Luận văn thạc sĩ đánh giá hiện trạng và định hướng hệ thống thoát nước khu vực trung tâm thành phố thái nguyên

Luận văn thạc sĩ đánh giá hiện trạng và đề xuất định hướng hệ thống thoát nước khu vực trung tâm thành phố Thái Nguyên, nhằm cải thiện hiệu quả quản lý nước thải.

• Tác giả: Dương Như Long
• Người hướng dẫn: PGS. Đỗ Thị Lan
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Hiện Trạng Và Định Hướng Hệ Thống Thoát Nước Khu Trung Tâm Thái Nguyên
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
• 1.3. YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
• 1.4. Ý NGHĨA TRONG HỌC TẬP VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
• 1.5. Ý NGHĨA TRONG THỰC TIỄN
• 2. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
• 2.1.1. Cơ sở lí luận
• 2.1.2. Cơ sở thực tiễn
• 2.1.3. Cơ sở pháp lý
• 2.2. Tổng quan về môi hình SWMM
• 2.3. HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ
• 2.3.1. Tình hình nghiên cứu về hệ thống thoát nước đô thị trên thế giới
• 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Hệ thống thoát nước

Hệ thống thoát nước tại khu trung tâm Thái Nguyên hiện đang gặp nhiều thách thức. Hệ thống này đã xuống cấp, không đáp ứng được nhu cầu tiêu thoát nước, đặc biệt là vào mùa mưa lũ. Tình trạng ngập úng xảy ra thường xuyên tại các tuyến đường chính như Quang Trung, Lương Ngọc Quyến, và Hoàng Văn Thụ. Quản lý nước thải cũng là vấn đề nghiêm trọng, với hàng nghìn mét khối nước thải sinh hoạt đổ trực tiếp ra sông Cầu, gây ô nhiễm nguồn nước.

1.1. Hiện trạng cơ sở hạ tầng

Cơ sở hạ tầng thoát nước tại khu trung tâm Thái Nguyên đã xuống cấp nghiêm trọng. Các tuyến cống thoát nước không đủ khả năng tiêu thoát nước mưa, dẫn đến tình trạng ngập úng kéo dài. Bảo vệ môi trường cũng bị ảnh hưởng do nước thải sinh hoạt không được xử lý đúng cách, gây ô nhiễm nguồn nước mặt.

1.2. Ngập úng và tác động

Tình trạng ngập úng tại khu trung tâm Thái Nguyên đã gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng. Các tuyến đường chính bị ngập sau mỗi trận mưa lớn, gây ách tắc giao thông và ảnh hưởng đến đời sống người dân. Cải thiện chất lượng nước là một trong những mục tiêu cấp thiết để giảm thiểu tác động của ngập úng và ô nhiễm nguồn nước.

II. Đánh giá hiện trạng

Đánh giá hiện trạng hệ thống thoát nước tại khu trung tâm Thái Nguyên cho thấy nhiều bất cập. Hệ thống cống thoát nước không đủ khả năng tiêu thoát nước mưa, dẫn đến tình trạng ngập úng kéo dài. Quản lý nước thải cũng là vấn đề nghiêm trọng, với hàng nghìn mét khối nước thải sinh hoạt đổ trực tiếp ra sông Cầu, gây ô nhiễm nguồn nước.

2.1. Hiện trạng cống thoát nước

Cống thoát nước tại khu trung tâm Thái Nguyên đã xuống cấp nghiêm trọng. Các tuyến cống không đủ khả năng tiêu thoát nước mưa, dẫn đến tình trạng ngập úng kéo dài. Bảo vệ môi trường cũng bị ảnh hưởng do nước thải sinh hoạt không được xử lý đúng cách, gây ô nhiễm nguồn nước mặt.

2.2. Tác động đến môi trường

Tình trạng ngập úng và ô nhiễm nguồn nước tại khu trung tâm Thái Nguyên đã gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng. Cải thiện chất lượng nước là một trong những mục tiêu cấp thiết để giảm thiểu tác động của ngập úng và ô nhiễm nguồn nước.

III. Định hướng phát triển

Định hướng phát triển hệ thống thoát nước tại khu trung tâm Thái Nguyên tập trung vào việc cải thiện cơ sở hạ tầng và quản lý nước thải. Các giải pháp được đề xuất bao gồm nâng cấp hệ thống cống thoát nước, xây dựng các hồ điều hòa, và áp dụng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến. Phát triển bền vững là mục tiêu chính của các giải pháp này.

3.1. Giải pháp nâng cấp cơ sở hạ tầng

Nâng cấp cơ sở hạ tầng là một trong những giải pháp quan trọng để cải thiện hệ thống thoát nước tại khu trung tâm Thái Nguyên. Các tuyến cống thoát nước sẽ được nâng cấp để đảm bảo khả năng tiêu thoát nước mưa. Bảo vệ môi trường cũng được chú trọng thông qua việc xây dựng các hồ điều hòa và áp dụng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến.

3.2. Phát triển bền vững

Phát triển bền vững là mục tiêu chính của các giải pháp cải thiện hệ thống thoát nước tại khu trung tâm Thái Nguyên. Các giải pháp được đề xuất không chỉ giúp giảm thiểu tình trạng ngập úng mà còn đảm bảo bảo vệ môi trường và cải thiện chất lượng nước.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Thái Nguyên, đô thị loại I với diện tích tự nhiên 177 km² và dân số tập trung đông đúc, đang đối mặt với nhiều thách thức về hệ thống thoát nước đô thị. Lượng mưa trung bình năm lên tới khoảng 2007 mm, với các trận mưa lớn kéo dài gây ngập úng cục bộ tại nhiều tuyến đường chính như Quang Trung, Lương Ngọc Quyến, Bắc Kạn, Hoàng Văn Thụ và khu vực Đảo tròn trung tâm thành phố. Hiện trạng hệ thống thoát nước chung đã xuống cấp nghiêm trọng, không đáp ứng được nhu cầu tiêu thoát nước, đặc biệt trong mùa mưa lũ. Trung bình mỗi ngày, thành phố thải ra khoảng 30.000 m³ nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước sông Cầu – nguồn tiếp nhận chính của khu vực.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiện trạng hệ thống thoát nước khu vực trung tâm thành phố Thái Nguyên, phân tích nguyên nhân gây ngập úng và đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả thu gom, thoát nước, hướng tới phát triển bền vững. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào 9 phường trung tâm gồm Quang Trung, Quán Triều, Quang Vinh, Phan Đình Phùng, Hoàng Văn Thụ, Trưng Vương, Gia Sàng, Đồng Quang và Túc Duyên, trong giai đoạn từ tháng 8/2012 đến 9/2013. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện chất lượng môi trường, giảm thiểu thiệt hại do ngập úng, đồng thời hỗ trợ quy hoạch phát triển đô thị và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình quản lý nước mưa đô thị, trong đó nổi bật là mô hình SWMM (Storm Water Management Model) do Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) phát triển. Mô hình SWMM mô phỏng toàn diện quá trình thu gom, vận chuyển và xử lý nước mưa, nước thải trong hệ thống thoát nước đô thị, bao gồm các khối xử lý dòng chảy, truyền tải, chảy trong hệ thống, trữ/xử lý và môi trường tiếp nhận.

Các khái niệm chuyên ngành được sử dụng gồm: hệ thống thoát nước chung, hệ thống thoát nước riêng, hệ thống thoát nước nửa riêng, lưu vực thoát nước, hồ điều hòa, cống bao, điểm đấu nối và điểm xả. Luật Bảo vệ Môi trường 2005, Luật Tài nguyên nước 2012, Nghị định 88/2007/NĐ-CP và các tiêu chuẩn, quy chuẩn Việt Nam về thoát nước và xây dựng cũng là cơ sở pháp lý quan trọng cho nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu thứ cấp từ các cơ quan quản lý môi trường, xây dựng, quan trắc khí tượng thủy văn và các báo cáo liên quan; số liệu sơ cấp thu thập qua điều tra, phỏng vấn trực tiếp 50 hộ dân tại các phường trung tâm. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên nhằm đảm bảo tính đại diện cho khu vực nghiên cứu.

Phân tích số liệu sử dụng phần mềm Excel để xử lý thống kê, tổng hợp và so sánh với các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành. Phương pháp mô hình toán dựa trên SWMM được áp dụng để mô phỏng mạng lưới thoát nước, tính toán lưu lượng, thiết kế kích thước cống, hồ điều hòa và đánh giá hiệu quả thoát nước. Timeline nghiên cứu kéo dài 13 tháng, từ tháng 8/2012 đến 9/2013, bao gồm thu thập số liệu, phân tích hiện trạng, mô phỏng và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng hệ thống thoát nước xuống cấp và không đồng bộ: Tổng chiều dài hệ thống thoát nước hiện có là 101,8 km, trong đó 62,87% là cống ngầm và 37,13% là mương hở. Hệ thống này chủ yếu là thoát nước chung, không phân tách nước mưa và nước thải, dẫn đến tình trạng lắng đọng bùn cặn, giảm khả năng tiêu thoát nước. Theo khảo sát, 84% mương rãnh được xây bằng bê tông, nhưng nhiều tuyến cống đã hư hỏng, gây khó khăn trong quản lý và vận hành.

2. Tình trạng ngập úng cục bộ nghiêm trọng: Có 4 vùng ngập úng chính tại trung tâm thành phố với diện tích ngập từ 0,5 đến 23 ha, chiều sâu ngập trung bình từ 0,1 đến 0,4 m. Ví dụ, khu vực gần bệnh viện đa khoa trung ương có diện tích ngập khoảng 23 ha, nước mưa dồn về một con suối nhỏ làm giảm khả năng thoát nước. 92% người dân xác nhận ngập úng xảy ra sau mưa lớn, với thời gian ngập kéo dài từ 1 đến 2 giờ.

3. Nguồn nước thải chưa được xử lý triệt để: Trung bình mỗi ngày thành phố thải ra khoảng 30.000 m³ nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý hoặc chỉ xử lý sơ bộ qua bể tự hoại. Nước thải từ các nhà máy lớn như nhà máy bia Vicoba (250 m³/ngày), nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ (1500 m³/ngày) và bệnh viện đa khoa trung ương (500 m³/ngày) được xử lý riêng nhưng vẫn xả trực tiếp ra môi trường hoặc hệ thống thoát nước chung.

4. Nhận thức cộng đồng còn hạn chế: 56% người dân không biết nước thải của thành phố được xả ra đâu, chỉ 42% biết nước thải được xả ra sông Cầu. 62% đánh giá hệ thống thoát nước hiện tại chỉ đáp ứng yêu cầu ở mức thấp, 80% cho biết không có cán bộ đến khắc phục khi ngập úng xảy ra.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của tình trạng ngập úng và ô nhiễm môi trường là do hệ thống thoát nước chung đã xuống cấp, không đủ khả năng tiêu thoát nước mưa và nước thải, kết hợp với việc thiếu hệ thống xử lý nước thải tập trung. So với các đô thị lớn như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, tỷ lệ chiều dài cống bình quân đầu người tại Thái Nguyên còn thấp, chỉ khoảng 0,05-0,08 m/người, trong khi mức trung bình thế giới là 2 m/người.

Kết quả mô phỏng bằng mô hình SWMM cho thấy các tuyến cống hiện tại không đáp ứng được lưu lượng nước mưa lớn, đặc biệt tại các điểm ngập úng. Việc xây dựng các hồ điều hòa và mở rộng cống thoát nước là cần thiết để giảm thiểu ngập úng. So sánh với các nghiên cứu tại các đô thị khác cho thấy, việc áp dụng hệ thống thoát nước riêng hoặc nửa riêng kết hợp xử lý nước thải tập trung sẽ nâng cao hiệu quả quản lý và bảo vệ môi trường.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố diện tích ngập úng theo phường, bảng thống kê lưu lượng nước thải phát sinh và bản đồ mô phỏng mạng lưới thoát nước hiện trạng và đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng và nâng cấp hệ thống thoát nước riêng biệt: Tách riêng mạng lưới thoát nước mưa và nước thải để giảm tải cho hệ thống chung, nâng cao hiệu quả thu gom và xử lý nước thải. Mục tiêu tăng chiều dài cống bình quân đầu người lên tối thiểu 0,5 m/người trong vòng 5 năm. Chủ thể thực hiện: Sở Xây dựng phối hợp với UBND thành phố.

2. Thiết kế và xây dựng các hồ điều hòa tại các điểm ngập úng trọng yếu: Giảm áp lực cho hệ thống thoát nước trong mùa mưa, hạn chế ngập úng cục bộ. Thời gian thực hiện: 3 năm. Chủ thể: Ban quản lý dự án thoát nước và xử lý nước thải thành phố.

3. Xây dựng nhà máy xử lý nước thải tập trung: Đảm bảo xử lý đạt quy chuẩn trước khi xả ra môi trường, giảm ô nhiễm sông Cầu. Mục tiêu hoàn thành trong 5 năm tới. Chủ thể: UBND tỉnh, Sở Tài nguyên và Môi trường.

4. Tăng cường công tác tuyên truyền, nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình giáo dục về bảo vệ môi trường, quản lý nước thải và phòng chống ngập úng. Thời gian liên tục, ưu tiên trong 2 năm đầu. Chủ thể: Phòng Văn hóa – Thông tin, các tổ chức xã hội.

5. Cải thiện công tác quản lý, vận hành hệ thống thoát nước: Đào tạo nhân lực, đầu tư thiết bị giám sát, bảo trì thường xuyên để nâng cao hiệu quả hoạt động. Thời gian thực hiện liên tục. Chủ thể: Công ty Môi trường và Công trình đô thị Thái Nguyên.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý đô thị và môi trường: Sở Xây dựng, Sở Tài nguyên và Môi trường, UBND thành phố Thái Nguyên có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để lập kế hoạch, quy hoạch và triển khai các dự án thoát nước, xử lý nước thải phù hợp với điều kiện thực tế.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành khoa học môi trường, kỹ thuật xây dựng: Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết, phương pháp mô hình hóa SWMM và dữ liệu thực tiễn quý giá để tham khảo, phát triển nghiên cứu sâu hơn về quản lý nước đô thị.

3. Doanh nghiệp tư vấn, thiết kế và thi công hệ thống thoát nước: Các công ty xây dựng, tư vấn kỹ thuật có thể áp dụng các giải pháp đề xuất và mô hình tính toán để thiết kế hệ thống thoát nước hiệu quả, phù hợp với đặc thù địa phương.

4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội: Nâng cao nhận thức về vai trò của hệ thống thoát nước, tham gia giám sát, bảo vệ môi trường và phối hợp với chính quyền trong công tác phòng chống ngập úng, bảo vệ nguồn nước.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao hệ thống thoát nước hiện tại của Thái Nguyên không đáp ứng được nhu cầu?
   Hệ thống thoát nước chủ yếu là hệ thống chung đã xuống cấp, không phân tách nước mưa và nước thải, nhiều tuyến cống bị hư hỏng, lắng đọng bùn cặn làm giảm khả năng tiêu thoát nước, đặc biệt trong mùa mưa lớn.

2. Mô hình SWMM có vai trò gì trong nghiên cứu này?
   SWMM giúp mô phỏng quá trình thu gom, vận chuyển và xử lý nước mưa, nước thải trong hệ thống thoát nước, từ đó xác định các điểm nghẽn, tính toán lưu lượng và thiết kế các công trình thoát nước phù hợp.

3. Ngập úng tại Thái Nguyên ảnh hưởng như thế nào đến đời sống người dân?
   Ngập úng gây ách tắc giao thông, làm gián đoạn hoạt động sản xuất, dịch vụ, ảnh hưởng đến sức khỏe và an toàn của người dân, đồng thời gây thiệt hại kinh tế hàng năm lên tới hàng tỷ đồng.

4. Giải pháp nào được ưu tiên để giảm ngập úng?
   Ưu tiên xây dựng hệ thống thoát nước riêng biệt, hồ điều hòa, nhà máy xử lý nước thải tập trung và nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm giảm thiểu ngập úng và ô nhiễm môi trường.

5. Làm thế nào để nâng cao nhận thức của người dân về hệ thống thoát nước?
   Thông qua các chương trình tuyên truyền, giáo dục môi trường, tổ chức hội thảo, phát tờ rơi và phối hợp với các tổ chức xã hội để người dân hiểu rõ vai trò của hệ thống thoát nước và tham gia bảo vệ môi trường.

Kết luận

• Hệ thống thoát nước khu vực trung tâm thành phố Thái Nguyên hiện nay đã xuống cấp, không đáp ứng được nhu cầu tiêu thoát nước mưa và nước thải, gây ngập úng cục bộ và ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
• Mô hình SWMM được áp dụng hiệu quả trong việc đánh giá hiện trạng và đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp cho hệ thống thoát nước.
• Các giải pháp ưu tiên bao gồm xây dựng hệ thống thoát nước riêng biệt, hồ điều hòa, nhà máy xử lý nước thải tập trung và nâng cao nhận thức cộng đồng.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho công tác quy hoạch, quản lý và phát triển hệ thống thoát nước đô thị tại Thái Nguyên.
• Các bước tiếp theo cần triển khai thực hiện các giải pháp đề xuất, đồng thời tăng cường giám sát, bảo trì hệ thống và mở rộng nghiên cứu sang các khu vực khác của thành phố.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống đô thị Thái Nguyên!

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1. Cơ sở lí luận Nước dùng trong sinh hoạt của dân cư ngày một tăng do gia tăng dân số và sự phát triển của các đô thị.

Nơi nào dân cư càng tập trung đông đúc thì lượng nước thải sinh hoạt nhiều hơn và mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt cũng cao hơn những nơi tập trung ít dân cư. Với sự phát triển của quá trình đô thị hóa ở Việt Nam, số lượng các đô thị ngày càng tăng nhanh kéo theo đó là một lượng lớn dân cư đô thị. Chính vì vậy, lượng nước thải đô thị được thải ra môi trường ngày càng gia tăng. Các hệ thống thoát nước là rất cần thiết để hạn chế, giảm thiểu các tác động xấu tới môi trường, giảm tình trạng ngập úng cục bộ, đặc biệt là trong các đô thị lớn và các khu công nghiệp.

Tuy nhiên, mỗi địa phương đều có đặc thù khác nhau về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội nên hệ thống cơ sở hạ tầng nói chung và hệ thống thoát nước là khác nhau. Việc đánh giá hiện trạng hệ thống thoát nước sẽ là cơ sở để đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, giảm thiểu tình trạng ngập úng cục bộ cho phù hợp với điều kiện thực tế của từng địa phương. Cơ sở thực tiễn Quá trình đô thị hoá làm cho lưu lượng nước thải và nước mưa tăng nhanh trong những năm gần đây, các hệ thống thoát nước đô thị được cải tạo và xây dựng mới không đáp ứng kịp, nên tình trạng ứ đọng và ngập úng nước mưa, ô nhiễm nguồn nước mặt ngày càng trầm trọng, đặc biệt tại các đô thị lớn như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, Hải Phòng và Đà Nẵng.

Hiện nay do hậu quả của biến đổi khí hậu, dẫn đến các tình trạng thời tiết bất thường xảy ra ngày càng khó lường hơn, những cơn mưa lớn bất thường và kéo dài dẫn đến tình trạng ngập úng tại các đô thị ngày càng nghiêm trọng. Hệ thống thoát nước của các đô thị do đầu tư xây dựng không đồng bộ và đã xuống cấp, không đủ khả năng tiêu thoát nước sau các trận mưa lớn đã gây ra tình trạng ngập úng tại các khu vực trũng của các đô thị, làm tê liệt mọi hoạt động của con người trong nhiều giờ sau khi mưa. Do đó, việc đánh giá hiện trạng hệ thống thoát nước đô thị để đề n 4 xuất được các giải pháp tốt giảm thiểu tình trạng ngập úng tại các khu vực hay xảy ra ngập úng là rất thiết thực. Cơ sở pháp lý - Luật Bảo vệ Môi trường ngày 29/11/2005; - Luật Tài nguyên nước 17/2012/QH13; - Nghị định số 88/2007/NĐ-CP ngày 28/5/2007 của Chính phủ về Thoát nước đô thị và khu công nghiệp; - Thông tư số 09/2009/TT-BXD ngày 21/5/009 của Bộ Xây dựng Quy định chi tiết thực hiện một số nội dung của Nghị định số 88/2007/NĐ-CP ngày 8/5/2007 của Chính phủ về thoát nước đô thị và khu công nghiệp - Quyết định số 1930/QĐ-TTg ngày 20/11/2009 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt định hướng phát triển thoát nước đô thị và khu công nghiệp Việt Nam đến năm 2025 và tầm nhìn đến năm 2050.

- Tiêu chuẩn TCXD 51-1984 Thoát nước, Mạng lưới bên ngoài và công trình; TCVN 4116 - 1985 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép; TCVN 4118 - 1985 Hệ thống kênh tưới; TCVN 4253 - 1986 Nền các công trình thủy công; TCVN 5060 - 1990 Công trình thủy lợi; - Quy chuẩn xây dựng Việt Nam 439/BXD - CSXD; Quy chuẩn xây dựng Việt Nam 682/BXD - CSXD; QCVN 07:2010/BXD; - Tiêu chuẩn, Quy chẩn QCVN 05:2009/BTNMT, QCVN 06:2009/BTNMT, QCVN 14: 2008/BTNMT; QCVN 09:2008/BTNMT; QCVN 08 :2008/BTNMT, QCVN 40:2011/BTNMT; 1. Tổng quan về môi hình SWMM Mô hình SWMM (Storm Water Management Model) được xây dựng ở hai trường đại học San Phansico và Florida (Mỹ) do cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA) xây dựng từ năm 1971-1999 để mô phỏng chất và lượng nước của lưu vực thoát nước đô thị và tính toán quá trình chảy tràn từ mỗi lưu vực bộ phận đến cửa nhận nước của nó. n 5 Mô hình quản lý nước mưa SWMM là một mô hình toán học toàn diện, dùng để mô phỏng khối lượng và tính chất dòng chảy đô thị do mưa và hệ thống cống thoát nước thải chung. Mọi vấn đề về thuỷ văn đô thị và chu kỳ chất lượng đều được mô phỏng, bao gồm dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm, vận chuyển qua mạng lưới hệ thống tiêu thoát nước, hồ chứa và khu xử lý.

Mô hình SWMM mô phỏng các dạng mưa thực tế trên cơ sở lượng mưa (biểu đồ quá trình mưa hàng năm) và các số liệu khí tượng đầu vào khác cùng với hệ thống mô tả (lưu vực, vận chuyển, hồ chứa/xử lý) để dự đoán các trị số chất lượng và khối lượng dòng chảy. Truyền tải chảy mặt (Khối Transport) Trữ / Xử lý Trữ / Xử lý (Khối (Khối Storage/Treatment) Storage/Treatment) Nhận nước (Khối Receiving) Hình 1. Các khối xử lý chính của mô hình SWMM Các khối xử lý chính của mô hình SWMM bao gồm: - Khối “dòng chảy” (Runoff block) tính toán dòng chảy mặt và ngầm dựa trên biểu đồ quá trình mưa (và/hoặc tuyết tan) hàng năm, điều kiện ban đầu về sử dụng đất và địa hình. n 6 - Khối “truyền tải” (Transport block) tính toán truyền tải vật chất trong hệ thống nước thải.

- Khối “chảy trong hệ thống” (Extran block) diễn toán thủy lực dòng chảy phức tạp trong cống, kênh… - Khối “Trữ/xử lý“ (Strorage/Treatment block) biểu thị các công trình tích nước như ao, hồ điều hòa…và các công trình xử lý nước thải, đồng thời mô tả ảnh hưởng của các thiết bị điều khiển dựa trên lưu lượng và chất lượng- các ước toán chi phí cơ bản cũng được thực hiện. - Khối “nhận nước” (Receiving block): Môi trường tiếp nhận. HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ 1. Tình hình nghiên cứu về hệ thống thoát nước đô thị trên thế giới Vấn đề chất thải sinh hoạt được mọi người quan tâm từ khá sớm.

Thời trung cổ, đô thị ngập chìm trong rác thải. Tại những thành phố được tổ chức tốt, chính quyền thành lập đơn vị chuyên trách làm vệ sinh công cộng. Trường hợp Florenxia (Italia) đầu thế kỉ XIV là thí dụ điển hình - thành phố có hai đội chuyên trách - một chuyên quyết dọn đường phố và một chuyên thau vét hệ thống cống thoát nước [4], từ giữa thế kỉ XIX bộ phận giàu có của xã hội Anh ngày càng quan tâm đến vấn đề vệ sinh trong cuộc sống thường nhật, kiểu bệ xí dội nước đầu tiên ra đời năm 1596 và trở thành đồ vật tự hào dân tộc của người Anh trong thế kỉ này. Về sự phát triển của hệ thống thoát nước và xử lý nước thải [17], thông thường thoát nước và hệ thống xử lý nước thải phát triển qua nhiều thế kỷ để ứng phó với những vấn đề về sự thay đổi.

Ban đầu các kênh mở (hệ thống thoát nước) đã được sử dụng để vận chuyển dòng chảy do mưa đi càng nhanh càng tốt từ các trung tâm dân cư của thành phố và ngăn chặn lũ lụt tại địa phương. Khi hệ thống ống nước trong nhà đã trở thành phổ biến, hệ thống thoát nước được sử dụng để thoát nước thải khá tốt. Tuy nhiên, qua thời gian, các kênh mở trở nên ô nhiễm và là nguyên nhân gây những vấn đề khó chịu về mùi. Điều này dẫn đến việc sử dụng các cống đóng (kết hợp các hệ thống thoát nước) xả vào sông suối, nguồn nước gần nhất.

Với sự đô thị hóa ngày càng tăng và mối liên quan trực tiếp của nó tới việc gia tăng n 7 lượng chất thải con người thải ra môi trường, nguồn nước và sông suối các địa phương trở nên ô nhiễm nặng nề. Do sự quan tâm về chất lượng nước và y tế công cộng, ban đầu thành phố xây dựng cống chặn để vận chuyển nước thải xuôi dòng theo hướng dốc ra xa khu vực phát triển. Khi các con sông chính lần lượt bị ô nhiễm, xử lý nước thải bắt đầu được thực hiện với nước thải của các trang trại. Sự thêm vào giai đoạn xử lý này đã mở ra hướng giải quyết cần thiết cho việc làm giảm sự gia tăng ô nhiễm để phục hồi “năng lượng sinh thái” của các con sông.

Nhật Bản là một nước công nghiệp phát triển hàng đầu trên thế giới, ngay từ những năm cuối thế kỷ XIX nền công nghiệp của đất nước này đã phát triển nhanh chóng và ngay từ đó họ đã xây dựng các hệ thống cống thu gom và các trạm xử lý nước thải, và các kênh thoát nước, tuy còn thô sơ do điều kiện khoa học công nghệ lúc bấy giờ nhưng cũng đã góp phần bảo vệ môi trường sống. Điều này thể hiện cái nhìn rất sớm và tiến bộ về vấn đề bảo vệ môi trường sống và phát triển bền vững của Nhật Bản. Hộ gia đình, công sở, nhà máy … Mạng lưới đường Hồ chứa, bể cống chung thoát chứa ngầm, nước thải trạm bơm… Nước mưa, nước tưới cây… Xả ra nguồn nước công cộng theo tiêu chuẩn vệ sinh Trạm xử lý nước thải và xử lý bùn thải. Sơ đồ hệ thống thoát nước tại hầu hết các thành phố và đô thị của Nhật Bản [9] Việc lập quy hoạch hệ thống thoát nước đô thị tại các thành phố của Nhật Bản cũng được quan tâm từ rất sớm.

Đồ án “Quy hoạch thoát nước thành phố Tokyo” được thiết kế và thông báo cho người dân biết từ những năm 1908, dự án “Nghiên cứu tổng thể về xử lý nước thải có xử lý bùn thải ” được lập cho TP Osaka năm 1925… Nhờ đó cho đến nay trên toàn nước Nhật, tỷ lệ người dân được sử dụng hệ n 8 thống thoát nước đạt trên 65% và tỷ lệ diện tích có hệ thống thoát nước cũng đạt trên 60%, tại những thành phố lớn như Tokyo, Osaka, Yokohama, Nagoya, Fukoka… có tỷ lệ người dân được sử dụng hệ thống thoát nước đạt tới 99% [9]. Công trình thoát nước tại Nhật Bản được xây dựng từ rất lâu đời. Đầu tiên phải kể đến hệ thống mương thoát nước tại TP Osaka có tên Sewari - Gesui được xây dựng từ năm 1583, đường cống ngầm có tên Kanda tại TP Tokyo được xây dựng từ năm 1884 vẫn còn được sử dụng đến ngày nay…là một trong những đường cống thu gom thoát nước lâu đời nhất tại đất nước này. Có thế nói vấn đề thoát nước đô thị được quan tâm đầu tư, thiết kế xây dựng từ rất sớm tại các nước trên thế giới.

Nói chung việc thoát nước và xử lý nước thải cũng trải qua các giai đoạn phát triển khác nhau.