Luận án quản lý quy hoạch hệ thống thoát nước đô thị Hoa Lư bằng mô phỏng số - ĐH Thủy lợi

Nghiên cứu giải pháp quản lý quy hoạch hệ thống thoát nước đô thị ứng dụng mô phỏng số và tối ưu đa mục tiêu, thuộc luận án tiến sĩ kỹ thuật.

• Tác giả: Cao Trường Sơn
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Trương Việt Hùng
• Trường học: Trường Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Quản lý xây dựng
• Đề tài: Nghiên cứu giải pháp quản lý quy hoạch hệ thống thoát nước đô thị bằng tích hợp tối ưu đa mục tiêu và mô phỏng số
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2026
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan quy hoạch thoát nước đô thị tối ưu đa mục tiêu Hoa Lư

Đô thị hóa nhanh chóng làm gia tăng áp lực lên hạ tầng kỹ thuật tại thành phố Hoa Lư. Tỷ lệ bê tông hóa cao làm giảm diện tích thấm tự nhiên. Hiện tượng mưa cực đoan xuất hiện với tần suất dày đặc hơn. Hệ thống cống rãnh hiện hữu không còn đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thoát nước. Tình trạng ngập úng cục bộ xảy ra thường xuyên tại nhiều tuyến đường trung tâm. Điều này gây đình trệ giao thông và thiệt hại kinh tế đáng kể.

Công tác quy hoạch thoát nước truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế lớn. Phương pháp cũ chủ yếu dựa vào kinh nghiệm và tính toán thủ công. Cách tiếp cận này thiếu tính linh hoạt trước các kịch bản thời tiết phức tạp. Nguồn vốn đầu tư công cũng chưa được phân bổ một cách hiệu quả nhất.

Việc áp dụng giải pháp tối ưu đa mục tiêu mở ra hướng đi mới. Công cụ này kết hợp giữa mô phỏng thủy lực số và các thuật toán toán học. Quy trình giúp xác định kích thước cống, vị trí trạm bơm và hồ điều hòa phù hợp. Các mục tiêu về chi phí, hiệu năng và môi trường được cân nhắc đồng thời. Đây là nền tảng quan trọng để xây dựng đô thị Hoa Lư hiện đại và bền vững.

1.1. Bối cảnh phát triển đô thị và biến đổi khí hậu tại Hoa Lư

Hoa Lư đang phát triển mạnh mẽ để trở thành trung tâm du lịch và dịch vụ văn hóa. Nhiều khu dân cư và tuyến đường mới được hình thành nhanh chóng. Tốc độ bê tông hóa diễn ra nhanh làm giảm đáng kể bề mặt thấm nước. Đồng thời, biến đổi khí hậu gây ra những trận mưa có cường độ vượt chuẩn thiết kế.

Mực nước sông Đáy và các kênh nhánh thường dâng cao vào mùa lũ. Điều này gây khó khăn cho việc thoát nước tự chảy của toàn khu vực. Hệ thống thủy lợi và thoát nước đô thị chịu áp lực nặng nề. Hạ tầng hiện hành bộc lộ sự thiếu đồng bộ giữa các lưu vực lân cận. Quy hoạch tổng thể đòi hỏi phải tính toán kỹ lưỡng các yếu tố khí hậu cực đoan.

1.2. Khái niệm tối ưu đa mục tiêu trong quy hoạch hạ tầng nước

Tối ưu đa mục tiêu là phương pháp toán học giải quyết đồng thời nhiều yêu cầu mâu thuẫn. Trong quy hoạch thoát nước, hai mục tiêu lớn nhất là giảm ngập và tiết kiệm chi phí. Xây dựng đường cống lớn hơn giúp thoát nước tốt hơn nhưng tốn nhiều ngân sách. Ngược lại, giảm kinh phí đầu tư có thể làm tăng nguy cơ ngập lụt nghiêm trọng.

Phương pháp tối ưu tìm ra tập hợp các phương án thỏa hiệp tốt nhất. Các giải pháp này được gọi là mặt biên Pareto. Nhà quản lý có thể đánh giá chi tiết ưu và nhược điểm của từng kịch bản. Cách tiếp cận này loại bỏ tính chủ quan trong quá trình ra quyết định. Nó thay thế các giả định cảm tính bằng những con số định lượng cụ thể.

II. Vấn đề quy hoạch thoát nước đô thị tối ưu đa mục tiêu Hoa Lư

Hạ tầng thoát nước tại thành phố Hoa Lư đang đối mặt với nhiều bất cập lớn. Phần lớn mạng lưới cống ngầm được xây dựng qua nhiều thời kỳ khác nhau. Tiết diện cống không đồng nhất gây ra hiện tượng thắt nút cổ chai tại nhiều điểm. Bùn lắng và rác thải tích tụ lâu ngày làm suy giảm lưu lượng dòng chảy. Khả năng tiêu thoát của toàn hệ thống chỉ đáp ứng được khoảng 50 đến 60 phần trăm nhu cầu.

Sự thiếu kết nối giữa các đơn vị quản lý khiến việc vận hành kém hiệu quả. Công tác quy hoạch trước đây thường mang tính cục bộ và chắp vá. Các dự án chỉ giải quyết hiện tượng úng ngập tức thời tại từng tuyến phố riêng lẻ. Khi nâng cấp một khu vực, nước ngập lại bị dồn sang khu vực khác trũng hơn.

Quy trình ra quyết định hiện nay thiếu sự hỗ trợ của các công cụ tính toán số. Nhà quản lý thường dựa vào bảng biểu tĩnh và kinh nghiệm thực tế. Phương thức này không thể dự báo chính xác diễn biến dòng chảy dưới tác động của mưa lớn. Nguồn ngân sách hạn hẹp vì thế chưa đem lại hiệu quả cải thiện tương xứng.

2.1. Thực trạng quá tải và xung đột thủy lực của mạng lưới cống

Mạng lưới thoát nước trung tâm Hoa Lư chủ yếu là hệ thống thoát nước chung. Nước mưa và nước thải sinh hoạt cùng chảy vào một tuyến ống. Độ dốc lòng cống tại nhiều khu vực không đạt yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật. Vận tốc dòng chảy thấp tạo điều kiện cho bùn đất lắng đọng dày đặc.

Vào mùa mưa bão, mực nước ngoài sông tiếp nhận thường dâng cao hơn miệng xả. Nước từ sông chảy ngược vào đô thị gây ngập lụt nghiêm trọng trên diện rộng. Các trạm bơm cưỡng bức hoạt động quá tải và không đủ công suất giải tỏa. Sự xung đột giữa dòng chảy tự nhiên và công trình nhân tạo làm trầm trọng thêm tình trạng ngập úng. Hệ thống cần được đánh giá lại toàn diện bằng mô hình động lực học.

2.2. Hạn chế trong phân bổ vốn đầu tư và quy hoạch hạ tầng xám

Nguồn vốn ngân sách dành cho phát triển hạ tầng thoát nước luôn có giới hạn. Việc phân bổ vốn hiện nay phần lớn mang tính dàn trải và thiếu trọng tâm. Các nhà quy hoạch thường ưu tiên mở rộng kênh mương và cống bê tông truyền thống. Cách tiếp cận hạ tầng xám đơn thuần này đòi hỏi chi phí giải phóng mặt bằng khổng lồ.

Giải pháp công trình cứng không còn phát huy hiệu quả tối đa trong bối cảnh khí hậu biến đổi. Các công trình mới chỉ chuyển điểm ngập từ vị trí này sang vị trí khác. Quy hoạch thiếu vắng sự kết hợp của các giải pháp trữ nước sinh thái tự nhiên. Việc thiếu cân nhắc đa mục tiêu kinh tế và kỹ thuật gây lãng phí lớn cho ngân sách nhà nước.

III. Giải pháp quy hoạch thoát nước đô thị tối ưu đa mục tiêu Hoa Lư

Giải pháp cốt lõi cho Hoa Lư là tích hợp mô phỏng số và thuật toán tối ưu đa mục tiêu. Mô hình thủy lực SWMM được sử dụng để mô phỏng chính xác mạng lưới thoát nước đô thị. Công cụ này tính toán chi tiết lưu lượng, cao độ mực nước và thời gian ngập úng tại từng nút mạng. Dữ liệu địa hình và lượng mưa thực tế được đưa vào hệ thống để kiểm tra độ tin cậy.

Thuật toán di truyền đa mục tiêu được kết nối trực tiếp với mô hình thủy lực. Thuật toán này tự động tìm kiếm phương án tối ưu dựa trên hai hàm mục tiêu chính. Mục tiêu thứ nhất là giảm thiểu tổng thể tích ngập lụt đô thị. Mục tiêu thứ hai là tiết kiệm tối đa chi phí xây dựng và vận hành. Quy trình tự động lặp hàng nghìn lần để sàng lọc các phương án xuất sắc nhất.

Sự kết hợp giữa hạ tầng xám và hạ tầng xanh mang lại hiệu quả bền vững cao. Hệ thống cống ngầm được nâng cấp tại các vị trí xung yếu. Các hồ điều hòa sinh thái và thảm thấm nước được bố trí bổ sung tại các khu công viên. Giải pháp này vừa giảm đỉnh lũ vừa cải thiện cảnh quan sinh thái cho đô thị.

3.1. Ứng dụng mô hình thủy lực SWMM và thuật toán tiến hóa

Mô hình SWMM tái hiện trung thực phản ứng của mạng lưới thoát nước dưới các kịch bản mưa lớn. Hệ thống phân tích dòng chảy tràn trên bề mặt và dòng chảy chịu áp trong đường cống. Thuật toán tiến hóa NSGA-II liên kết với SWMM để tìm kiếm kích thước đường ống tối ưu. Thuật toán thay đổi ngẫu nhiên các thông số thiết kế và đánh giá kết quả thủy lực.

Qua nhiều thế hệ tiến hóa, các phương án kém hiệu quả sẽ bị loại bỏ dần. Thuật toán hội tụ về tập hợp nghiệm không chi phối Pareto. Mỗi điểm trên đường cong Pareto đại diện cho một kịch bản đầu tư cụ thể. Nhà quản lý có thể dễ dàng so sánh tỷ lệ giảm ngập tương ứng với từng mức kinh phí.

3.2. Tích hợp hạ tầng xanh và hồ điều hòa phân tán trong quy hoạch

Quy hoạch hiện đại đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa giải pháp công trình và phi công trình. Hệ thống thoát nước bền vững SuDS đóng vai trò chủ chốt trong việc giảm tải áp lực cho cống ngầm. Các thảm cỏ xanh, rãnh thấm và vườn mưa giúp tăng cường khả năng thấm tự nhiên. Nước mưa được giữ lại tại chỗ thay vì đổ dồn ngay ra đường phố.

Hồ điều hòa phân tán được quy hoạch tại các vùng trũng thấp quanh thành phố Hoa Lư. Các hồ này hoạt động như vùng đệm lưu trữ nước tạm thời khi xuất hiện mưa cực đoan. Khi mực nước sông giảm, nước trong hồ mới được xả ra ngoài bằng trọng lực hoặc máy bơm. Giải pháp này giúp cắt giảm đáng kể chi phí đào đắp và thay thế đường cống cũ.

IV. Ứng dụng quy hoạch thoát nước đô thị tối ưu đa mục tiêu Hoa Lư

Ứng dụng khung nghiên cứu tối ưu đa mục tiêu mang lại bước đột phá cho công tác quản lý tại Hoa Lư. Phương pháp này cung cấp luận cứ khoa học vững chắc cho các cơ quan thẩm quyền địa phương. Các nhà quản lý không còn phải lựa chọn phương án dựa trên cảm tính hay áp lực thời gian. Bản đồ rủi ro ngập lụt được số hóa với độ chính xác cao giúp cảnh báo sớm cho cộng đồng.

Hiệu quả kinh tế của mô hình được thể hiện rõ ràng qua việc cắt giảm chi phí đầu tư lãng phí. Ngân sách được tập trung vào các mắt xích xung yếu có tác động giảm ngập lớn nhất. Chi phí vận hành máy bơm và nạo vét hệ thống cũng giảm đi đáng kể. Các điểm nghẽn giao thông trong mùa mưa lũ được giải tỏa triệt để.

Về mặt xã hội, môi trường sống của người dân địa phương được cải thiện rõ rệt. Tình trạng nước thải tràn lên mặt đường sau mưa lớn được ngăn chặn hiệu quả. Cảnh quan đô thị du lịch Hoa Lư được bảo tồn nguyên vẹn và ngày càng nâng cao giá trị. Đây là tiền đề quan trọng để địa phương hoàn thiện tiêu chí đô thị loại hai thông minh và bền vững.

4.1. Lộ trình triển khai số hóa và nâng cấp hạ tầng thoát nước

Lộ trình thực hiện tại Hoa Lư cần được chia thành từng giai đoạn cụ thể và khoa học. Giai đoạn đầu tập trung vào công tác điều tra hiện trạng và số hóa toàn bộ hệ thống thoát nước. Các dữ liệu về cao độ đáy cống, kích thước mặt cắt và hướng dòng chảy được tích hợp vào GIS. Các điểm đo mưa tự động và cảm biến đo mực nước ngầm được lắp đặt đồng bộ.

Giai đoạn tiếp theo tập trung vào việc áp dụng mô hình toán để chạy các kịch bản quy hoạch. Các dự án ưu tiên được phân kỳ đầu tư dựa trên kết quả tối ưu hóa đa mục tiêu. Hệ thống giám sát thời gian thực giúp trung tâm điều hành phản ứng kịp thời với mưa cực đoan. Công tác bảo trì định kỳ được lập lịch chính xác nhờ dữ liệu thủy lực cập nhật liên tục.

4.2. Lợi ích kinh tế xã hội và môi trường trong phát triển bền vững

Mô hình quy hoạch tối ưu đem lại giá trị kép cho thành phố Hoa Lư. Về kinh tế, thành phố tiết kiệm hàng chục tỷ đồng nhờ loại bỏ các công trình xây dựng không cần thiết. Nguy cơ ngập lụt được kiềm chế giúp hạn chế hư hại đường sá và phương tiện giao thông. Các hoạt động kinh doanh và du lịch diễn ra liên tục mà không bị gián đoạn.

Về môi trường, các giải pháp xanh giúp thanh lọc nước mưa và bổ cập nguồn nước ngầm. Nhiệt độ bề mặt đô thị giảm đáng kể nhờ các mảng xanh và hồ nước điều hòa. Đời sống người dân được bảo đảm an toàn và tiện nghi hơn trong mùa mưa bão. Phương pháp tạo tiền đề vững chắc cho Hoa Lư phát triển thành đô thị di sản sinh thái tiêu biểu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng và biến đổi khí hậu (BĐKH) ngày càng gay gắt, vấn đề thoát nước đô thị đã trở thành thách thức lớn đối với các quốc gia, đặc biệt là Việt Nam. Ví dụ điển hình là ở Cần Thơ – thành phố lớn nhất đồng bằng sông Cửu Long, nơi ngập lụt nghiêm trọng hàng năm gây thiệt hại kinh tế gần 200 triệu USD, ảnh hưởng đến lõi đô thị và làm gián đoạn hoạt động kinh tế - xã hội [1]. Tại Hà Nội, các trận ngập lụt lịch sử như năm 2008 đã khiến mực nước dâng cao đến 1.0 m ở nhiều khu vực, ảnh hưởng đến hàng chục nghìn hộ dân và cơ sở hạ tầng, với thiệt hại tài sản lên đến hàng trăm triệu USD [2].

Năm 2024, bão Yagi đã gây thiệt hại khoảng 1.63 tỷ USD ở miền Bắc Việt Nam [3]. Nguyên nhân chính của vấn đề là sự quá tải của hệ thống thoát nước tại các đô thị vốn được xây dựng từ nhiều thập kỷ trước, đã xuống cấp nghiêm trọng và không còn khả năng đáp ứng lưu lượng nước mưa lớn trong thời gian ngắn. Trong khi đó, BĐKH làm gia tăng tần suất và cường độ các trận mưa lớn, khiến hệ thống thoát nước thường xuyên quá tải. Theo báo cáo của Ngân hàng Thế giới, dự kiến đến năm 2050, rủi ro ngập lụt ở các khu vực đô thị ở Việt Nam có thể tăng lên 7% dưới kịch bản BĐKH cao [6].

Đồng thời, quá trình đô thị hóa nhanh chóng đã làm tăng diện tích bề mặt không thấm nước, dẫn đến lưu lượng dòng chảy bề mặt tăng đột biến, làm trầm trọng thêm tình trạng ngập lụt. Để ứng phó, các địa phương đã có nhiều nỗ lực trong việc cải tạo, sửa chữa và nâng cấp hệ thống thoát nước đô thị, đồng thời tích hợp quy hoạch mạng lưới thoát nước vào các hồ sơ quy hoạch tổng thể phát triển đô thị. Điển hình như dự án chống ngập do triều cường khu vực TP.HCM (giai đoạn 1) với tổng mức đầu tư 10,000 tỷ đồng dự kiến vận hành toàn diện vào quý I/2026, tập trung xây dựng 6 cống kiểm soát triều lớn để kiểm 1 soát ngập cho vùng diện tích 570 km² với 6. Tại Hà Nội, dự án chống úng ngập cục bộ nội đô với kinh phí gần 400 tỷ đồng, tập trung nâng cấp hệ thống thoát nước và dự kiến hoàn thành từ 2025-2028 [8].

Song song đó, quản lý nhà nước đã ban hành nhiều quy định gần đây để giảm ngập lụt đô thị, như Chỉ thị số 19/CT-TTg ngày 19/6/2025 của Thủ tướng Chính phủ về tăng cường phòng chống thiên tai, yêu cầu địa phương chủ động đầu tư khắc phục ngập úng đô thị [9], bảo vệ hành lang thoát lũ và không san lấp hồ ao đầm; sửa đổi Nghị định 80/2014/NĐ-CP về thoát nước và xử lý nước thải (Bộ Xây dựng dự kiến trình Chính phủ tháng 6/2026), nhấn mạnh quản lý nước mưa như tài nguyên với các quy định về trữ nước, thấm nước và tái sử dụng; đồng thời, Dự thảo Luật Cấp, thoát nước sẽ được trình Chính phủ năm 2026 và Quốc hội năm 2027 để hoàn thiện khung pháp lý toàn diện [10]. Tuy nhiên, hiệu quả mang lại của các giải pháp cải tạo hiện nay còn khá hạn chế, tình trạng ngập lụt vẫn diễn ra thường xuyên với chiều hướng ngày càng nghiêm trọng, điển hình là các trận lũ liên tiếp ở khắp mọi miền đất nước năm 2025. Điều này xuất phát từ việc sửa chữa cục bộ chỉ giải quyết triệu chứng ngắn hạn, thiếu đồng bộ và lãng phí nguồn lực, trong khi chiến lược dài hạn đòi hỏi quy hoạch cụ thể và quản lý chặt chẽ. Theo khung pháp lý hiện hành, việc lập và quản lý quy hoạch hệ thống thoát nước đô thị chủ yếu qua Luật quy hoạch 2025 [11], Luật Quy hoạch đô thị và nông thôn 2024 [12] (sửa đổi bởi Luật 144/2025/QH15 [13]), Nghị định 80/2014/NĐ-CP [14] (sửa đổi bởi 98/2019/NĐ-CP [15]), và Quyết định 589/QĐ-TTg (2016), nhấn mạnh nguyên tắc tích hợp nhưng với mức độ chi tiết phân tầng theo cấp đô thị.

Ở đô thị loại đặc biệt và I, đồ án chuyên ngành được lập riêng biệt với yêu cầu bắt buộc xét kịch bản BĐKH, sử dụng mô phỏng số, GIS, SuDS và bản đồ ngập lụt. Ngược lại, đô thị loại II-III – chiếm đa số theo Nghị quyết 111/2025/UBTVQH15 [16] – chỉ tích hợp cơ bản, giới hạn ở cao độ nền, lưu vực và công trình đầu mối, thiếu mô phỏng số và xét BĐKH sâu, dẫn đến độ tin cậy thấp, dự báo sai lệch do dữ liệu cũ và khảo sát hạn chế. Quản lý cũng lỏng lẻo, chỉ dừng ở giám sát địa phương cơ bản mà thiếu GIS hay mô hình thủy lực, gây chồng chéo với quy hoạch thủy lợi-giao thông, “vá víu” hạ tầng và chậm cập nhật dữ liệu số hóa, làm giảm hiệu quả chống ngập. Các ví dụ ngập lụt nghiêm trọng năm 2025 tại đô thị loại II như Hoa Lư (Ninh Bình), Thái Nguyên (Thái Nguyên), Lạng Sơn (Lạng Sơn), Hà Tĩnh (Hà Tĩnh) đã thúc đẩy dự án địa phương, nhưng vẫn thiếu hướng dẫn toàn 2 diện.

Tại ĐBSCL, dự án CSIRO (2012) [17] áp dụng IUWM và Chương trình FPP (SECO-GIZ) thí điểm SuDS [18] tại Cà Mau, Long Xuyên, Rạch Giá chứng minh tiềm năng, song đòi hỏi bổ sung thể chế và vận hành bền vững. Những tồn tại này không chỉ làm giảm hiệu quả quy hoạch mà còn gây lãng phí nguồn lực nhà nước. Điều này cho thấy, hiện nay đang thiếu một công cụ hỗ trợ hiệu quả cho các nhà quản lý Nhà nước, các đơn vị tư vấn và cả các đơn vị thi công trong việc tìm ra các giải pháp hiệu quả trong việc xây dựng phương án quy hoạch hệ thống thoát nước đô thị. Sự đòi hỏi áp dụng các công cụ tính toán hiện đại trong quá trình xây dựng và quản lý quy hoạch hệ thống thoát nước đô thị là cấp thiết và quan trọng.

Một công cụ kỹ thuật hỗ trợ tiên tiến tiềm năng là tích hợp các thuật toán tối ưu đa mục tiêu (TƯĐMT) với các mô hình thủy lực nhằm tìm kiếm các giải pháp quy hoạch hệ thống thoát nước đô thị chính xác hơn và hiệu quả hơn. Trong cách tiếp cận này, các mô hình thủy lực chuyên dụng thông qua các phần mềm hiện đại như SWMM và MIKE cho phép mô tả chính xác hiện trạng hệ thống thoát nước, từ đó hỗ trợ đánh giá và dự đoán ứng xử của hệ thống trong các kịch bản mưa lũ khác nhau. Các thuật toán TƯĐMT giúp tự động hóa quá trình tìm kiếm các giải pháp quy hoạch hệ thống thoát nước hiệu quả, xét được đồng thời nhiều mục tiêu như chi phí xây dựng, vận hành và khả năng giảm thiểu rủi ro ngập lụt. Ngoài ra, phương pháp này không chỉ tập trung vào hạ tầng xám mà còn tích hợp các giải pháp hạ tầng xanh, mang lại hiệu quả bền vững hơn.

Các nghiên cứu quốc tế, chẳng hạn như tại Singapore với hệ thống thoát nước thông minh ABC Waters (chương trình được triển khai từ năm 2006 bởi PUB - Cơ quan Quản lý Nước Quốc gia Singapore), đã chứng minh tính hiệu quả của phương pháp này trong việc giảm lưu lượng đỉnh lên đến 33% và đạt hệ số dòng chảy hiệu quả 0.60 cho các cơn mưa thiết kế 10 năm, đồng thời cải thiện chất lượng nước bằng cách loại bỏ hạt cặn tốt hơn [19]. Tuy nhiên, tại Việt Nam, việc ứng dụng các phương pháp tối ưu hóa và mô phỏng số trong quy hoạch và quản lý quy hoạch hệ thống thoát nước đô thị còn rất hạn chế do thiếu dữ liệu đo đạc, nguồn lực và kỹ thuật tính toán. Chính vì vậy, tác giả chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP QUẢN LÝ QUY HOẠCH HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ BẰNG TÍCH HỢP TỐI ƯU ĐA MỤC TIÊU VÀ MÔ PHỎNG SỐ” nhằm góp phần xây dựng một công cụ hỗ trợ hiệu quả cho 3 công tác quy hoạch và quản lý quy hoạch hệ thống thoát nước đô thị hiện nay tại Việt Nam. Để đánh giá hiệu quả của giải pháp kỹ thuật đề xuất, khu vực Hoa Lư (Ninh Bình) được xem xét nghiên cứu như một ví dụ điển hình của các đô thị loại II và III tại Việt Nam, nơi cần các giải pháp quản lý thoát nước tiên tiến để giảm thiểu ngập lụt và hỗ trợ phát triển bền vững.

Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu tổng quát: Xây dựng khung quản lý quy hoạch hệ thống thoát nước mưa đô thị bền vững bằng tích hợp tối ưu đa mục tiêu và mô phỏng số, hình thành hệ thống hỗ trợ ra quyết định hiệu quả cho cơ quan quản lý, tư vấn và thi công. Các mục tiêu cụ thể: • Xây dựng thuật toán tối ưu hóa đa mục tiêu mới (MOEA/D-EpDE) dựa trên metaheuristic, làm nền tảng cho tích hợp với mô phỏng số. • Xây dựng khung quản lý quy hoạch động sử dụng mô phỏng số (MIKE/SWMM) để đánh giá hiện trạng, dự báo rủi ro và giải pháp xám/xanh. • Xây dựng khung quản lý quy hoạch nâng cao sử dụng tối ưu đa mục tiêu tích hợp mô phỏng thủy lực (SWMM), minh họa qua bài toán thực tế tại Hoa Lư.

• Xây dựng cơ chế chính sách địa phương để áp dụng hiệu quả khung quản lý quy hoạch đề xuất. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3. Đối tượng nghiên cứu Quản lý quy hoạch hệ thống thoát nước mưa đô thị tại các đô thị loại II và III ở Việt Nam, trọng tâm đề xuất khung quản lý quy hoạch dựa trên tích hợp mô phỏng số và tối ưu hóa đa mục tiêu. Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi nội dung: Phát triển thuật toán MOEA/D-EpDE, xây dựng khung quản lý quy hoạch tích hợp TƯĐMT với mô phỏng thủy lực (SWMM), đề xuất cơ chế chính sách địa phương nhằm ứng dụng hiệu quả khung quản lý được xây dựng.

4 - Phạm vi không gian: Khu vực Hoa Lư (Ninh Bình) – đô thị loại II theo Nghị quyết số 111/2025/UBTVQH15 của Ủy ban Thường vụ Quốc hội (ban hành ngày 24/12/2025, hiệu lực từ 01/01/2026), điển hình cho các đô thị tại Việt Nam ảnh hưởng lớn của quá trình đô thị hóa và BĐKH. - Phạm vi thời gian: Số liệu khảo sát thực tế tại khu vực nghiên cứu được thu thập giai đoạn 2024-2025, làm nền tảng đề xuất các giải pháp cho quy hoạch và quản lý quy hoạch hệ thống thoát nước đô thị tầm nhìn 2050, xét đến kịch bản BĐKH và đô thị hóa. Phương pháp nghiên cứu 4.