Nghiên cứu giải pháp xây dựng hồ điều tiết bến mương Láng để giảm ngập cho TP.HCM

• Tác giả: Văn Phú Thái
• Người hướng dẫn: PGS TS. Tính
• Trường học: Trường Đại Học
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Thủy Lợi
• Đề tài: Giải Pháp Xây Dựng Hồ Điều Tiết Giảm Ngập Cho TP.HCM
• Loại tài liệu: Luận Văn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGẬP LỤT ĐÔ THỊ VÀ GIẢI PHÁP CHỐNG NGẬP
• 1.1. Tình trạng ngập lụt đô thị và giải pháp kiểm soát ngập lụt trên thế giới và Việt Nam
• 1.2. Một số giải pháp chống ngập trên thế giới
• 1.2.1. Malaysia: Đường hầm "2 trong 1"
• 1.2.2. Hà Lan: Xây kè chắn biển, đê chắn nước
• 1.2.3. Nhật Bản: Dẫn nước xuống lòng đất
• 1.2.4. Singapore: Hệ thống hồ chứa nước quy mô lớn
• 1.3. Giải pháp chống ngập ở Việt Nam
• 1.3.1. Thành phố Hà Nội
• 1.3.2. Thành phố Hồ Chí Minh
• 1.3.3. Thành phố Cần Thơ

I. Tính Cấp Thiết Của Đề Tài

Thành phố Hồ Chí Minh, nằm trong vùng hạ du sông Sài Gòn - Đồng Nai với địa hình thấp và hệ thống kênh rạch dày đặc, thường xuyên đối mặt với tình trạng ngập lụt. Nguyên nhân chính gây ra ngập lụt là sự kết hợp giữa mưa lớn, triều cường và việc xả lũ từ các hồ chứa thượng nguồn. Tình trạng này không chỉ ảnh hưởng đến đời sống người dân mà còn gây tổn thất lớn cho nền kinh tế và môi trường. Theo ước tính, hàng năm, Thành phố phải chịu đựng nhiều trận ngập lụt nghiêm trọng, đặc biệt trong mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 11. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc nghiên cứu và đề xuất các giải pháp phòng chống ngập lụt hiệu quả và bền vững. "Việc đề xuất giải pháp phòng tránh ngập hiệu quả, thân thiện môi trường là vấn đề nóng đặt ra cho TP. HCM hiện nay". Giải pháp xây dựng hồ điều tiết là một trong những phương án tiềm năng nhằm giảm thiểu tình trạng ngập lụt, bảo vệ môi trường sống và phát triển bền vững cho thành phố.

II. Mục Đích Nghiên Cứu

Mục đích chính của nghiên cứu này là đề xuất giải pháp xây dựng hồ điều tiết Bến Mương - Láng The nhằm điều tiết nước mưa và giảm áp lực tiêu thoát nước cho khu vực. Hồ điều tiết không chỉ giúp kiểm soát lượng nước mưa trong mùa mưa mà còn có khả năng trữ nước cho các mục đích sinh hoạt và nông nghiệp vào mùa khô. "Mục đích nghiên cứu của đề tài là đề xuất được giải pháp xây dựng công trình hồ điều tiết Bến Mương - Láng The nhằm điều tiết nước mưa, giảm áp lực tiêu mưa, qua đó giảm ngập cho vùng lân cận". Giải pháp này không chỉ có tác dụng trực tiếp trong việc giảm ngập mà còn góp phần cải thiện chất lượng môi trường sống cho cư dân đô thị. Việc nghiên cứu và triển khai giải pháp này có thể tạo ra một mô hình tích cực cho các thành phố khác đang đối mặt với vấn đề tương tự.

III. Cách Tiếp Cận và Phạm Vi Nghiên Cứu

Cách tiếp cận nghiên cứu được thực hiện theo hướng tổng thể, xem xét các yếu tố liên quan đến hệ thống thoát nước, hồ điều tiết, và các công trình phụ trợ khác. Nghiên cứu này sẽ dựa vào các kết quả nghiên cứu đã có trên thế giới và trong nước, đồng thời áp dụng phương pháp kế thừa và chọn lọc các kiến thức khoa học, công nghệ về giải pháp hồ điều tiết. "Vin đề nghiên cứu được xem xét tiếp cận một cách toàn diện, thực tiễn và tổng hợp". Phạm vi nghiên cứu sẽ tập trung vào khu vực hạ du sông Sài Gòn, nơi thường xuyên bị ngập lụt và cần có các giải pháp điều tiết nước hiệu quả. Việc áp dụng cách tiếp cận này sẽ giúp đánh giá đúng mức độ hiệu quả của các giải pháp đề xuất, đồng thời tạo ra sự kết nối giữa các công trình hạ tầng và môi trường tự nhiên.

IV. Phương Pháp Nghiên Cứu

Nghiên cứu sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc đề xuất giải pháp. Các phương pháp được áp dụng bao gồm: phương pháp kế thừa có chọn lọc các tài liệu liên quan, phương pháp điều tra thực địa để thu thập dữ liệu thực tế, mô hình toán học để dự đoán tình hình ngập lụt, và phương pháp chuyên gia để đánh giá tính khả thi của các giải pháp. "Các phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong đề tài là phương pháp kế thừa có chọn lọc và các dữ liệu liên quan đến đề tài". Sự kết hợp của các phương pháp này không chỉ giúp phân tích nguyên nhân gây ngập mà còn đưa ra các giải pháp thiết thực và khả thi cho việc giảm ngập tại TP. Hồ Chí Minh.

V. Kết Quả Đạt Được

Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rõ ràng nguyên nhân gây ngập lụt tại TP. Hồ Chí Minh và đánh giá mức độ hiệu quả của giải pháp hồ điều tiết Bến Mương - Láng The. Nghiên cứu đã đề xuất các công trình trong hệ thống kết hợp để khai thác hiệu quả hồ điều tiết, từ đó giảm ngập cho khu vực hạ du sông Sài Gòn. "Đánh giá nguyên nhân gây ngập và giải pháp chống ngập cho Thành phố Hồ Chí Minh" là một trong những điểm nổi bật của nghiên cứu. Kết quả này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang tính thực tiễn cao, giúp các nhà quản lý có cơ sở để ra quyết định trong việc đầu tư và xây dựng các công trình chống ngập. Việc triển khai các giải pháp này có thể tạo ra một mô hình chống ngập hiệu quả cho các đô thị khác trong nước và khu vực.

VI. Tình Hình Ngập Lụt Đô Thị và Giải Pháp Chống Ngập

Tình hình ngập lụt đô thị đang là vấn đề cấp bách không chỉ tại Việt Nam mà còn trên toàn thế giới. Các đô thị lớn như Bangkok, Venice, và Chennai đều đã phải đối mặt với những trận lụt nghiêm trọng do mưa lớn và triều cường. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, "Tình trạng ngập lụt đô thị xảy ra khắp nơi trên thế giới và cả trên đất nước Việt Nam". Các giải pháp chống ngập hiện tại chủ yếu tập trung vào việc cải thiện hệ thống thoát nước, xây dựng đê bao, và các công trình ngăn triều. Tuy nhiên, việc áp dụng các giải pháp bền vững như hồ điều tiết vẫn chưa được chú trọng đúng mức. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình ngập lụt mà còn đưa ra các giải pháp thực tiễn có thể áp dụng cho TP. Hồ Chí Minh.

Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), nằm ở hạ lưu sông Sài Gòn – Đồng Nai với địa hình thấp và hệ thống kênh rạch dày đặc, là đô thị lớn nhất Việt Nam và đang phải đối mặt với tình trạng ngập lụt nghiêm trọng. Theo thống kê, hàng năm TP.HCM thường xuyên xảy ra ngập úng diện rộng, đặc biệt khi mưa lớn kết hợp với triều cường và xả lũ từ các hồ chứa thượng nguồn. Ngập lụt không chỉ ảnh hưởng tiêu cực đến phát triển kinh tế – xã hội mà còn làm suy giảm chất lượng môi trường sống của người dân và doanh nghiệp. Nguyên nhân chính bao gồm triều cường, mưa lớn, xả lũ từ các công trình đầu nguồn và sự quá tải của hệ thống tiêu thoát nước hiện hữu do tốc độ đô thị hóa nhanh chóng.

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nước biển dâng và các hiện tượng thời tiết cực đoan ngày càng gia tăng, tình hình ngập lụt tại TP.HCM trở nên phức tạp và khó kiểm soát hơn. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đề xuất giải pháp xây dựng công trình hồ điều tiết Bến Mương – Láng The nhằm điều tiết nước mưa, giảm áp lực tiêu thoát nước, từ đó giảm ngập cho vùng lân cận và giảm lũ cho nội thành TP.HCM. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào khu vực xã Tân Thạnh Tây, huyện Củ Chi với diện tích gần 3.000 ha đất thấp trũng, thường xuyên bị ngập do triều cường, mưa lớn và xả lũ hồ Dầu Tiếng.

Giải pháp hồ điều tiết được kỳ vọng không chỉ góp phần giảm ngập mà còn tạo nguồn nước sinh hoạt và tưới tiêu nông nghiệp trong mùa khô, đồng thời thân thiện với môi trường. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển bền vững hệ thống thủy lợi và phòng chống thiên tai cho TP.HCM trong tương lai gần.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về thủy văn đô thị, quản lý rủi ro thiên tai và kỹ thuật xây dựng công trình thủy lợi. Hai khung lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Lý thuyết cân bằng nước tổng quát: Dùng để xác định dung tích hồ điều tiết dựa trên lượng nước mưa đến, lượng nước thoát và dung tích trữ trong hồ. Phương trình cân bằng nước được sử dụng để tính toán dung tích hiệu dụng của hồ, đảm bảo khả năng điều tiết nước trong các điều kiện mưa lớn và triều cường.

2. Lý thuyết ổn định kết cấu công trình thủy lợi: Áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật như TCVN và TCN để tính toán ổn định mái hồ, lực kháng cắt của cọc bê tông cốt thép, đảm bảo an toàn, mỹ quan và kinh tế cho công trình. Các phương pháp tính toán như sơ đồ trượt sâu, mô men lực và lực kháng cắt được sử dụng để thiết kế kết cấu mái nghiêng, mái đứng hoặc kết hợp.

Các khái niệm chính bao gồm: hồ điều tiết, triều cường, hệ thống tiêu thoát nước đô thị, dung tích trữ nước, và biến đổi khí hậu.

Phương pháp nghiên cứu

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

• Phương pháp kế thừa có chọn lọc: Tổng hợp và ứng dụng các kết quả nghiên cứu, công nghệ xây dựng hồ điều tiết từ trong nước và quốc tế.
• Phương pháp điều tra thực địa: Thu thập số liệu về địa hình, hiện trạng ngập úng, hệ thống kênh rạch và các công trình thủy lợi tại khu vực nghiên cứu.
• Phương pháp mô hình toán: Mô phỏng thủy lực, tính toán dung tích hồ, vận hành cửa van và bơm tiêu để đánh giá hiệu quả điều tiết nước.
• Phương pháp chuyên gia: Tham vấn ý kiến các chuyên gia trong lĩnh vực thủy lợi, quy hoạch đô thị và môi trường.

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu mưa, triều cường, lưu lượng xả lũ hồ Dầu Tiếng, bản đồ địa hình và quy hoạch thủy lợi TP.HCM. Cỡ mẫu nghiên cứu tập trung vào diện tích gần 3.000 ha vùng trũng xã Tân Thạnh Tây, huyện Củ Chi. Phân tích dữ liệu được thực hiện theo timeline từ năm 2008 đến 2018, kết hợp đánh giá hiện trạng và dự báo tương lai.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Giảm điểm ngập và thời gian ngập tại TP.HCM: Từ năm 2008 đến 2013, số điểm ngập giảm từ 126 xuống còn khoảng 40 điểm, thời gian ngập trung bình giảm từ 156 phút xuống còn 62 phút, diện tích ngập trung bình mỗi điểm giảm còn 1.100 m². Tuy nhiên, nhiều khu vực vẫn ngập nặng khi mưa trên 100 mm, đặc biệt tại các quận 6, 7, 8, Thủ Đức.

2. Nguyên nhân ngập chủ yếu do triều cường, mưa lớn và hệ thống thoát nước quá tải: Hệ thống thoát nước cũ chỉ đáp ứng được mưa dưới 40 mm, trong khi các trận mưa lớn thường xuyên vượt mức này. Ngoài ra, sự xâm nhập mặn làm tăng mực nước kênh rạch, cản trở dòng chảy, đặc biệt trong mùa triều cường.

3. Hiệu quả của các công trình chống ngập hiện tại còn hạn chế: Các cống điều tiết và đê bao ngăn triều như Nhiêu Lộc – Thị Nghè, Tân Hóa – Lò Gốm đã phát huy hiệu quả khi chỉ có triều cường. Tuy nhiên, khi mưa lớn kết hợp triều cường, nhiều khu vực vẫn bị ngập do dung tích trữ nước trong kênh rạch không đủ, công suất bơm tiêu thấp.

4. Hồ điều tiết Bến Mương – Láng The có tiềm năng giảm ngập đáng kể: Với diện tích khoảng 450 ha, hồ điều tiết này có khả năng trữ nước mưa và điều tiết lũ cho vùng trũng xã Tân Thạnh Tây, đồng thời giảm áp lực tiêu thoát nước cho nội thành TP.HCM. Mô hình toán cho thấy dung tích hồ phù hợp với các kịch bản mưa lớn và triều cường, giúp giảm ngập từ 20-30% tại vùng lân cận.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của ngập lụt tại TP.HCM là sự kết hợp phức tạp giữa yếu tố tự nhiên (mưa lớn, triều cường, xả lũ hồ chứa) và nhân tạo (hệ thống thoát nước cũ kỹ, đô thị hóa nhanh, thu hẹp diện tích chứa nước tự nhiên). Các công trình hiện có chủ yếu tập trung vào ngăn triều và tiêu thoát nước, chưa đủ dung tích trữ để ứng phó với các trận mưa lớn kéo dài.

So sánh với các đô thị lớn trên thế giới như Tokyo (Nhật Bản) với hệ thống “Điện Pantheon dưới lòng đất” hay Kuala Lumpur (Malaysia) với đường hầm “2 trong 1” vừa giao thông vừa thoát lũ, TP.HCM cần phát triển các giải pháp công trình hồ điều tiết quy mô lớn, đồng bộ và thân thiện môi trường. Hồ điều tiết Bến Mương – Láng The là một ví dụ điển hình cho giải pháp này, phù hợp với điều kiện địa phương và có thể tích hợp vào hệ thống thoát nước hiện hữu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh số điểm ngập và thời gian ngập qua các năm, bảng đánh giá dung tích hồ điều tiết và hiệu quả giảm ngập theo các kịch bản vận hành khác nhau.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng hồ điều tiết Bến Mương – Láng The với dung tích khoảng 450 ha: Tập trung đào sâu, gia cố mái hồ bằng kết cấu mái đứng kết hợp mái nghiêng để đảm bảo an toàn và mỹ quan. Thời gian thực hiện dự kiến 3-5 năm, do Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn TP.HCM chủ trì.

2. Tăng cường hệ thống bơm tiêu và cửa van điều tiết hiện đại: Lắp đặt các cổng vận hành cưỡng bức, cửa phẳng, cửa sập với công nghệ tự động để chủ động điều tiết nước mưa và triều cường. Mục tiêu nâng công suất bơm tiêu lên ít nhất 20% trong vòng 2 năm tới.

3. Phối hợp đồng bộ các công trình đê bao, cống ngăn triều và hồ điều tiết: Xây dựng quy trình vận hành liên hoàn giữa các công trình để tối ưu hóa khả năng chống ngập, giảm thiểu ngập úng khu vực trung tâm và ngoại vi. Thực hiện trong giai đoạn 2024-2028.

4. Khuyến khích phát triển các hồ điều tiết phân tán trong đô thị: Ưu tiên các hồ có diện tích lớn trên đất công, kết hợp cải tạo kênh rạch, ao hồ để tăng dung tích trữ nước mưa, giảm áp lực cho hệ thống thoát nước. Chủ động giải quyết vấn đề đền bù đất đai và chi phí đầu tư.

5. Xây dựng hệ thống cảnh báo ngập và trung tâm điều hành khẩn cấp: Áp dụng công nghệ radar băng tần X-Band và mô hình 3D để dự báo chính xác lượng mưa và ngập lụt, nâng cao khả năng ứng phó kịp thời. Thời gian triển khai 1-2 năm, phối hợp giữa Trung tâm Quản lý nước và Khí hậu và Sở Thông tin – Truyền thông.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý đô thị và thủy lợi TP.HCM: Sử dụng kết quả nghiên cứu để lập kế hoạch, quy hoạch và triển khai các dự án chống ngập hiệu quả, đồng bộ.

2. Các nhà đầu tư và doanh nghiệp xây dựng công trình thủy lợi: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật, mô hình thiết kế hồ điều tiết và công nghệ vận hành hiện đại để phát triển dự án phù hợp với điều kiện địa phương.

3. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực môi trường, thủy lợi và biến đổi khí hậu: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình toán và kết quả phân tích để phát triển các nghiên cứu tiếp theo.

4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội tại TP.HCM: Nắm bắt thông tin về nguyên nhân, giải pháp chống ngập và tham gia vào các chương trình bảo vệ môi trường, sử dụng nước hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

1. Hồ điều tiết là gì và vai trò của nó trong chống ngập?
   Hồ điều tiết là công trình chứa nước tạm thời để trữ nước mưa hoặc lũ, giúp giảm áp lực cho hệ thống tiêu thoát nước đô thị. Ví dụ, hồ điều tiết Bến Mương – Láng The có thể trữ nước mưa trong mùa mưa và cung cấp nước tưới trong mùa khô, giảm ngập hiệu quả.

2. Tại sao TP.HCM vẫn bị ngập dù đã có nhiều công trình chống ngập?
   Nguyên nhân do hệ thống thoát nước cũ kỹ, dung tích trữ nước trong kênh rạch hạn chế, mưa lớn kết hợp triều cường và xả lũ hồ chứa thượng nguồn. Công suất bơm tiêu chưa đủ và diện tích hồ điều tiết nhỏ không đáp ứng được lưu lượng nước lớn.

3. Giải pháp xây dựng hồ điều tiết có ảnh hưởng đến môi trường không?
   Nếu thiết kế và vận hành đúng quy trình, hồ điều tiết không chỉ giảm ngập mà còn cải thiện môi trường sống, tạo cảnh quan xanh và tăng nguồn nước ngầm. Việc lựa chọn vị trí và kết cấu mái hồ cũng giúp giảm thiểu tác động tiêu cực.

4. Làm thế nào để vận hành hồ điều tiết hiệu quả trong điều kiện biến đổi khí hậu?
   Cần áp dụng công nghệ điều khiển tự động, kết hợp hệ thống cảnh báo sớm và trung tâm điều hành khẩn cấp để điều tiết nước linh hoạt theo tình hình mưa, triều cường và xả lũ, đảm bảo an toàn và hiệu quả.

5. Có thể áp dụng mô hình hồ điều tiết Bến Mương – Láng The cho các khu vực khác không?
   Có thể, nhưng cần điều chỉnh theo đặc điểm địa hình, lưu vực và điều kiện khí hậu từng khu vực. Mô hình này là cơ sở tham khảo cho các dự án hồ điều tiết quy mô lớn tại TP.HCM và các đô thị khác.

Kết luận

• TP.HCM đang đối mặt với thách thức ngập lụt nghiêm trọng do mưa lớn, triều cường và hệ thống thoát nước quá tải.
• Hồ điều tiết Bến Mương – Láng The với diện tích khoảng 450 ha được đề xuất là giải pháp công trình hiệu quả, góp phần giảm ngập cho vùng trũng xã Tân Thạnh Tây và giảm áp lực cho nội thành.
• Phương pháp nghiên cứu kết hợp mô hình toán, khảo sát thực địa và ý kiến chuyên gia đảm bảo tính khả thi và khoa học của giải pháp.
• Cần phối hợp đồng bộ các công trình đê bao, cống điều tiết và hệ thống bơm tiêu để nâng cao hiệu quả chống ngập.
• Giai đoạn tiếp theo là triển khai xây dựng hồ điều tiết, hoàn thiện hệ thống vận hành và giám sát, đồng thời nhân rộng mô hình cho các khu vực khác.

Luận văn kêu gọi các cơ quan quản lý, nhà đầu tư và cộng đồng cùng chung tay thực hiện các giải pháp chống ngập bền vững, góp phần phát triển đô thị xanh, sạch và an toàn cho TP.HCM.