Mô Hình Thoát Nước Bền Vững Cho Lưu Vực Nhiêu Lộc Thị Nghè Ở Thành Phố Hồ Chí Minh

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu mô hình thoát nước bền vững cho lưu vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè, TP Hồ Chí Minh, góp phần quản lý tài nguyên môi trường.

• Tác giả: Lê Thị Dung
• Người hướng dẫn: PGS.TS Võ Lê Phú
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường
• Đề tài: Mô Hình Thoát Nước Bền Vững Cho Lưu Vực Nhiêu Lộc - Thị Nghè
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• 1.2. DANH MỤC HÌNH ẢNH
• 1.3. DANH MỤC BẢNG
• 1.4. MỞ ĐẦU
• 1.5. TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC NHIÊU LỘC – THỊ NGHÈ
• 1.5.1. Lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè
• 1.5.2. Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên
• 1.5.3. Hiện trạng thoát nước tại lưu vực
• 1.5.4. Các giải pháp giảm thiểu ngập tại lưu vực
• 1.5.5. Mô hình thoát nước bền vững
• 1.5.5.1. Khái niệm thoát nước bền vững
• 1.5.5.2. Các kỹ thuật SUDS
• 1.5.5.3. Các nghiên cứu về mô hình thoát nước bền vững trên thế giới
• 1.5.5.4. Các nghiên cứu về mô hình thoát nước bền vững trong nước
• 1.6. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.6.1. Quy trình nghiên cứu
• 1.6.2. Phương pháp thu thập thông tin và dữ liệu khảo sát cộng đồng
• 1.6.3. Thông tin và dữ liệu thứ cấp. Thông tin và dữ liệu sơ cấp
• 1.6.4. Phương pháp xử lý số liệu thống kê
• 1.6.5. Kiểm định giả thuyết thống kê
• 1.6.6. Mô hình hồi quy logistic thứ bậc
• 1.6.7. Phương pháp GIS
• 1.6.8. Xây dựng nền và dữ liệu hệ thống thoát nước
• 1.6.9. Phân chia tiểu lưu vực
• 1.6.10. Phương pháp phân tích chồng lớp (Overlay)
• 1.6.11. Công cụ phân tích điểm nóng (Hot Spot Analysis)
• 1.6.12. Nội suy nghịch đảo (IDW)
• 1.6.13. Mô hình dữ liệu raster và thống kê dữ liệu không gian
• 1.6.14. Công cụ kiểm tra chất lượng (Topology)
• 1.6.15. Phương pháp viễn thám
• 1.6.16. Mô phỏng thủy lực và xây dựng bản đồ hiện trạng ngập ngày 06/08/2020
• 1.6.17. Mô hình tính toán
• 1.6.18. Quy trình mô phỏng ngập bằng phần mềm PCSWMM
• 1.6.19. Thể hiện các kỹ thuật SuDS trong PCSWMM
• 1.6.20. Phân tích tiêu chí trong lựa chọn kịch bản thoát nước bền vững
• 1.6.21. Phân tích tương quan, xác định yếu tố tác động chính hệ thống thoát nước đô thị: nhiệt độ bề mặt, lượng mưa, dân số, địa hình, lớp phủ bề mặt. Tương quan tuyến tính
• 1.6.22. Mô hình phân tích tương quan giữa các yếu tố điều kiện tự nhiên, giải pháp mềm SuDS và hiện trạng ngập nước đô thị khu vực nghiên cứu.
• 1.6.23. Phân tích và xác định vị trí áp dụng các kỹ thuật SUDS
• 1.6.24. Các kỹ thuật SuDS được sử dụng
• 1.6.25. Dữ liệu khảo sát mức độ chấp nhận áp dụng kỹ thuật SUDS
• 1.6.26. Cơ sở lựa chọn các kỹ thuật SUDS trong khu vực đô thị
• 1.7. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 1.7.1. Cơ sở dữ liệu phục vụ xây dựng mô hình thoát nước bền vững SUDS
• 1.7.2. Phân tích yếu tố chính tác động đến hệ thống thoát nước đô thị
• 1.7.3. Dữ liệu raster mô tả lượng mưa bề mặt khu vực NLTN ngày 06/08/2020
• 1.7.4. Dữ liệu raster mô tả địa hình lưu vực NLTN năm 2020
• 1.7.5. Dữ liệu raster mô tả lớp phủ bề mặt lưu vực NLTN năm 2020
• 1.7.6. Dữ liệu raster mô tả mật độ dân số lưu vực NLTN 2019
• 1.7.7. Đánh giá yếu tố tác động chính đến hệ thống thoát nước đô thị
• 1.7.8. Bản đồ vị trí áp dụng các kỹ thuật SUDS
• 1.7.9. Mức độ chấp nhận và ưu tiên của cộng đồng đối với các kỹ thuật SuSD
• 1.7.10. Bản đồ phân vùng vị trí lựa chọn mức ưu tiên cao của người dân lưu vực NL- TN.
• 1.7.11. Bản đồ vị trí các tiểu lưu vực áp dụng kỹ thuật SUDS
• 1.7.12. Kịch bản mô phỏng ngập nước khi áp dụng các kỹ thuật SUDS
• 1.7.12.1. Kịch bản 0: Bản đồ hiện trạng ngập nước đô thị và bản đồ các khu vực khả thi ứng dụng các giải pháp công nghệ SUDS
• 1.7.12.2. Kịch bản 1: Áp dụng kỹ thuật GRF
• 1.7.12.3. Kịch bản 2: Áp dụng kỹ thuật BIO
• 1.7.12.4. Kịch bản 3: Áp dụng kỹ thuật PP
• 1.7.12.5. Kịch bản 4: Áp dụng kỹ thuật RWH
• 1.7.12.6. Kịch bản 5: Kết hợp cả bốn kỹ thuật SUDS
• 1.7.13. Đánh giá tính khả thi và đề xuất giải pháp
• 1.7.13.1. Đánh giá tính khả thi
• 1.7.13.2. Đề xuất các giải pháp triển khai theo mô hình SUDS
• 1.8. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• 1.8.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo
• 1.8.2. Áp dụng SUDS vào thực tế
• 1.9. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
• 1.10. TÀI LIỆU THAM KHẢO
• 1.11. PHỤ LỤC 1: VỊ TRÍ KHẢO SÁT CỘNG ĐỒNG VỀ NGẬP NƯỚC VÀ MỨC ĐỘ CHẤT NHẬN KỸ THUẬT SUDS
• 1.12. PHỤ LỤC 2: DỮ LIỆU MƯA NGÀY 06/08/2020
• 1.13. PHỤ LỤC 3: THỐNG KÊ DÂN SỐ THEO QUẬN TRONG LƯU VỰC
• 1.14. PHỤ LỤC 4: DIỆN TÍCH VÀ ĐỘ DỐC TRUNG BÌNH
• 1.15. CHI TIẾT 30 TIỂU LƯU VỰC NHIÊU LỘC – THỊ NGHÈ
• 1.16. PHỤ LỤC 5: CHI TIẾT KẾT QUẢ PHÂN VÙNG VỊ TRÍ LỰA CHỌN MỨC ƯU TIÊN CAO CỦA NGƯỜI DÂN TẠI LƯU VỰC NLTN
• 1.17. PHỤ LỤC 6: BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT TIỂU LƯU VỰC ÁP DỤNG KỸ THUẬT SUDS
• 1.18. PHỤ LỤC 7: THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁC CÔNG NGHỆ SUDS GỒM GRF, BIO, PP, RWH

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Mô Hình Thoát Nước Bền Vững Tại Lưu Vực Nhiêu Lộc Thị Nghè

Mô hình thoát nước bền vững (SuDS) là một giải pháp quan trọng nhằm giảm thiểu tình trạng ngập nước tại các đô thị lớn như TP.HCM. Lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè là một trong những khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề từ hiện tượng này. Việc áp dụng SuDS không chỉ giúp cải thiện hệ thống thoát nước mà còn bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng sống cho cư dân.

1.1. Khái Niệm Về Mô Hình Thoát Nước Bền Vững

Mô hình thoát nước bền vững (SuDS) là hệ thống thiết kế nhằm quản lý nước mưa một cách hiệu quả, giảm thiểu ngập úng và bảo vệ môi trường. SuDS bao gồm các kỹ thuật như mái nhà xanh, vỉa hè thấm và thu gom nước mưa tại chỗ.

1.2. Tầm Quan Trọng Của SuDS Đối Với TP.HCM

TP.HCM đang đối mặt với nhiều thách thức về ngập nước do biến đổi khí hậu và đô thị hóa nhanh chóng. Việc áp dụng SuDS giúp cải thiện khả năng thoát nước, giảm thiểu ngập úng và bảo vệ hệ sinh thái đô thị.

II. Vấn Đề Ngập Nước Tại Lưu Vực Nhiêu Lộc Thị Nghè

Tình trạng ngập nước tại lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống và sinh hoạt của người dân. Nguyên nhân chủ yếu bao gồm sự gia tăng lượng mưa, tốc độ đô thị hóa nhanh và quy hoạch chưa hợp lý.

2.1. Nguyên Nhân Gây Ngập Nước

Nguyên nhân chính gây ngập nước tại TP.HCM bao gồm lượng mưa lớn, sự phát triển đô thị không kiểm soát và hệ thống thoát nước chưa đáp ứng được nhu cầu. Điều này dẫn đến tình trạng ngập úng kéo dài và ảnh hưởng đến đời sống người dân.

2.2. Hệ Thống Thoát Nước Hiện Tại

Hệ thống thoát nước hiện tại tại lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè còn nhiều hạn chế. Nhiều khu vực không có hệ thống thoát nước đồng bộ, dẫn đến tình trạng ngập úng nghiêm trọng trong mùa mưa.

III. Phương Pháp Xây Dựng Mô Hình Thoát Nước Bền Vững

Để xây dựng mô hình thoát nước bền vững cho lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè, cần áp dụng các phương pháp khoa học hiện đại như GIS, viễn thám và mô hình thủy lực. Những công nghệ này giúp thu thập dữ liệu chính xác và mô phỏng tình trạng ngập nước.

3.1. Sử Dụng Công Nghệ GIS Trong Nghiên Cứu

Công nghệ GIS được sử dụng để xây dựng cơ sở dữ liệu đầu vào cho mô hình thoát nước. Dữ liệu này bao gồm bản đồ lớp phủ bề mặt, lượng mưa và hệ thống thoát nước hiện có.

3.2. Mô Phỏng Thủy Lực Để Đánh Giá Tình Trạng Ngập

Mô phỏng thủy lực giúp đánh giá tình trạng ngập nước tại lưu vực. Phần mềm PCSWMM được sử dụng để mô phỏng các kịch bản khác nhau và đánh giá hiệu quả của các giải pháp SuDS.

IV. Ứng Dụng Các Kỹ Thuật SuDS Tại Lưu Vực Nhiêu Lộc Thị Nghè

Việc áp dụng các kỹ thuật SuDS như mái nhà xanh, vỉa hè thấm và thu gom nước mưa tại chỗ đã cho thấy hiệu quả trong việc giảm thiểu ngập nước. Các kỹ thuật này không chỉ giúp cải thiện khả năng thoát nước mà còn tạo ra không gian xanh cho đô thị.

4.1. Mái Nhà Xanh GRF Trong Giải Pháp Thoát Nước

Mái nhà xanh là một trong những giải pháp hiệu quả giúp giảm thiểu lượng nước mưa chảy tràn. Nó không chỉ giúp giảm ngập mà còn cải thiện chất lượng không khí và tạo không gian sống xanh.

4.2. Vỉa Hè Thấm PP Và Tác Động Đến Ngập Nước

Vỉa hè thấm giúp tăng khả năng thấm nước của bề mặt, giảm thiểu lượng nước chảy tràn. Việc áp dụng vỉa hè thấm tại các khu vực đông dân cư có thể giảm thiểu ngập úng hiệu quả.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Và Đánh Giá Tính Khả Thi Của Mô Hình

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng mô hình thoát nước bền vững tại lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè có tính khả thi cao. Các kịch bản mô phỏng cho thấy khả năng giảm ngập lên đến 20% khi áp dụng đồng bộ các kỹ thuật SuDS.

5.1. Đánh Giá Hiệu Quả Của Các Kỹ Thuật SuDS

Các kỹ thuật SuDS đã được đánh giá về hiệu quả giảm ngập. Kết quả cho thấy việc kết hợp nhiều kỹ thuật mang lại hiệu quả cao nhất trong việc giảm thiểu ngập nước.

5.2. Khả Năng Ứng Dụng Trong Thực Tế

Mô hình thoát nước bền vững có thể được áp dụng rộng rãi tại các khu vực khác trong TP.HCM. Việc triển khai đồng bộ các giải pháp sẽ giúp cải thiện tình trạng ngập nước tại nhiều khu vực khác nhau.

VI. Kết Luận Và Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Mô hình thoát nước bền vững cho lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả trong việc giảm thiểu ngập nước. Hướng nghiên cứu tương lai cần tập trung vào việc mở rộng áp dụng các kỹ thuật SuDS và cải thiện hệ thống thoát nước đô thị.

6.1. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc đánh giá tác động lâu dài của các kỹ thuật SuDS và khả năng mở rộng mô hình ra các khu vực khác trong TP.HCM.

6.2. Tích Hợp Công Nghệ Mới Vào Mô Hình

Việc tích hợp công nghệ mới như cảm biến và dữ liệu lớn vào mô hình thoát nước bền vững sẽ giúp nâng cao hiệu quả quản lý nước mưa và giảm thiểu ngập úng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), một đô thị lớn với dân số trên 10 triệu người, đang phải đối mặt với thách thức nghiêm trọng về ngập nước đô thị, đặc biệt tại lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè (NLTN). Theo báo cáo của Trung tâm Quản lý và Vận hành Hạ tầng kỹ thuật TP.HCM, số tuyến đường bị ngập do mưa tăng từ 17 tuyến năm 2019 lên 67 tuyến năm 2022, với trận mưa ngày 15/8/2022 gây ngập 67 tuyến đường và lượng mưa đo được lên đến 112,7mm trong hơn 2 giờ 30 phút. Nguyên nhân chính bao gồm biến đổi khí hậu, tốc độ đô thị hóa nhanh, diện tích bề mặt không thấm gia tăng và hệ thống thoát nước hiện hữu quá tải.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng mô hình thoát nước đô thị bền vững (Sustainable Urban Drainage System – SuDS) phù hợp cho lưu vực NLTN, nhằm giảm thiểu ngập nước và nâng cao hiệu quả quản lý thoát nước đô thị. Phạm vi nghiên cứu tập trung trên lưu vực rộng khoảng 33,93 km², bao phủ 7 quận trung tâm TP.HCM với dân số gần 1,2 triệu người. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp giải pháp thoát nước bền vững, góp phần phát triển đô thị thông minh và giảm thiểu tác động tiêu cực của ngập nước đến kinh tế, xã hội và môi trường.

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 về hệ thống thoát nước đô thị bền vững (SuDS) và mô hình thủy lực mô phỏng ngập nước. SuDS là hệ thống thoát nước đô thị sử dụng các kỹ thuật sinh thái nhằm giảm thiểu dòng chảy bề mặt, cải thiện chất lượng nước và tăng khả năng thấm nước tự nhiên, đồng thời tạo cảnh quan xanh cho đô thị. Các kỹ thuật SuDS tiêu biểu gồm mái nhà xanh (GRF), vỉa hè thấm (PP), không gian xanh (BIO) và thu gom nước mưa tại chỗ (RWH).

Mô hình thủy lực PCSWMM được sử dụng để mô phỏng hiện trạng ngập và các kịch bản áp dụng SuDS, giúp đánh giá hiệu quả giảm ngập dựa trên các chỉ số như tốc độ dòng chảy đỉnh, thể tích dòng chảy tràn và cột nước chảy tràn bề mặt. Các khái niệm chính bao gồm: diện tích bề mặt không thấm, hệ số Manning, phân tích không gian GIS, viễn thám và mô hình số độ cao (DEM).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu nghiên cứu bao gồm dữ liệu không gian GIS về hệ thống thoát nước, bản đồ lớp phủ bề mặt, dữ liệu lượng mưa theo giờ, mô hình số độ cao DEM, và dữ liệu dân số. Dữ liệu được thu thập từ các cơ quan nhà nước như Sở Xây dựng, Đài khí tượng thủy văn Nam Bộ, Tổng công ty cấp nước TP.HCM và các tổ chức quốc tế cung cấp ảnh viễn thám.

Phương pháp phân tích bao gồm: phân tích chồng lớp GIS, phân tích điểm nóng (Hot Spot Analysis), nội suy nghịch đảo (IDW), và kiểm định chất lượng dữ liệu topology. Phương pháp mô phỏng thủy lực sử dụng phần mềm PCSWMM với mô hình 2D để mô phỏng hiện trạng ngập ngày 06/08/2021 và các kịch bản áp dụng kỹ thuật SuDS. Cỡ mẫu khảo sát cộng đồng gồm hơn 140 hộ dân trong lưu vực nhằm đánh giá mức độ chấp nhận các kỹ thuật SuDS. Phương pháp hồi quy logistic thứ bậc được áp dụng để phân tích tương quan giữa các yếu tố tự nhiên, giải pháp SuDS và hiện trạng ngập.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2022, bao gồm thu thập dữ liệu, xây dựng cơ sở dữ liệu, mô phỏng thủy lực, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Yếu tố chủ yếu tác động đến ngập nước là diện tích bề mặt không thấm: Phân tích tương quan cho thấy diện tích bề mặt không thấm có mối liên hệ chặt chẽ với mức độ ngập, chiếm tỷ lệ lớn trong lưu vực NLTN với khoảng 1.450 ha không thấm trên tổng diện tích 33,93 km².

2. Hiệu quả của các kỹ thuật SuDS trong giảm ngập: Mô phỏng các kịch bản áp dụng kỹ thuật SuDS cho thấy mái nhà xanh (GRF) giảm dòng chảy đỉnh khoảng 22%, vỉa hè thấm (PP) và không gian xanh (BIO) cũng có tác động tích cực, trong khi thu gom nước mưa (RWH) có hiệu quả thấp hơn. Kịch bản kết hợp cả bốn kỹ thuật SuDS giảm ngập đến 20% lượng nước chảy tràn bề mặt.

3. Mức độ chấp nhận kỹ thuật SuDS của cộng đồng cao: Khảo sát cho thấy người dân ưu tiên áp dụng kỹ thuật mái nhà xanh và không gian xanh, đồng thời có sự đồng thuận về lợi ích môi trường và giảm ngập.

4. Phân vùng vị trí áp dụng kỹ thuật SuDS: Bản đồ GIS xác định các tiểu lưu vực phù hợp cho từng kỹ thuật SuDS dựa trên đặc điểm địa hình, lớp phủ và mật độ dân cư, giúp tối ưu hóa hiệu quả giảm ngập.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của ngập nước tại lưu vực NLTN là sự gia tăng diện tích bề mặt không thấm do đô thị hóa nhanh, làm giảm khả năng thấm nước tự nhiên và tăng dòng chảy bề mặt. Kết quả mô phỏng thủy lực minh họa rõ ràng sự khác biệt về mức độ ngập giữa hiện trạng và các kịch bản áp dụng SuDS, thể hiện qua biểu đồ dòng chảy đỉnh và thể tích dòng chảy tràn giảm đáng kể khi áp dụng các kỹ thuật SuDS.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả phù hợp với xu hướng sử dụng SuDS như một giải pháp bền vững, hiệu quả trong quản lý thoát nước đô thị. Việc kết hợp nhiều kỹ thuật SuDS mang lại hiệu quả cao hơn so với áp dụng đơn lẻ, đồng thời phù hợp với điều kiện đặc thù của lưu vực NLTN.

Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ nằm ở việc giảm thiểu ngập mà còn góp phần cải thiện chất lượng môi trường, tăng cường cảnh quan xanh và nâng cao nhận thức cộng đồng về quản lý nước mưa bền vững.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai áp dụng kỹ thuật mái nhà xanh (GRF) và không gian xanh (BIO) tại các khu vực có mật độ xây dựng cao: Tăng diện tích bề mặt thấm, giảm dòng chảy đỉnh, dự kiến hoàn thành trong 3 năm, do Sở Xây dựng và các quận trung tâm phối hợp thực hiện.

2. Phát triển hệ thống vỉa hè thấm (PP) và bãi đỗ xe thấm tại các tuyến đường trọng điểm: Giảm ngập cục bộ và cải thiện thoát nước bề mặt, thực hiện trong 2 năm, do Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng hạ tầng đô thị chủ trì.

3. Xây dựng hệ thống thu gom nước mưa (RWH) tại các công trình công cộng và khu dân cư: Tăng khả năng tái sử dụng nước, giảm áp lực thoát nước, triển khai thí điểm trong 1 năm, do Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với các đơn vị liên quan.

4. Tăng cường công tác tuyên truyền, nâng cao nhận thức cộng đồng về lợi ích và cách thức áp dụng SuDS: Tổ chức các chương trình đào tạo, hội thảo, truyền thông trong 6 tháng đầu năm, do các tổ chức xã hội và chính quyền địa phương thực hiện.

5. Xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo ngập nước dựa trên dữ liệu GIS và mô hình thủy lực: Phát triển ứng dụng WebGIS cảnh báo ngập theo thời gian thực, hoàn thành trong 2 năm, do Trung tâm Quản lý và Vận hành Hạ tầng kỹ thuật TP.HCM chủ trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà quản lý đô thị và các cơ quan chính quyền TP.HCM: Sử dụng kết quả nghiên cứu để hoạch định chính sách, quy hoạch và quản lý hệ thống thoát nước bền vững, nâng cao hiệu quả phòng chống ngập.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành Quản lý tài nguyên và môi trường, Kỹ thuật môi trường: Tham khảo phương pháp luận, mô hình thủy lực và ứng dụng GIS trong nghiên cứu thoát nước đô thị.

3. Các đơn vị tư vấn, thiết kế và thi công hạ tầng đô thị: Áp dụng các kỹ thuật SuDS phù hợp trong thiết kế hệ thống thoát nước mới hoặc cải tạo hệ thống hiện hữu.

4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội: Nâng cao nhận thức về tác động của đô thị hóa đến ngập nước và vai trò của các giải pháp bền vững trong bảo vệ môi trường sống.

Câu hỏi thường gặp

1. SuDS là gì và tại sao lại quan trọng trong quản lý thoát nước đô thị?
   SuDS là hệ thống thoát nước đô thị bền vững, sử dụng các kỹ thuật sinh thái để giảm dòng chảy bề mặt và cải thiện chất lượng nước. Nó quan trọng vì giúp giảm ngập, bảo vệ môi trường và tạo cảnh quan xanh cho đô thị.

2. Các kỹ thuật SuDS nào được áp dụng trong lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè?
   Bao gồm mái nhà xanh (GRF), vỉa hè thấm (PP), không gian xanh (BIO) và thu gom nước mưa tại chỗ (RWH). Mỗi kỹ thuật có ưu điểm riêng và được lựa chọn dựa trên đặc điểm khu vực.

3. Hiệu quả giảm ngập của các kỹ thuật SuDS được đánh giá như thế nào?
   Mô phỏng cho thấy kỹ thuật mái nhà xanh giảm dòng chảy đỉnh khoảng 22%, kết hợp bốn kỹ thuật có thể giảm ngập đến 20% lượng nước chảy tràn bề mặt, trong khi thu gom nước mưa có hiệu quả thấp hơn.

4. Phương pháp mô phỏng thủy lực PCSWMM có ưu điểm gì?
   PCSWMM cho phép mô phỏng chi tiết dòng chảy và ngập nước trong đô thị, tích hợp dữ liệu GIS và viễn thám, giúp đánh giá các kịch bản thoát nước và hỗ trợ ra quyết định chính xác.

5. Làm thế nào để cộng đồng dân cư tham gia vào việc áp dụng SuDS?
   Thông qua khảo sát nhận thức, tuyên truyền giáo dục và khuyến khích áp dụng các kỹ thuật như mái nhà xanh và thu gom nước mưa tại hộ gia đình, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý thoát nước.

Kết luận

• Đề tài đã xây dựng thành công mô hình thoát nước bền vững phù hợp cho lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè, tích hợp GIS, viễn thám và mô hình thủy lực PCSWMM.
• Diện tích bề mặt không thấm là yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến ngập nước đô thị tại lưu vực.
• Các kỹ thuật SuDS như mái nhà xanh, vỉa hè thấm và không gian xanh có hiệu quả giảm ngập rõ rệt, trong khi thu gom nước mưa cần được cải tiến để nâng cao hiệu quả.
• Mức độ chấp nhận của cộng đồng đối với các kỹ thuật SuDS là cao, tạo điều kiện thuận lợi cho triển khai thực tế.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thí điểm các kỹ thuật SuDS, phát triển hệ thống cảnh báo ngập và mở rộng nghiên cứu cho các lưu vực khác tại TP.HCM.

Hành động ngay hôm nay: Các nhà quản lý và chuyên gia cần phối hợp triển khai các giải pháp SuDS để giảm thiểu ngập nước, bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống đô thị.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Sự cần thiết thực hiện đề tài Trong những năm gần đây, thành phố Hồ Chí Minh đã và đang phải đối mặt với thách thức rất lớn về ngập nước đô thị do tác động của biến đổi khí hậu, tốc độ đô thị hóa tăng nhanh với đặc điểm rõ ràng nhất là sự mở rộng diện tích bề mặt không thấm, cùng với đó là những bất cập trong quy hoạch đô thị, hệ thống thoát nước quá tải. Các giải pháp giảm thiểu ngập nước đã được đầu tư và triển khai như nâng cấp hệ thống thoát nước, hạ tầng giao thông, máy bơm chống ngập, xây dựng các cống thoát lũ, … nhưng vấn đề ngập nước vẫn tồn tại và ngày càng nặng hơn. Theo báo cáo Trung tâm Quản lý và Vận hành Hạ tầng kỹ thuật TP.HCM (Sở Xây Dựng) về tình hình ngập nước, số tuyến đường bị ngập do mưa của TP.HCM đã tăng từ 17 tuyến đường (năm 2019) lên 35 tuyến đường (năm 2020), lên 48 tuyến đường (năm 2021) và mới nhất trận mưa 15/8/2022 kéo dài hơn 2 giờ 30 phút, lượng mưa cao nhất đo được tại trạm Lý Thường Kiệt là 112,7mm gây ngập 67 tuyến đường.

Từ năm 2013, do tác động của biến đổi khí hậu, các trận mưa lớn trên 100mm trong thời gian từ 1-2 giờ xuất hiện ngày càng nhiều, dẫn đến gia tăng các điểm ngập nước. Ngập nước TP. Có thể thấy rằng việc sử dụng những phải pháp công trình mang lại hiệu quả tức thời chưa mang lại hiệu quả lâu dài và bền vững khi xã hội ngày càng phát triển, khí 1 hậu ngày càng thay đổi. Chính vì vậy việc nghiên cứu áp dụng mô hình thoát nước bền vững cho Tp.HCM là giải pháp mới mang tính bền vững phù hợp xu thể các nước trên thế giới.

Trong đó lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè là lưu vực trung tâm của TP.HCM với ranh giới trải dài qua 7 quận trung tâm là khu vực đã có sự hoàn thiện về quy hoạch không gian ít có sự thay đổi nên là khu vực được lựa chọn để nghiên cứu xây dựng giải pháp thoát nước bền vững đưa không gian về mặt hướng dần về bề mặt tự nhiên hỗ trợ giảm thiểu ngập nước giảm áp lực cho giải công trình hiện tại chưa đạt hiệu quả cao. Công nghệ Mô hình thoát nước đô thị bền vững (SuDS) đã được triển khai rộng rãi trên thế giới như một ứng dụng của kỹ thuật sinh thái với nguyên tắc là áp dụng đầy đủ khuôn khổ và chức năng của hệ sinh thái tự nhiên. Với kỹ thuật sinh thái, quá trình ngập nước đô thị được làm chậm lại bằng cách sử dụng các kho dự trữ, tăng khả năng thấm tự nhiên của nước mưa qua thảm thực vật, đồng thời cải thiện cảnh quan và chất lượng môi trường. Trước những hiệu quả giải pháp thoát nước bền vững mang lại, học viên quyết định chọn đề tài “Xây dựng mô hình thoát nước bền vững cho lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè, Thành phố Hồ Chí Minh” để nghiên cứu và thực hiện cho đề tài Luận văn.

Và để tạo ra một kế hoạch SuDS hoặc mô hình giảm thiểu lũ lụt tốt, một loạt các kỹ thuật thoát nước thường được kết hợp từ phòng ngừa, kiểm soát nguồn, kiểm soát địa điểm và quản lý khu vực. Tuy nhiên, trong nghiên cứu này, các kỹ thuật kiểm soát nguồn được tập trung để làm sáng tỏ tác động của nó, đặc biệt là các giải pháp công nghệ thoát nước bền vững, bao gồm thu gom nước mưa, mái nhà xanh, khoảng xanh đô thị và vỉa hè thấm nước với việc tích hợp với công nghệ GIS, Viễn thám và Mô hình thủy lực. Mục tiêu nghiên cứu a, Mục tiêu tổng quát Mục tiêu tổng quát của đề tài là xây dựng giải pháp thoát nước bền vững cho lưu vực Nhiêu Lộc-Thị Nghè (NLTN) với việc tích hợp GIS, công nghệ viễn thám, mô hình thuỷ lực phục vụ công tác chống ngập nước. b, Mục tiêu cụ thể 2 Nhằm đạt được mục tiêu tổng quát nêu trên, các mục tiêu cụ thể sau đây sẽ phải đạt được: - Xây dựng cơ sở dữ liệu thoát nước bền vững; - Phấn tích xác định yếu tố tác động chính lên hiện trạng ngập nước đô thị; - Mô phỏng hiện trạng ngập nước đô thị và kịch bản ngập nước sau khi ứng dụng các giải pháp SUDS; - Bản đồ vị trí các giải pháp SUDS được áp dụng tại lưu vực; - Đánh giá tính khả thi và đề xuất các giải pháp triển khai theo mô hình SUDS 3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu a, Đối tượng nghiên cứu Đối tượng: Hiện trạng quản lý thoát nước, công nghệ SUDS áp dụng.

- Hiện trạng quản lý thoát nước: Hạ tầng hệ thống thoát nước, lớp phủ bề mặt, địa hình, hệ số dòng chảy lưu lượng nước thải, lưu lượng nước mưa; - Các giải pháp công nghệ SUDS áp dụng: Mái nhà xanh (GRFeen roofs -GRF), Thu gom nước mưa (Rainwater harvesting- RWH), Vỉa hè thấm (PPN) và bãi đỗ xe có bề mặt thấm (PPL) và không gian xanh (GRFeen Open Space-BIO)). b, Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè. Phạm vi lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè 3 Lưu vực NLTN có phạm vi bao phủ trên địa phận của 07 quận nội thành TP.HCM như Tân Bình, Gò Vấp, Phú Nhuận, Bình Thạnh, Quận 10, Quận 03 và Quận 01. Đây là lưu vực có vị trí quan trọng đối với vấn đề thoát nước của thành phố, với kênh sông chính là kênh NLTN đổ ra sông Sài Gòn.Phương pháp nghiên cứu (1) Tổng quan phương pháp luận Căn cứ vào phạm vi nghiên cứu và mục tiêu đề tài, học viên đã xây dựng dựng khung phương pháp luận dựa trên 03 khía cạnh chính làm cơ sở để vạch ra lộ trình nghiên cứu phù hợp: - Khung dữ liệu: Dữ liệu được xem như yếu tố cơ bản nhất cần phải đạt được trong luận văn này.

Các dữ liệu về hệ thống thoát nước hiện hữu, dữ liệu địa hình, độ cao, khí tượng thuỷ văn, lớp phủ bề mặt, sử dụng đất đã được học viên thu thập, thống kê và phân loại theo từng mục tiêu nghiên cứu cụ thể. Dữ liệu được thu thập thường ở nhiều định dạng khác nhau, do đó các phương pháp như kế thừa, xử lý và phân tích số liệu được học viên lựa chọn và sử dụng trong bài luận này. Một trong những điểm khác biệt của bài luận và hướng đến phân tích xử lý dữ liệu không gian, do đó cơ sở dữ liệu GIS về hệ thống thoát nước bền vững được xem như là kết quả và mục tiêu bắt buộc cần đạt được. Để thực hiện được CSDL này, các phương pháp GIS và viễn thám được linh hoạt sử dụng nhằm tạo ra các dữ liệu vừa đáp ứng mục tiêu đặt ra vừa là tạo thông tin đầu vào phục vụ cho mục đích mô phỏng thuỷ lực.

Bên cạnh việc kế thừa và xử lý dữ liệu, học viên cũng đã tiến hành thực hiện khảo sát để thu thập các dữ liệu về mức độ chấp nhận áp dụng kỹ thuật SUDS của người dân thuộc lưu vực NLTN nhằm mục đích tăng tính khả thi áp dụng kỹ thuật tại vị trí được đề xuất áp dụng SUDS. - Khung phương pháp mô phỏng thuỷ lực: Trong bài luận, phương pháp mô phỏng được sử dụng với mục đích mô tả và trực quan hoá quả trình ngập nước đô thị tại lưu vực NLTN. Với sự hỗ trợ của phần mềm PCSWMM, cùng một phương pháp mô phỏng 2D, cùng một thuật toán sử dụng được tích hợp trong phần mềm, mục đích của học viên là muốn so sánh mức độ ngập giữa hai trạng 4 thái (1) Hiện trạng ngập vào ngày 06/08/2021 và (2) Các kịch bản ngập nước có áp dụng các giải pháp SUDS. Đây là cơ sở để học viên đánh giá về hiệu quả giảm thiểu ngập của SUDS, và lựa chọn kịch bản SUDS phù hợp nhất với lưu vực NLTN.

- Khung phương pháp phân tích: Để hoàn thành được mục tiêu bài luận, bên cạnh việc mô tả kịch bản ngập, các phép phân tích là những phương pháp nghiên cứu cần thiết để tác động đến dữ liệu tạo ra các thông tin lập luận làm cơ sở khoa học cũng cố thêm các nhận định của học viên. Một số phương pháp nghiên cứu được đề cập cụ thể chi tiết hơn tại Chương 2. (2) Phương pháp tổng quan tài liệu Phương pháp này dùng để tổng hợp thông tin tài liệu về vấn đề nghiên cứu trong đề tài như SUDS, điều kiện tự nhiên, kinh tế và môi trường khu vực TP.HCM nói chung, lưu vực NLTN nói riêng, quá trình đô thị hóa, diễn biến ngập, nguyên nhân ngập, giải pháp và chính sách áp dụng. Các thông tin được thu thập từ các bài báo khoa học, luận văn, luận án, các sách, tập san cũng như từ các nguồn thông tin đáng tin cậy trên mạng Internet và các cơ quan quản lý liên quan như: Sở Tài Nguyên Môi Trường, Sở Giao thông vận tải, Sở Xây dựng TP.

Các số liệu thu thập bao gồm: - Dữ liệu hiện trạng ngập tại các tuyến đường thuộc TP.HCM nói chung và lưu vực NLTN và tình hình mưa tại các trạm đo thuộc lưu vực ngày 06 tháng 08 năm 2022 được cung cấp từ Phòng Hạ tầng thoát nước – Trung tâm quản lý Hạ tầng kỹ thuật – Sở Xây dựng TP.HCM; - Dữ liệu mưa theo giờ các trạm đo mưa tại lưu vực 2020 được cung cấp bởi Đài khí tượng thuỷ văn Khu vực Nam bộ; - Dữ liệu ảnh viễn thám - Tham khảo tài liệu trực tuyến về điều kiện tự nhiên, kinh tế và môi trường trong phạm vi lưu vực NLTN; - Tham khảo tài liệu trực tuyến về các giải pháp mềm và cứng đã được áp dụng trong việc giảm thiểu ngập tại đô thị TP. (3) Phương pháp thu thập thông tin thực tế từ khảo sát thực địa và điều tra bằng bảng câu hỏi 5 Thực hiện khảo sát một số vị trí thực tế, kết hợp với ảnh viễn thám google xác định mẫu giải đoán ảnh Viễn thám và kiểm tả độ chính xác quá trình giải đoán. Thực hiện khảo sát người dân về nhận thức đối với vấn đề ngập của TP.HCM và sự hiểu biết của họ về các giải pháp công nghệ SUDS, đây cũng là cơ sở để bổ sung thêm nhận định về tính hiệu quả của công nghệ này.