phần Mở đầu và phần Kết luận, kiến nghị thì Luận án gồm 3 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan về quản lý hồ điều hòa nhằm điều tiết nƣớc mƣa, giảm thiểu úng ngập Đô thị Trung tâm thành phố Hà Nội Chƣơng 2: Cơ sở khoa học quản lý hồ điều hòa nhằm điều tiết nƣớc mƣa và chống ngập úng đô thị. Chƣơng 3: Đề xuất mô hình và giải pháp quản lý hồ điều hòa nhằm điều tiết thoát nƣớc mƣa, giảm thiểu ngập úng Đô thị Trung tâm thành phố Hà Nội. luan an 9 NỘI DUNG CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ HỒ ĐIỀU HÒA NHẰM ĐIỀU TIẾT NƢỚC MƢA, GIẢM THIỂU ÚNG NGẬP ĐÔ THỊ TRUNG TÂM THÀNH PHỐ HÀ NỘI 1. Tổng quan về quản lý hồ điều hòa nhằm điều tiết nƣớc mƣa, giảm thiểu úng ngập cho đô thị trên thế giới và Việt Nam 1.
Tổng quan về quản lý hồ điều hòa trên thế giới a. Hồ điều hòa tại Nhật Bản – Giải pháp chống ngập tại Tokyo Tokyo là thành phố ven biển với hệ thống đƣờng thủy dày đặc gồm nhiều kênh, rạch bên trong thành phố. Trong nhiều thế hệ, ba con sông Tone, Are và Edo luôn là nỗi khiếp sợ của ngƣời dân Tokyo mỗi khi mùa mƣa, bão tới. Khu vực này đƣợc gọi là châu thổ Nakagawa, nằm dƣới mực nƣớc sông Endo và nhiều con sông nhỏ khác.
Khu vực này vốn nổi danh là vùng ngập lụt của nƣớc Nhật bởi nó thƣờng xuyên bị tác động bởi lƣợng nƣớc do tuyết tan ở các nơi khác đổ về cũng nhƣ mƣa lớn của các trận cuồng phong gây ra. Từ năm 1960, quá trình đô thị hóa Tokyo bắt đầu mở rộng về hƣớng này và đến những năm 1980, toàn bộ diện tích nông nghiệp tại đây đƣợc thay thế bằng nhà kiên cố, nhà máy công nghiệp, tạo ra cơn sốt đất. Nhƣng Chính phủ đã không để ý đúng mức đến việc chống úng ngập tại đây. Năm 1991, cơn bão Mireilles mạnh nhất trong vòng 30 năm khiến 52.000 hộ dân trong diện tích 100km2 tại khu vực này chìm trong biển nƣớc.
52 ngƣời thiệt mạng.[63] Quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh chóng vào những năm 1960 - 1970 làm tình hình trở nên tồi tệ hơn. Lƣợng mƣa hàng năm của Tokyo là 1530 mm và gần nhƣ giữ nguyên, nhƣng nhịp độ (cƣờng độ) mƣa thay đổi. Trong vài thập kỷ trở lại đây, mƣa lớn kéo dài đe dọa nhấn chìm nhiều ngôi nhà tại Tokyo. Hơn 80 năm trƣớc, một con sông đào ở phía đông Tokyo đƣợc xây dựng bằng bê tông và có cống kiểm soát dòng chảy.
Một số cống kiểm soát đƣợc xây dựng thêm, nhƣng Tokyo đƣa ra ý tƣởng xây dựng một công trình khổng lồ dƣới lòng đất (hồ ngầm) để trữ lƣợng nƣớc mƣa cực lớn do các cơn bão gây ra. luan an 10 Năm 1993, Chính phủ Nhật quyết định xây kênh thoát nƣớc ngầm ngoại vi đô thị, hay còn gọi là dự án G. Mất 13 năm để Nhật Bản hoàn thành dự án này với kinh phí 3 tỉ USD. Thế giới gọi đây là “Điện Pantheon dƣới lòng đất” do hệ thống cột chống khiến công trình thoạt nhìn nhƣ một ngôi đền khổng lồ.
Hệ thống này có tên là Metropolitan Area Outer Underground Discharge Chanel (MAOUDC).Hệ thống công trình này bao gồm 5 trụ chứa, mỗi ống cao 75m, đƣờng kính 32m vừa kích cỡ để chứa một tàu vũ trụ, chôn dƣới lòng đất và đƣợc nối với nhau bởi một đƣờng ống dài 6,3km, đƣờng kính 10m, nằm sâu dƣới mặt đất 50m. Đƣờng ống này dẫn nƣớc đến một bồn chứa khổng lồ cao 25m, dài 177m, rộng 78m - rộng hơn một sân đá banh. Trần của bồn chứa đƣợc chống đỡ bởi 59 cột bêtông, mỗi cột nặng 500 tấn (hình 1. Bể điều chỉnh mực nƣớc áp lực Phòng Giám sát Trạm bơm Cánh quạt máy bơm Hình 1.
Sơ đồ mô phỏng các trụ bơm tiêu thoát nước mưa ra sông Ando của Thủ đô Tokyo, Nhật Bản [63] Mỗi khi mƣa lớn hay có cuồng phong, hệ thống kênh dẫn nƣớc vào 5 trụ chứa. Từ đây nƣớc đƣợc đƣa vào bồn chứa khổng lồ. Khi bồn này đầy, ngƣời ta dùng 4 động cơ của máy bay Boeing 737 đẩy nƣớc ra sông Endo, ở vị trí không bị lũ lụt, đi ra vịnh Tokyo. Công suất của bốn máy bơm là 200m 3/giây, tức rút cạn một hồ bơi chuẩn Olympic trong vòng khoảng 10 giây.
Trong năm 2008, khu vực này hứng chịu một đợt mƣa rất lớn và dự án G đã hoạt động tốt, bơm thành công 12 triệu m3 nƣớc ra sông Endo, tránh ngập lụt trong khu vực. luan an 11 Kể từ khi hoàn thành, hầm đã đƣợc sử dụng tổng cộng 70 lần, giảm đƣợc 2/3 số nhà cửa và diện tích bị ngập, hạn chế đƣợc 90% thiệt hại do úng ngập. Ngoài thời gian hoạt động chống lũ, thì “Điện Pantheon dƣới lòng đất” trở thành địa chỉ tham quan du lịch. Mỗi tuần chỉ có 9 tour tham quan, mỗi tour 25 khách do đó muốn có chỗ, khách phải đặt trƣớc hơn 1 tháng.
Ngoài “Điện Pantheon”, ngƣời Nhật còn rất nhiều công trình khác dƣới lòng đất để chống ngập. Trong năm 2016, hồ chứa điều tiết ngầm sông Furukawa đƣợc hoàn thành. Hồ dài 3,3km có đƣờng kính 7,5m, chứa đƣợc 135. Đoạn hồ chứa dài 3,3km này nằm bên dƣới sông Furukawa và uốn lƣợn theo đúng hình dáng của sông.
Đến cuối năm 2013, tại Nhật Bản 11 hồ chứa điều tiết ngầm đã hoàn tất, với sức chứa 2 triệu m3. Ngoài ra, đang xây dựng thêm năm hồ chứa điều tiết ngầm ở năm con sông khác. Đồng thời, lập kế hoạch xây đƣờng ống nối hồ chứa điều tiết ngầm của sông Kandagawa với sông Shirakogawa. Hồ thoát lũ kết hợp giao thông tại Kuala Lumpur Malaysia Nằm ở nơi hội lƣu của hai con sông chính, Klang và Gombak, Kuala Lumpur chịu ảnh hƣởng của thời tiết xích đạo nên mùa mƣa thƣờng xuyên bị ngập nƣớc, khiến cho kinh phí thu dọn sau mỗi lần ngập rất tốn kém.
Sau trận mƣa lịch sử xảy ra vào năm 2004, cả Thủ đô Kuala Lumpur lâm vào tình trạng ngập lụt nặng, giao thông đình trệ, thiệt hại lớn. Chính phủ Malaysia càng quyết tâm tìm kiếm giải pháp đối phó với mối đe dọa lớn nhất với sự sống còn của thành phố. Là khu đô thị lớn, các phƣơng tiện giao thông cá nhân ngày càng gia tăng, tắc nghẽn giao thông cũng là một bài toán nan giải của Kuala Lumpur. Vì thế, khi một kế hoạch đƣa ra hứa hẹn giải quyết cả nạn lụt lội cũng nhƣ tắc nghẽn giao thông bằng đƣờng hầm có tên gọi là SMART (thông minh) đƣợc ngƣời dân đồng tình ủng hộ.
Đây sẽ là đƣờng hầm lớn dẫn nƣớc lụt từ sông Sungai Klang phía bắc tới dòng Sungai Kerayong, trong đó 4km gồm hai làn đƣờng xa lộ giải quyết vấn đề giao thông cho cửa ngõ phía nam thành phố. Dự án đƣợc giao cho Tập đoàn Gamuda cùng Công ty MMC đứng ra thực hiện luan an 12 theo hình thức BOT, với tổng vốn đầu tƣ hơn 500 triệu USD, khai thác trong 40 năm, thông qua thu phí xe ôtô đi vào đƣờng hầm (hình 1. Hình ảnh lối vào hầm SMART tại Kuala Lumpur, Malaysia [63] Theo thiết kế, SMART có chiều dài 9,7 km (đƣờng hầm xa lộ dài 3km, đƣờng dẫn 1,6km), cao 13,2m (2 tầng cho giao thông, mỗi tầng lƣu thông một hƣớng và 1 tầng cho thoát nƣớc), rộng 6,5m (2 làn xe), 250m có 1 cửa thoát lũ và thông khí, lƣu lƣợng 30.000 xe/ngày, tốc độ xe tối đa 60km/h, đƣợc điều khiển từ trung tâm thông qua 220 camera và 72 màn hình. SMART hoạt động theo nguyên tắc ba chế độ dựa vào dung lƣợng nƣớc và trạng thái hoạt động của đƣờng hầm xa lộ.
Chế độ thứ nhất - trong điều kiện bình thƣờng: Khi mƣa ít hoặc không mƣa, đoạn xa lộ này mở cửa cho các phƣơng tiện giao thông. Chế độ thứ hai - mƣa ở mức trung bình: Nƣớc mƣa đƣợc dẫn vào đƣờng hầm phụ nằm dƣới đƣờng hầm xa lộ, đoạn xa lộ này vẫn mở cửa cho phƣơng tiện giao thông đi lại. Chế độ thứ ba - bão lũ: Các trạm giám sát sẽ theo dõi nhu cầu đóng cửa xa lộ (có tính đủ thời gian để xe cuối cùng ra khỏi xa lộ), các cổng hầm tự động mở để nƣớc mƣa tràn vào và thoát nƣớc ra hồ chứa. Khi đó, các phƣơng luan an 13 tiện giao thông đi lại bình thƣờng bên trên hầm.
Khi hết bão lũ, SMART mở cửa lại trong vòng 48 giờ kể từ khi đóng cửa. Theo tính toán thì chế độ thứ ba này chỉ đƣợc kích hoạt khoảng 1-2 lần trong năm (hình 1. Sơ đồ mô tả chế độ làm việc của đường hầm SMART[63] Trong điều kiện thời tiết bình thƣờng, đƣờng hầm sẽ đƣợc sử dụng nhƣ hầm đƣờng bộ cho xe cộ qua lại. Khi có mƣa lớn, nó sẽ đƣợc chuyển thành một kênh thoát lũ ngay bên dƣới những con đƣờng, giúp cho đƣờng phía trên của đô thị không bị ngập.
Tính năng và dịch vụ hiện đại. Với dung tích tối đa có thể chứa 3 triệu m3 nƣớc, SMART còn có những tính năng an toàn của một đƣờng hầm thông thƣờng nhƣ: cổng kiểm soát nƣớc lũ tự động, hệ thống thông khí, lối thoát hiểm (cách nhau 1km). Kể từ khi đƣa vào sử dụng đƣờng hầm giao thông điều tiết lũ đến nay, ngƣời dân Kuala Lumpur chƣa bao giờ phải chứng kiến một trận đại hồng thủy lần thứ hai xảy ra ngay tại Thủ đô. Đƣờng hầm xa lộ SMART cung cấp một lộ trình thay thế cho ngƣời lái xe từ cửa ngõ phía nam, tức là Quốc lộ KL-Seremban, kết nhập đƣờng cao tốc liên bang Besraya và Đông Tây rồi thoát khỏi trung tâm thành phố.
Điều này sẽ làm giảm tắc nghẽn giao thông từ ngoại thành dẫn đến trung tâm thành phố, đồng thời giảm thời gian lộ trình đáng kể. Vé qua hầm đƣờng bộ SMART hiện vẫn đƣợc thu với giá 2 ringgit/lƣợt (1RM tƣơng đƣơng 5. Với hệ thống công nghệ và kỹ thuật hiện đại, luan an 14 mọi thông tin liên lạc bằng di động và sóng radio đảm bảo tốt trong SMART. Dịch vụ của hệ thống đƣờng hầm xa lộ này đa dạng và nhanh chóng.
Quản lý, sử dụng hồ điều hòa tại Singapore Cách chống ngập của quốc gia diện tích nhỏ bé và thiếu nghiêm trọng nguồn nƣớc ngọt này rất thông minh: nƣớc ngập do mƣa và sông ngòi đƣợc chuyển vô đập - hồ chứa Marina cùng 17 hồ chứa để xài dần. Singapore chỉ rộng 700km2 với 6 triệu dân. Đất nƣớc này chống ngập bằng cách tái sử dụng nƣớc và chứa nƣớc mƣa. Thông qua hệ thống sông, cống và kênh, nƣớc mƣa ở 2/3 diện tích Singapore đƣợc đƣa vào 17 hồ chứa để xử lý trƣớc khi đƣa vào sử dụng.