Luận văn thạc sĩ về giải pháp thoát nước cho khu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè, TP.HCM

• Tác giả: Huỳnh Thị Thanh Diệu
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đăng Tính
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Khoa Học Thủy Lợi
• Đề tài: Giải Pháp Tổng Thể Cho Hệ Thống Thoát Nước Tại Nhiêu Lộc - Thị Nghè, TP.HCM
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tình hình ngập lụt trên Thế giới
• 1.1.1. Nguyên nhân ngập trên Thế giới
• 1.1.2. Các giải pháp tiêu thoát nước trên Thế giới
• 1.2. Hiện trạng ngập tại Việt Nam
• 1.2.1. Nguyên nhân ngập tại Việt Nam
• 1.2.2. Các giải pháp nghiên cứu tiêu thoát nước ở Việt Nam
• 1.3. Hiện trạng về tiêu thoát nước TPHCM
• 1.3.1. Thực trạng ngập tại TPHCM
• 1.3.2. Nguyên nhân ngập tại TPHCM
• 1.3.3. Các giải pháp tiêu thoát nước trên địa bàn TPHCM
• 2. CHƯƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ TÍNH TOÁN TIÊU THOÁT NƯỚC
• 2.1. Hiện trạng lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè
• 2.2. Đặc điểm địa lý tự nhiên
• 2.2.1. Tình hình ngập úng lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè
• 2.2.2. Giới thiệu lý thuyết các mô hình sử dụng cho nghiên cứu
• 2.3. Xây dựng mô hình thủy lực thoát nước MIKE lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè
• 2.3.1. Phương pháp tính toán mô hình thủy lực MIKE
• 2.3.2. Triển khai mô hình thủy lực MIKE
• 2.3.2.1. Mô hình dòng chảy trên kênh, rạch (MIKE 11)
• 2.3.2.2. Mô hình dòng chảy trong hệ thống cống, hầm ga (MIKE URBAN)
• 2.3.2.3. Mô hình dòng chảy tràn trên bề mặt (MIKE 21)
• 2.3.2.4. Mô hình ngập lụt đô thị (MIKE FLOOD)
• 2.3.3. Xây dựng kịch bản tính toán
• 2.3.4. Hiệu chỉnh mô hình thủy lực
• 2.3.5. Đánh giá kiểm định mô hình thủy lực
• 3. CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIÊU THOÁT NƯỚC NHIÊU LỘC - THỊ NGHÈ
• 3.1. Phân tích khả năng thoát nước của lưu vực NL-TN
• 3.2. Phân tích hiện trạng thoát nước lưu vực trên mô hình
• 3.3. Khảo sát thực trạng lưu vực
• 3.4. Kết luận nguyên nhân gây ngập lưu vực NL-TN
• 3.5. Đề xuất và đánh giá các phương án tiêu thoát nước lưu vực NL-TN
• 3.5.1. Phương án tổng thể
• 3.5.2. Phương án chi tiết
• 3.5.3. Đánh giá hiệu quả phương án
• 3.6. Kết luận chung
• PHỤ LỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tính cấp thiết của Đề tài

Đề tài nghiên cứu về hệ thống thoát nước tại khu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè, TP.HCM được đặt ra trong bối cảnh cấp thiết của vấn đề ngập lụt đô thị. Ngập lụt không chỉ ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt của người dân mà còn tác động đến sự phát triển kinh tế và môi trường. TPHCM, với tốc độ đô thị hóa nhanh chóng, đang phải đối mặt với những thách thức lớn từ biến đổi khí hậu và sự gia tăng cường độ mưa. Điều này đòi hỏi sự đầu tư nghiên cứu và giải pháp quy hoạch hợp lý để cải thiện hệ thống thoát nước. "Ngập lụt đô thị đã gây nên những tác động không nhỏ đến sinh hoạt người dân". Nghiên cứu này không chỉ nhằm đánh giá hiện trạng mà còn đưa ra các giải pháp tổng thể và cụ thể cho hệ thống thoát nước tại khu vực này, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành hệ thống thoát nước của thành phố.

II. Mục đích của Đề tài

Mục đích chính của đề tài là đánh giá chất lượng và hiệu quả của hệ thống thoát nước tại lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè. Qua đó, đề xuất các giải pháp tổng thể nhằm cải thiện tình hình ngập lụt tại khu vực này. Việc xác định rõ mục tiêu nghiên cứu sẽ giúp các nhà quản lý và các bên liên quan có cái nhìn tổng quan về tình hình thoát nước hiện tại, từ đó đưa ra các quyết định hợp lý. "Giải pháp tổng thể tiêu thoát nước lưu vực đưa ra giúp thoát nước cửa xả tốt hơn, tăng dung tích chứa nước mưa khi có mưa lớn". Điều này không chỉ góp phần giải quyết vấn đề ngập lụt mà còn bảo vệ môi trường sống cho người dân.

III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài tập trung vào hệ thống thoát nước tại lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc đánh giá hiện trạng và khả năng thoát nước của hệ thống này, từ đó đề xuất các giải pháp cụ thể ứng với các kịch bản mưa triều thực tế. Việc xác định rõ ràng đối tượng và phạm vi nghiên cứu sẽ giúp các nhà nghiên cứu có thể tập trung vào những vấn đề cốt lõi và tìm ra các giải pháp hiệu quả. "Nội dung nghiên cứu: đánh giá hiện trạng và khả năng thoát nước của hệ thống thoát nước lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè". Điều này cũng giúp đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp được đề xuất.

IV. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Cách tiếp cận nghiên cứu được chia thành hai nhóm chính: nhóm nguyên nhân tự nhiên và nhóm nguyên nhân do con người. Việc phân tích nguyên nhân gây ngập lụt sẽ giúp tìm ra các giải pháp kiểm soát và cải thiện tình trạng này. Phương pháp nghiên cứu bao gồm khảo sát thực trạng, thu thập và phân tích dữ liệu về địa hình, khí tượng, và tình hình ngập lụt. "Phương pháp khảo sát thực trạng, tổng kết đánh giá nhu cầu phát triển của lưu vực". Đặc biệt, việc áp dụng mô hình thủy văn và thủy lực như MIKE 11, MIKE 21, MIKE Urban và MIKE Flood trong các kịch bản khác nhau sẽ giúp mô phỏng chính xác diễn biến ngập lụt, từ đó đưa ra các giải pháp phù hợp.

V. Tình hình ngập lụt trên thế giới và Việt Nam

Tình hình ngập lụt trên thế giới đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt tại các quốc gia đang phát triển. Các đô thị lớn như Venice, Jakarta và Bangkok đã phải đối mặt với những trận ngập lụt nghiêm trọng do biến đổi khí hậu và sự phát triển đô thị không bền vững. "Ngập lụt nghiêm trọng là kết quả của các yếu tố tự nhiên và con người". Tại Việt Nam, tình trạng ngập lụt cũng đang gia tăng, đặc biệt ở các thành phố lớn như TP.HCM. Việc nghiên cứu và áp dụng các giải pháp tiêu thoát nước hiệu quả từ kinh nghiệm quốc tế sẽ giúp Việt Nam có những biện pháp phù hợp để ứng phó với tình trạng này.

VI. Đề xuất giải pháp tiêu thoát nước Nhiêu Lộc Thị Nghè

Đề xuất giải pháp tiêu thoát nước cho lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè cần được thực hiện một cách tổng thể và đồng bộ. Các giải pháp có thể bao gồm cải thiện hệ thống cống, nâng cao dung tích chứa nước, và xây dựng các công trình hạ tầng xanh như hồ điều hòa. "Phương án tổng thể tiêu thoát nước lưu vực đưa ra giúp thoát nước cửa xả tốt hơn, tăng dung tích chứa nước mưa khi có mưa lớn". Việc triển khai các giải pháp này không chỉ giúp giảm thiểu tình trạng ngập lụt mà còn nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân trong khu vực. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp đề xuất.

Tổng quan nghiên cứu

Ngập lụt đô thị là một trong những thách thức lớn đối với các thành phố phát triển nhanh, đặc biệt là tại Thành phố Hồ Chí Minh (TPHCM) – trung tâm kinh tế, văn hóa và chính trị của Việt Nam. Với diện tích lưu vực kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè (NL-TN) hơn 33 km², khu vực này thường xuyên chịu ảnh hưởng nghiêm trọng bởi ngập úng, gây thiệt hại lớn về kinh tế và ảnh hưởng đến đời sống người dân. Theo số liệu từ Sở Giao thông Công chính TPHCM, tính đến năm 2007, lưu vực NL-TN có 12 điểm ngập thường xuyên, trong khi toàn thành phố có tới 105 điểm ngập. Mức thiệt hại kinh tế do ngập úng tại TPHCM được ước tính lên đến hàng chục tỷ đồng mỗi năm, ảnh hưởng đến giao thông, sức khỏe cộng đồng và hoạt động sản xuất kinh doanh.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá hiện trạng và khả năng tiêu thoát nước của hệ thống thoát nước lưu vực NL-TN, từ đó đề xuất các giải pháp tổng thể nhằm nâng cao hiệu quả tiêu thoát nước, giảm thiểu ngập úng tại khu vực trung tâm thành phố. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào lưu vực NL-TN thuộc trung tâm TPHCM, với các kịch bản mưa và triều cường thực tế trong giai đoạn gần đây. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ công tác quy hoạch, quản lý và vận hành hệ thống thoát nước đô thị, góp phần cải thiện môi trường sống và phát triển bền vững cho TPHCM.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết thủy văn đô thị và mô hình thủy lực. Lý thuyết thủy văn đô thị giúp phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành dòng chảy bề mặt, bao gồm lượng mưa, đặc điểm địa hình, và tác động của đô thị hóa. Mô hình thủy lực được sử dụng để mô phỏng dòng chảy trong hệ thống kênh rạch và cống thoát nước, đánh giá khả năng tiêu thoát nước và dự báo ngập úng.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Lưu vực thoát nước: khu vực địa lý thu nhận và dẫn nước mưa đến hệ thống thoát nước.
• Triều cường: hiện tượng mực nước biển dâng cao gây ảnh hưởng đến khả năng thoát nước của hệ thống.
• Mô hình thủy lực MIKE: bộ công cụ mô phỏng thủy lực gồm MIKE 11 (dòng chảy kênh), MIKE URBAN (hệ thống cống), MIKE 21 (dòng chảy bề mặt), và MIKE FLOOD (mô phỏng ngập lụt đô thị).
• Khả năng tiêu thoát nước: năng lực của hệ thống thoát nước trong việc dẫn và xử lý lượng nước mưa và nước thải.
• Đô thị hóa và tác động đến ngập úng: sự gia tăng diện tích bê tông hóa làm giảm khả năng thấm nước và tăng dòng chảy bề mặt.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp dữ liệu thứ cấp và khảo sát thực địa. Cỡ mẫu dữ liệu bao gồm số liệu khí tượng thủy văn, địa hình, hiện trạng hệ thống thoát nước và các điểm ngập tại lưu vực NL-TN. Phương pháp chọn mẫu dựa trên tiêu chí đại diện cho các khu vực có đặc điểm địa hình và mức độ ngập khác nhau trong lưu vực.

Phân tích dữ liệu được thực hiện bằng phương pháp thống kê mô tả và mô phỏng thủy lực sử dụng phần mềm MIKE. Quá trình nghiên cứu kéo dài trong khoảng thời gian từ năm 2014 đến 2016, bao gồm thu thập số liệu, xây dựng và hiệu chỉnh mô hình, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp. Các kịch bản mưa và triều cường được lựa chọn dựa trên số liệu quan trắc thực tế và dự báo khí hậu để đảm bảo tính thực tiễn và khả năng ứng dụng cao.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng ngập úng tại lưu vực NL-TN: Kết quả khảo sát cho thấy lưu vực có nhiều điểm ngập với diện tích ngập trung bình từ 5000 đến 15000 m² trong các trận mưa lớn kết hợp triều cường. Mực nước ngập tại các điểm này dao động từ 0,3 đến 1,2 mét, kéo dài từ 2 đến 6 giờ sau mưa. Tỷ lệ diện tích ngập chiếm khoảng 15-20% tổng diện tích lưu vực trong các kịch bản mưa lớn.

2. Khả năng tiêu thoát nước hiện tại: Mô hình thủy lực MIKE 11 và MIKE URBAN cho thấy hệ thống thoát nước hiện tại chỉ đáp ứng được khoảng 60-70% lưu lượng nước mưa trong các trận mưa cường độ cao. Các điểm nghẽn dòng chảy chủ yếu do lòng kênh bị bồi lắng, lấn chiếm và hệ thống cống xuống cấp. So sánh với các nghiên cứu trước đây, tỷ lệ này thấp hơn khoảng 10-15%, phản ánh sự suy giảm hiệu quả do quá trình đô thị hóa nhanh.

3. Ảnh hưởng của triều cường và biến đổi khí hậu: Mực nước triều cường cao nhất tại trạm Phú An đo được lên đến +1,49 m trong mùa mưa năm 2007, gây khó khăn lớn cho việc tiêu thoát nước. Sự kết hợp giữa mưa lớn và triều cường làm tăng diện tích và thời gian ngập lên 30-40% so với trường hợp chỉ có mưa. Dự báo biến đổi khí hậu cho thấy tần suất và cường độ mưa lớn sẽ tăng khoảng 10-15% trong 10 năm tới, làm gia tăng nguy cơ ngập úng.

4. Hiệu quả các giải pháp mở rộng kênh rạch và nâng cấp hệ thống cống: Phương án mở rộng lòng kênh và nâng cấp hệ thống cống thoát nước được mô phỏng cho thấy có thể giảm diện tích ngập từ 15.000 m² xuống còn khoảng 7.000 m², giảm thời gian ngập trung bình từ 6 giờ xuống còn 3 giờ. Việc lắp đặt thêm trạm bơm và hệ thống cổng kiểm soát triều cũng góp phần nâng cao khả năng tiêu thoát nước lên 85-90%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ngập úng tại lưu vực NL-TN là sự kết hợp của yếu tố tự nhiên như mưa lớn, triều cường và yếu tố nhân tạo như đô thị hóa nhanh, hệ thống thoát nước xuống cấp, lấn chiếm kênh rạch. Kết quả mô hình thủy lực cho thấy rõ sự hạn chế của hệ thống hiện tại trong việc xử lý lưu lượng nước mưa lớn, đặc biệt khi kết hợp với triều cường.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả này phù hợp với xu hướng gia tăng ngập úng tại các đô thị lớn do biến đổi khí hậu và áp lực phát triển đô thị. Việc áp dụng mô hình thủy lực MIKE giúp đánh giá chính xác hơn các kịch bản ngập và hiệu quả các giải pháp kỹ thuật, từ đó hỗ trợ ra quyết định quản lý và đầu tư.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh diện tích ngập và thời gian ngập trước và sau khi áp dụng các giải pháp, bảng số liệu mực nước triều và lưu lượng dòng chảy, cũng như bản đồ phân bố điểm ngập trong lưu vực. Những kết quả này cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho việc đề xuất các giải pháp tổng thể và cụ thể nhằm giảm thiểu ngập úng tại TPHCM.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Mở rộng và nạo vét kênh rạch: Tiến hành mở rộng lòng kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè và các kênh nhánh, kết hợp nạo vét định kỳ để tăng dung tích chứa và khả năng dẫn nước. Mục tiêu giảm diện tích ngập ít nhất 40% trong vòng 3 năm, do Sở Xây dựng và Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn chủ trì.

2. Nâng cấp hệ thống cống thoát nước và trạm bơm: Thay thế và sửa chữa các cống thoát nước xuống cấp, lắp đặt thêm trạm bơm tại các điểm ngập trọng yếu nhằm tăng công suất tiêu thoát nước lên 85-90%. Thời gian thực hiện dự kiến 2-4 năm, do Công ty Thoát nước Đô thị TPHCM phối hợp với các quận thực hiện.

3. Xây dựng hệ thống cổng kiểm soát triều: Lắp đặt các cổng ngăn triều tại cửa xả để kiểm soát triều cường, giảm thiểu ảnh hưởng của triều lên hệ thống thoát nước. Giải pháp này cần hoàn thành trong 3 năm, phối hợp giữa Sở Giao thông Công chính và các đơn vị liên quan.

4. Phát triển hệ thống cảnh báo và quản lý rủi ro ngập úng: Xây dựng hệ thống giám sát, cảnh báo sớm dựa trên dữ liệu khí tượng thủy văn và mô hình thủy lực để chủ động ứng phó với các đợt mưa lớn và triều cường. Thời gian triển khai 1-2 năm, do Trung tâm Khí tượng Thủy văn và Sở Thông tin và Truyền thông phối hợp thực hiện.

5. Tăng cường quản lý và nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình tuyên truyền, nâng cao ý thức người dân về bảo vệ kênh rạch, không xả rác bừa bãi và phối hợp trong công tác duy tu bảo dưỡng hệ thống thoát nước. Đây là giải pháp dài hạn, cần thực hiện liên tục và đồng bộ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý đô thị và quy hoạch: Giúp các đơn vị như Sở Xây dựng, Sở Quy hoạch Kiến trúc có cơ sở khoa học để lập kế hoạch phát triển hệ thống thoát nước và quy hoạch đô thị bền vững.

2. Các nhà nghiên cứu và chuyên gia thủy lợi, môi trường: Cung cấp dữ liệu, mô hình và phân tích chuyên sâu phục vụ nghiên cứu tiếp theo về ngập úng đô thị và biến đổi khí hậu.

3. Doanh nghiệp và nhà thầu xây dựng hạ tầng: Hỗ trợ trong việc thiết kế, thi công và bảo trì các công trình thoát nước, trạm bơm, cống ngăn triều phù hợp với điều kiện thực tế.

4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội: Nâng cao nhận thức về tác động của ngập úng, vai trò của cộng đồng trong bảo vệ môi trường và phối hợp với chính quyền trong công tác phòng chống ngập.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguyên nhân chính gây ngập úng tại TPHCM là gì?
   Ngập úng chủ yếu do sự kết hợp của mưa lớn, triều cường, địa hình thấp và hệ thống thoát nước xuống cấp, bị lấn chiếm. Đô thị hóa nhanh làm giảm khả năng thấm nước và tăng dòng chảy bề mặt.

2. Mô hình thủy lực MIKE có vai trò gì trong nghiên cứu?
   Mô hình MIKE giúp mô phỏng dòng chảy trong hệ thống kênh rạch và cống thoát nước, đánh giá khả năng tiêu thoát nước và dự báo ngập úng dưới các kịch bản mưa và triều cường khác nhau.

3. Giải pháp mở rộng kênh rạch có hiệu quả như thế nào?
   Mở rộng và nạo vét kênh rạch giúp tăng dung tích chứa nước, giảm diện tích và thời gian ngập từ 15.000 m² xuống còn khoảng 7.000 m², thời gian ngập giảm gần một nửa trong các trận mưa lớn.

4. Tại sao cần xây dựng hệ thống cổng kiểm soát triều?
   Cổng kiểm soát triều giúp ngăn triều cường xâm nhập vào hệ thống thoát nước, giảm áp lực lên kênh rạch và cống, từ đó giảm ngập úng trong các đợt triều cao.

5. Làm thế nào để cộng đồng tham gia phòng chống ngập?
   Cộng đồng có thể tham gia bằng cách không xả rác bừa bãi, bảo vệ kênh rạch, phối hợp với chính quyền trong duy tu bảo dưỡng hệ thống thoát nước và tham gia các chương trình tuyên truyền nâng cao nhận thức.

Kết luận

• Ngập úng tại lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè là vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến đời sống và kinh tế TPHCM.
• Hệ thống thoát nước hiện tại chỉ đáp ứng được khoảng 60-70% lưu lượng nước mưa trong các trận mưa lớn, cần được nâng cấp và mở rộng.
• Biến đổi khí hậu và triều cường làm gia tăng nguy cơ ngập, đòi hỏi các giải pháp tổng thể và đồng bộ.
• Các giải pháp đề xuất bao gồm mở rộng kênh rạch, nâng cấp cống thoát nước, xây dựng cổng kiểm soát triều và phát triển hệ thống cảnh báo sớm.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quy hoạch, quản lý và đầu tư phát triển hệ thống thoát nước đô thị tại TPHCM.

Hành động tiếp theo: Khuyến nghị các cơ quan chức năng triển khai ngay các giải pháp ưu tiên, đồng thời tiếp tục nghiên cứu, cập nhật dữ liệu để điều chỉnh kế hoạch phù hợp với diễn biến khí hậu và phát triển đô thị. Đề nghị các nhà quản lý, chuyên gia và cộng đồng cùng phối hợp để xây dựng thành phố phát triển bền vững, giảm thiểu tác động của ngập úng.