CHƯƠNG I TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU Trong những năm gần đây do sự biến đổi bất thường của khí hậu toàn cầu, Việt Nam một trong số ít quốc gia chịu ảnh hưởng bởi ngập nước các vùng ven biển do hiện tượng mực nước biển dâng cao ( Wikepedia, 2018). Bên cạnh đó TPHCM là một thành phố lớ của Việt Nam với tốc độ phát triển kinh tế xã hội rất cao phải đổi mặt với một thực trạng úng ngập thường xuyên và đặc biệt trong mùa mưa do đặc điểm vị trí địa lý, địa hình , ảnh hưởng chế độ thủy văn của sông Đồng Nai, sông Sài Gòn và chế độ triều của Biển Đông ( Tính và cộng sự, 2014 ). Cần phải có cách nhìn tổng quan hơn về tình hình ngập lụt trên thế giới, cũng như Việt Nam nhằm đề xuất những giải pháp tiêu thoát nước cho TPHCM hiệu quả nhất. Mục tiêu chính của chương này là giới thiệu tổng quan về tiêu thoát nước và các kết quả nghiên cứu về tiêu thoát nước trên thế giới và Việt Nam trong đó có TPHCM.
Các giải pháp tổng thể tiêu thoát nước đã thực hiện trên Thế giới: Khắp Châu Âu, Châu Á, các nước phát triển và đang phát triển ngập lụt đô thị xảy ra khá thường xuyên, các đô thị thường bị ảnh hưởng bởi ngập lụt. Ngập lụt ở khu vực đô thị gây ra bởi những trận mưa lớn và kéo dài đã lấn át làm giảm năng lực thoát nước của hệ thống thoát nước. Vì có rất ít đất trống để có thể được sử dụng lưu trữ nước và gần như tất cả lượng mưa cần phải được vận chuyển đến kênh rạch, sông, biển. Lượng mưa cường độ cao có thể gây ra ngập lụt khi hệ thống thoát nước thành phố và các kênh rạch thoát nước không có đủ năng lực cần thiết để tiêu hao đi một lượng mưa đang rơi xuống.
Ngoài ra các thành phố thường trên địa hình bằng phẳng nên tốc độ dòng chảy thấp, thời gian lưu nước lâu, năng lực thoát nước giảm dẫn đến ngập lụt đô thị. Tình hình ngập lụt ở trên Thế giới: Ngập lụt trên diện rộng ở Cumbria (The New York Times,2015) và trên các phần khác ở miền bắc nước Anh tháng 12/2015, mực nước các sông dâng cao 1,5m, tổng lượng mưa đạt 100mm đến 150mm, hơn 16.000 ngôi nhà và các tuyến đường ngập dưới nước. Một 5 vùng rộng lớn của Anh, trải dài từ phía tây xứ Wales đến Bắc Ireland, qua phía tây bắc nước Anh và Scotland thông qua lên đến Aberdeenshire đều bị chịu ngập và ảnh hưởng. Ngập lụt nghiêm trọng là kết quả của các điều kiện mặt đất đã rất ẩm ướt và mưa nhiều.1: Cảnh ngập lụt ở miền Bắc nước Anh tháng 12/2015 Ngập lụt ở Venice, Acqua alta ở Piazza San Marco (The Village Voice, 2011).
Trận ngập tháng 6/2011 tại miền Bắc Italia, hơn 10.000 người dân đã phải sơ tán trong trận ngập hoành hành ở khu vực này, hơn 120 thành phố và thị trấn ở miền Bắc nước này chịu ảnh hưởng với nhiều trường học phải đóng cửa, giao thông gián đoạn.2: Ngập lụt ở Venice, Acqua alta ở Piazza San Marco Ngập lụt xảy ra khắp nơi trên thế giới, nhưng các con số thống kê cho thấy những quốc gia đang phát triển ở châu Á phải gánh chịu hậu quả ngập lụt nhiều nhất (Tờ China, 2016).3: Ngập lụt tháng 6/2016 tại Trung Quốc ngập lụt: vùng Đông Bắc Hình 1.4: Một con đường bị ngập lụt ở Chennai, Ấn Độ, ngày 02/12/ 2015 Tại các nước Đông Á, trong năm 2011 ngập lụt tồi tệ nhất của Thái Lan trong 50 năm tràn ngập các ngôi làng gần Bangkok. Nước gây ngập cho khu vực miền Nam từ chiều 01/11 sau nhiều ngày mưa to và tiếp tục diễn biến đến giữa tháng 01/2012 (Tờ Bangkok Post, 2011).5: Trận ngập lịch sử năm 2011 tại Thái Lan Trận tháng 01/2013 ở Indonesia, ngập lụt nghiêm trọng bắt đầu cùng một số đường phố chính của thủ đô Jakarta. Kênh đê Jakarta trên Jalan Johannes Latuharhary ở Menteng sụp đổ và nhanh chóng gây ra ngập lụt ở khu vực gần đó (Tờ Indonesia, 2013) Hình 1.6: Trận ngập lụt tại Jakarta, Indonesia năm 2013 1. Nguyên nhân ngập trên Thế giới: Các trận ngập lụt xảy ra thường xuyên hơn, sự tăng trưởng về cường độ mưa và khả năng tiêu thoát nước ngày càng chậm và khu vực đô thị bị ảnh hưởng rõ rệt nhất.
Vậy điều gì đã làm cho ngập lụt đô thị ngày càng gia tăng? Các yếu tố góp phần gây ảnh hưởng đến ngập lụt đô thị: 8 Yếu tố địa hình: các thành phố đặt gần biển, ven sông, có địa hình cốt nền thấp. Các hiệu ứng của biến đổi khí hậu dự đoán sự ấm dần lên của Trái đất dẫn tới tình trạng mưa cực đoan, mực nước biển tăng. Do lũ thượng nguồn đổ về, các trận lũ lớn tái diễn liên tục; Yếu tố con người: thay đổi cấu trúc bề mặt đường ( đô thị hóa) làm tăng tốc độ dòng chảy và làm giảm khả năng thấm, dân số gia tăng tạo ra tình trạng quá tải của hệ thống thoát nước và chất thải rắn, hệ thống thoát nước hiện có quá kém không duy trì thoát nước tốt và bảo dưỡng không tốt, khả năng thoát nước quá hiệu quả ở đầu nguồn…; Tại TPHCM một thành phố dễ bị tổn thương do nằm gần ngang mực nước biển với 40% -45% diện tích đất của TPHCM là nằm trong khoảng 0-1m so với mực nước biển, 15%-20% trong khoảng 1-2m và rất ít diện tích ở độ cao trên 4m. Tỷ lệ dân số ở thành phố rất lớn và không ngừng gia tăng, số người định cư hơn 6,3 triệu và nền kinh tế năng động thu hút dân nhập cư từ khắp trong cả nước.
Các kiểu phát triển ở TPHCM cũng ảnh hưởng đến tính dễ tổn thương và khí hậu địa phương , phát triển đô thị đã làm giảm tính thẩm thấu của nước và gây ngập cục bộ. Khí hậu và thủy động lực đã ở mực độ cực đoan và được dự báo sẽ gia tăng cường độ, cho nên sẽ có nước dâng trong bão và triều cường ( ADB, 2010). Các giải pháp tiêu thoát nước trên Thế giới: Trước tình hình trên các vấn đề cấp bách đặt ra cho xã hội và các nhà khoa học phải tập trung nghiên cứu về ngập lụt, đồng thời giải quyết được các vấn đề: tìm hiểu, nghiên cứu, mô phỏng, đánh giá về ngập lụt, từ đó có thể hiểu biết sâu hơn về đặc điểm của ngập lụt. Tính toán đánh giá về cả định lượng và định tính những tác động của ngập lụt bao gồm những tác động về tự nhiên, KT-XH và con người.
Mục tiêu cuối cùng là tìm được những giải pháp kiểm soát, điều khiển được ngập lụt, đồng thời có thể phát triển nghiên cứu xa hơn là tận dụng những mặt có lợi của ngập lụt phục vụ cho con người. Hiện nay trên thế giới các nghiên cứu trong lĩnh vực tiêu thoát nước cho các thành phố lớn tập trung vào 2 hướng chính như sau: a) Giải pháp công trình: 9 Sử dụng các công trình để kiểm soát dòng nước, các công trình với cấu trúc kiên cố ví dụ như: kênh thoát nước, hồ chứa, biện pháp bền vững như vùng đất ngập nước và vùng đệm tự nhiên,…Các biện pháp công trình có hiệu quả sử dụng cao nếu được sử dụng thích hợp cho việc tăng khả năng thoát nước , đáp ứng việc giảm ngập. Vận chuyển nước, cung cấp một con đường giúp dòng lũ thoát ra khỏi thành phố như tạo một con kênh tự nhiên hoặc nhân tạo và lượng nước lũ được kiểm soát. Ví dụ như việc lưu trữ lũ có tác dụng làm giảm đỉnh lũ, suy giảm sự duy chuyển của của dòng chảy xuống hạ lưu nhờ chiều dài và độ sâu của kênh , hoặc hồ chứa.
Theo thời gian hồ chứa lưu trữ sẽ mất khả năng vì sự lắng đọng lâu dài ( Bill Lyons, 2011) Hình 1.7: Các Đập tràn ở Morganza mở ra chuyển nước từ sông Mississippi Hình 1.8: Kênh Đường bộ lũ Yemen 10 Hệ thống thoát nước: sử dụng một phần công suất cho thoát nước thải và sử dụng hết công suất đối với các lượng mưa lớn. Tạo các đường Hầm, không chỉ sử dụng cho mục đích giao thông mà còn để vận chuyển lượng nước khi có lượng mưa lớn di chuyển một vấn đề ngập lụt đến vị trí khác (Nhật Bản,Tanaka ,2011) Hình 1.9: Một cơ sở kiểm soát dòng chảy và vùng Tsurumi đa mục đích khi nước được giữ lại lưu vực Hình 1.10: Tái tạo hệ thống thoát nước đô thị ở Acapulco Hoặc việc tăng tính thấm bề mặt ở các đô thị,làm giảm lượng nước từ đó làm giảm dòng chảy của nước lũ đến nguồn.11: Thấm nước mưa thông qua phủ xanh bãi đậu xe ở Washington, DC Hoặc việc sử dụng đất ngập nước và vùng đệm môi trường làm giảm số lượng và tốc độ của nước mưa chảy tràn trong khu vực đô thị, hoạt động như các lưu vực giữ lũ.12: Diện tích đất ngập nước Agusan khô và lũ lụt Các biện pháp xây dựng kiến trúc công trình phù hợp với đặc tính vũng lũ.13: Nhà ở nêu ra để tránh lũ lụt ở Shrewsbury, Anh Sử dụng các công trình kiên cố để kiểm soát lũ gần cửa sông, bờ biển. Giảm nguy cơ lũ lụt bằng hệ thống tường, kè ,đê.14: Rào cản Sông Thames Hình 1.15: Công trình chắn sóng Maeslant ở Hà Lan 13 Hình 1.16: Tổ hợp công trình chống ngập ở Saint- Petersburg Đối với các biện pháp công trình ta nhận thấy: khó khăn cho chủ đầu tư trong việc lựa chọn nhà thầu thiết kế, thi công, nhà thầu cung cấp, lắp đặt thiết bị đáp ứng các yêu cầu đề ra; Chi phí đầu tư quá cao, mất nhiều thời gian thi công, điều này có thể dẫn đến gián đoạn hoặc hủy bỏ khi có khó khăn về tài chính hay thay đổi chính sách. b) Giải pháp phi công trình: Sử dụng để quản lý rủi ro, ngập úng cho các thành phố những biện pháp này không đòi hỏi phải đầu tư mở rộng cơ sở hạ tầng như biện pháp công trình, nhưng đòi hỏi sự hiểu biết tốt về nguy cơ ngập lụt và hệ thống dự báo đầy đủ.
Có bốn mục đích chính như sau: Tăng sự chuẩn bị, lũ tránh, quy hoạch và quản lý khẩn cấp, đẩy mạnh tốc độ phục hồi và sử dụng phục hồi để tăng khả năng phục hồi. Chẳng hạn như hệ thống cảnh báo sớm, thông báo các nguy cơ sắp xảy ra cho phép các kế hoạch khẩn cấp được đưa vào hoạt động, một phần quan trọng của bất kỳ kế hoạch quản lý nguy cơ ngập lụt. Chúng có thể được xem như một bước đầu tiên trong việc bảo vệ nguy cơ ngập lụt, là cần thiết để quản lý rủi ro, thúc đẩy thông báo.