( l)
(source control)
• Các biện pháp chính kiểm soát cục bộ (local control) trong quá trình phát triển nhà ở, bãi đỗ xe, công viên và đường phố công cộng thường gọi là
"kiểm soát nguồn“ (Source Control).
• Các biện pháp đó như sau:
– Tăng cường các khu vực th ấ m (infiltration) và xâm nhập (percolation) ; – T ăng kh ả năng lưu trữ tạm thời trong các vùng dân c ư ho ặ c hồ chứa.
• Các Các đặc điểm chính của sự kiểm soát cục bộ dòng chảy như sau: đặc điểm chính của sự kiểm soát cục bộ dòng chảy như sau:
– hệ thống tiêu thoát nước sẽ hiệu quả hơn đối với các điểm kiểm soát ở hạ lưu (do đã được lưu trữ ở thượng lưu);
Hệ thống sẽ có năng lực kiểm soát lũ lớn hơn;
– Hệ thống sẽ có năng lực kiểm soát lũ lớn hơn;
– S ẽ g ặ p k hó khăn trong việc kiểm soát, thiết kế và duy trì một số lượng lớn các hệ thống (do t ạ o ra nhi ề u đi ể m source control) ;
Chi hí ậ hà h à bả ì ó hể
– Chi phí vận hành và bảo trì có thể cao.
• Tạo bề mặt cho nươc mưa xâm nhập và thấm:
Các hệ thống đô thị, như đã đề cập ở trên, tạo ra các bề mặt không thấm nước,
ẫ ế ố
dẫn đến tăng dòng chảy qua các đường ống và kênh rạch. Chi phí xây dựng các công trình thủy lực liên quan trực tiếp đến dòng chảy đỉnh tăng cùng với sự gia tăng bêtông hóa. Để giảm các chi phí này và giảm thiểu tác động ở hạ
l ột t á biệ há là h hé thấ à đất hiề h t
lưu, một trong các biện pháp là cho phép mưa thấm vào đất nhiều hơn, tạo môi trường càng gần với điều kiện tự nhiên càng tốt.
Những lợi thế và nhược điểm của các hệ thống tăng xâm nhập và thấm như sau:
ể ổ ầ
• Ư u đi ể m: Tăng l ượ ng b ổ c ậ p n ướ c ng ầ m; giảm định cư trong các khu vực có mực nước ng ầ m thấp; b ả o v ệ th ả m thực vật tự nhiên; gi ả m l ượ ng ô
nhiễm x ả ra các con sông; giảm thiểu dòng chảy lớn nhất xu ố ng hạ lưu; kích th ớ đ ờ ố ti ế th át ớ ẽ hỏ h
thước đ ườ ng ống ti ế u thoát n ướ c s ẽ nhỏ hơn;
• Nh ượ c đi ể m: Đất tại một số khu vực có thể trở thành không thấm nước theo thời gian; thiếu bảo trì; mực nước ngầm s ẽ gia tăng lên các t ầ ng h ầ m c ủ a
á tò hà các tòa nhà.
• Thấm là quá trình chuyển giao dòng chảy từ bề mặt vào lòng đất. Khả năng thấm phụ thuộc vào tính chất của đất và độ ẩm của tầng đất trên cùng, còn được gọi là vùng chưa bão hòa.
• Xâm nhập là quá trình dòng chảy từ lớp chưa bão hòa đi qua mực nước ngầm (vùng bão hòa). Quá trình xâm nhập cũng phụ thuộc vào độ ẩm và loại của tầng đất trên cùng.
• Một số loại đất có xu hướng ít bị xâm nhập và có thể trữ một lượng nước nhỏ, làm cho chúng không thích hợp để sử dụng, vì chúng có thể: (a) giữ nước trên bề mặt
ề
trong thời gian lâu hơn, (b) không đóng góp nhiều cho việc giảm lượng dòng chảy mặt.
Những hệ thống chủ yếu tạo ra lượng thấm nhiều hơn được thảo luận như sau:
Hình 3.17. Bề mặt th ấ m cũng v ớ i các th ấ m cũng v ớ i các rãnh th ấ m
• Tạo các bề mặt thấm nước mưa:
• Tạo các bề mặt thấm nước mưa:
– Có các loại khác nhau, tùy thuộc vào hoàn cảnh địa phương. Nhìn chung, khu vực thấm là một vùng cỏ cây đón nhận lượng mưa từ một khu vực không thấm nước chẳng hạn như các khu vực dân cư hoặc các tòa nhà (Hình 3 17)
nước, chẳng hạn như các khu vực dân cư hoặc các tòa nhà (Hình 3.17).
– Khi mưa nhiều, các khu vực này có thể ngập nước nếu lượng mưa vượt khả năng thấm. Khi nước tiêu thoát thường mang theo rất nhiều vật liệu mịn, làm cho khả năng xâm nhập có thể giảm đòi hỏi bề mặt phải được dọn sạch để tạo cho khả năng xâm nhập có thể giảm, đòi hỏi bề mặt phải được dọn sạch để tạo điều kiện cho bề mặt thấm nhiều hơn.
Hình 3.18. Các rãnh th ấ m
à á ấ ớ
• Đào các rãnh thấm nước mưa:
– Đây là những cơ chế tiêu thoát nước từ 2 bên, thường được đặt song song với đường phố, đường cao tốc, bãi đỗ xe, khu phức hợp nhà ở, ... (Hình 3.18). Các
h à ậ dò hả ừ á kh lâ ậ à điề kiệ h
rãnh này tập trung dòng chảy từ các khu vực lân cận và tạo điều kiện cho sự thấm trên toàn bộ chiều dài của nó.
– Sau các trận mưa có lượng mưa lớn, mực nước dâng lên, và vì quá trình thấm
ả hậ hú ẫ ò hứ đầ ớ ộ hời i D đó d
xảy ra chậm, chúng vẫn còn chứa đầy nước trong một thời gian. Do đó, dung tích chứa của các rãnh này phải đủ để lớn để hạn chế gây ngập lụt ở vùng lân cận.
Hệ hố à h h độ h ộ bể hứ khi ớ h á đổ à ã h
– Hệ thống này thực sự hoạt động như một bể chứa khi nước thoát đổ vào rãnh vượt quá khả năng thấm. Trong thời gian có lượng mưa nhỏ hoặc hạn hán, thì rãnh khô. Hệ thống này cũng giúp giảm lượng ô nhiễm đưa xuống hạ lưu.
Hình 3 19 Giếng Hình 3.19. Giếng tiêu n ướ c
Sỏi
Giế iê ớ
• Giếng tiêu nước:
– Giếng tiêu nước trong phát triển nhà ở cũng giúp tăng lượng bổ cập nước ngầm và làm giảm dòng chảy bề mặt. Sự lưu trữ diễn ra ở lớp đất phía trên và phụ
th ộ à độ ỗ à khả ă â hậ D đó ớ ầ hải thấ để ó
thuộc vào độ rỗng và khả năng xâm nhập. Do đó, mực nước ngầm phải thấp để có không gian lưu trữ. Loại hệ thống này không được khuyến cáo cho các khu vực có mực nước ngầm cao.
– Giếng tiêu nướcGiếng tiêu nước được xây dựng để thu nước từ các mái nhà và tạo điều kiện được xây dựng để thu nước từ các mái nhà và tạo điều kiện cho dòng chảy thấm vào đất. Chúng được tạo ra bằng cách đào đất thành các hồ sâu và lấp lại bằng đá sỏi để tạo ra không gian lưu trữ (Hình 3.19).
– Khó khăn chính của việc sử dụng loại hệ thống là không gian giữa các viên đá sỏi bị tắc bởi vật liệu mịn đọng lại giếng. Do đó nên sử dụng một bộ lọc bằng vật liệu vải địa kỹ thuật. Trong mọi trường hợp, nó cần phải được vệ sinh sau một thời gian nhất định.
• Các c ông trình thủy lực cho phép th ấ m n ướ c mưa:
Có nhiều loại hệ thống thoát nước và có thể được xây dựng để cho phép thấm.
Ví dụ như:
– Đầu vào thấm l ọ c c ủ a hệ thống tiêu thoát nước: Hình 3.20 a cho
ấ ầ ố ể
thấy một bộ lọc đ ặ t t ạ i đầu vào của h ệ th ố ng để ngăn tình tr ạ ng tắc nghẽn;
– Hào thấm: đây là loại đặc biệt của giếng tiêu thoát nước bao gồm – Hào thấm: đây là loại đặc biệt của giếng tiêu thoát nước bao gồm
một khoang ch ứ a sỏi và một bộ lọc, với một lỗ thông hoặc một ống đục xuyên qua hệ thống (Hình 3.20 b);
– Lề đường, vỉa hè cho phép thấm nước mưa: Hệ thống này được sử dụng bên ngoài khu vực dự án xây dựng nhà ở, hoặc bên trong chung cư cao tầng cơ sở công nghiệp hoặc cơ sở thương mại
chung cư cao tầng, cơ sở công nghiệp hoặc cơ sở thương mại (Hình 3.20 c).
Đường ống
Hình chiếu bằng
Nước thải đổ vào Đường
ống đục lỗ
Sỏi
Lớp thấm
Lớp cát Lớp cát
Mặt cắt A‐A
Hệ thống thu nước
Đầu vào b. Đường ống đục lỗ để thấm nước
Lớp cát Lớp cát
Lề đường, vỉa hè
Sỏi
Sỏi
a Đầu vào thấm lọc của hệ thống tiêu
Lớp cát Lớp cát
c Lề đường vỉa hè thấm nước mưa
Hình 3.20 Các hệ thống thủy lực cho phép thấm
a. Đầu vào thấm lọc của hệ thống tiêu thoát nước
c. Lề đường, vỉa hè thấm nước mưa
• Bề mặt lát vật liệu hoặc cấu kiện cho phép thấm n ướ c m ư a :
– Bề mặt lát vật liệu thấm có thể sử dụng cho đường đi bộ công cộng, bãi đỗ xe, khu thể thao, đường phố giao thông có mật độ ít.
– Loại mặt lát này có thể được làm bằng bê tông đục lỗ hoặc khối nhựa đường ạ ặ y ợ g g ụ ặ ự g (Hình 3.21).
– Khi mặt lát được thiết kế để giữ một phần nước mưa cần tiêu thoát, thì trong mùa mưa nền của nó phải cao hơn mực nước ngầm ít nhất là 1,2 m. Nền được thoát
ớ bởi á ố đ lỗ á h h 3 8
nước bởi các ống đục lỗ cách nhau 3 ‐ 8 m.
– Hệ thống thoát nước phải được thiết kế để hấp thụ lượng nước giữ trong lớp đất trong một khoảng thời gian từ 6 đến 12 giờ. Hệ thống này khả thi khi đất có khả năng thấm > 7mm/h Nó không được khuyến khích sử dụng với loại đất có hơn năng thấm > 7mm/h. Nó không được khuyến khích sử dụng với loại đất có hơn 30% đất sét hoặc 40% silica và đất sét kết hợp.
– Loại hình kiểm soát này có thể có các ưu điểm sau:
• Giảm dòng chảy bề mặt theo quy hoạch liên quan đến bề mặt không thấm nước;
• Giảm đường kính cống thoát nước mưa;
• Giảm chi phí thoát nước mưa và nước đọng trên bãi đỗ xe và đường phố công cộng.
– Có một số bất lợi:
• Khó khăn khibảo trì hệthống ngăn tắc nghẽntheo thời gian;
• Khó khăn khi bảo trì hệ thống ngăn tắc nghẽntheo thời gian;
• Chi phí trực tiếp để xây dựng cao (không tính đến các lợi ích của các ống có kích cỡ nhỏ hơn);
• Làm nhiễm bẩn các tầng nước ngầm.
ề ổ ồ ấ Nhựa đường được đục lỗ Lớp lọc có lỗrỗng
Lớp đất tựnhiên
Lớp lọc bằng vải địa kỹthuật Nền được đổlớp đá đồng nhất
Lớp sỏi
Khối bê tông có lỗthẳngđứng Khối bê tông có lỗthẳng đứng Lớp lọc bằng cát mịn
Lớp lọc có lỗrỗng
Nền được đổlớp đá đồng nhất Lớp lọc bằng vải địa kỹthuật Lớpđất tựnhiên
Lớp nhựa đường tiêu thoát nước
Lớp đất tựnhiên
Lớp đất có độrỗng
Đường ống tiêu thoát nước ằ ả
Hình 3.21 Mặt lát th ấ m đ ượ c n ướ c
Lớp lọc bằng vải địa kỹthuật
Lớp đất tựnhiên m ư a
• Araújo (2001) thực hiện thí nghiệm với nhiều loại bề mặt:
– ( ( a) a) Đất đầm chặt Đất đầm chặt có gradient từ có gradient từ 1 đến 3%; 1 đến 3%;
– ( b) Mặt lát không thấm: một mặt bê tông thông thường, làm bằng xi măng, cát, đá, có gradient 4%;
(c) Mặt lát bán thấm:
– (c) Mặt lát bán thấm:
• một mặt phiến đá granite hình hộp, với khớp cát, có gradient 4%
• và mặt khác đã đặt khối bê tông sản xuất bằng máy loại "pavi S1"(Tên thương mại của một loại mặt lát bê tông công nghiệpg g g ở Brazil), với khớp cát, có gradient g 2%,
– (d) Mặt lát thấm:
• một mặt các khối bê tông với các lỗ thẳng đứng đầy vật liệu dạng hạt (cát) có di t 2%
gradient 2%
• và mặt bê tông xốp có gradient 2%.
– Các thí nghiệm được thực hiện với lượng mưa 110 mm/h, ứng với chu kỳ 5 năm trong thời gian 10 phút
chu kỳ 5 năm trong thời gian 10 phút.
– Kết quả của thí nghiệm được trình bày trong Bảng 3.2 cho thấy các khối hình hộp hấp thụ một phần lượng mưa khi mưa lớn và thực tế là các bề mặt lát thấm không sinh ra dòng chảy mặt
là các bề mặt lát thấm không sinh ra dòng chảy mặt.
• Lưu ý là thí nghiệm được tiến hành với mô phỏng mưa trên bề mặt 1m2, nơi lượng trữ trên bề mặt và trong mặt lát thấm là hiệu quả nhất.
ấ ể ố
• Mặt lát thấm có thể tốn chi phí hơn 30% so với mặt lát thông thường vì nó được đặt trên một lớp nền.
• Các số liệu trong Bảng 3.2 cho thấy các cấu kiện hình hộp hoặc hình khối không liên kết bằng xi măng có thể lưu trữ một phần đáng kể các trận mưa không liên kết bằng xi măng, có thể lưu trữ một phần đáng kể các trận mưa thường xuyên (nhỏ hoặc trung bình), hay tạo khả năng mưa thấm vào ồng đất nhiều hơn.
• Vì vậy, đường phố đã lát theo cách này nên được bảo quản để tránh làm ậy, g p y ợ q trầm trọng vấn đề tiêu thoát nước cục bộ ở các thành phố. Khi rải nhựa hoặc lát đường, nên chừa lại một dải không trải nhựa, ít nhất là ở giữa khu vực để tạo điều kiện một phần lượng nước thấm xuống và tích lại.
Bề mặt C
Bảng 3.2: Các hệ số dòng chảy cho trận mưa mô phỏng với cường độ 110mm/h trên các bề mặt khác nhau
Bêtông 0,95
Các khối bêtông 0,78 Đất đầm chặt 0,66
ấ
Các tấm 0,60
Các khối đục lỗ 0,03 Bêtông thấm được 0,03
• Hình 3.22 cho đến Hình 3.25 miêu tả các hệ thống khác nhau thuận lợi cho quá trình thấm nước.
Hình 3.22. Sử dụng các hệ thống chứa nước tại các khu vực không thấm:
(a) Hình bên trái mô tả sự thoát nước mưa từ khu vực có lát mặt đổ vào khu vực thảm (a) Hình bên trái mô tả sự thoát nước mưa từ khu vực có lát mặt đổ vào khu vực thảm
cỏ và nước mưa từ mái nhà đổ vào ô chứa bằng đá cuội;
(b) Hình bên phải mô tả lối đi có trồng cỏ hai bên để làm tăng khả năng thấm.
Hình 3 23 Bên trái:một ví dụvề các hào thấm. Bên phải: bềmặt lát cấu trúcthấm với các khốiđục lỗ dùng Hình 3.23. Bên trái:một ví dụ về các hào thấm. Bên phải: bềmặt lát cấu trúc thấm với các khối đục lỗ dùng làm bãi đỗ xe
Hình 3.24. Bên trái: một con phố không có bó vỉa, để một phần dòng chảy thấm vào bãi cỏ dọc bên. Bên phải: mô tả một khu thấm có dạng một hố trồng hoa.
Bể thu
Lát các cấu kiện óđ lỗ
nước mưa
có đục lỗ
Lát nhựa đường có đục lỗ
Rãnh nước
Mái che lốiđi bộ
Bể thu nước mưa
Hình 3.25. Hai khu thực nghiệm tại bãi đỗ xe của Viện nghiên cứu thủy lực (Porto Alegre – Brazil): lát bằng các khối đục lỗ và lát bằng nhựa đường đục lỗ.
lối đi bộ
• Bể Bể chứa: chứa:
Bể chứa có thể ở trên mái nhà, trong các bể chứa hộ gia đình nhỏ, bãi đỗ xe, các khu thể thao, vv.
Sau đây là các đặc điểm chính của một số hệ thống chứa:
– Mái nhà: đặt bể chứa trên mái nhà có một số khó khăn, cụ thể là bảo trì và gia cố các công trình.
– Phát triển nhà ở đô thị: bể chứa trong các khu nhà ở có thể được sử dụng để làm gỉảm dòng chảy kết hợp với mục đích sử dụng khác, chẳng hạn như cấp
ớ ớ ồ ử ệ bề ặt h ặ ử Hì h 3 26 ô tả ột bể
nước, tưới cho cây trồng, rửa vệ sinh bề mặt hoặc rửa xe. Hình 3.26 mô tả một bể chứa thuộc loại này.
– Trong những khu vực có khả năng phân phối nước kém, lượng mưa trên mái nhà chảy trực tiếp vào một giếng ngầm sau đó được xử lý clo để sử dụng cho hộ gia đình
đình.
– Nước thu trên mái trung tâm thể thao có thể được thu trực tiếp để sử dụng cho việc vệ sinh. Một diện tích 120 m2, với lượng mưa hàng năm 1500 mm, có thể tạo ra 360 m3 một năm, hoặc gần 15 m3 một tháng, thừa nước để cung cấp cho một gia đình Rõ ràng là nhiều nước trữ trong bể chứa thì sẽ giảm dòng chảy một gia đình. Rõ ràng là nhiều nước trữ trong bể chứa, thì sẽ giảm dòng chảy.
Hệ thống Đặc điểm Thuận lợi Bất lợi
ề ố
Bảng 3.3: Các hệ thống thấm
Bề mặt thấm và các rãnh có thể
thoát nước
Trồng cỏ, lát cuội sỏi hay vật liệu khác cho phép sự thấm tự nhiên
Cho phép nước thấm vào các lớp
đất ở dưới
Các bề mặt có độ dốc >0,1%
không nên sử dụng, sử dụng vật liệu rắn có thể làm giảm năng
l hấ
p p ự ự
lực thấm Bề mặt thấm và
các rãnh không
Tròng cỏ, lát cuội sỏi hay vật liệu khác cho
Cho phép nước thấm vào các lớp
Sự tích tụ nước trong mùa mưa sẽ không cho phép giao thông
kh Cá bề ặ dố
g thể thoát nước
y ậ ệ
phép sự thấm tự nhiên
p
đất ở dưới trong khu vực. Các bề mặt dốc thì tập trung dòng chảy nhanh.
Bề ặt lát ó thể
Các khối bêtông, nhựa
đ ờ h ấ kiệ Ch hé ớ Không nên dùng cho các con
Bề mặt lát có thể thấm được
đường hay cấu kiện đục lỗ với khả năng
thấm cao
Cho phép nước mưa thấm qua
g g
phố có giao thông nhiều vì có thể làm giảm hiệu quả của nó Giảm dòng chảy Hiệu quả có thể giảm theo thời Các hố thấm, các
hào và các giêng tiêu nước
Lượng tích lũy ngầm cho phép nước được
chứa và thấm
Giảm dòng chảy mặt và giảm ngập lụt phụ thuộc vào
dung tích chứa
Hiệu quả có thể giảm theo thời gian, phụ thuộc vào lượng vật chất cuốn theo dòng nước vào
khu vực
dung tích chứa khu vực
(1)Các hạn chế vật lý: Chiều sâu mức nước trong mùa mưa >1,20m. Lớp không thấm phải có chiều sâu >1,20m. Tỷ lệ thấm vào đất bão hòa >7,60mm/h. Hệ số thấm thủy lực bão hòa của các hố tiêu nước >2.10-5m/s.
• Có một số phương thức khả thi khác nhau cho việc thiết lập các bể chứa trong các các khu đô thị, như được thể hiện trong hình 3.27 và hình 3.28.
• Thể tích của bể chứa nói chung được ước tính trên cơ sở các giới hạn được lập bởi các cơ quan chức năng cho đầu vào hệ thống thoát nước mưa. Tại thành phố Porto Alegre giới hạn là 20,8 l/s/ha, đưa ra kích thước hồ chứa dựa trên phương trình sau: