nghè, Tân Hóa – Lò Gốm, Tàu Hủ – Bến Nghé, Tham Lương – Bến Cát… và một số tiểu

dự án khác đã được tiếp tục đầu tư xây dựng ở khu vực nội thành và các khu vực ngoại thành đã phát triển Do quá trình xây dựng không đồng bộ với quá trình đô thị hóa, cũng như đầu tư chưa đúng mức do còn khó khăn về kinh tế nên đến nay phần lớn hệ thống thoát nước đã xuống cấp, hư hỏng nhiều, tiết diện nhỏ và mật độ xây dựng thấp Mạng lưới cống thoát nước, cửa xả bị lấn chiếm nhiều nơi gây khó khăn trong duy tu, bảo dưỡng Nhiều khu vực trũng thấp có tác dụng điều tiết nước cũng

đã bị lấn chiếm san lấp nghiêm trọng

Mạng lưới kênh rạch thoát nước:

Theo Quy hoạch tổng thể thoát nước (JICA), hệ thống kênh rạch thoát nước TP.HCM được phân thành 6 vùng, đóng vai trò tiêu thoát cho từng vùng, bao gồm:

Thống kê mạng lưới kênh rạch theo vùng

Số nhánh kênh, rạch chính

Tổng diện tích lưu vực (km 2 )

Tổng chiều dài (km)

tâm

Quận 1, 3, 4, 5, 7, 10, 11, Phú Nhuận và một phần các quận Gò Vấp, Tân Bình, Bình Chánh, và

Bình Thạnh

Một phần các quận 12, Gò Vấp, Bình Thạnh, Tân Bình, Bình

Nguồn: Quy hoạch tổng thể thoát nước (JICA, 2001)

Mạng lưới sông rạch chiếm vị trí quan trọng trong việc tiêu thoát nước mưa, tưới tiêu phục vụ nông nghiệp Tuy nhiên, do ảnh hưởng thủy triều khá mạnh và tình trạng bồi lắng nên thường gây ngập úng cho các vùng ven bờ sông, kênh rạch Ngoài

ra hiện nay, do quá trình đô thị hóa thiếu kiểm soát và ý thức của doanh nghiệp, người dân, đã xảy ra tình trạng lấn chiếm kênh rạch, xả rác, chất thải làm hẹp dòng chảy trên kênh rạch, làm giảm khả năng tiêu thoát nước

2010 đã biến khoảng 15.321 ha đất nông nghiệp, ao hồ, kênh rạch thành đất xây dựng Việc này đã làm mất đi diện tích rất lớn các không gian trữ nước và các vùng đệm vốn là nơi chứa nước mưa và nước triều Tuy nhiên, do TP.HCM chưa có các quy định cụ thể và thực hiện quản lý chặt chẽ nên đa số các dự án mới thường không có các giải pháp xây dựng các không gian để trữ nước mới bù vào phần diện tích mặt nước đã san lấp, bê tông hóa Đây là nguyên nhân quan trọng làm giảm diện tích, khả năng thấm nước

Hệ thống cống thoát nước

Hệ thống cống thoát nước của TP.HCM hiện nay về cơ bản là hệ thống cống chung, vừa thu nước thải (sinh hoạt và công nghiệp) vừa thu nước mưa, được xây dựng qua nhiều giai đoạn, đến nay đã quá cũ kỹ, phần lớn có tuổi thọ trên 40 năm Đến nay nhiều cống và cửa xả bị hư hỏng nặng, hệ thống cống không đủ năng lực tiêu thoát nước do tốc độ đô thị hóa quá nhanh Tổng chiều dài cống thoát nước (cấp

2, cấp 3 và cấp 4) trên toàn TP.HCM hiện nay có trên 2.042 km, trong đó khoảng 1.140 km cống thoát nước cấp 2, cấp 3

Theo số liệu báo cáo Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội TP.HCM đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2025 (2013), từ năm 2005, nhờ việc thực hiện các dự án ODA để cải tạo, nâng cấp hệ thống cống thoát nước tại các lưu vực, tổng chiều dài cống thoát nước cấp 2, cấp 3 trên địa bàn TP.HCM đã tăng gấp 2 lần (từ

516 km vào năm 2001 tăng lên 1.140km vào năm 2010) và số cửa xả tăng gấp 3,6 lần (từ 228 cửa xả vào năm 2001 tăng lên 816 cửa xả vào năm 2010) Ngoài ra, song song với các dự án ODA, tính đến năm 2010, TP.HCM đã hoàn thành 68 dự án cải tạo, lắp đặt mới hệ thống thoát nước bằng nguồn vốn ngân sách

Mật độ cống thoát nước tính trên diện tích đất phi nông nghiệp trên toàn địa bàn TP.HCM (không tính diện tích mặt nước) là 2,7 km/km2, khu vực các quận nội thành

cũ có mật độ khá cao, khoảng 7,3 km/km2, trong khi các quận nội thành phát triển chỉ

có 2 km/km2 và ngoại thành là 0,8 km/km2 Hiện nay, hệ thống thoát nước chỉ mới phục vụ cho khoảng 70% dân số đô thị

2.2 Đánh giá hiện trạng và nhu cầu nâng cấp, phát triển hệ thống thoát nước

Với tổng chiều dài 1.140 km cống thoát nước (cấp 2,3), hệ thống thoát nước hiện nay vừa thiếu về số lượng (chỉ bằng 1/6 chiều dài cần thiết và chỉ phục vụ khoảng 10% diện tích dự kiến, xây dựng, phát triển của TP.HCM) và kém về chất lượng (đa

số đã xuống cấp, hư hỏng, tiết diện nhỏ) Bên cạnh đó, hệ thống thoát nước đô thị trong giai đoạn vừa qua phát triển mang tính chắp vá và phân bố không đều trên địa bàn, tập trung ở các quận trung tâm Hệ thống thoát nước không được nạo vét đồng

bộ, không phát huy tối đa hiệu quả thoát nước của toàn hệ thống

Mặt khác, tại các khu vực dự án dân cư mới, mặc dù đều có quy hoạch hệ thống thoát nước thải tách biệt nhưng hầu hết đều xây dựng không đúng theo quy hoạch do các đơn vị quản lý không giám sát chặt chẽ Vì vậy hệ thống thoát nước ở các khu vực mới này hiện nay vẫn là hệ thống cống chung hoặc là hệ thống cống hỗn hợp, nghĩa là xây dựng một số tuyến cống nhánh thoát nước thải tách biệt nhưng vẫn nối vào các tuyến cống chính thoát nước mưa Điều này sẽ gây khó khăn cho việc kết nối thành hệ thống thoát nước bẩn hoàn chỉnh khi TP.HCM đầu tư xây dựng nhà máy xử

lý tập trung Riêng khu đô thị mới Phú Mỹ Hưng và khu Trung Sơn thuộc Khu Đô thị Nam Sài Gòn đã hình thành hệ thống thu gom và thoát nước thải bẩn tương đối hoàn chỉnh theo tiêu chuẩn xây dựng Tuy nhiên các khu này vẫn chưa có khu nào xây dựng trạm xử lý nước thải, hầu hết hệ thống cống thu nước thải vẫn nối vào cống thoát nước mưa và xả ra các kênh rạch

Ngoài ra, như đã trình bày ở trên, quá trình đô thị hóa đã làm cho các khu vực trước đây là đất trống có nhiều diện tích ao hồ, kênh rạch có chức năng như là các khu điều tiết tự nhiên khi xảy ra mưa đã bị san lấp phục vụ phát triển kinh tế xã hội Việc làm này dẫn đến các khu trữ và dòng thoát nước tự nhiên bị thu hẹp nên khi có mưa xảy ra sẽ không tiêu thoát nước kịp thời gây nên hậu quả ngập tại chỗ và tràn xuống các khu lân cận có cao trình thấp hơn Tình trạng này phổ biến ở một số khu vực như: ngã tư Bốn Xã – quận Bình Tân, kênh Ba Bò - quận Thủ Đức, quận 9, quận

6, quận 11, quận 12 …

hệ thống thoát nước Việc phân cấp một phần hệ thống thoát nước cho quận - huyện quản lý nhưng chưa quan tâm đầu tư đúng mức về nhân lực và kinh phí, kỹ thuật trang thiết bị đã làm ảnh hưởng xấu đến hiệu quả, chủ trương phân cấp, làm mất đi tính liên thông và đồng bộ của một hệ thống thống nhất từ cống nội bộ nhà dân, cống hẻm (cấp 4) đến cống cấp 3, cấp 2, cửa xả và kênh rạch (cấp 1)

Để thực hiện Chương trình giảm ngập giai đoạn 2011 – 2025, theo Quy hoạch tổng thể phát triển KT-XH tầm nhìn đến năm 2025, TP.HCM đã xác định cần thực hiện rất nhiều dự án nhằm cải tạo, xây dựng mới hệ thống thoát nước với mục tiêu cụ thể là nâng tỷ lệ diện tích phục vụ bởi hệ thống thoát nước lên hơn 90% và xóa hẳn không còn điểm ngập

Theo đó trong giai đoạn 2011- 2015, TP.HCM sẽ thực hiện khoảng hơn 100 dự

án cải tạo ống thoát nước cũ, xuống cấp, có nguy cơ sụp cao, với tổng chiều dài cải tạo 95.575 m; 11 dự án cải tạo cống nhỏ, không đủ tiết diện với tổng chiều dài 18.400

m Giai đoạn 2016 -2025 sẽ tập trung thực hiện 48 dự án xây dựng mới hệ thống thoát nước tại các lưu vực trung tâm, vùng Tây, vùng Bắc, vùng Đông Nam, vùng Đông Bắc và vùng Nam, với tổng chiều dài 97.130 m và nhóm dự án cải tạo, nạo vét và mở rộng hệ thống cống nhằm tăng khả năng thoát nước, đồng thời hoàn chỉnh hệ thống

đê thuộc Quyết định số 1547 của Thủ tướng chính phủ về Quy hoạch thủy lợi chống ngập (năm 2008) với tổng vốn đầu tư khoảng 175.733 tỷ đồng (tương đương 8,3 tỷ USD) Cụ thể danh mục kinh phí đầu tư phân theo 3 nhóm dự án của ngành thoát

nước như sau:

Danh mục dự án đầu tư ngành thoát nước đến năm 2025

2 Nhóm dự án đầu tư hệ thống thu

Nguồn: Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội TP.HCM đến năm 2020 và tầm

nhìn đến năm 2025 (2013)

2.3 Biến đổi khí hậu, các yếu tố bất định và các tác động

Biểu hiện biến đổi khí hậu ở TP.HCM

2.3.1.1 Biểu hiện sự thay đổi nhiệt độ

Bản đồ phân bố nhiệt độ trung bình năm (Hình 2.1) trong giai đoạn 1978-2007 cho thấy nhiệt độ trung bình ở TP.HCM vào khoảng 27C, vùng nóng nằm ở trung tâm đô thị với nhiệt độ cao nhất là 27,5C, cao hơn khu vực xung quanh khoảng 0,3C Mức chênh này là của giá trị nhiệt độ trung bình năm, do đó vào những ngày nắng nóng nhiệt độ ở trung tâm thành phố sẽ cao hơn ngoại vi so với giá trị này nhiều lần

Xét về xu hướng thay đổi của nhiệt độ ta thấy nhiệt độ gia tăng trên toàn khu vực và trong cả 2 mùa, mức tăng trong các tháng mùa khô cao hơn Sự thay đổi nhiệt

độ trung bình này được xem xét giữa hai thời kỳ: 1993-2007 và 1978-1992 tại một số trạm quan trắc được trình bày trên Bảng 2.3 Tính trung bình năm, mức tăng nhiệt độ trên khu vực các huyện ngoại thành là 0,30C, trên khu vực nội thành là 0,40C, tại trung tâm đô thị là gần 0,50C

106.3 106.4 106.5 106.6 106.7 106.8 106.9 107 10.3

10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 11 11.1

Chênh lệch nhiệt độ (C) giữa giai đoạn 1993-2007 so với 1978-1992

Trạm Trung bình năm Mùa khô Mùa mưa

Trạm Trung bình năm Mùa khô Mùa mưa

đô thị thì mức tăng nhiệt độ là khá cao, cao hơn so trung bình khu vục Nam Bộ là

khoảng 0,30C Con số này cho thấy rằng ngoài ảnh hưởng của BĐKH toàn cầu, quá

trình đô thị hóa cũng ảnh hưởng đáng kể đến mức tăng nhiệt độ

Xu thế nhiệt độ khu vực TP.HCM giai đoạn 1978-2007

 Biểu hiện sự thay đổi lượng mưa

Hình 2.3 biểu hiện phân bố lượng mưa trung bình năm cho TP.HCM, ta nhận

thấy khu vực mưa lớn được hình thành ở vùng trung tâm thành phố và mở rộng về

phía tây Tây Nam Đối diện với khu vực này là vùng có lượng mưa thấp nằm ngoài

trung tâm thành phố, về phía Đông Bắc Thông thường trên khu vực Nam Bộ các

đường đẳng lượng mưa trung bình năm có hướng Tây Bắc – Đông Nam, điều này

phù hợp với nguyên nhân gây mưa cho khu vực này

106.3106.4106.5106.6106.7106.8106.9 107 107.1 10.4

106.3106.4106.5106.6106.7106.8106.9 107 107.1 10.4

10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 11 11.1

106.3106.4106.5106.6106.7106.8106.9 107 107.1 10.4

10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 11 11.1

0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8

Year

LVViet

Bản đồ phân bố lượng mưa trung bình năm (mm)

Lượng mưa tính trung bình cho khu vực nội thành là 1667 mm/năm, khu vực mưa lớn ở trung tâm thành phố có lượng mưa gần 1850 mm/năm, mức chênh là 183

mm Có thể nói rằng mức chênh lệch này là phần lớn do sự phát triển đô thị tạo nên Việc tồn tại một vùng mưa lớn ở trung tâm đô thị gây cản trở nghiêm trọng cho vấn

đề tiêu thoát nước, cũng như các vấn đề về môi trường

Ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới lượng mưa được thể hiện qua bản đồ sự thay đổi lượng mưa giữa hai thời kỳ: 1993-2007 và 1978-1992 (Hình 2.4) Trong giai đoạn 1993-2007 so với thời kỳ trước, lượng mưa ở khu vực ven đô thị về phía Tây

và Tây Nam gia tăng trên 100 mm Trong khi đó, gần như hầu hết phần phía đông thành phố lượng mưa suy giảm, nhất là các quận Thủ Đức; quận 9 và quận 2, lượng mưa giảm trên 150 mm Sự thay đổi này dẫn đến sự thay đổi trung tâm mưa lớn, theo hướng dịch chuyển về phía Tây Tây Nam Lượng mưa trung bình toàn TP.HCM thời

kỳ 1978-1992 là 1542 mm/năm, thời kỳ 1993-2007 là 1618 mm, tăng 76 mm Các huyện ven nội thành về phía tây có mức tăng khá cao Các quận trung tâm có mức tăng thấp hơn mức tăng trung bình của toàn thành phố Như vậy trong thời gian từ 1978-2007, do sự mở rộng đô thị thì phân bố mưa có thay đổi đáng kể

106.3 106.4 106.5 106.6 106.7 106.8 106.9 107 10.3

10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 11 11.1

Nhµ BÌ

CÇn Giê

C¸t L¸i Hãc M«n

Cñ Chi

Lª Minh Xu©n

Long S¬n Ph¹m V¨n Céi

Chênh lệch lượng mưa giữa hai thời kỳ (mm)

Bảng 2.5 trình bày xu hướng biến đổi lượng mưa theo các khu vực ở TP.HCM cho giai đoạn 1978-2007 Mức tăng lượng mưa trung bình của TP.HCM là 98 mm Các huyện ven nội thành có mức tăng cao hơn, mức tăng trung bình của huyện Bình Chánh, Hóc Môn, Nhà Bè có giá trị tương ứng là 192 mm, 154 mm và 104 mm Các quận nội thành cũ có mức tăng trung bình là 63 mm, trong khi đó các quận mới về phía đông thành

Xu thế lượng mưa giai đoạn 1978-2007

Khu vực Mùa Khô Mùa mưa Năm

10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 11 11.1

Nhµ BÌ

CÇn Giê

C¸t L¸i Hãc M«n

Mức tăng lượng mưa trung bình của TP.HCM xấp xỉ so với mức tăng lượng mưa ở khu vực Nam Bộ Như vậy xu thế lượng mưa của TP.HCM là phần lớn do ảnh hưởng của BĐKH toàn cầu Tuy nhiên do những ảnh hưởng của quá trình đô thị hóa, lượng mưa khu vực nội thành và các huyện ven có sự phân bố lại

Lượng mưa trong các tháng mùa khô có mức gia tăng cao hơn mùa khô Đây là thể hiện của sự bất thường về thời tiết do ảnh hưởng của biến đổi khí hâu toàn cầu Mức tăng đáng kể xảy ra trong các tháng đầu mùa khô (tháng 11, tháng 12) Trong các tháng này, do hoạt động của xoáy thuận nhiệt đới tăng cường trong thập niên gần đây nên đã làm gia tăng đáng kể lượng mưa trên khu vực TP.HCM và Nam Bộ

2.3.1.2 Biểu hiện sự thay đổi mực nước biển

Trong phần này chúng tôi đưa ra một số kết quả phân tích xu hướng mực nước trung bình ngày tại một số trạm như Vũng tàu, Vàm Kinh, Bến Lức, và Phú An (Hình 2.5) Các kết quả cho thấy xu thế mực nước tại các trạm đều tăng Trong giai đoạn 1984-2007, mực nước trạm Vũng Tàu tăng khoảng 0,55 cm/năm, mực nước trạm Phú

An tăng 1,13 cm/năm Tuy nhiên, ngoài trạm Vũng Tàu là trạm ven biển, còn trạm Phú An nằm trên các sông chính cách xa biển, các tác động nhân sinh có thể là nguyên nhân gây nên sự gia tăng mực nước trạm Phú An cao đáng kể hơn trạm Vũng Tàu (

do quá trình đô thị hoá, lấp các kênh rạch, bồi lắng,…) Do đó, cần có đánh giá cụ thể hơn các tác động này đến mực nước trên các sông

Xu thế biến đổi dao động mực nước tại một số trạm từ 1984

đến 2007 theo hệ cao độ nhà nước

Các kịch bản biến đổi khí hậu đối với TP.HCM

Kịch bản biến đổi khí hậu của TP.HCM trong nghiên cứu này tham khảo từ kết quả nghiên cứu do PGS.TS Nguyễn Kỳ Phùng cho Sở KH&CN TP.HCM năm 2011 với tiêu đề “Xây dựng mô hình tính toán một số thông số dưới tác động của BĐKH phục vụ quy hoạch sử dụng đất, giao thông, tài nguyên nước và hạ tầng cơ sở cho TP.HCM” Trong nghiên cứu này, kịch bản BĐKH được xây dựng bằng công cụ SIMCLIM dựa vào kết quả mô phỏng khí hậu toàn cầu của các mô hình GCM (được công bố trong báo cáo lần 4 của IPCC)

2.3.2.1 Kịch bản BĐKH cho nhiệt độ

Nhiệt độ trung bình khu vực TP HCM có xu hướng tăng qua các giai đoạn Kịch bản phát thải cao A1FI cho mức tăng cao nhất Kết quả tính toán mức gia tăng nhiệt độ trung bình của khu vực TP.HCM so với giai đoạn 1980-200 qua các kịch bản phát thải được thể hiện trong Bảng 2.6 Năm 2020, mức tăng nhiệt độ thấp nhất là 0,160C, cao nhất là 0,230C tương ứng với nhiệt độ trung bình là 27,850C và 27,920C

Dự báo năm 2030, nhiệt độ tăng khoảng 0.310C cho tất cả các kịch bản Giai đoạn năm 2050, theo kịch bản thấp nhiệt độ tăng gần 10C, theo kịch bản cao tăng đến 1,770C Theo kịch bản phát thải cao A1FI, nhiệt độ tăng theo các thời kì khá cao lần lượt theo các năm 2070 và 2100 là 3,280C và 5,23 0C, mức tăng nhiệt độ này chắc chắn gây ra nhiều vấn đề nguy hiểm cho cuộc sống người dân và hoạt động của thành phố, đây là kịch bản không mong muốn Dự báo nhiệt độ trung bình theo các kịch bản B1 và B2 cũng chênh lệch không nhiều

Kịch bản 2020 2030 2050 2070 2100

2.3.2.2 Kịch bản BĐKH cho lượng mưa

Lượng mưa trung bình khu vực TP HCM có xu hướng tăng qua các giai đoạn (Bảng 2.7) Lượng mưa giảm theo chiều từ Bắc xuống Nam Theo kịch bản B1, đây

là kịch bản khó thành hiện thực tuy nhiên nhóm nghiên cứu vẫn tính toán để đánh giá mức độ tăng lượng mưa thay đổi theo các kịch bản sẽ biến động như thế nào Kịch bản đáng quan tâm là kịch bản B2 và A1F1 Vào giai đoạn 2020, 2030 lượng mưa trung bình gia tăng không chênh lệch nhiều ở các kịch bản phát thải và mức tăng tương đối ít Giai đoạn 2050 trở đi, lượng mưa trung bình tăng đáng kể nhất là ở kịch bản phát thải cao Lượng mưa dự báo tăng tối đa thêm 346 mm vào năm 2100 ở kịch bản cao

Chênh lệch lượng mưa trung bình (mm) giữa các kịch bản BĐKH so với

 Kịch bản nước biển dâng

Kết quả tính toán từ mô hình trình bày ở Bảng 2.8 và Hình 2.6 cho thấy mực nước dâng vào năm 2020 giống nhau cho cả 3 kịch bản phát thải Ở kịch bản phát thải thấp B1 và trung bình B2 mức nước dâng dự báo không chênh lệch nhiều so với kịch bản A1FI Từ kết quả tính toán có thể thấy mức nước dâng tối thiểu vào năm

2030 là 11 cm, tối đa là 13 cm, vào năm 2050 mức tăng tối thiểu là 19 cm và tối đa

là 24 cm Những giá trị mức nước dâng này có thể làm cơ sở để điều chỉnh các quy hoạch của thành phố định hướng cho 2030 trở đi Những kết quả dự báo sau năm

2050 cho đến 2100 tương đối xa hiện tại và còn phụ thuộc nhiều vào sự thay đổi hoạt động phát thải của con người trong tương lai, do đó những giá trị này có tính chất tham khảo tốt cho quy hoạch tuy nhiên cần được cập nhật thường xuyên theo thời gian

Mực NBD (cm) dự báo theo các kịch bản phát thải

Kịch bản 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100

Biểu đồ mực NBD qua các giai đoạn 2020-2100 theo các kịch

bản phát thải

2.4 Tác động của Biến đổi khí hậu đến thoát nước đô thị

Tác động của BĐKH và các vấn đề thoát nước đô thị

Vấn đề đáng quan tâm của nhiều thành phố là BĐKH sẽ làm chu trình thuỷ văn

bị thay đổi, ví dụ như lượng mưa thay đổi, thời tiết cực đoan xảy ra thường xuyên hơn Chúng có thể gây ra ngập lụt trên bề mặt và các tầng ngầm, kết hợp với tràn cống làm giảm sức chứa của hệ thống thoát nước do sự gia tăng lượng nước xâm nhập vào đường ống Do đó, có thể nói tác động tiềm tàng của BĐKH đối với ngập lụt đô thị sẽ rất đáng kể trong tương lai Cường độ và số lượng mưa gia tăng không những làm gia tăng lượng nước chảy vào hệ thống thoát nước đô thị mà còn ảnh hưởng đến dòng chảy vào các trạm xử lý nước thải và các cơ sở xử lý nước mưa nên làm giảm chức năng của các hệ thống thoát nước đô thị, gây ra ngập lụt kết hợp cống tràn xảy

ra nhiều hơn trong các trận mưa

Nước biển dâng và bão (storm surges) - Đối với hệ thống thoát nước thải ra biển

(dưới mặt nước), sự gia tăng mực nước biển trung bình sẽ làm giảm đầu thủy lực hiện

có cho việc xả thải, dẫn đến nước chảy ngược vào đô thị và làm quá tải mạng lưới đường ống Những khu vực thấp và phẳng ở gần biển, nước biển dâng thậm chí có

mức độ nghiêm trọng của bão cũng gia tăng

Mối quan tâm về chi phí và hiệu quả hoạt động của hệ thống thoát nước đô thị cũng như lợi ích mang lại cho xã hội và môi trường luôn là mối quan tâm lớn và đi đôi với nhau Khi khí hậu và xã hội thay đổi, các vấn đề sau đây được xác định là quan trọng:

- Ngập lụt: Nguy cơ ngập lụt thường xuyên hơn và nghiêm trọng hơn ở bề mặt

đô thị, các tòa nhà và cơ sở hạ tầng dưới lòng đất, nhà ở và các tầng hầm do quá trình đô thị hoá gia tăng và hệ thống thoát nước đô thị không đủ năng lực tiêu thoát nước kịp thời (từ cửa vào ống cống, trong vận chuyển, lưu trữ và xử

lý nước thải), dẫn đến thiệt hại kinh tế, ảnh hưởng đến các hoạt động xã hội và thương mại, và thậm chí làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người vì nước bị ô nhiễm bởi ngập lụt

- Tràn cống kết hợp (Combined sewer overflows - CSO): Nguy cơ xả thải thường xuyên hơn, kéo dài hơn và lớn hơn thông qua tràn cống kết hợp do khả năng dẫn nước và xử lý của hệ thống thoát nước bị hạn chế, dẫn đến làm ô nhiễm nguồn tiếp nhận và gây bệnh

- Xử lý nước thải: Đối với hệ thống thoát nước phối hợp, nước mưa có thể xâm nhập vào trạm xử lý làm lượng nước thải tăng lên Nước thải bị pha loãng và làm nguội sẽ khiến cho việc xử lý khó khăn hơn, hiệu quả xử lý thấp hoặc chi phí xử lý cao hơn

- Ô nhiễm tích tụ và rửa trôi: Sự thay đổi mô hình mưa và gió sẽ làm thay đổi động lực học của quá trình ô nhiễm tích tụ và rửa trôi bề mặt đô thị, dẫn đến làm thay đổi nồng độ và khối lượng vận chuyển của hệ thống thoát nước, gây

ô nhiễm các trạm xử lý và nguồn tiếp nhận

Ngoài ra, còn có một số vấn đề ảnh hưởng đến hệ thống thoát nước đô thị trong bối cảnh BĐKH:

- Hệ thống thoát nước đô thị hiện có tại các thành phố được thiết kế để đối phó với các điều kiện khí hậu trong quá khứ, chưa tính đến có BĐKH, chưa kể các

hệ thống này đã cũ kỹ vì được xây dựng từ lâu, nhất là ở các thành phố lâu

đời

- Sự gia tăng dân số cũng ảnh hưởng đến số lượng các sự kiện gây thiệt hại, nhiều người sẽ bị ảnh hưởng và dễ bị tổn thương với các hiện tượng tự nhiên, chẳng hạn như mưa lớn, bão, lũ lụt,… Đô thị hóa cũng là một vấn đề lớn vì các hệ thống thoát nước đô thị có thể đã được xây dựng cho một thành phố có

bề mặt không thấm nước ít hơn và nhỏ hơn so với các thành phố hiện tại và trong tương lai Điều này sẽ ảnh hưởng đến dòng chảy đô thị

- Có nhiều mô hình khí hậu toàn cầu có sẵn, và cũng có nhiều kịch bản khác nhau, có nhiều lựa chọn cho dữ liệu đầu vào khác nhau làm ảnh hưởng đến kết quả của mô hình Ngoài ra, còn có nhiều yếu tố không chắc chắn tham gia vào quá trình này Do độ phân giải không gian và thời gian của dữ liệu mô hình khí hậu toàn cầu nên có một vấn đề kết nối với việc sử dụng nước mưa cho các mô phỏng hoặc tính toán thủy văn đô thị (dòng chảy đô thị)

Tác động của BĐKH đến thoát nước đô thị TP.HCM

Biến đổi khí hậu đã và đang ảnh hưởng đến hầu hết tất cả lĩnh vực trong đời sống kinh tế - xã hội của TP.HCM một cách trực tiếp hoặc gián tiếp Vùng ảnh hưởng không gói gọn trong phạm vi TP.HCM, mà còn tại các tỉnh thành trong khu vực Nam

bộ BĐKH làm lượng mưa thay đổi dẫn đến thay đổi về dòng chảy của các sông, tần suất, cường độ và lưu lượng trên các sông Sài Gòn, sông Đồng Nai và trên toàn bộ mạng lưới sông ngòi, kênh rạch của TP.HCM ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống thoát nước đô thị Ngoài ra, BĐKH và đô thị hóa thiếu kiểm soát còn làm tăng hệ số chảy tràn tại các khu vực đô thị, vượt quá năng lực thiết kế của hệ thống thoát nước

Hạ tầng cấp thoát nước của TP HCM có nguy cơ chịu tác động của BĐKH có thể được phân loại như sau:

- Các hồ chứa nước, sông ngòi và kênh mương thuỷ lợi

- Hệ thống thoát nước thải có lưới chắn rác, cống rãnh chính và nhà máy xử lý nước thải

- Hệ thống thoát nước mưa và vùng đất dễ bị ngập úng

Với kịch bản BĐKH trung bình (B2) hiện nay, hệ thống thoát nước của TP.HCM chỉ bảo vệ được khoảng 6.196 ha không bị úng ngập, đến 2050 nếu mực nước biển dâng sẽ làm ngập úng khoảng 23.909 ha đất đô thị (chiếm 49% tổng đất đô thị) Ngoài

ra, cường độ mưa tăng, thời gian mưa tập trung nhiều hơn sẽ kéo theo TP.HCM bị ngập lụt nhiều hơn dài hơn sẽ gây quá tải lên hệ thống thoát nước đô thị Bên cạnh

đó, do TP.HCM có các điều kiện tự nhiên – kinh tế – xã hội và hiện trạng đô thị hóa khá tương đồng với Bangkok – Thái Lan, nên dưới tác động của BĐKH, khả năng gây vỡ đập hồ chứa trên một bậc thang thủy điện phía thượng nguồn như trường hợp của Bangkok (2011) có thể xảy ra và sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới hệ thống thoát nước tại TP.HCM

Mạng lưới thoát nước mưa có khả năng bị ảnh hưởng của ngập úng trong thời gian ngập úng thường xuyên và bất thường Ngập úng có thể gây ra tràn bờ ở hệ thống thoát nước lộ thiên, làm cho nước thải bị ô nhiễm bị tắc dòng và tràn bờ Việc ngập úng nước biển kéo dài trong phạm vi thành phố (không có hệ thống đê dự kiến) có thể làm tăng nguy cơ ăn mòn tuyến cống thoát nước cả ngầm và nổi, công trình cửa cống thoát nước và các hạ tầng khác

Tác động của BĐKH đối với hạ tầng vệ sinh và cấp nước ở TP HCM liên quan chặt chẽ với tác động của BĐKH đối với các ngành khác Các hệ thống cơ sở hạ tầng được liên kết mật thiết – vì vậy hỏng hóc ở hệ thống này có thể gây ra tác động cấp

số nhân trên toàn thành phố Chẳng hạn, hỏng hóc trong hệ thống thoát nước mưa có thể dẫn đến lụt lội và ngưng trệ đối với hạ tầng điện, và đến lượt nó lại có thể dẫn đến đóng cửa các nhà máy xử lý nước và các trạm bơm

Tần suất tăng lên của các sự kiện mưa bất thường sẽ làm căng công suất của hạ tầng cống thoát nước thải và nước mưa Theo đánh giá sơ bộ thủy lực về khả năng thoát của 27 hệ kênh, các kênh này có vận tốc thấp nhất là 0,3 ÷ 0,4 m/s vào lúc triều của ba sông Sài Gòn, Đồng Nai, và Nhà Bè lên cao Khả năng thoát nước mưa hiện tại của hầu hết các kênh ở vùng trung tâm thành phố, vùng thoát nước mưa phía Bắc thành phố, vùng phía Tây, và vùng phía Đông Bắc nhỏ hơn khả năng thoát của dòng chảy lũ 5 hoặc 10 năm Do đó cần thiết phải nạo vét mở rộng để tăng khả năng thoát nước mưa

Hiện tại trên các kênh rạch thành phố gặp vấn đề lớn về ô nhiễm rác thải, đặc biệt là những loại khó phân hủy, đây chính là nguyên nhân gây tắc nghẽn hệ thống lưới chắn rác, cống rãnh ở trung tâm thành phố, chặn dòng lưu thoát nước gây ứ đọng

và ngập lụt nghiêm trọng Trong điều kiện mưa gia tăng với lượng mưa lớn, những tác nhân này sẽ góp phần làm cho giảm khả năng tiêu thoát của hệ thống công thoát nước mưa, gây ngập ứng cục bộ

Trong các mùa khô bất thường hơn, nhu cầu về nước có thể tăng do những nguyên nhân tăng nhiệt độ, độ ẩm sẵn có giảm và dân số tăng từ đó làm tăng lượng nước thải sinh hoạt và sản xuất

Mức độ thiệt hại sẽ tăng và các vấn đề ô nhiễm sẽ trở lên trầm trọng hơn nếu các hệ thống nước không thể đối phó với sự kiện bất thường hoặc nhiều sự kiện phức tạp trong một mùa Sự xuống cấp vật liệu và bền vững kết cấu của đường ống cấp nước, cống nước thải và nước mưa có thể xảy ra do gia tăng dịch chuyển đất và thay đổi trong nước ngầm

Các yếu tố bất định trong việc ứng phó với BĐKH

Xem xét các yếu tố bất định – không chắc chắn trong vấn đề ứng phó với biến đổi khí hậu có thể liệt kê khá nhiều yếu tố, trong đó mỗi yếu tố đều có vai trò nhất định làm cho việc ứng phó với BĐKH trở nên rất phức tạp Thứ nhất là vấn đề lựa chọn, sử dụng các kịch bản BĐKH với các thông số dự báo gồm: mức tăng nhiệt độ trung bình (oC), mức thay đổi về cường độ mưa và chu kỳ lặp lại, mực nước sông dâng cao do tác động của mực nước biển dâng và các yếu tố do can thiệp của con người (cm) Thực tế các thông số dự báo này sẽ có thể thay đổi nhiều tùy thuộc vào các vấn đề toàn cầu như: mức độ phát triển KTXH, kiểm soát phát thải, tìm kiếm giải pháp sử dụng năng lượng sạch,… Ngoài ra còn có yếu tố không chắc chắn khác là: vấn đề dự báo mức độ đô thị hóa và các kịch bản quy hoạch phát triển đô thị sẽ thường khác so với việc xây dựng, phát triển đô thị thực tế Chúng ta sẽ rất khó dự báo chính xác việc phát triển đô thị có xảy ra đúng với quy hoạch hay không và nếu có thì có đúng tại vị trí dự kiến và với quy mô, chức năng, thời gian dự kiến hay không Điều này là do nguyên nhân khách quan bởi việc đô thị hóa sẽ phụ thuộc vào mức độ tăng trưởng kinh tế và năng lực, nhu cầu đầu tư phát triển của thị trường, của các chủ đầu

tư, doanh nghiệp, người dân trong từng giai đoạn khác nhau Điều này đã được chứng minh trong các giai đoạn phát triển đô thị tại TP.HCM Do vậy sẽ rất khó lựa chọn giải pháp phù hợp cho tương lai với các dự báo, quy hoạch phát triển đô thị chỉ mang tính chất định hướng và còn nhiều yếu tố không chắc chắn Như vậy các kịch bản (BĐKH và phát triển đô thị) đều mang tính chất bất định và chỉ có giá trị tham khảo cho mục tiêu tính toán, quy hoạch, thiết kế, xây dựng các công trình hoặc cho việc lựa chọn, thực hiện các giải pháp phi công trình khác trong vấn đề giải quyết ngập và chủ động ứng phó BĐKH

Bên cạnh đó các yếu tố bất định còn bao gồm các yếu tố như tình hình gia tăng tần suất xuất hiện, cường độ các trận thiên tai như bão, siêu bão; cơ chế phối hợp vận hành, xả lũ của các địa phương phía thượng nguồn và năng lực thể chế, năng lực xã hội Bởi thực tế việc lựa chọn sử dụng các giải pháp để thích ứng với BĐKH sẽ phụ thuộc rất nhiều vào trình độ nhận thức, năng lực của các cộng đồng trong xã hội và năng lực tài chính, kỹ thuật, thể chế của từng quốc gia, khu vực và TP.HCM

Do tính phức tạp vốn có của biến đổi khí hậu và do BĐKH là việc xảy ra trong tương lai, hơn nữa tương lai hầu như là không thể dự đoán chính xác nên giải pháp duy nhất là cần cập nhật thường xuyên các số liệu, kịch bản và quan trọng nhất là làm sao tìm ra giải pháp đối phó với nhiều yếu tố bất định - không chắc chắn Từ thực tiễn kinh nghiệm của các quốc gia tiến bộ, phát triển như: Hà Lan, Mỹ, Nhật, Hàn Quốc đến các quốc gia đang phát triển trong khu vực như Singapore, Thái Lan, Malaysia,…tất cả đều đã hiện đại hóa hệ thống thoát nước một cách đồng bộ và rất tốn kém tuy nhiên, họ vẫn phải thường xuyên đối phó với vấn đề ngập lụt tại đô thị Với những phân tích trên, cho thấy cần thay đổi quan điểm tiếp cận trong ứng phó BĐKH và giải quyết các vấn đề của hệ thống thoát nước tại TP.HCM Cụ thể cần xem xét việc ngập lụt là rất khó hầu như không thể giải quyết triệt để hoàn toàn và mức độ BĐKH là vấn đề không chắc chắn Do vậy cần linh động kết hợp những giải pháp cứng (ứng phó - công trình - không hối tiếc – rất tốn kém - cần nhiều năng lực) với các giải pháp mềm (Nhượng bộ - phi công trình- hối tiếc thấp- ít tốn kém - cần năng lực vừa phải) một cách sáng tạo, mềm dẻo

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN THIẾT KẾ

HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ TRONG ĐIỀU KIỆN BĐKH

3.1 Phương pháp thiết kế hiện hành

Phương pháp thiết kế hệ thống thoát nước đô thị đang được áp dụng hiện nay đều theo tiêu chuẩn TCVN 7957:2008 “Thoát nước – Mạng lưới bên ngoài và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế” (TCVN 7957, 2008) Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu bắt buộc hoặc khuyến khích áp dụng để thiết kế xây dựng mới hoặc cải tạo, mở rộng và nâng cấp các hệ thống thoát nước (mạng lưới thoát nước và công trình bên ngoài) của các đô thị, khu dân cư tập trung và khu công nghiệp

Lưu lượng tính toán thoát nước mưa của tuyến cống (l/s) trong TCVN 7957:2008 được xác định theo công thức tổng quát sau:

Q=q.C.Ftrong đó: q – cường độ mưa tính toán (l/s.ha)

C – hệ số dòng chảy

F – diện tích lưu vực mà tuyến cống phụ trách (ha)

Hệ số chảy tràn C phụ thuộc vào loại mặt phủ và chu kỳ lặp lại trận mưa tính toán P, xác định theo Bảng 3.1

0,32 0,37 0,40

0,77 0,80

0,34 0,40 0,43

0,81 0,81

0,37 0,43 0,45

0,86 0,88

0,40 0,46 0,49

0,90 0,92

0,44 0,49 0,52

Cường độ mưa tính toán có thể xác định bằng biểu đồ hoặc công thức khác nhau tùy theo từng vùng thiết kế Số liệu mưa cần có chuỗi thời gian quan trắc từ 20 đến 25 năm bằng máy đo mưa tự ghi, thời gian mưa tối đa là 150 đến 180 phút Theo kết quả nghiên cứu thống kê dữ liệu mưa tại thành phố Hồ Chí Minh của tác giả Lương Văn Việt (2007), cường độ mưa của đường quá trình mưa thiết kế tại trạm Tân Sơn Hòa có giá trị theo Bảng 3.2 Theo bảng này, cường độ mưa thiết kế của một trận mưa trong 3 giờ có cường đồ lớn hơn 100 mm thì chu kỳ lặp lại từ 3 năm trở lên

Cường độ mưa của đường quá trình mưa thiết kế