Tổng quan nghiên cứu

Trong hai thập kỷ qua, tình trạng ngập úng tại Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) đã trở thành vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống người dân và phát triển kinh tế. Quận 6, đặc biệt là tuyến đường Kinh Dương Vương, được xác định là một trong những điểm ngập úng nghiêm trọng nhất của thành phố. Với vị trí địa lý quan trọng, nằm ở phía Tây Nam TP.HCM, Quận 6 đóng vai trò trọng điểm trong phát triển kinh tế và hạ tầng giao thông. Tuy nhiên, hệ thống thoát nước hiện tại chưa đáp ứng được nhu cầu, dẫn đến ngập lụt kéo dài sau mỗi trận mưa hoặc thủy triều lên.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung đánh giá thực trạng hạ tầng thoát nước trên tuyến đường Kinh Dương Vương, phân tích nguyên nhân gây ngập và đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm cải thiện khả năng thoát nước và chống ngập hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khu vực tuyến đường Kinh Dương Vương thuộc Quận 6, TP.HCM, với dữ liệu thu thập trong giai đoạn gần đây, đặc biệt là các năm 2015-2016. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ phát triển bền vững hạ tầng giao thông và nâng cao chất lượng cuộc sống người dân, đồng thời góp phần giảm thiểu thiệt hại kinh tế do ngập úng gây ra.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình thủy văn đô thị hiện đại, bao gồm:

  • Phương pháp tính toán lưu lượng thoát nước mưa theo tiêu chuẩn TCXD-51-84, sử dụng công thức tính lưu lượng dựa trên cường độ mưa, hệ số dòng chảy và diện tích lưu vực. Hệ số dòng chảy phụ thuộc vào đặc tính bề mặt như bê tông, đất, cỏ, với giá trị từ 0,15 đến 0,95.
  • Phương pháp tích nước trong đất SCS (Soil Conservation Service), một phương pháp thực nghiệm được áp dụng rộng rãi để tính lượng nước thấm và dòng chảy hiệu quả, dựa trên các tham số như độ sâu mưa hiệu dụng, tổn thất ban đầu và số hiệu đường cong CN phản ánh đặc tính đất và sử dụng đất.
  • Mô hình toán học thủy lực dòng chảy sử dụng hệ phương trình Saint Venant để mô phỏng dòng chảy không ổn định trong sông, kênh và hệ thống thoát nước đô thị, giúp phân tích mực nước, lưu lượng và áp lực trong hệ thống thoát nước.
  • Mô hình thoát nước đô thị bền vững (SUDS), tập trung vào việc giảm thiểu dòng chảy bề mặt, tăng khả năng thấm nước và lưu giữ nước mưa tại chỗ thông qua các giải pháp kỹ thuật sinh thái như hồ điều hòa, mương thấm lọc, thảm cỏ xanh, nhằm cân bằng giữa phát triển đô thị và bảo vệ môi trường.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thực tế về lưu lượng nước, hiện trạng hệ thống thoát nước, tình hình ngập úng trên tuyến đường Kinh Dương Vương và các báo cáo của Trung tâm điều hành chống ngập TP.HCM trong các năm 2015-2016.
  • Phương pháp phân tích: Áp dụng các công thức tính toán lưu lượng nước mưa và nước sinh hoạt, mô hình SCS để đánh giá dòng chảy, mô hình toán học thủy lực để mô phỏng hệ thống thoát nước hiện hữu và đề xuất giải pháp. Phân tích nguyên nhân ngập dựa trên dữ liệu thực tế và so sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế.
  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Tập trung nghiên cứu trên lưu vực thoát nước của tuyến đường Kinh Dương Vương, với diện tích lưu vực và các điểm ngập trọng yếu được khảo sát chi tiết nhằm đảm bảo tính đại diện và chính xác.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2016, với giai đoạn thu thập số liệu, phân tích và đề xuất giải pháp kéo dài khoảng 6 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng thoát nước và ngập úng trên tuyến Kinh Dương Vương: Hệ thống thoát nước hiện hữu bị quá tải, không đáp ứng được lưu lượng nước mưa và nước sinh hoạt, dẫn đến ngập úng kéo dài. Theo báo cáo năm 2015, có khoảng 77 tuyến đường bị ngập, trong đó Kinh Dương Vương là điểm ngập nặng với diện tích ngập từ 400 m² trở lên, nước ngập sâu từ 0,5 đến 1 mét.

  2. Nguyên nhân gây ngập: Bao gồm sự gia tăng diện tích bề mặt không thấm do bê tông hóa, hệ thống kênh rạch bị lấn chiếm và bồi lấp, ảnh hưởng của thủy triều và biến đổi khí hậu làm mực nước biển dâng. Cụ thể, hệ số dòng chảy trên tuyến đường tăng lên do mặt đường bê tông chiếm tới 60-70%, làm giảm khả năng thấm nước tự nhiên.

  3. Hiệu quả các giải pháp hiện tại: Các dự án cải tạo hệ thống thoát nước như dự án Nhiêu Lộc – Thị Nghè đã cải thiện phần nào tình hình nhưng chưa giải quyết triệt để. Hệ thống cống thoát nước có đường kính lớn (trên 1m) nhưng vẫn không đủ khả năng tiêu thoát, trong khi các giải pháp kỹ thuật sinh thái chưa được áp dụng rộng rãi.

  4. Mô hình thoát nước bền vững (SUDS): Được đánh giá là giải pháp tiềm năng, giúp giảm lưu lượng nước cần thoát bằng cách tăng khả năng thấm và lưu giữ nước mưa tại chỗ. Các mô hình thành công ở các thành phố như Tokyo, London và Scotland cho thấy khả năng giảm tải cho hệ thống cống thoát nước truyền thống lên đến 30-40%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của tình trạng ngập úng trên tuyến Kinh Dương Vương là sự mất cân bằng giữa lượng nước mưa và khả năng tiêu thoát do hệ thống hạ tầng chưa đồng bộ và bị xuống cấp. Việc bê tông hóa diện tích lớn làm tăng hệ số dòng chảy, giảm khả năng thấm nước tự nhiên, đồng thời kênh rạch bị lấn chiếm làm giảm diện tích chứa và thoát nước tự nhiên. So với các nghiên cứu tại Hà Nội và các đô thị lớn trên thế giới, TP.HCM còn thiếu các giải pháp kỹ thuật sinh thái và hồ điều hòa tự nhiên để điều tiết nước mưa.

Dữ liệu mô phỏng thủy lực cho thấy, nếu không có các giải pháp bổ sung, ngập úng sẽ ngày càng nghiêm trọng do biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng. Việc áp dụng mô hình SUDS và xây dựng hồ điều hòa có thể giảm áp lực lên hệ thống cống thoát nước hiện hữu, đồng thời cải thiện chất lượng nước và cảnh quan đô thị. Các biểu đồ mô phỏng lưu lượng nước trước và sau khi áp dụng giải pháp SUDS minh họa rõ hiệu quả giảm lưu lượng đỉnh và kéo dài thời gian thoát nước.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và mở rộng hệ thống hồ điều hòa: Tập trung xây dựng hồ điều hòa chìm và nổi tại các vị trí trọng yếu trên tuyến Kinh Dương Vương nhằm lưu giữ và điều tiết nước mưa, giảm áp lực lên hệ thống cống thoát nước. Thời gian thực hiện dự kiến 3-5 năm, do Sở Xây dựng và Sở Giao thông vận tải TP.HCM chủ trì.

  2. Áp dụng mô hình thoát nước đô thị bền vững (SUDS): Triển khai các giải pháp kỹ thuật sinh thái như mương thấm lọc, thảm cỏ xanh, bề mặt thấm tại các khu vực công cộng và vỉa hè để tăng khả năng thấm nước và giảm dòng chảy bề mặt. Mục tiêu giảm lưu lượng đỉnh ít nhất 20% trong vòng 2 năm, do Trung tâm điều hành chống ngập phối hợp với các đơn vị quản lý đô thị thực hiện.

  3. Nâng cấp và mở rộng hệ thống cống thoát nước: Cải tạo các đoạn cống hiện hữu bị quá tải, xây dựng thêm các tuyến cống mới có đường kính phù hợp, đồng thời lắp đặt van một chiều và hệ thống bơm để kiểm soát triều cường. Thời gian thực hiện 5 năm, do Sở Giao thông vận tải và Sở Nông nghiệp & Phát triển nông thôn phối hợp thực hiện.

  4. Quản lý và bảo vệ hệ thống kênh rạch tự nhiên: Kiên quyết xử lý tình trạng lấn chiếm, san lấp kênh rạch, duy trì diện tích mặt nước tự nhiên để tăng khả năng tiêu thoát nước. Đồng thời, xây dựng hành lang bảo vệ kênh rạch theo quy hoạch. Thời gian thực hiện liên tục, do UBND Quận 6 và các cơ quan chức năng giám sát.

  5. Tăng cường công tác quan trắc và cảnh báo ngập úng: Thiết lập hệ thống quan trắc mực nước, lưu lượng và mưa tự động, kết hợp với phần mềm mô phỏng thủy lực để dự báo và cảnh báo kịp thời tình trạng ngập úng. Mục tiêu hoàn thành trong 1-2 năm, do Trung tâm điều hành chống ngập TP.HCM chủ trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý đô thị và quy hoạch: Giúp hiểu rõ thực trạng và nguyên nhân ngập úng, từ đó xây dựng chính sách, quy hoạch phát triển hạ tầng thoát nước phù hợp, nâng cao hiệu quả quản lý đô thị.

  2. Chuyên gia kỹ thuật và tư vấn xây dựng: Cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp phân tích, mô hình thủy lực, giúp thiết kế và triển khai các giải pháp kỹ thuật thoát nước và chống ngập hiệu quả.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành xây dựng, thủy lợi, môi trường: Là tài liệu tham khảo khoa học, cập nhật các mô hình và phương pháp nghiên cứu thủy văn đô thị hiện đại, phục vụ cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo.

  4. Cơ quan quản lý môi trường và phòng chống thiên tai: Hỗ trợ đánh giá tác động của biến đổi khí hậu, mực nước biển dâng đến hệ thống thoát nước đô thị, từ đó xây dựng các biện pháp ứng phó phù hợp.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao tuyến đường Kinh Dương Vương lại bị ngập nặng?
    Nguyên nhân chính là hệ thống thoát nước hiện hữu bị quá tải, diện tích bê tông hóa lớn làm giảm khả năng thấm nước, kênh rạch bị lấn chiếm và ảnh hưởng của thủy triều. Ví dụ, hệ số dòng chảy trên tuyến lên đến 0,95 cho mặt đường bê tông, làm tăng lưu lượng nước mưa cần thoát.

  2. Phương pháp SCS có ưu điểm gì trong tính toán thoát nước?
    Phương pháp SCS giúp tính toán lượng nước thấm và dòng chảy hiệu quả dựa trên đặc tính đất và sử dụng đất, dễ áp dụng và đã được cải tiến phù hợp với điều kiện địa phương, giúp mô phỏng chính xác hơn lượng nước mưa hiệu dụng.

  3. Mô hình SUDS có thể áp dụng như thế nào tại TP.HCM?
    SUDS tập trung vào việc giữ nước mưa tại chỗ qua các giải pháp kỹ thuật sinh thái như hồ điều hòa, mương thấm, thảm cỏ xanh, giúp giảm lưu lượng đỉnh và cải thiện chất lượng nước, phù hợp với điều kiện đô thị hóa nhanh và biến đổi khí hậu tại TP.HCM.

  4. Các giải pháp hiện tại đã thực hiện có hiệu quả không?
    Các dự án cải tạo hệ thống thoát nước như Nhiêu Lộc – Thị Nghè đã cải thiện phần nào nhưng chưa giải quyết triệt để do thiếu các giải pháp kỹ thuật sinh thái và hồ điều hòa tự nhiên, hệ thống cống vẫn bị quá tải.

  5. Làm thế nào để giảm thiểu ngập úng trong tương lai?
    Cần kết hợp đồng bộ các giải pháp: nâng cấp hệ thống cống, xây dựng hồ điều hòa, áp dụng mô hình SUDS, bảo vệ kênh rạch tự nhiên và tăng cường quản lý, quan trắc. Ví dụ, xây dựng hồ điều hòa có thể giảm lưu lượng đỉnh lên đến 30%, kéo dài thời gian thoát nước.

Kết luận

  • Tình trạng ngập úng trên tuyến đường Kinh Dương Vương là hệ quả của sự quá tải hệ thống thoát nước, bê tông hóa diện tích lớn và ảnh hưởng của thủy triều, biến đổi khí hậu.
  • Phương pháp tính toán lưu lượng nước mưa và mô hình thủy lực hiện đại giúp phân tích chính xác thực trạng và đề xuất giải pháp phù hợp.
  • Mô hình thoát nước đô thị bền vững (SUDS) và hồ điều hòa là các giải pháp kỹ thuật sinh thái hiệu quả, đã được chứng minh thành công ở nhiều đô thị lớn trên thế giới.
  • Đề xuất các giải pháp đồng bộ bao gồm nâng cấp hệ thống cống, xây dựng hồ điều hòa, áp dụng kỹ thuật sinh thái và quản lý kênh rạch nhằm giảm thiểu ngập úng.
  • Các bước tiếp theo cần triển khai thực hiện các giải pháp đề xuất trong vòng 3-5 năm, đồng thời tăng cường quan trắc và cảnh báo để ứng phó kịp thời với tình trạng ngập úng.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ môi trường đô thị và nâng cao chất lượng cuộc sống người dân TP.HCM!