I. Tổng Quan Về Tiêu Thoát Nước Đô Thị Mê Linh Hiện Nay
Nghiên cứu về tiêu thoát nước đô thị và đặc biệt là ở các vùng đô thị đang là một thách thức lớn ở nhiều nước trên thế giới, nhất là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Trạng thái khí hậu cực đoan ngày càng diễn ra với tần suất nhiều hơn và ngày càng phức tạp dẫn đến thiên tai như mưa, bão ngày một nghiêm trọng. Việc giải quyết vấn đề tiêu thoát nước cho đô thị đã có từ ngàn năm trước. Những năm 1850 ở các thành phố của Anh đã có những công trình cống tiêu thoát nước rất lớn. Khoảng những năm 1950-1960 có bước tiến về kỹ thuật công trình là hệ thống phân tách nước mưa và nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Đến những năm 1980 nhờ phát triển công nghệ phần cứng, phần mềm vi tính mô phỏng hệ thống tiêu thoát nước đã làm tăng hiệu quả kinh tế của các công trình tiêu thoát nước và sáng tỏ nhiều vấn đề kỹ thuật.
1.1. Nghiên cứu tiêu thoát nước đô thị trên thế giới
Nghiên cứu ngập úng và tiêu thoát nước đặc biệt là ở các vùng đô thị đã và đang là thách thức lớn ở nhiều nước trên thế giới, nhất là trong bối cảnh biến đổi khí hậu (BĐKH) và nước biển dâng (NBD), trạng thái khí hậu cực đoan ngày càng diễn ra với tần suất nhiều hơn và ngày càng phức tạp dẫn đến thiên tai như mưa, bão ngày một nghiêm trọng. Có thể nói rằng việc giải quyết vấn đề tiêu thoát nước cho đô thị có từ ngàn năm trước. Những năm 1850 ở các thành phố của Anh đã có những công trình cống tiêu thoát nước rất lớn như Bazalgette ở Luân Đôn.
1.2. Tổng quan nghiên cứu thoát nước đô thị Việt Nam
Hà Nội đang phải đối mặt với nhiều thách thức trong quy hoạch đô thị thông minh, bền vững mà trong đó vấn đề thoát nước, chống ngập là những nội dung thiết yếu. Trong khi đó, những hệ thống thoát nước trong đô thị nước ta hiện nay đang thể hiện nhiều bất cập như hệ thống hạ tầng kỹ thuật chưa hoàn thiện, mạng lưới thoát nước chưa đồng bộ phát huy hết tác dụng, nhiều khu vực hệ thống thu gom đã xuống cấp. Theo báo cáo của Sở Xây dựng Hà nội năm 2020 qua theo dõi các trận mưa từ 2016-2019 đã cho thấy, với các trận mưa có lượng mưa từ 50-100 mm/2h đã xảy ra tình trạng ngập úng cục bộ nhiều nơi trên địa bàn nội đô.
II. Tác Động Biến Đổi Khí Hậu Đến Tiêu Thoát Nước Mê Linh
Biến đổi khí hậu thực sự đã tác động lớn đến quá trình thủy văn tại các lưu vực sông trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, kết của của nó đã gây ra các hiện tượng thiên tai hết sức phức tạp như lũ lụt, hạn hán trong vùng và đặc biệt trên các lưu vực sông. Tác động này đã ảnh hưởng trực tiếp đến việc quản lý, cung cấp và phân bổ nguồn nước tại các khu vực, sẽ là những thách thức rất lớn đối với các nhà quản lý quy hoạch và phát triển tài nguyên nước. Trong những năm gần đây một số nhà khoa học đã quan tâm và nghiên cứu về diễn biến của BĐKH nguyên nhân do sự gia tăng các hoạt động tạo ra các chất thải khí nhà kính tác động lên khí hậu toàn cầu.
2.1. Ảnh hưởng của BĐKH đến lượng mưa và nhiệt độ
Biến đổi khí hậu đã ảnh hưởng đến sự thay đổi lượng mưa và nhiệt độ không khí trung bình trong ba thập kỷ qua có sự thay đổi lớn, và nghiên cứu cũng chỉ ra trong ba thập niên tới tại Hàn Quốc ở các lưu vực nhỏ sẽ tăng tử 6.3% lượng mưa, và nhiệt độ không khí có xu hướng tăng thêm từ 0. Đối với Việt Nam trong năm thập niên qua (1958 – 2007) nhiệt độ trung bình đã tăng lên vào khoảng 0.
2.2. Rủi ro sản xuất lương thực do biến đổi khí hậu
Một vài nghiên cứu chỉ ra rằng sản xuất lương thực đang và sẽ gặp nhiều rủi ro vì những tác động của hiện tượng biến đổi khí hậu. Từ các nghiên cứu trên cho thấy về tác động và những giải pháp trước tình trạng BĐKH là một trong những vấn đề đã, đang và sẽ được quan tâm, đặc biệt tác động của BĐKH theo diễn biến ngày một cực đoan khó lường gây ra nhiều tác động xấu như úng ngập do mưa lớn tại các khu đô thị, các thành phố.
III. Giải Pháp Thu Trữ Nước Mưa Giảm Ngập Úng Đô Thị Mê Linh
Ngập úng đặc biệt là ở các vùng đô thị đã và đang là thách thức lớn ở nhiều nước trên thế giới, nhất là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng, trạng thái khí hậu cực đoan ngày càng diễn ra với tần suất nhiều hơn và ngày càng phức tạp dẫn đến thiên tai như mưa, bão ngày một nghiêm trọng. Trong nghiên cứu về đánh giá tác động của BĐKH và thích ứng BĐKH của hệ thống thoát nước ở Đan Mạch, Thụy Điển. Kết quả nghiên cứu cho thấy về tác động BĐKH là làm gia tăng lượng và đỉnh dòng chảy trên đô thị do gia tăng về cường độ mưa dưới tác động của BĐKH.
3.1. Thích ứng BĐKH trong hệ thống thoát nước
Chính sự gia tăng này làm cho cơ sở hạ tầng không đáp ứng yêu cầu tiêu thoát và dẫn đến tình trạng ngập úng. Từ nguyên nhân này, các biện pháp thích ứng được đề xuất như gia tăng kích thước đường ống, tăng khả năng trữ trên hệ thống. Nghiên cứu này sử dụng kịch bản BĐKH A2 để đánh giá, theo đó lượng mưa tại Đan Mạch theo kịch bản A2 tăng trung bình 20 - 50%. Kết quả của nghiên cứu đã đề xuất cần xây dựng những hướng dẫn trong thiết kế hệ thống tiêu thoát có xem xét tới BĐKH, cần có những phương pháp và quy trình mới cho phù hợp với điều kiện BĐKH.
3.2. Giải pháp công trình và phi công trình
Thu trữ nước mưa để làm giảm lưu lượng tập trung dòng chảy, tăng lượng thấm và bổ cập nước ngầm đã và đang được đề xuất là các giải pháp tổng thể cho nhiều khu đô thị. Cụ thể, ở Singapore, ở Mỹ đã có hướng dẫn cho thiết kế các mái nhà để đảm bảo hạn chế tối đa tập trung nước cho hệ thống...
IV. Mô Hình SWMM Đánh Giá Tiêu Thoát Nước Đô Thị Mê Linh
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học máy tính, các mô hình toán ngày càng được phát triển và không ngừng được áp dụng trong các tính toán mô phỏng khác nhau nói chung và ứng dụng các mô hình toán vào nghiên cứu tiêu thoát nước và đánh giá kiểm tra các đề xuất công nghệ bằng mô hình toán (hay còn gọi là phần mềm) cũng không phải là một ngoại lệ và là yêu cầu cần thiết bởi mô hình toán có những thế mạnh trong việc giải quyết các bài toán hệ thống, mạng lưới, đồng thời cho phép đánh giá khả năng của các công nghệ xử lý nước thải.
4.1. Giới thiệu về mô hình SWMM
Mô hình SWMM (Storm Water Management Model) là một mô hình toán được sử dụng rộng rãi để mô phỏng quá trình dòng chảy và chất lượng nước trong các hệ thống thoát nước đô thị. SWMM có khả năng mô phỏng các quá trình thủy văn và thủy lực phức tạp, bao gồm dòng chảy trên bề mặt, dòng chảy trong hệ thống cống rãnh, và các quá trình xử lý nước thải.
4.2. Ứng dụng mô hình SWMM trong nghiên cứu
Mô hình SWMM được sử dụng để đánh giá hiệu quả của các giải pháp quản lý nước mưa, thiết kế hệ thống thoát nước, và dự báo ngập lụt. Mô hình này cũng có thể được sử dụng để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến hệ thống thoát nước đô thị.
V. Kết Quả Mô Phỏng Tiêu Thoát Nước Mê Linh Với SWMM
Kết quả mô phỏng theo các kịch bản cho thấy sự khác biệt rõ rệt về mức độ ngập lụt giữa các kịch bản khác nhau. Kết quả mô phỏng theo mưa thiết kế 10% cho thấy tình trạng ngập úng nghiêm trọng ở một số khu vực. Kết quả mô phỏng ngập lụt có tính đến yếu tố biến đổi khí hậu giai đoạn 2030 và 2050 cho thấy tình hình ngập úng ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn.
5.1. Mô phỏng theo mưa thiết kế 10
Kết quả mô phỏng theo mưa thiết kế 10% cho thấy tình trạng ngập úng nghiêm trọng ở một số khu vực. Điều này cho thấy hệ thống thoát nước hiện tại không đủ khả năng đáp ứng với các trận mưa lớn.
5.2. Mô phỏng ngập lụt có xét BĐKH 2030 và 2050
Kết quả mô phỏng ngập lụt có tính đến yếu tố biến đổi khí hậu giai đoạn 2030 và 2050 cho thấy tình hình ngập úng ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn. Điều này cho thấy cần có các giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu để giảm thiểu rủi ro ngập lụt.
VI. Đề Xuất Giải Pháp Nâng Cao Tiêu Thoát Nước Mê Linh
Để giải quyết vấn đề ngập úng tại Mê Linh, cần có các giải pháp tổng thể và đồng bộ, bao gồm cả giải pháp công trình và phi công trình. Các giải pháp công trình bao gồm nâng cấp và mở rộng hệ thống thoát nước, xây dựng các hồ điều hòa, và cải tạo các kênh mương. Các giải pháp phi công trình bao gồm quy hoạch đô thị hợp lý, quản lý nước mưa, và nâng cao nhận thức cộng đồng.
6.1. Giải pháp phi công trình
Các giải pháp phi công trình bao gồm quy hoạch đô thị hợp lý, quản lý nước mưa, và nâng cao nhận thức cộng đồng. Quy hoạch đô thị cần xem xét đến yếu tố thoát nước, tránh xây dựng các công trình cản trở dòng chảy. Quản lý nước mưa bao gồm việc thu gom và sử dụng nước mưa, giảm lượng nước thải vào hệ thống thoát nước. Nâng cao nhận thức cộng đồng về vấn đề ngập úng và các biện pháp phòng tránh.
6.2. Giải pháp công trình
Các giải pháp công trình bao gồm nâng cấp và mở rộng hệ thống thoát nước, xây dựng các hồ điều hòa, và cải tạo các kênh mương. Nâng cấp và mở rộng hệ thống thoát nước bao gồm việc tăng kích thước đường ống, xây dựng thêm các trạm bơm, và cải tạo các cửa xả. Xây dựng các hồ điều hòa để trữ nước mưa, giảm lưu lượng dòng chảy vào hệ thống thoát nước. Cải tạo các kênh mương để tăng khả năng thoát nước.
