Tổng quan nghiên cứu

Khu đô thị Phố Nối, tỉnh Hưng Yên, với diện tích khoảng 6.694 ha, là trung tâm kinh tế công nghiệp và dịch vụ trọng điểm phía Bắc của tỉnh. Dân số khu vực này tăng nhanh, kéo theo nhu cầu phát triển hạ tầng kỹ thuật, đặc biệt là hệ thống thoát nước. Hiện trạng hệ thống thoát nước tại Phố Nối còn nhiều hạn chế, với mạng lưới thoát nước chung, không đồng bộ, gây ra tình trạng ngập úng, ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống người dân cũng như phát triển kinh tế - xã hội. Mưa bão chiếm khoảng 15-20% tổng lượng mưa năm, làm gia tăng áp lực lên hệ thống thoát nước vốn đã xuống cấp.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá thực trạng khả năng thoát nước của hệ thống hiện tại và đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả thoát nước cho khu phố Phố Nối trong giai đoạn hiện tại và đến năm 2025. Phạm vi nghiên cứu tập trung trên diện tích 151,22 ha thuộc khu đô thị Phố Nối, với trọng tâm là các khu dân cư và khu công nghiệp. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện điều kiện sống, bảo vệ môi trường và thúc đẩy phát triển bền vững đô thị trong bối cảnh biến đổi khí hậu và đô thị hóa nhanh.

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 thoát nước đô thị bền vững, trong đó có:

  • Lý thuyết quản lý tổng hợp rủi ro ngập lụt đô thị: Nhấn mạnh việc kết hợp các biện pháp cấu trúc và phi cấu trúc, như xây dựng hệ thống kênh thoát nước, hồ điều hòa, và phát triển đô thị xanh nhằm tăng khả năng thẩm thấu và giảm ngập úng.
  • Mô hình SWMM (Storm Water Management Model): Mô hình toán học mô phỏng quá trình tiêu thoát nước mưa trong đô thị, giúp đánh giá lưu lượng, thời gian dòng chảy và hiệu quả hệ thống thoát nước.
  • Các khái niệm chính bao gồm: hệ số tiêu thoát nước, lưu vực thoát nước, cường độ mưa tính toán, và nguyên tắc thoát nước tự chảy.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp điều tra thu thập số liệu thực địa, kế thừa kết quả nghiên cứu trước đây, phân tích thống kê và mô hình toán học. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm hai khu vực chính: khu dân cư thị trấn Bần Yên Nhân (22 ha) và khu công nghiệp Phố Nối A (129,22 ha). Phương pháp chọn mẫu là chọn đại diện các khu vực có mật độ dân cư và hoạt động công nghiệp cao, có ảnh hưởng lớn đến hệ thống thoát nước.

Phân tích dữ liệu được thực hiện bằng mô hình SWMM, với các thông số đầu vào gồm lượng mưa thiết kế, địa hình, hệ thống cống thoát nước hiện trạng và các yếu tố thủy văn. Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2012 đến 2013, bao gồm thu thập số liệu, xây dựng mô hình, 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 chưa đồng bộ và hiệu quả thấp: Hệ thống thoát nước chung, kích thước cống nhỏ (từ 400x400 mm đến 1000x1000 mm), nhiều tuyến cống bị tắc do bùn lắng và thiếu bảo dưỡng. Khoảng 77,2% diện tích cần tiêu bằng động lực được phục vụ bởi các trạm bơm, còn lại 4.133 ha chưa được tiêu thoát hiệu quả.

  2. Tình trạng ngập úng thường xuyên do địa hình thấp và mưa lớn: Cao độ nền khu vực dao động từ +2,0 m đến +4,9 m, độ dốc nền nhỏ, kết hợp với lượng mưa trung bình năm khoảng 1.400 mm, trong đó mùa mưa chiếm 80-90%. Các trận mưa lớn kèm bão gây ngập úng cục bộ, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt.

  3. Ảnh hưởng của đô thị hóa và biến đổi khí hậu: Diện tích đất nông nghiệp giảm, đất bị ngập hóa tăng, làm tăng lượng nước chảy bề mặt và giảm khả năng thẩm thấu. Mực nước sông dâng cao làm giảm khả năng thoát nước tự chảy, tăng áp lực lên hệ thống bơm tiêu.

  4. Mô hình SWMM mô phỏng hiệu quả hệ thống thoát nước: Kết quả mô phỏng cho thấy lưu lượng đỉnh thoát nước tại các nút chính vượt quá công suất thiết kế, đặc biệt trong các trận mưa 24 giờ lớn nhất. Mạng lưới cống hiện tại không đáp ứng được yêu cầu thoát nước trong điều kiện mưa bão.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của tình trạng ngập úng là do hệ thống thoát nước chưa được đầu tư đồng bộ, nhiều tuyến cống nhỏ, xuống cấp và thiếu bảo dưỡng. Địa hình thấp xen kẽ các vùng cao thấp làm dòng chảy bị cản trở, kết hợp với lượng mưa lớn và tập trung trong thời gian ngắn gây quá tải hệ thống. So sánh với các nghiên cứu đô thị khác tại Việt Nam, tình trạng này phổ biến ở các khu vực có tốc độ đô thị hóa nhanh nhưng chưa đồng bộ hạ tầng.

Dữ liệu mô phỏng có thể được trình bày qua biểu đồ lưu lượng dòng chảy tại các nút cống chính, bảng thống kê thời gian ngập và diện tích ngập theo từng trận mưa thiết kế. Kết quả này giúp xác định các điểm nghẽn trong hệ thống và ưu tiên cải tạo.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cấp và mở rộng hệ thống cống thoát nước: Tăng kích thước cống tại các tuyến chính từ 800x800 mm lên tối thiểu 1200x1200 mm, bổ sung cống song song tại các điểm nghẽn. Mục tiêu giảm thời gian ngập úng xuống dưới 2 giờ trong các trận mưa 24 giờ lớn nhất. Thời gian thực hiện: 3-5 năm, chủ thể: UBND tỉnh và các đơn vị quản lý hạ tầng.

  2. Xây dựng hồ điều hòa và hệ thống trữ nước mưa: Tận dụng các ao hồ hiện có và xây dựng mới để điều hòa dòng chảy, giảm áp lực lên hệ thống cống. Mục tiêu tăng khả năng chứa nước mưa lên 20-30% diện tích lưu vực. Thời gian thực hiện: 2-4 năm, chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phối hợp với địa phương.

  3. Phát triển đô thị xanh, tăng diện tích thấm nước: Mở rộng diện tích cây xanh, thảm cỏ, sử dụng vật liệu thấm nước cho vỉa hè và đường nhỏ nhằm giảm lượng nước chảy bề mặt. Mục tiêu tăng hệ số thấm nước lên 15-20%. Thời gian thực hiện: liên tục, chủ thể: Ban quản lý đô thị và các chủ đầu tư dự án.

  4. Cải thiện công tác quản lý và vận hành hệ thống thoát nước: Thiết lập quy trình bảo dưỡng định kỳ, nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ hệ thống thoát nước, xử lý nghiêm các hành vi xả thải không đúng quy định. Mục tiêu giảm tắc nghẽn cống xuống dưới 10% số tuyến. Thời gian thực hiện: ngay lập tức và duy trì thường xuyên, chủ thể: UBND các huyện, xã và các tổ chức cộng đồng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý đô thị và hạ tầng kỹ thuật: Sử dụng kết quả nghiên cứu để lập kế hoạch nâng cấp hệ thống thoát nước, quy hoạch phát triển đô thị bền vững.

  2. Các nhà quy hoạch và thiết kế đô thị: Áp dụng mô hình SWMM và các giải pháp đề xuất trong thiết kế hệ thống thoát nước mới, đảm bảo phù hợp với điều kiện địa phương.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành thủy lợi, môi trường: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình mô phỏng và phân tích dữ liệu thực tế để phát triển các nghiên cứu tiếp theo.

  4. Cộng đồng dân cư và doanh nghiệp trong khu vực: Nâng cao nhận thức về vai trò của hệ thống thoát nước, tham gia bảo vệ môi trường và phối hợp với chính quyền trong công tác quản lý.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao hệ thống thoát nước hiện tại không đáp ứng được nhu cầu?
    Hệ thống thoát nước hiện tại có kích thước nhỏ, không đồng bộ, nhiều tuyến cống bị tắc do bùn lắng và thiếu bảo dưỡng. Địa hình thấp và lượng mưa lớn cũng làm tăng áp lực lên hệ thống.

  2. Mô hình SWMM có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
    SWMM cho phép mô phỏng lưu lượng dòng chảy, thời gian thoát nước và đánh giá hiệu quả hệ thống thoát nước trong các điều kiện mưa khác nhau, giúp xác định điểm nghẽn và đề xuất giải pháp phù hợp.

  3. Giải pháp nào hiệu quả nhất để giảm ngập úng?
    Kết hợp nâng cấp hệ thống cống, xây dựng hồ điều hòa, phát triển đô thị xanh và cải thiện quản lý vận hành là giải pháp toàn diện và bền vững nhất.

  4. Tác động của biến đổi khí hậu đến hệ thống thoát nước như thế nào?
    Biến đổi khí hậu làm tăng tần suất và cường độ mưa lớn, gây ngập úng nghiêm trọng hơn, đồng thời làm thay đổi mực nước sông, ảnh hưởng đến khả năng thoát nước tự nhiên.

  5. Làm thế nào để cộng đồng dân cư tham gia bảo vệ hệ thống thoát nước?
    Cần nâng cao nhận thức về tác hại của việc xả rác, nước thải không đúng nơi quy định, đồng thời phối hợp với chính quyền trong việc bảo dưỡng và giám sát hệ thống thoát nước.

Kết luận

  • Hệ thống thoát nước khu phố Phố Nối hiện còn nhiều hạn chế, chưa đáp ứng được yêu cầu thoát nước trong điều kiện mưa bão và đô thị hóa nhanh.
  • Địa hình thấp, lượng mưa lớn và biến đổi khí hậu là những thách thức lớn đối với công tác tiêu thoát nước.
  • Mô hình SWMM là công cụ hiệu quả để đánh giá và mô phỏng hệ thống thoát nước, hỗ trợ đề xuất giải pháp nâng cấp.
  • Các giải pháp nâng cao hiệu quả thoát nước cần kết hợp đồng bộ giữa kỹ thuật, quy hoạch và quản lý vận hành.
  • Nghiên cứu đề xuất lộ trình cải tạo hệ thống thoát nước trong 3-5 năm tới, góp phần phát triển đô thị bền vững và nâng cao chất lượng cuộc sống người dân.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ môi trường và phát triển hạ tầng thoát nước bền vững cho khu phố Phố Nối!