Ứng dụng gis trong quản lý hệ thống thoát nước đô thị tại tp biên hòa

Trong bối cảnh ngập úng xảy ra thường xuyên cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành Công nghệ thông tin thì việc thực hiện đề tài “Ứng dụng GIS trong quản lý hệ thống thoát nước đô thị

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HỮU TÀI

ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ TẠI THÀNH PHỐ BIÊN HÒA

Chuyên ngành: Quản lý môi trường

Mã số: 60.85.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2014

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa -ĐHQG-HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS TS LÊ VĂN TRUNG & TS VÕ LÊ PHÚ

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1 PGS TS NGUYỄN PHƯỚC DÂN

2 PGS TS LÊ VĂN TRUNG

3 TS TRẦN THỊ VÂN

4 TS LÂM ĐẠO NGUYÊN

5 TS ĐINH QUỐC TÚC

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Công hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN HỮU TÀI

NGÀNH: QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

MSHV: 12260676 LỚP: CAO HỌC QLMT 2012

1 TÊN ĐỀ TÀI:

“Ứng dụng GIS trong quản lý hệ thống thoát nước đô thị tại TP Biên Hòa”

2 NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

 Tìm hiểu về thành phần của hệ thống thoát nước đô thị, công tác quản

lý và vận hành hệ thống thoát nước tại thành phố Biên Hòa

 Khảo sát và thu thập thông tin, dữ liệu về hiện trạng hạ tầng thoát nước đô thị của thành phố Biên Hòa

 Cơ sở lý thuyết của ứng dụng GIS trong quản lý hạ tầng môi trường

đô thị

 Xây dựng mô hình quản lý hệ thống thoát nước bằng công cụ GIS

3 NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/08/2013

4 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/6/2014

5 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Lê Văn Trung và TS Võ Lê Phú

Nội dung và yêu cầu LVThS đã được thông qua bộ môn

Đặc biệt, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới PGS TS Lê Văn Trung và

TS Võ Lê Phú đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành Luận văn tốt nghiệp này

Măc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách tốt nhất Song, do buổi đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực tế sản xuất cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa phát hiện ra Tôi rất mong được sự góp ý của quý Thầy, Cô và các bạn học viên để luận văn được hoàn chỉnh hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

TP HCM, ngày tháng năm 2014

Học viên

Nguyễn Hữu Tài

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đồng Nai, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, đóng vai trò là một trong những nhân tố tích cực cho phát triển kinh tế vùng thành phố Hồ Chí Minh Những năm gần đây, Đồng Nai đã có những bước phát triển vượt bậc về kinh tế, trở thành một trong những địa phương đi đầu trong công cuộc đổi mới đất nước, thu hút nguồn nhân lực dồi dào và đầu tư nước ngoài mạnh mẽ

Song song với quá trình phát triển mạnh mẽ về công nghiệp, tỉnh Đồng Nai nói chung và thành phố Biên Hòa nói riêng đang trải qua quá trình đô thị hóa nhanh chóng trong vài năm gần đây Đô thị hóa là dấu hiệu tích cực của quá trình phát triển, nhưng song hành với đô thị hóa là những hệ quả tiêu cực về môi trường

đô thị, trong đó nổi bậc nhất là tình trạng ngập úng xảy ra thường xuyên, ô nhiễm môi trường nước đô thị Điều này đã gây những ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống, sức khỏe của người dân đô thị tại thành phố Biên Hòa

Trong bối cảnh ngập úng xảy ra thường xuyên cùng với sự phát triển mạnh

mẽ của ngành Công nghệ thông tin thì việc thực hiện đề tài “Ứng dụng GIS trong quản lý hệ thống thoát nước đô thị tại thành phố Biên Hòa” là nhu cầu

cấp thiết hiện nay

Mục tiêu của đề tài là thiết lập hệ thống ứng dụng GIS hỗ trợ công tác quản

lý hệ thống thoát nước đô thị cho thành phố Biên Hòa Để phục vụ cho việc xây dựng hệ cơ sở dữ liệu GIS và phát triển công cụ hỗ trợ cho công tác quản lý, duy tu

và vận hành hệ thống thoát nước đô thị thành phố Biên Hòa một cách hiệu quả, các thông tin về thành phần của hệ thống thoát nước đô thị, hiện trạng công tác quản lý

và vận hành hệ thống thoát nước tại thành phố Biên Hòa đã được khảo sát và thu thập

Kết quả đạt được của đề tài là bộ cơ sở dữ liệu về thoát nước đô thị và bộ công cụ ứng dụng GIS hỗ trợ cho công tác quản lý hệ thống thoát nước đô thị Bộ công cụ này có thể giúp người dùng thêm mới; cập nhật; thống kê; nắm bắt được thông tin và hình ảnh đối tượng của hệ thống thoát nước Đây là cơ sở khoa học để

mở rộng việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ GIS cho công tác quản lý hệ thống thoát nước đô thị tại thành phố Biên Hòa một cách hiệu quả trong tương lai

ABSTRACT

Dong Nai, located in the southern focal economic zone, plays a crucial factor for the economic development of Ho Chi Minh city region In recent years, Dong Nai has experienced remarkable growth, and become one of the leading provinces

in the country’s renovation as well as attracting abundant human resources and foreign investments

In parallel with the strong industrial growth, Dong Nai province in general and Bien Hoa City in particular have undergone a rapid urbanization process As a result of urbanization, Bien Hoa has faced with adverse urban environmental impacts in which urban inundation and water pollution are two of the most vital concerns of urban environmental issues This results in negative effects to the health

of urban residents and their livelihoods as well

In the context of regularly occurring red inundation together with powerful development of information technology, the implementation of the project

on"Application of GIS for the management of urban drainage systems in Bien

Hoa City" is an imperative need today

The aim of this research project is to develop GIS applications to the management of Bien Hoa’s urban drainage system In order to build a GIS database and develop supporting tools for management, maintenance and operation of the urban drainage systems effectively, and information on the composition, current management practices and operation of the drainage system in Bien Hoa were surveyed and investigated

The result of this study is set of urban drainage database and set of supporting tools which can assist urban drainage system management practices This tool can help users in a number of functions such as updating new items of the system’s asset; performing statistics; and capturing information and images of the drainage system These developed supporting tools are a scientific basis for research expansion and study on the GIS application for the future management of urban drainage systems in Bien Hoa City effectively

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

(i) Luận văn này là sản phẩm nghiên cứu của tôi,

(ii) Số liệu, kết quả trong luận văn được điều tra trung thực,

(iii) Các đoạn trích dẫn và số liệu sử dụng trong luận văn đều được dẫn nguồn và có độ chính xác cao nhất trong phạm vi kiến thức của tôi

TP HCM, ngày… tháng…năm 2014

Học viên

Nguyễn Hữu Tài

MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT i

DANH MỤC HÌNH ẢNH ii

DANH MỤC BẢNG BIỂU iv

GIỚI THIỆU CHUNG 1

1 Đặt vấn đề nghiên cứu 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Nội dung nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Tình hình nghiên cứu 5

a Trên Thế giới 5

b Trong nước 9

6 Tính cấp thiết của đề tài 11

CHƯƠNG I 13

HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ THÀNH PHỐ BIÊN HÒA 13

1.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội 13

1.1.1 Vị trí địa lý 13

1.1.2 Địa hình 14

1.1.3 Lượng mưa 14

1.1.4 Thủy Văn 14

1.1.5 Dân số 15

1.1.6 Quá trình đô thị hóa 16

1.2 Hiện trạng thoát nước đô thị thành phố Biên Hòa 17

1.2.1 Hiện trạng ngập úng 17

1.2.2 Hiện trạng thoát nước thải 18

1.2.3 Hiện trạng thoát nước mưa 20

1.2.4 Đánh giá hệ thống thoát nước hiện hữu 22

1.2.5 Quy hoạch tổng thể hệ thống thoát nước và xử lý nước thải thành phố Biên Hòa đến năm 2020 23

1.3 Các tài sản trong hệ thống thoát nước 29

1.3.1 Tuyến cống 29

1.3.2 Hầm ga 32

1.3.3 Trạm bơm 33

1.3.4 Cửa xả 33

CHƯƠNG II 35

THIẾT KẾ VÀ QUY TRÌNH XỬ LÝ MÔ HÌNH DỮ LIỆU 35

2.1 Thiết kế mô hình dữ liệu 35

2.1.1 Quy trình thiết kế 35

2.1.2 Chuyển đổi kiểu thực thể thành các lược đồ quan hệ 35

2.1.2.1 Nguyên tắc đặt tên các bảng 35

2.1.2.2 Lược đồ quan hệ 36

2.1.2.3 Thiết kế các bảng dữ liệu quan hệ 38

2.1.2.4 Đề nghị cách đánh mã 53

2.2 Quy trình xử lý dữ liệu 54

2.2.1 Hiện trạng dữ liệu 54

2.2.1.1 Dữ liệu không gian 54

2.2.1.2 Dữ liệu thuộc tính 58

2.2.2 Sơ đồ thực hiện……… 58

2.2.3 Các bước xây dựng dữ liệu 59

CHƯƠNG III 68

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG GIS 68

3.1 Tạo các tùy biến trong ArcGIS 68

3.1.1 Tạo mới một Menu 69

3.1.2 Tạo các Button 69

3.1.3 Tạo một Use Form 70

3.2 Các chức năng của chương trình 72

3.2.1 Chức năng thống kê 72

3.2.2 Chức năng tìm kiếm 73

3.2.3 Chức năng cập nhật 74

3.3 Giao diện và quy trình xử lý 75

3.3.1 Thống kê thông tin 75

3.3.2 Tìm kiếm thông tin 77

3.3.3 Hiển thị thông tin 80

3.3.4 Cập nhật thông tin: 81

CHƯƠNG IV 85

ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH VÀO QUẢN LÝ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ THÀNH PHỐ BIÊN HÒA 85

4.1 Giai đoạn thêm mới tài sản .85

4.1.1 Thêm mới trên một tuyến mới xây dựng 85

4.1.2 Thêm đối tượng trên một tuyến thoát nước hiện hữu 87

4.2 Giai đoạn theo dõi hoạt động của tài sản 90

4.2.1 Chức năng thống kê 90

4.2.2 Chức năng tìm kiếm 92

4.2.3 Cập nhật các thông tin về tài sản 94

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96

1 Kết luận 96

2 Kiến nghị 97

3 Một số khó khăn của đề tài 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

PHỤ LỤC 100

CAD Phần mềm trợ giúp vẽ và thiết kế bằng máy tính

GIS Hệ thống thông tin địa lý

GPS Hệ thống định vị toàn cầu

KCN Khu công nghiệp

NMXLNT Nhà máy xử lý nước thải

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Vị trí thành phố Biên Hòa

Hình 1.2 Đường Nguyễn Ái Quốc, phường Quang Vinh, TP Biên Hòa Hình 1.3 Hiện trạng ngập úng tại ngã 3 Lê Thoa – Nguyễn Ái Quốc (khu vực cầu Suối Máu)

Hình 1.4 Tuyến cống Dự án Quốc lộ 1 tuyến tránh TP Biên Hòa

Hình 1.5 Hầm ga khu phố Bình Dương, phường Long Bình, TP Biên Hòa Hình 1.6 Cửa xả Khu Công nghiệp Biên Hòa I

Hình 2.1 Dữ liệu nền

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình thực hiện

Hình 2.3 Dữ liệu dạng CAD

Hình 2.4 Quy trình chuyển đổi dữ liệu từ CAD sang GIS

Hình 2.5 Chỉnh sửa dữ liệu sông hồ

Hình 2.6 Tạo mới một Geodatabase

Hình 2.7 Thêm mới vào Dataset

Hình 2.8 Kết quả tách các lớp dữ liệu

Hình 2.9 Sơ đồ kiểm tra Topology

Hình 2.10 Bước chọn các tiêu chuẩn kiểm tra Topology

Hình 2.11 Các lỗi Topology thường gặp

Hình 2.12 Chuyển đổi dữ liệu từ dạng Line sang Polygon

Hình 2.13 Dữ liệu tim đường, tim sông

Hình 2.14 Bảng kết quả dữ liệu

Hình 3.1 Menu chứa các công cụ xây dựng

Hình 3.2 Các bước để thay đổi hiển thị của Menu

Hình 3.3 Các bước tạo một Button

Hình 3.4 Các bước để thay đổi hiển thị của một Button trên thanh Menu

Hình 3.5 Màn hình giao diện VBA

Hình 3.6 Các bước để tạo ra một Useform

Hình 3.7 Useform và thanh Toolbox

Hình 3.8 Form Thống kê

Hình 3.9 Menu Tìm kiếm

Hình 3.10 Menu cập nhật

Hình 3.11 Thống kê thông tin hầm ga

Hình 3.12 Lưu đồ thực hiện chức năng thống kê

Hình 3.13 Form tìm kiếm thông tin hầm ga theo mã

Hình 3.14 Lưu đồ xử lý tìm kiếm thông tin

Hình 3.15 Tìm kiếm thông tin hầm ga theo đặc điểm

Hình 3.16 Form thông tin về hầm ga

Hình 3.17 Form hình ảnh hầm ga

Hình 3.18 Lưu đồ xử lý Form cập nhật thông tin

Hình 3.19 Form thêm mới hầm ga

Hình 3.20 Lưu đồ xử lý Form thêm mới hầm ga

Hình 4.1 Kết quả việc thêm mới vào 2 bảng

Hình 4.2 Kết quả nhập liệu thành công

Hình 4.3 Kết quả nhập liệu không thành công

Hình 4.4 Thanh công cụ Editor

Hình 4.5 Đoạn cống thêm mới hầm ga

Hình 4.6 Đoạn cống chia làm đôi

Hình 4.7 Mở bảng thuộc tính đoạn cống

Hình 4.8 Bảng thuộc tính hai đoạn cống mới

Hình 4.9 Bảng thuộc tính hai đoạn cống mới khi có đoạn cống trùng nhau Hình 4.10 Form thêm mới đoạn cống

Hình 4.11 Kết quả khi chạy Form tìm kiếm theo mã

Hình 4.12 Kết quả khi chạy Form tìm kiếm theo mã khi không chọn tiêu chí Hình 4.13 Kết quả khi chạy Form tìm kiếm theo mã khi chọn tiêu chí

Hình 4.14 Form hình ảnh hầm ga

Hình 4.15 Button cập nhật trên Form thông tin

Hình 4.16 Kết quả khi chạy Form sửa chữa

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Phân bổ lượng mưa theo tháng

Bảng 1.2 Hiện trạng cống hiện hữu

Bảng 1.3 Diện tích lưu vực thoát nước mưa của thành phố Biên Hòa Bảng 1.4 Quy hoạch các nhà máy xử lý nước thải

Bảng 2.15 Thuộc tính gắn với thực thể hầm ga

Bảng 2.16 Thuộc tính cố định với sự tồn tại của hầm ga

Bảng 2.17 Thuộc tính thay đổi với sự tồn tại của hầm ga

Bảng 2.18 Thuộc tính gắn kèm thực thể cửa xả

Bảng 2.19 Thuộc tính cố định với sự tồn tại của cửa xả

Bảng 2.20 Thuộc tính có thể thay đổi với sự tồn tại của cửa xả

Bảng 2.21 Thuộc tính gắn với thực thể trạm bơm

Bảng 3.2 Các Button trên Menu tìm kiếm

Bảng 3.3 Các Button trên Menu Cập nhật

Bảng 4.1 Dạng báo cáo ở Excel

GIỚI THIỆU CHUNG

1 Đặt vấn đề nghiên cứu

Việc xả nước mưa và nước thải (bao gồm cả chất thải rắn) không qua xử lý trực tiếp vào kênh rạch, việc lấn chiếm hành lang của hệ thống thoát nước như: xây nhà lấn chiếm đường ống thoát nước, hầm ga, cửa xả, lấn chiếm và gây tắc nghẽn lòng kênh,… đang rất phổ biến tại các khu vực đô thị của thành phố Biên Hòa Bên cạnh đó, việc duy tu, nạo vét chưa được phối hợp thực hiện tốt giữa các cấp quản lý nên hiện tượng ô nhiễm nguồn nước ngày càng xảy ra nghiêm trọng Việc cải tạo và đầu tư mới hệ thống thoát nước đô thị chưa đồng bộ với hệ thống cũ nên hiện tượng ngập úng trong thành phố vẫn thường xuyên xảy ra

Thành phố Biên Hoà hiện nay có hệ thống thoát nước cũ, lạc hậu và xuống cấp, tình trạng vệ sinh môi trường yếu kém đáng lo ngại Hệ thống thoát nước đô thị

là hệ thống thoát nước chung của nước mưa và nước thải sinh hoạt, phần lớn được xây dựng từ trước năm 1975 Hệ thống cống và mương, hiệu quả sử dụng chỉ đạt 40% Khả năng thoát nước (nước thải sinh hoạt và nước mưa) không đảm bảo, không theo kịp tốc độ đô thị hóa của thành phố hiện tại cũng như tương lai Nước thải đô thị và công nghiệp chưa được xử lý đã gây ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng đối với sông Đồng Nai là nguồn cấp nước chủ yếu cho thành phố Biên Hoà và thành phố Hồ Chí Minh Đặc biệt là KCN Biên Hoà I, khu chợ, khu nhà máy giấy Tân Mai đã ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt, môi trường và cảnh quan du lịch của thành phố Biên Hòa

Để khắc phục và giải quyết tốt những vấn đề nêu trên, việc áp dụng các biện pháp quản lý hiệu quả sao cho nhất quán từ khâu quy hoạch, quản lý các công trình trong hệ thống hiện có đến việc quản lý duy tu, nạo vét, mở rộng và đầu tư mới là nhiệm vụ ưu tiên hang đầu Muốn vậy nhà quản lý phải nắm bắt hết các thông tin của từng tài sản trong hệ thống, từ các thông số kỹ thuật đến tình hình hoạt động vận hành của các tài sản đó để có được một bức tranh toàn cảnh về hệ thống thoát nước nhằm có phương án giải quyết hiệu quả khi có xảy ra ngập úng hoặc ô nhiễm Hiện nay,có nhiều biện pháp có thể giúp giải quyết vấn đề ngập úng và ô nhiễm đối

với các khu đô thị hiện hữu như: Xây dựng các tuyến cống mới hoạt động song song với các tuyến cống cũ, đẩy mạnh công tác duy tu, nạo vét Tuy nhiên muốn

có một giải pháp hiệu quả nhằm có hệ thống đồng nhất thì cần giải quyết nguyên nhân cốt yếu đó là công tác quản lý hệ thống thông tin Thực tế, công tác quản lý thông tin hiện nay còn nhiều hạn chế, bao gồm: thiếu nguồn thông tin chung và sự chia sẻ thông tin về đối tượng quản lý giữa các cơ quan quản lý, việc quản lý hệ thống thông tin chủ yếu dựa vào số lượng, chiều dài nên thông tin quản lý chỉ dùng cho mục đích báo cáo là chính

Cụ thể như việc lưu thông tin về hệ thống chủ yếu lưu trên những hồ sơ kỹ thuật dạng giấy, bảng vẽ dạng file và giấy Việc lưu trữ như thế này làm cho các dữ liệu dễ bị phân tán, khó thẩm tra và khó kiểm tra, việc trích xuất thông tin chậm, cơ quan sử dụng giới hạn Điều này gây khó khăn cho việc tra cứu, sử dụng, cập nhật, sửa chữa, chia sẻ thông tin giữa các cơ quan quản lý với nhau Từ đó thông tin cũ của tài sản dễ bị mất mát, phân tán, thông tin mới thì không dễ được cập nhật Không những vậy, dữ liệu này đã được xây dựng từ lâu nên việc quản lý thông tin

sơ sài, lỏng lẻo, không giúp ích nhiều trong công tác duy tu, phát triển hệ thống

Để giải quyết vấn đề này hiệu quả, một trong những cách tốt nhất là ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) để quản lý thông tin của hệ thống GIS giúp ta vừa biết được thông tin về vị trí của đối tượng, đồng thời cũng biết thêm thông tin về thuộc tính đối tượng Ngoài ra, GIS giúp quản lý chặt chẽ dữ liệu hơn và hiển thị các dữ liệu thông tin dưới dạng các bản đồ báo cáo dễ hiểu Đặc biệt, GIS còn giúp người

sử dụng và quản lý chủ động cải tiến, tự động hóa các quy trình phân tích ra quyết định, bảo mật, cung cấp, dự trữ thông tin tốt hơn, truy cập dữ liệu dễ dàng và hiệu quả hơn, cải thiện chất lượng dịch vụ đối với khách hàng Khả năng kết hợp dữ liệu

từ rất nhiều nguồn khác nhau, khả năng tổng hợp thông tin cho ra các hoạch định,

kế hoạch, chính sách tốt hơn cũng là một trong những ưu điểm của GIS

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Mục tiêu tổng quát của đề tài: Thiết lập hệ thống ứng dụng GIS hỗ trợ công tác quản lý hệ thống thoát nước đô thị cho thành phố Biên Hòa

- Mục tiêu cụ thể của đề tài:

+ Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về hệ thống thoát nước đô thị của thành phố Biên Hòa

+ Phát triển công cụ hỗ trợ cho công tác quản lý, duy tu và vận hành hệ thống thoát nước

- Phạm vi thực hiện đề tài là khu đô thị thành phố Biên Hòa

3 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu tổng quát và cụ thể nêu trên, các nội dung nghiên cứu sau đây sẽ được thực hiện:

- Tìm hiểu về thành phần của hệ thống thoát nước đô thị, công tác quản lý và vận hành hệ thống thoát nước tại thành phố Biên Hòa

- Khảo sát và thu thập thông tin, dữ liệu về hiện trạng hạ tầng thoát nước đô thị của thành phố Biên Hòa

- Cơ sở lý thuyết của ứng dụng GIS trong quản lý hạ tầng môi trường đô thị

- Xây dựng mô hình quản lý hệ thống thoát nước trên nền ArcGIS:

+ Xây dựng cơ sở dữ liệu (database)

+ Xây dựng công cụ hỗ trợ quản lý và VBA

4 Phương pháp nghiên cứu

Để đạt được các nội dung nghiên cứu nêu trên, các phương pháp sau đây sẽ được áp dụng:

- Phương pháp tổng quan tài liệu:

+ Tìm hiểu điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của thành phố Biên Hòa

+ Tìm hiểu hiện trạng hệ thống thoát nước, nguyên nhân ngập lụt, quy hoạch

sử dụng đất, quy hoạch ngành của thành phố Biên Hòa

+ Thu thập báo cáo hiện trạng môi trường hàng năm, thống kê danh sách các nguồn thải trên địa bàn thành phố Biên Hòa

- Phương pháp điều tra, khảo sát: Việc điều tra, khảo sát thực địa là không

thể thiếu bao gồm việc quan sát, ghi chép số liệu, chụp ảnh hiện trường Thông qua điều tra, khảo sát thực địa có thể chỉnh sửa, bổ sung những vấn đề còn thiếu, khẳng định tính chính xác của các nhận định trước đó

- Phương pháp phân tích và xử lý số liệu: Phương pháp này giúp trình bày,

xử lý những số liệu sau khi đã thu thập được để khai thác có hiệu quả những số liệu thực tế đó, rút ra được những nhận xét kết luận khoa học, khách quan đối với những vấn đề cần nghiên cứu, khảo sát Cụ thể:

+ Thu thập, cập nhật và xây dựng các lớp dữ liệu có liên quan

+ Phân tích, đánh giá các số liệu theo các đề tài và dự án trên địa bàn nghiên cứu

+ Xây dựng các lớp dữ liệu theo mô hình đề xuất

+ Xác định cách thể hiện kết quả phân tích không gian và thống kê theo mức

độ chi tiết cần thiết

- Phương pháp GIS: Sử dụng phần mềm ArcGIS để tổng hợp các dữ liệu thu

thập chuẩn, hóa dữ liệu GIS và thiết kế, xây dựng công cụ quản lý Cụ thể:

+ Thiết kế hệ thống và mô hình cơ sở dữ liệu GIS thích hợp phục vụ công tác phân tích không gian và thống kê trên các lớp dữ liệu hệ thống thoát nước

+ Xây dựng dữ liệu không gian và thuộc tính phục vụ công tác quản lý và vận hành hệ thống thoát nước

+ Xây dựng và phát triển một chương trình ứng dụng để tạo công cụ hỗ trợ cho công tác quản lý, duy tu và vận hành

5 Tình hình nghiên cứu

a Trên Thế giới

Công nghệ GIS đã được hình thành trong những năm đầu của thập niên 1960

và liên tục phát triển, đem lại nhiều ứng dụng hiệu quả cho đến ngày hôm nay.Cùng với sự bùng nổ của Internet, WebGIS đã được hình thành và đã làm giảm đáng kể

chi phí của các ứng dụng GIS Người sử dụng GIS ngày nay đang được hưởng các sản phẩm nhanh hơn, rẻ hơn, và dễ dàng sử dụng hơn trước đây

Chỉ có vài chục nhà cung cấp phần mềm GIS trước năm 1988; năm 2001, con số này đã tăng lên hơn 500, tạo ra kỹ nguyên mới trong phát triển ngành công nghiệp ứng dụng (Shamsi, 2005) Tính ưu việt của phần mềm GIS đang tăng lên và các ứng dụng của nó gần như có mặt ở tất cả các lĩnh vực, cụ thể: quy hoạch đô thị

để giám định sở hữu thuế, cơ quan thực thi pháp luật, và quản lý các công trình tiện ích,…

Các ứng dụng GIS trong ngành nước đã cho thấy sự hiệu quả của ứng dụng GIS trong quản lý lưu vực sông, mạng lưới thủy văn, nước mưa đô thị,…Hiệp hội Tài nguyên nước Mỹ (AWRA) đã tài trợ đặc biệt cho hội nghị về ứng dụng GIS trong quản lý nguồn nước Hiệp hội Quốc tế về Khoa học thủy văn (IAHS) công bố các chương trình nghiên cứu ứng dụng GIS thông qua nhiều sự kiện, nhiều hội nghị, trong đó có đề cập đến việc tích hợp và ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên nước Nhìn chung, ứng dụng GIS cho ngành công nghiệp nước bắt đầu phát triển từ việc lập bản đồ, mô hình hóa, quản lý trang thiết bị và quản lý công việc để phát triển các chương trình cải thiện vốn đầu tư, cũng như tổ chức các hoạt động khai thác và kế hoạch bảo trì (Shamsi, 2005)

Một số ví dụ thuyết phục chứng minh những lợi ích của các ứng dụng GIS đã được áp dụng và triển khai tại các thành phố trên thế giới có thể được tóm tắt dưới đây:

Thành phố San Diego, USA;

Thành Phố San Diego được xem là đi đầu trong việc thực hiện triển khai các ứng dụng GIS SanGIS là cơ quan chịu trách nhiệm bảo trì và truy cập vào cơ sở dữ liệu địa lý khu vực cho một trong những khu vực pháp lý cấp tỉnh lớn nhất của quốc gia, bao gồm hơn 4200 dặm vuông SanGIS dành khoảng 12 triệu USD trong một khoảng thời gian 14 năm (1984-1998) để thu thập dữ liệu GIS Phương pháp khảo sát thông thường sẽ tiêu tốn khoảng 50 triệu USD Tuy nhiên, cách tiếp cận GIS / GPS đã giúp cho thành phố San Diego tiết kiệm hàng triệu USD (Shamsi, 2005)

Thành phố Boston, USA

Cơ quan quản lý nguồn nước bang Massachusetts (MWRA) chịu trách nhiệm cung cấp dịch vụ nước và nước thải cho 2,5 triệu người ở 60 thành phố của khu vực Greater Boston Khu vực dịch vụ MWRA kéo dài hơn 800 dặm vuông, có nhiều nhà máy xử lý nước thải liên kết với nhau thông qua các hệ thống đường ống có kích thước lớn, hàng chục trạm bơm và đường hầm với tổng chiều dài khoảng 780 dặm

MWRA bắt đầu một chương trình GIS từ năm 1989 và các dữ liệu GIS đã được sử dụng liên tục bởi các cộng đồng địa phương để bảo vệ tài nguyên nước của

họ

Thành phố Cincinnati, USA

Phải đối mặt với một mạng lưới 10 tỷ USD của cơ sở hạ tầng bị lão hóa, bao gồm một hệ thống cấp nước với công suất 50 tỷ gallon nước mỗi năm, thành phố Cincinnati, bang Ohio, đã tiến hành một nghiên cứu khả thi có chiều sâu về việc cải tạo hệ thống cấp và thoát nước đô thị Nghiên cứu cho thấy ứng dụng GIS sẽ tiết kiệm cho thành phố 11 triệu USD trong khoảng thời gian 15 năm, với thời gian hoàn vốn dự kiến trong vòng 8 năm (Shamsi, 2005)

Hạt Knoxville, bang Tennessee, USA

Một dự án GIS có giá trị 5,5 triệu USD đã được bắt đầu từ năm 1986 bởi các thành phố Knoxville, Knox County, và the Knoxville Utility Board (Tennessee) dự kiến sẽ hoàn vốn trong vòng 8 năm (Shamsi, 2005) Từ năm 1992, Công ty General Waterworks (King of Prussia, Pennsylvania) sở hữu và quản lý 34 công ty cấp nước nhỏ và vừa của bang Tennessee Kinh nghiệm của công ty chỉ ra rằng ứng dụng GIS tại một công ty cấp nước nước quy mô trung bình có thể hoàn vốn ít nhất là 3 năm (Shamsi, 2005)

Thành phố Charlotte, North Carolina, USA

Thành phố Charlotte và hạt Mecklenburg thuộc bang Bắc Carolina là một trong các khu vực đô thị phát triển nhanh nhất của Hoa Kỳ, đã phát triển một hệ thống thông tin quản lý lưu vực được gọi là WISE tích hợp quản lý dữ liệu GIS, và các chương trình tiêu chuẩn thủy văn và thủy lực (H&H) như HEC-1, HEC-2, HEC-

HMS và HEC-RAS Việc sử dụng GIS kết hợp với các phần mềm mô phỏng thủy văn và thủy lực (HEC-1, HEC-2) giúp tiết kiệm thời gian gấp 5 lần nếu không tích hợp với GIS (Shamsi, 2005)

Ứng dụng GIS tại các nước khác

Các hệ thống ứng dụng GIS cho hoạt động cấp nước và thoát nước thải đang phát triển trên toàn thế giới Từ 1990, Viện đào tạo và nghiên cứu của Liên Hợp Quốc (UNITAR) bắt đầu cung cấp chương trình đào tạo GIS cho các chuyên gia từ các nước phát triển với mục tiêu rộng lớn hơn là mỗi người tham gia sẽ thiết lập một nền tảng cho công nghệ GIS trong đất nước của mình Được thành lập vào năm

1992, Trung tâm Môi trường và Phát triển khu vực Ả Rập và châu Âu (CEDARE) nhận ra rằng GIS là một công cụ quan trọng cho bộ sưu tập hiệu quả, quản lý và phân tích dữ liệu về môi trường ở Trung Đông

- Cục Môi trường của Qatar phát triển một hệ thống GIS trong những năm của thập niên 1990 và tích hợp nó với nhiệm vụ quản lý môi trường của họ (Shamsi, 2005)

- Tổ chức Sistema de Agua Potabley Alcantarillado de León (SAPAL) ở León, Mexico, bắt đầu ứng dụng GIS vào năm 1993 và xây dựng một thống kê đầy

đủ hệ thống cấp nước, bao gồm cả phụ kiện, đường ống, máy bơm, sử dụng ArcView của ESRI và ArcInfo gói phần mềm GIS (Shamsi, 2005)

- Trung tâm Chuẩn bị và thực hiện các dự án quốc tế (The Center for Preparation and Implementation of International Projects), Moscow, thực hiện chương trình GIS quản lý môi trường trong các thành phố Yaroslavl, Vologda, Kostroma, và Ivanovo của Nga (Shamsi, 2005)

- Tổng công ty Cấp Nước Nam Úc (The South Australian Water Corporation

- SA Water) đã phát triển hệ thống thông tin thiết bị số hóa (DFIS) để trích xuất dữ liệu kỹ thuật số cho thiết kế của hơn 32 nghìn km của hệ thống đường ống cấp nước

và thoát nước thải (Shamsi, 2005)

- Công cụ DFIS của SA Water đã được phát triển và ứng dụng cho việc xây dựng Quy hoạch Tổng thể mạng lưới cấp nước của tỉnh West Java, phía Tây

Indonesia, bao gồm việc thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước thải, cấp nước, trữ nước và các hạ tầng kiểm soát lũ lụt (Shamsi, 2005)

Tóm lại, GIS đang phát triển nhanh chóng như một công cụ quản lý thông tin cho chính quyền địa phương bởi các tiện ích do tính năng mạnh mẽ và khả năng giao tiếp Nhiều ứng dụng GIS vào các lĩnh vực kinh doanh và quản lý Nhà nước, phụ thuộc vào thông tin địa lý chính xác sẽ tiếp tục được hưởng lợi từ các ứng dụng GIS (Shamsi, 2005) Trong năm 1999, kinh doanh cốt lõi GIS trên toàn thế giới (phần cứng, phần mềm, dịch vụ) doanh thu tăng 10,6% lên khoảng 1.5 tỷ USD (Shamsi, 2005) Trong năm 2001, doanh thu này đã tăng lên 7.3 tỷ USD Từ năm

2005, các công nghệ liên quan đến GIS (ví dụ, Internet không dây, kết nối mạng, GPS và cảm biến từ xa) đang mở ra cánh cửa mới phát triển các ứng dụng không gian cho phép tăng độ chính xác dữ liệu và tiếp tục cải thiện trong phần cứng và phần mềm GIS Những phát triển này sẽ giúp chúng ta phát triển các ứng dụng GIS rộng hơn (Shamsi, 2005)

Dịch vụ dựa trên địa điểm (LBS), GIS di động và Internet, sẽ mang lại các giải pháp, khả năng tương tác dữ liệu theo yêu cầu dựa trên Web, rất nhiều dữ liệu trực tuyến có thể được xử lý trong lĩnh vực sử dụng các thiết bị không dây (U.M Shamsi, 2005)

b Trong nước

Tại Việt Nam công nghệ GIS được ứng dụng rộng rãi trong các ngành: Nông nghiệp, giao thông, viễn thông, cấp thoát nước đem lại hiệu quả cao trong công tác quản lý và bảo vệ tài sản

Xu hướng hiện nay trong quản lý hệ thống thoát nước là sử dụng tối đa các ứng dụng và tiện ích của GIS Sự phát triển của phần cứng làm cho máy tính có nhiều khả năng hơn, mạnh hơn và các ứng dụng GIS cũng trở nên thân thiện hơn với người sử dụng bởi các khả năng hiển thị dữ liệu ba chiều, các công cụ phân tích không gian và giao diện tuỳ biến

Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp, nên GIS thích hợp với các hoạt động quản lý tài nguyên, môi trường, các dịch vụ đô

thị trong đó GIS hoàn toàn phù hợp cho công tác quản lý hệ thống cấp thoát nước

đô thị Các mô hình phức tạp cũng có thể dễ dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS

GIS được sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn cho các nhà hoạch định chính sách Các cơ quan chính phủ dùng GIS trong quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hoá, quan trắc và đặc biệt là trong quản lý hệ thống thoát nước

GIS cũng được sử dụng để đánh giá các sự cố môi trường Các cơ quan Chính phủ và địa phương phải đối phó nhanh chóng với thiên tai, ngập lụt, hạn hán Thông tin địa lý là những thông tin quan trọng để đưa ra những quyết định một cách nhanh chóng Các phân tích GIS phụ thuộc vào chất lượng, giá trị và tính tương thích của các dữ liệu địa lý dạng số

Việc chia sẻ dữ liệu sẽ kích thích sự phát triển các nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ GIS Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự kết hợp của GIS với GPS (hệ thống định vị toàn cầu) và công nghệ viễn thám, đã cung cấp các công cụ thu thập

dữ liệu hiệu quả hơn

Bên cạnh đó cũng có nhiều công trình nghiên cứu khoa học về vấn đề ứng dụng GIS trong các vấn đề quản lý môi trường đô thị có thể kể đến như sau:

- Công ty TNHH Nhà nước Môi trường và Công trình Đô thị Huế (2013)

Ứng dụng GIS trong quản lý cơ sở hạ tầng hệ thống thoát nước và phương tiện vận chuyển rác thải trên địa bàn thành phố Huế Trong đó một số kết quả mang lại như:

+ Cơ sở dữ liệu GIS về hạ tầng hệ thống thoát nước và tuyến vận chuyển rác thải đô thị trên địa bàn thành phố Huế

+ Phần mềm quản lý cơ sở hạ tầng hệ thống thoát nước và phương tiện vận chuyển rác thải đô thị trên địa bàn thành phố Huế với các chức năng: quản lý thông tin đối tượng, lộ trình các phương tiện vận chuyển, lưu trữ dữ liệu, hiển thị và cảnh báo đối tượng

- Trần Vĩnh Phước (2009) Xây dựng hệ thống thông tin địa lý (GIS) phục vụ công tác quản lý đô thị thành phố Kon Tum, tỉnh Kon Tum Trong đó một số kết quả

đạt được bao gồm:

+ Xây dựng Hệ thống thông tin địa lý phục vụ công tác quản lý đô thị thành phố Kon Tum, tỉnh Kon Tum, gồm: Mô hình dữ liệu, cơ sở dữ liệu Geodatabase 6 chuyên đề (chuyên đề Xây dựng, chuyên đề Giao thông, chuyên đề Mạng cấp điện, chuyên đề Mạng cấp nước, chuyên đề Mạng thoát nước, chuyên đề Mạng Viễn thông)

+ Khi sản phẩm của đề tài được đưa vào sử dụng, các dữ liệu được quản lý trên giấy theo hình thức báo cáo, sơ đồ, bản vẽ… trước đây được đưa vào máy tính Với khả năng xử lý của máy tính, các thông tin cung cấp cho lãnh đạo sẽ kịp thời, chính xác hơn rất nhiều so với cách quản lý và xử lý thủ công trên giấy Do đó, tiết kiệm được kinh phí cho việc tìm kiếm, xử lý thông tin

+ Khi dữ liệu của các đơn vị được chia sẻ với nhau trên mạng, các đơn vị sẽ không xây dựng dữ liệu trùng lặp, dữ liệu quản lý trong cơ sở dữ liệu sẽ đồng nhất, nhất quán trong việc cung cấp thông tin hỗ trợ ra quyết định Do đó, sẽ tiết kiệm được rất nhiều kinh phí cho việc xây dựng dữ liệu

- Nguyễn Việt Anh (2003) Thoát nước đô thị bền vững và khả năng áp dụng tại Việt Nam Trong đó một số kết quả thu được như:

+ Giảm chi phí đầu tư xây dựng, vận hành và bảo dưỡng do tránh được các tuyến cống thoát nước dài, đường kính và độ sâu lớn, các trạm bơm nước thải + Cho phép sử dụng các giải pháp công nghệ đơn giản, chi phí thấp, tận dụng triệt để các điều kiện tự nhiên để xử lý nước thải do phân tán được quỹ đất yêu cầu Các mô hình quản lý, cơ chế tài chính áp dụng cũng rất linh hoạt tùy theo điều kiện

cụ thể

+ Dễ quy hoạch và thực hiện quy hoạch,cho phép phân đợt xây dựng, đầu tư các hợp phần kỹ thuật từng bước theo khả năng tài chính, quy mô đầu tư cũng sát với yêu cầu hơn, tránh lãng phí

+ Cho phép tái sử dụng tại chỗ nước thải sau xử lý (rửa, tưới, bổ cập nước ngầm) và chất dinh dưỡng tách được (bón cây trồng) Trong một số trường hợp, có thể xử lý nước thải phân tán đạt mức độ xả ra môi trường, mạng lưới thoát nước mưa, nhờ vậy tiết kiệm đáng kể chi phí xây dựng và quản lý đường cống thoát nước

6 Tính cấp thiết của đề tài

Do nhu cầu phát triển ngày càng cao của xã hội, mọi người đều mong muốn

có được cuộc sống tốt hơn về mọi mặt, đặc biệt là môi trường sống và yêu cầu về những đô thị thông minh, hiện đại có khả năng tự tiêu thoát nước Tuy nhiên, đó là hướng đi hợp lý cho những đô thị mới, các trung tâm và khu đô thị vùng đang được quy hoạch sẽ phát triển Đối với các đô thị cũ có một lịch sử phát triển lâu dài, vấn

đề thoát nước đô thị đang là những thách thức cho nhà quản lý và luôn được quan tâm hàng đầu

Để giải quyết tốt vấn đề này cần có sự kết hợp nhịp nhàng giữa các cơ quan quản lý Công tác quy hoạch, cải tạo hệ thống nước đang là nhiệm vụ được đặt lên hàng đầu Sử dụng các hồ điều hòa trên diện tích thu gom và truyền dẫn nước mưa

để lưu giữ nước cũng là một phương án khả thi

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành Công nghệ thông tin,

hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã ra đời và phát triển nhanh chóng cả về công nghệ cũng như ứng dụng GIS đã chứng tỏ khả năng ưu việt với các ưu điểm như tiết kiệm chi phí và thời gian trong việc lưu trữ dữ liệu; dễ dàng truy cập, phân tích số liệu từ nhiều nguồn và nhiều loại khác nhau; cập nhật thông tin một cách dễ dàng

Do đó GIS đã nhanh chóng trở thành công cụ đắc lực hỗ trợ các ngành từ quy hoạch đến quản lý, các lĩnh vực tài nguyên thiên nhiên, môi trường, đất đai và đặc biệt là lĩnh vực thoát nước đô thị

CHƯƠNG I HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ

THÀNH PHỐ BIÊN HÒA

1.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội

1.1.1 Vị trí địa lý

Thành phố Biên Hoà nằm hai bên bờ sông Đồng Nai nhưng chủ yếu phía bên

tả ngạn, cách thành phố Hồ Chí Minh 30km theo xa lộ Hà Nội và QL1, cách thành phố Vũng Tàu 90km (theo QL51) Phía Bắc giáp huyện Vĩnh Cửu, phía Tây giáp huyện Dĩ An của tỉnh Bình Dương và quận Thủ Đức của Thành phố Hồ Chí Minh, phía Nam giáp huyện Long Thành và Nhơn Trạch, phía Đông giáp huyện Thống Nhất (Hình 1.1)

Hình 1.1 Vị trí thành phố Biên Hòa

1.1.2 Địa hình

Thành phố nằm trên vùng có địa hình dốc với độ dốc thoải dần về phía sông Đồng Nai; khu vực cao nhất có cao độ 50m và vùng thấp nhất ở cao độ 4m (ven tả ngạn sông Đồng Nai)

1.1.3 Lượng mưa

Mùa mưa thường bắt đầu vào khoảng trung tuần tháng 5 và kết thúc vào khoảng tháng 11 hàng năm Lượng mưa trong mùa mưa chiếm khoảng 90% tổng lượng mưa cả năm Nhìn chung, mưa tại khu vực mang tính chất mưa rào nhiệt đới (mưa đến nhanh và kết thúc cũng nhanh), thường một cơn mưa kéo dài không quá 3 giờ nhưng cường độ mưa khá lớn và dồn dập Các tháng 7, 8, 9, 10 là các tháng có lượng mưa cao Các tháng 1, 2 hầu như không có mưa

Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa rất ít, chỉ bằng 10% lượng mưa cả năm Tổng số ngày mưa trong năm là 152 ngày

Bảng 1.1 Phân bổ lượng mưa theo tháng

Chế độ thuỷ văn của sông Đồng Nai ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống sông rạch trong khu vực Các đặc trưng thuỷ văn chủ yếu như sau:

Mực nước cao nhất là +2,19m (2000)

Mực nước thấp nhất là -2,06m (năm 1983)

Mực nước cao nhất trung bình là +1,59m

Mực nước thấp nhất trung bình là -1,79m

Mức chênh lệch triều lớn nhất năm là +3,81m (năm 2000)

Mức chênh lệch triều trung bình là 3,38m

Lưu lượng: Qmax = 2.700m3/s (9-1989); Qmin = 158m3/s (1989)

Chế độ thuỷ văn của sông Đồng Nai phụ thuộc vào chế độ bán nhật triều không đều của biển Đông

Theo thông báo mới đây của ngành thuỷ lợi thì chế độ vận hành nhà máy thuỷ điện Trị An sẽ tác động đến chế độ thuỷ văn của sông Đồng Nai, cụ thể như sau:

Lưu lượng tính cho vận hành 4 tổ máy bơm phát điện vào mùa mưa là 880m3/s

Lưu lượng vào mùa khô đạt 200 - 250m3/s (1992 là 257,8m3/s)

1.1.6 Quá trình đô thị hóa

Tốc độ đô thị hóa nhanh kéo theo vấn đề di dân từ nông thôn ra thành thị, làm cho quá trình phát triển theo hướng bền vững của tỉnh đang phải đối mặt với những khó khăn trong việc đảm bảo chất lượng môi trường và ngăn chặn, giảm thiểu suy thoái tài nguyên, đặc biệt là chất lượng môi trường sống tại các đô thị Hiện nay, hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội đô thị trong tỉnh phát triển không theo kịp tốc độ đô thị hóa, chậm hơn so với tốc độ gia tăng dân số và mở rộng về không gian đô thị nên làm nảy sinh nhiều bất cập về bảo vệ môi trường như: diện tích đất, giao thông đô thị không đủ, mạng lưới giao thông phân bố không đều, chưa đáp ứng

sự gia tăng của các phương tiện tham gia giao thông Đường chật hẹp, phương tiện giao thông đông dẫn đến khói, bụi, tiếng ồn ở các khu đô thị đang là vấn đề bức xúc của xã hội và cũng chính là một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra ô nhiễm không khí đô thị Bên cạnh đó, cơ sở hạ tầng kỹ thuật đô thị về môi trường như hệ thống thoát nước, thu gom và xử lý rác thải, nước thải tập trung, vẫn chưa hoàn thiện hoặc chậm triển khai

Hình 1.2 Đường Nguyễn Ái Quốc, phường Quang Vinh, TP Biên Hòa

1.2 Hiện trạng thoát nước đô thị thành phố Biên Hòa

1.2.1 Hiện trạng ngập úng

Mặc dù địa hình có độ dốc tự nhiên lớn, khá thuận lợi cho việc tiêu thoát nước mưa nhưng cho đến nay một số khu vực của thành phố vẫn bị ngập úng khi mưa to, triều cường Nước thải từ hệ thống cống chung đã gây ô nhiễm môi trường sống của các hộ dân ở các khu vực bị ngập úng với các cấp độ khác nhau Một số khu vực điển hình như khu dân cư lân cận bệnh viện Tâm Thần, trước cầu Tân Hiệp (ngập sâu khoảng 1m), sau cầu Tân Hiệp (ngập sâu khoảng 0,3-0,7m), khu vực lưu vực suối Săn Máu (ngập khoảng 0,5-1,0m); khu vực suối Tân Mai (ngập khoảng 1,5m), khu vực suối Linh (ngập khoảng 1-2m), khu vực suối Bà Lụa – đoạn giáp Quốc Lộ 51 (ngập khoảng 0,5m) Khi mưa to gặp lúc triều cường, diện tích bị ngập lụt còn nhiều hơn Kết quả nghiên cứu cho thấy có nhiều nguyên nhân gây ra ngập úng, một số nguyên nhân chính như sau:

- Hệ thống sông và suối trong thành phố không được nạo vét, cải tạo nên giảm tiết diện và giảm năng lực tải nước

- Mạng mương cống thiếu, chưa bao trùm được nhiều khu vực của thành phố

- Mạng mương cống được thiết kế không đủ công suất do không có qui hoạch tổng thể thoát nước cho toàn thành phố, có xét đến các tác động của các điều kiện biên như triều cường, mưa lớn, lượng nước xả từ hồ Trị An

- Mạng lưới đường cống được xây dựng đã lâu (có những tuyến được xây dựng trước năm 1975) nên chất lượng kém, bị gãy, sập, đặc biệt là khu vực trung tâm thành phố

- Tốc độ đô thị hoá nhanh nên làm gia tăng hệ số mặt phủ, gây ra tình trạng quá tải cho hệ thống cống thoát nước hiện hữu

- Công tác xây dựng đô thị phát triển mạnh nhưng mạng lưới thoát nước chưa được xây dựng đồng bộ hoặc lưu vực thoát nước nhỏ, nay tăng lên nhưng khẩu độ cống vẫn giữ nguyên nên nước mưa không thoát kịp

- Phần lớn vùng ven sông Đồng Nai có cao độ địa hình thấp < 2m nên thường

bị ngập do mưa kết hợp với triều cường

Hình 1.3 Hiện trạng ngập lụt tại ngã 3 Lê Thoa – Nguyễn Ái Quốc

(khu vực cầu Suối Máu)

1.2.2 Hiện trạng thoát nước thải

Mạng lưới thoát nước thải khu dân cư

Khu vực đầu nguồn các con suối lớn như suối Săn Máu, suối Linh tập trung nhiều hộ chăn nuôi với qui mô lớn, nước thải từ các hộ chăn nuôi này được xả trực tiếp xuống suối gây ô nhiễm cho các con suối này, đồng thời gây ô nhiễm nguồn nước mặt của vùng hạ lưu suối Nước thải ở các con suối này cũng đang gây ra ô nhiễm môi trường không khí của thành phố, đặc biệt là vào các tháng mùa khô khi lượng nước thải không được pha loãng

Hiện tại thành phố Biên Hoà sử dụng hệ thống thoát nước chung cho cả nước bẩn và nước mưa Mạng lưới thoát nước chủ yếu là mương nắp đan Ngoài ra còn

có 1 số tuyến cống tròn BTCT chủ yếu là khu vực dọc bờ sông và khu vực chợ Biên Hoà

Mạng lưới thoát nước được xây dựng từ thời Pháp - Mỹ và cải tạo 1 phần sau giải phóng Việc duy tu và bảo trì không được thường xuyên Ngoài ra, mật độ xây dựng ngày càng tăng và việc mở rộng thành phố nên hầu hết các tuyến thoát nước hiện tại đều bị quá tải Việc đổ rác bừa bãi một số bộ phận người dân chưa có ý thức cũng gây ra tắc ngẽn và hư hại cho hệ thống thoát nước nước hiện tại Tại các khu vực chợ, khu vực ven sông gần cầu sắt khi có mưa thường bị ngập úng cục bộ

Theo số liệu thống kê đến năm 1993, toàn thành phố Biên Hoà có 14.200m mương và cống thoát nước Trong đó:

 Cống DN600  DN800 dài 5000m

 Mương nắp đan B400  B600 dài 9.200m

Từ 1993 đến nay, thành phố Biên Hoà đã tiến hành cải tạo và xây mới 1 số tuyến cống, cống hộp và mương thoát nước cho khu vực ngập úng cục bộ (khu công viên Biên Hùng)

Cải tạo các tuyến đường kèm việc cải tạo và xây dựng mới các tuyến cống thoát nước (đường Phan Chu Trinh - đường CMT8) Trong đó:

- Cống hộp trên QL1 theo dự án thoát nước khu công viên Biên Hùng khoảng 0,4Km, Mương B600  800 theo đường Phan Chu Trinh là 1,4Km

- Tuyến cống D600 dọc theo đường CMT8 khoảng 5,2Km và 0,5Km cho các tuyến cải tạo cục bộ

Mạng lưới thoát nước thải tại các khu công nghiệp tập trung

Các KCN tập trung của thành phố Biên Hoà xây dựng mới đều có hệ thống thoát nước thải riêng, cụ thể như sau:

 KCN Biên Hoà II đã xây dựng nhà máy xử lý với công suất thiết kế 8.000m3/ngày hiện đang hoạt động với Q = 4000m3/ ngày

 KCN Loteco: đã xây dựng hệ thống thoát nước thải và nhà máy xử lý

có công suất Q = 2000m3/ngày

 KCN Amata: đã xây dựng hệ thống thoát nước thải và nhà máy xử lý

có công suất Q = 1000m3/ngày

Riêng KCN Biên Hoà I hiện tại vẫn dùng hệ thống chung thoát nước bẩn và nước mưa, xả trực tiếp ra sông Đồng Nai không qua xử lý Việc này gây ô nhiễm Sông Đồng Nai Đã có nhiều dự án cải tạo hạ tầng khu công nghiệp, song hệ thống thoát nước và xử lý nước bẩn vẫn chưa được xây dựng Năm 2000, Sonadezi đã lập

dự án xây dựng hệ thống thoát nước bẩn cho khu công nghiệp này với công suất Q=8.000m3/ ngày

Ngoài ra còn khu vực tập trung một số xí nghiệp công nghiệp (đường Đồng Khởi kéo dài) hiện tại đã có một số nhà máy hoạt động (có cả nhà máy nhuộm quần áo) song vẫn chưa có hệ thống thoát nước bẩn riêng của khu vực Nước bẩn được

xử lý cục bộ tại các nhà máy và xả vào hệ thống thoát nước chung rồi thoát ra ruộng

1.2.3 Hiện trạng thoát nước mưa

Phần lớn trên diện tích thành phố Biên Hoà nước mưa chảy theo địa hình tự nhiên ra sông, suối Khu vực trung tâm thành phố hiện hữu có hệ thống thoát nước mưa chung với nước thải sinh hoạt, phần nhiều được xây dựng từ trước năm 1975 bằng cống bê tông cốt thép và mương xây nắp đan Đến nay đã bị hư hỏng nhiều đoạn, hiệu quả sử dụng chỉ còn khoảng 50%

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển chung, thành phố đã xây dựng thêm một số tuyến cống BTCT và mương xây nắp đan chạy theo một số tuyến đường được cải tạo hoặc xây dựng mới (như đường số 5, đường CMT8, Tỉnh Lộ24, đoạn QL1 qua thành phố, v.v )

Do quá trình xây dựng tự phát và chưa có biện pháp quản lý triệt để nên lòng suối trong phạm vi thành phố bị lấn chiếm, rác tắc nghẽn gây nên hiện tượngngập úng nghiêm trọng ở một số khu dân cư vào mùa mưa lũ

Bảng 1.2: Hiện trạng cống hiện hữu

TT Nội dung Đơn vị Số lượng

Nguồn: Ban Quản lý Dự án Thoát nước Đồng Nai, 2008

Thành phố Biên Hoà có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho việc tổ chức tiêu thoát nước mưa nhờ gần sông và suối Tuy nhiên độ dốc và hướng dốc của địa hình thay đổi nhiều, phức tạp, nên các tuyến thoát nước mưa phải bám sát với địa hình tự nhiên

Để thoát nước tốt cần giữ lại các suối lớn trong nội thành, nhưng cần có biện pháp cải tạo, nạo vét, mở rộng lòng suối, kè bờ để thoát nước tốt và tránh ô nhiễm môi trường Đồng thời cần xây dựng thêm một số hồ điều hoà trên các suối có diện tích lưu vực lớn để cải thiện điều kiện thoát nước của các con suối

Căn cứ theo độ dốc tự nhiên của địa hình, thành phố Biên Hoà được chia làm nhiều lưu vực thoát nước khác nhau Hướng dốc của các lưu vực này chủ yếu ra các suối hiện hữu và sông Đồng Nai Các lưu vực thoát nước chính trong phạm vi thành phố Biên Hoà gồm:

- Lưu vực suối Săn Máu: Diện tích lưu vực khoảng 41,3km2

- Lưu vực suối Linh: Diện tích lưu vực khoảng 11,5km2

- Lưu vực suối Chùa, suối Bà Lúa: Diện tích lưu vực khoảng 21,7km2

- Lưu vực suối Cầu Quan

- Một số lưu vực nhỏ phía Tây sông Đồng Nai

Bên cạnh đó việc đào thêm một số hồ nhỏ trong các khu vực công viên cây xanh, vừa tạo cảnh quan vừa có tác dụng thoát nước mưa

1.2.4 Đánh giá hệ thống thoát nước hiện hữu

Năm (05) phường nội ô thành phố Biên Hòa (Thanh Bình, Hòa Bình, Quyết Thắng, Quang Vinh, Trung Dũng) là các phường có hệ thống cống chung với mật

độ tương đối cao, các phường xã còn lại có hệ thống cống thoát nước hạn chế và nhiều vùng không có hệ thống cống thoát nước mưa Hiện nay, công ty môi trường

đô thị thành phố Biên Hòa đang quản lý duy tu bảo dưỡng hệ thống thoát nước hiện hữu của thành phố Theo kết quả kiểm tra thuỷ lực mạng lưới cống thấy rằng cống hiện hữu có đường kính nhỏ hơn so với yêu cầu, số lượng đường cống phân bố không đều (Ban quản lý Dự án Thoát nước Đồng Nai, 2008)

Bên cạnh đó hệ thống các suối trong thành phố bị lấn chiếm, thu hẹp tiết diện, làm giảm khả năng tiêu thoát nước Những nguyên nhân trên đã gây ra tình trạng úng ngập tại một số điểm trong phạm vi thành phố Biên Hòa Điều này khá phù hợp với tình hình thực tế vì trong thành phố Biên Hòa có nhiều vùng bị ngập với mức độ khác nhau khi có mưa lớn và triều cường

1.2.5 Quy hoạch tổng thể hệ thống thoát nước và xử lý nước thải thành phố Biên Hòa đến năm 2020

Quy hoạch tổng thể hệ thống thoát nước và vệ sinh môi trường cho các khu

đô thị và các khu công nghiệp thuộc thành phố Biên Hòa - tỉnh Đồng Nai đến năm

2020 bổ sung chi tiết cho định hướng quy hoạch thoát nước của “Điều chỉnh Quy hoạch chung thành phố Biên Hòa - tỉnh Đồng Nai đến năm 2020” do Công ty tư vấn xây dựng tổng hợp – Bộ Xây dựng lập năm 2003, đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 227/2003/QĐ-TTg ngày 06/11/2003 Quy hoạch này là

cơ sở để nghiên cứu Dự án thoát nước và xử lý nước thải thành phố Biên Hòa

Diện tích khu vực khảo sát khoảng 15.466 ha (154,66 km2) bao gồm 6.253

ha đất đô thị hiện hữu với chỉ tiêu 123 m2/người (trong đó đất dân dụng 3.297,82 ha với chỉ tiêu 65 m2/người) và 9.213 ha khu đô thị mới và phần vùng ven ngoại thành

Số lượng dân cư của khu vực quy hoạch được phục vụ hệ thống thoát nước là 508.438 người vào năm 2002 (trong đó nội thành là 476.452 người) và 830.000 người vào năm 2020 ( trong đó nội thành là 800.000 người), thời điểm mà diện tích khu đô thị hóa quy hoạch sẽ tăng đến khoảng 9.966 ha

Hệ thống thoát nước mưa đô thị

Hệ thống thoát nước mưa của thành phố Biên Hoà đã được thiết kế bởi Ban Quản lý Dự án Thoát nước Đồng Nai dựa trên các tài liệu sau:

- Bản đồ định hướng quy hoạch chung xây dựng thành phố Biên Hoà đến năm 2020

- Bản đồ quy hoạch ngắn hạn xây dựngthành phố Biên Hoà đến năm

2005-2010

- Bản đồ hiện trạng thoát nước thành phố Biên Hoà

- Bản đồ hiện trạng và thoát nước mưa cho các phường và khu công nghiệp tại thành phố Biên Hoà

- Các dự án đầu tư xây dựng các con suối

- Các dự án thoát nước mưa hiện nay

- Tài liệu mưa tại khu vực thiết kế

- Các tài liệu về thuỷ văn tại Biên Hoà

Phân chia lưu vực

Để thuận tiện cho công tác vạch tuyến mạng lưới thoát nước mưa cũng như thoát nước bẩn cần nghiên cứu về các lưu vực thoát nước của thành phố Biên Hoà

Do điều kiện địa hình thành phố cao thấp khác nhau, dao động từ 1- 65m và có nhiều suối chảy qua thành phố; căn cứ vào các đường phân thuỷ và tụ thuỷ (các suối thoát nước) dự kiến chia thành phố Biên Hoà ra làm 16 lưu vực thoát nước khác nhau Diên tích mỗi lưu vực thoát nước giới thiệu ở bảng sau:

Bảng 1.3 Diện tích lưu vực thoát nước mưa của thành phố Biên Hòa Tên lưu vực Diện tích lưu

vực (km 2 )

Tên lưu vực Diện tích

lưu vực (km 2 )

Cải tạo các suối thoát nước: Để chống úng ngập cho thành phố Biên Hoà thì

công việc đầu tiên là cải tạo nạo vét các suối thoát nước hiện có Trong thời gian qua thành phố Biên Hoà đã tích cực nghiên cứu lập các dự án cải tạo nạo vét, mở

rộng các suối thoát nước hiện hữu đi qua thành phố Dự án cải tạo các suối Linh, suối Chùa, suối Săn Máu, suối Bà Lụa, suối Tân Mai, suối Bà Bột, khu vực Tập đoàn 29… Tuy nhiên các dự án này chỉ mới đáp ứng chống úng ngập một phần trong giai đoạn đầu, chưa phải chống úng ngập triệt để ( chỉ mới giải quyết từ 35 – 100% diện tích úng ngập) Trong tương lai cần tiếp tục đầu tư cải tạo, nạo vét các suối để giải quyết triệt để vấn đề chống úng ngập cho thành phố Biên Hoà

Để làm việc này trước hết cần xác định lưu lượng dòng chảy trên các suối cũng như các tác động của triều cường và lưu lượng nước xả từ hồ Trị An Các mặt cắt suối sẽ được thiết kế phù hợp để chống ngập trên các suối Do các suối chảy qua thành phố rất dài do vậy lưu lượng dòng chảy trên thượng lưu và hạ lưu khác nhau nhiều, nên cần phân đoạn tính toán để chọn mặt cắt phù hợp cho từng đoạn suối

Xây dựng các hồ điều hoà nước mưa: Việc xây dựng các hồ điều hoà nước

mưa để chống úng ngập tại Biên Hoà trong thời gian qua như các hồ điều hoà Biên Hùng, hồ điều hoà phía Nam sân bay Biên Hòa (trên Phường Thống Nhất) đã chứng

tỏ giải pháp này rất có hiệu quả, đã khắc phục tình trạng úng ngập khi mưa to cho khu vực trung tâm TP Biên Hoà Do đó trong tương lai sẽ tiếp tục xây dựng một số

hồ điều hoà trên thượng nguồn các suối như sau :

- Xây dựng hồ điều hoà trên suối Săn Máu với dung tích W = 2,3 triệu m3

- Xây dựng hồ điều hoà trên suối Chùa với dung tích W = 120.000 m3

Các giải pháp chống ngập do triều:

- Giải pháp tôn nền: Áp dụng cho các khu vực ven sông Đồng Nai và cù lao Phố có cốt tự nhiên thấp Do cốt mức nước cao nhất trên sông Đồng Nai hiện nay là 2,19m vì vậy để chống ngập lụt các khu vực này khi xây dựng phải tôn nền tới cốt xây dựng tối thiểu là 2,4m

- Giải pháp lắp đặt van ngăn triều tự động: Áp dụng cho các khu vực đã xây dựng ở ven sông Đồng Nai (khu trung tâm nội ô cũ) không thể tôn nền cao hơn nữa Việc lắp đặt các van ngăn triều tự động tại các miệng xả ra sông Đồng Nai ở các khu vực này sẽ góp phần chống ngập do triều khi nước triều lên cao, còn khi nước ròng nước trong cống sẽ tự động chảy ra sông một cách dễ dàng, đồng thời nó cũng