CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ HỒ ĐIỀU HÒA TRONG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Chương này đưa ra những khái niệm chung về hồ điều hòa, lý thuyết thoát nước đô thị bền vững, giới thiệu chương trình mô phỏng thủy lực Autodesk Storm And Sanitary Analysis 2013 dùng để chạy mô hình so sánh. Giới thiệu một số mô hình hồ điều hòa ở thành phố Hồ Chí Minh.1 Khái niệm hồ điều hoà 1.1 Định nghĩa hồ điều hòa Hệ thống hồ điều hoà bao gồm các hồ tự nhiên hoặc nhân tạo để tiếp nhận nước, điều hoà khả năng tiêu thoát nước cho hệ thống thoát nước.2 Tác dụng hồ điều hòa trong thoát nước Sự cần thiết điều tiết dòng chảy: - Các nguồn nước trong tự nhiên có đặc điểm: + Phân bố không đều theo không gian + Phân bố không đều theo thời gian - Nhu cầu về nước của con người cũng biến đổi theo không gian và thời gian - Tuy nhiên, sự biến động nhu cầu về nước của con người và sự biến động dòng chảy tự nhiên thường lệch pha nhau. Điều tiết dòng chảy: là tất cả các tác động của con người vào dòng chảy tự nhiên nhằm phân phối lại dòng chảy tự nhiên theo thời gian, không gian cho phù hợp với yêu cầu dùng nước, sử dụng nước và phòng chống lũ lụt. Dự trữ và cung cấp nước ngọt cho các mục đích khác nhau.
Vận chuyển nước trong môi trường tự nhiên: sự trao đổi nước hồ với các dòng chảy bên ngoài góp phần làm chất lượng nước trong vùng tốt hơn, nâng cao mực nước ngầm trong lòng đất. Có vai trò cắt lũ và điều tiết mực nước lũ trong vùng (hồ điều tiết mùa, điều tiết năm). Điều chỉnh dòng chảy giữa 2 mùa mưa và khô (trữ nước mùa mưa để dùng cho mùa khô). 5 Tác dụng điều tiết nước hồ xả đẩy mặn (đối với các hồ vùng ven biển), ém phèn (đối với các hồ vùng chua phèn).
Hồ điều hòa dùng để điều hòa nước, tạo chế độ làm việc ổn định cho các cống, trạm bơm.Thông thường với những trận mưa to, khả năng thoát nước của cống không thể đáp ứng được nhu cầu thoát, lúc nào các hồ ao sẽ đóng vai trò làm các hồ điều hòa, trữ lượng nước mưa tạm thời. Khi thiết kế hệ thống thoát nước mưa cho các khu vực thường tận dụng tối đa khả năng điều hòa của các hồ, ao trong khu vực đó. Hồ điều hòa được nghiên cứu xây dựng sẽ phục vụ cấp nước, tưới tiêu, phát điện, cắt lũ, nuôi trồng thủy sản, du lịch sinh thái, nâng cao mực nước ngầm trong lòng đất, cải tạo khí hậu, bảo vệ đa dạng sinh học và môi trường Hình 1-1. Mô hình hồ điều hòa trong khu đô thị [9] 1.3 Vai trò điều hòa tiểu khí hậu trong vùng - Tạo cảnh quan môi trường sinh thái, khu vui chơi giải trí và du lịch nghỉ dưỡng.
- Có ý nghĩa về bảo tồn hệ sinh thái tự nhiên: tạo vùng đệm và là nơi có giá trị cho các chu kỳ sống của một số loài cây và động vật hoang dã. 6 - Là nơi tạo điều kiện cho sự hiện diện các loài chim thú quý hiếm, là nơi ở quần thể, các hệ sinh thái cảnh quan và các loại đất ngập nước. - Góp phần hình thành ngân hàng gen: hồ và xung quanh hồ là nơi sống của nhiều loài động thực vật đặc hữu của vùng. Bảo tồn thiên nhiên, động thực vật hoang dã.
(Một số hồ tiêu biểu có thể xem ở bảng 1-1) - Đại diện cho đất ngập nước của vùng hồ. Các hồ chứa nhân tạo mang tính sinh thái cao ở Việt Nam STT Tên hồ Tỉnh Diện Địa điểm Đặc điểm tích (ha) Hồ Cẩm Hà Bắc 2630 21o32'N,106o 34'E Hồ nước ngọt có loài cá địa 1 Sơn phương và một số chim mùa đông. Hồ Núi Thái 2580 21o35'N,105o 42'E Hồ chứa nước ngọt có 10 2 Cốc Nguyên loài cá và chim mùa đông. Hồ Thác Yên Bái 23400 21o42'-22o05'N, Hồ chứa nước ngọt và chim 3 Bà 104o 45'-105o 03'E nước mùa đông.
Hồ Hòa Hòa Bình 72800 20o48'-21o45'N, Đập thủy điện, hồ rộng và 4 Bình 104o 05'-105o 15'E sâu ở thung lũng, có cá nước ngọt Hồ Yên Quảng 600 21o05’N,106o 50’E 5 Hồ chứa nước lợ Lập Ninh 6 Hồ Cát Bà Hải Phòng 2 20o45’N,107o 00’E Hồ nhỏ và hệ động thực vật Hồ Sông Thanh 700 19o42’N,105o33’E Mở rộng hồ thành hồ chứa 7 Mã (Bến Hóa nước ngọt En) Hồ Kẻ Gỗ Hà Tĩnh 2500 18o13’N,105o55’E Hồ nước ngọt chứa nước có 8 cá và chim nước (Vịt cánh trắng). Hồ Phú Quảng 50 15o26’N,108o30’E Hồ chứa nước, có loài chim 9 Ninh Nam nước. 7 Hồ Yali Kon Tum 1000 13o59’N,107o35’E Hồ chứa nước trên cao 10 nguyên. Hồ Núi Bình Định 1500 14o45’N,109o59’E 11 Hồ chứa nước nhỏ Một Hồ Lạc Đắc Lắc 500 12o25’N,108o11’E Hồ có cảnh đẹp, chim, cá và 12 cá sấu Hồ Đan Lâm 200 12o00’N,107o22'E Hồ nước ngọt có cảnh đẹp 13 Kia Đồng trong rừng thông.
Hồ Đơn Lâm 1000 11o50'N,108o35'E Hồ nước ngọt có cảnh đẹp 14 Dương Đồng trong rừng thông. Hồ Trị An Đồng Nai 10000 11o10'N,107o10'E Hồ đập thủy điện rộng có 15 một số loài chim nước. Hồ Dầu Tây Ninh 5000 11o15-11o32'N, Hồ chứa nước lớn làm nhiệm 16 Tiếng 106o10'-106o30'E vụ tưới, cấp nước sinh hoạt và đẩy mặn.2 Nhúng vấn đề cơ bản về quy hoạch hệ thống thoát nước 1.1 Thoát nước bề mặt bền vững cho các đô thị Quá trình đô thị hóa đã gây những tác động xấu đến quá trình thoát nước tự nhiên: dòng chảy tự nhiên bị thay đổi, lưu giữ tự nhiên dòng chảy bằng các thảm thực vật và đất bị mất đi, và thay vào đó là những bề mặt phủ không thấm nước như mái nhà, bê tông, đường nhựa, làm tăng lưu lượng dòng chảy bề mặt (Hình 1-2). Dòng chảy tập trung do bề mặt phủ đô thị bị thay đổi.
8 Những dòng chảy này thường bị ô nhiễm do rác, bùn đất và các chất bẩn khác rửa trôi từ mặt đường. Lượng nước và cường độ dòng chảy tăng tạo nên sự xói mòn và lắng bùn cặn. Tất cả những yếu tố này gây những tác động xấu đến môi trường, úng ngập, ảnh hưởng đến hệ sinh thái dưới nước. Các hệ thống thoát nước truyền thống thường được thiết kế để vận chuyển nước mưa ra khỏi nơi phát sinh càng nhanh càng tốt.
Chi phí cho xây dựng và vận hành, bảo dưỡng các đường cống thoát nước thường rất lớn, trong khi công suất của chúng lại chỉ có giới hạn và không dễ nâng cấp. Cách làm này dẫn đến nguy cơ ngập lụt, xói mòn đất và ô nhiễm ở vùng hạ lưu tăng. Việc dẫn dòng chảy bề mặt đi xa và thải còn làm mất khả năng bổ cập tại chỗ cho các tầng nước ngầm quý giá. Phát hiện và khắc phục những tồn tại trên cần nghiên cứu và áp dụng các giải pháp kỹ thuật thay thế, theo phương thức tiếp cận mới: hướng tới việc duy trì những đặc thù tự nhiên của dòng chảy về dung lượng, cường độ và chất lượng; kiểm soát tối đa dòng chảy từ nguồn, giảm thiểu tối đa những khu vực tiêu thoát nước trực tiếp, lưu giữ nước tại chỗ và cho thấm xuống đất, đồng thời kiểm soát ô nhiễm.
Cách tiếp cận của thoát nước mưa bền vững là thoát chậm, không phải thoát nhanh, để tránh lượng mưa tập trung lớn trong thời gian ngắn. Tiết diện cống sẽ khó có thể đáp ứng nếu lượng mưa lớn, tốn kém mà nước vẫn tràn cống, gây ngập đường, lụt nhà. Vì vậy, phải tổ chức thoát nước mưa, kết hợp các biện pháp khác nhau một cách đồng bộ, sao cho dòng chảy được tập trung chậm. Sử dụng các hồ điều hòa trên diện tích thu gom và truyền dẫn nước mưa để lưu giữ nước là một cách làm phổ biến (Hình 1-3.
Trở về dòng chảy tự nhiên ban đầu nhờ giải pháp làm chậm dòng chảy bề mặt. 9 Bên cạnh đó, sử dụng bản thân diện tích bề mặt của thành phố, tăng cường việc cho nước mưa thấm tự nhiên xuống đất qua các thảm cỏ xanh, đồng thời cải tạo cảnh quan và điều hòa tiểu khí hậu (Hình 1-4). Giảm lưu lượng nước cần thoát nhờ các giải pháp làm chậm dòng chảy và thấm. Trong trường hợp khả năng kiểm soát dòng chảy tại chỗ bị hạn chế, thì có thể phân tán dòng chảy theo các lưu vực nhỏ, dẫn nước đi bằng những giải pháp như sử dụng kênh mương hở và nông, lưu giữ nước mưa trong những hồ chứa và cho thấm xuống đất ở những khu vực thích hợp.
Để ngăn ngừa và kiểm soát ô nhiễm, có thể áp dụng những giải pháp xử lý tại chỗ trong bãi đất thấm, hồ lắng, bãi lọc trồng cây.2 Đề xuất tổ chức thoát nước cho các đô thị Tổ chức thoát nước cho các đô thị cần dựa trên từng điều kiện cụ thể. Nguyên tắc tổ chức thoát nước cho các đô thị một cách tổng quát được đề xuất như sau: Đối với các khu vực trong đô thị hiện có: vẫn sử dụng hệ thống cống thoát nước chung, với các tuyến cống bao thu gom các loại nước thải và nước mưa đợt đầu, không cho chảy trực tiếp vào sông, hồ, kênh mương mà dẫn bằng các tuyến cống chính về các trạm xử lý nước thải. Trên các tuyến cống chính này, gần nguồn tiếp nhận, để giảm chi phí vận chuyển và xử lý nước thải, bố trí các giếng tràn tách hỗn hợp nước mưa đợt sau và một phần nước thải đã được pha loãng, tràn qua đập tràn chảy ra nguồn tiếp nhận. Tuỳ theo điều kiện tự nhiên, mật độ dân cư, quỹ đất, nhu cầu tái sử dụng nước thải.
mà có thể áp dụng mô hình thoát nước tập trung hay phân tán, với công nghệ hiện đại hay chi phí thấp. Đối với các khu đô thị xây mới: xây dựng hệ thống thoát nước riêng, xử lý nước thải đạt yêu cầu trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Trong giai đoạn chưa có điều kiện xây dựng đầy đủ các tuyến cống thoát nước riêng và trạm xử lý nước thải, vẫn phải coi 10 trọng và phát huy vai trò của bể tự hoại để xử lý nước đen, hay nước đen và nước xám từ các hộ gia đình, nhà chung cư, cơ quan, cơ sở dịch vụ. Bể tự hoại phải được thiết kế, xây dựng và quản lý đúng quy cách.
Đối với các đô thị miền núi: có độ dốc dọc đường lớn, thuận lợi cho việc thoát nước, nên sử dụng hệ thống thoát nước riêng.