Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Khả Năng Tiêu Úng Cho Lưu Vực Sông Đàm Hà Nội

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu khả năng tiêu úng cho lưu vực sông đăm hà nội, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải thiện thực tiễn.

• Tác giả: Phạm Văn Ngọc
• Người hướng dẫn: PGS TS. Nguyễn Tuấn Anh
• Trường học: Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Thủy lợi
• Đề tài: Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của đô thị hóa đến nhu cầu tiêu nước của lưu vực sông Đăm, Hà Nội
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM KẾT
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG
• MỞ ĐẦU
• Tính cấp thiết của đề tài
• Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài
• Mục đích nghiên cứu
• Phạm vi nghiên cứu
• Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• Cách tiếp cận
• Phương pháp nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÔ THỊ HÓA VÀ TÁC ĐỘNG CỦA ĐÔ THỊ HÓA ĐẾN TIÊU NƯỚC
• 1.1. Đô thị hóa ở Việt Nam và Thành phố Hà Nội
• 1.2. Tác động của đô thị hóa đến hệ thống tiêu nước
• 1.3. Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG ĐĂM
• 2.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội
• 2.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 2.3. Hiện trạng hệ thống tiêu
• 3. CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐÔ THỊ HÓA ĐẾN NHU CẦU TIÊU CỦA LƯU VỰC SÔNG ĐĂM
• 3.1. Các bước đánh giá
• 3.2. Xác định mô hình mưa tiêu thiết kế
• 3.2.1. Phương pháp xác định mô hình mưa tiêu thiết kế
• 3.2.2. Lựa chọn và tính toán mô hình mưa tiêu thiết kế cho lưu vực sông Đăm
• 3.3. Phương pháp tính toán lưu lượng tiêu đô thị và nông nghiệp
• 3.4. Các kịch bản đô thị hóa trong lưu vực
• 3.4.1. Hiện trạng sử dụng đất của lưu vực năm 2017 (KBHT2017)
• 3.4.2. Kịch bản đô thị năm 2030 (KBHT2030)
• 3.4.3. Kịch bản đô thị 2050 (KBHT2050)
• 3.5. Sử dụng mô hình SWMM mô phỏng hệ thống tiêu
• 3.5.1. Lựa chọn mô hình mô phỏng mưa – dòng chảy
• 3.5.2. Kết quả mô phỏng cho hiện tại (năm 2017)
• 3.5.3. Kết quả mô phỏng cho năm 2030
• 3.6. Phân tích kết quả
• 3.6.1. So sánh kết quả tính toán cho 03 kịch bản về cơ cấu sử dụng đất
• 3.6.2. Đánh giá nguyên nhân
• 4. CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP HỆ THỐNG SÔNG ĐĂM
• 4.1. Đề xuất các giải pháp giảm thiểu ngập úng
• 4.1.1. Các giải pháp phi công trình
• 4.1.2. Đề xuất các giải pháp công trình
• 4.1.3. Đề xuất các giải pháp công trình và phi công trình
• 4.2. Đề xuất giải pháp và mô phỏng thủy lực cho các kịch bản
• 4.2.1. Mô phỏng cho kịch bản sử dụng đất năm 2017
• 4.2.2. Mô phỏng cho kịch bản sử dụng đất năm 2030
• 4.2.3. Mô phỏng cho kịch bản sử dụng đất năm 2050
• 4.2.4. So sánh số điểm ngập và lưu lượng lớn nhất cho năm 2030 và 2050
• 4.3. Kết luận chương
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Lưu vực sông Đăm, thuộc hệ thống thủy lợi sông Nhuệ, có diện tích 4.792,9 ha, đang đối mặt với tình trạng ngập úng nghiêm trọng do tốc độ đô thị hóa nhanh chóng. Theo quy hoạch phát triển Thành phố Hà Nội đến năm 2030, diện tích nông nghiệp trong lưu vực này sẽ giảm dần, trong khi nhu cầu tiêu nước tăng cao. Hệ thống thoát nước hiện tại không đáp ứng đủ, dẫn đến tình trạng tràn kênh và ngập úng. Địa hình tương đối bằng phẳng, với hướng dốc từ Tây sang Đông, tạo điều kiện cho việc tiêu nước tự chảy. Tuy nhiên, sự phát triển đô thị không đồng bộ và biến đổi khí hậu đã làm gia tăng tần suất và cường độ mưa lớn, khiến vấn đề ngập úng trở nên bức xúc hơn. Dự án cải tạo hệ thống tiêu thoát nước sông Đăm đã được phê duyệt, nhưng với kinh phí hạn chế, chỉ giải quyết được một phần vấn đề. Do đó, nghiên cứu này nhằm đánh giá ảnh hưởng của đô thị hóa đến nhu cầu tiêu nước và đề xuất giải pháp cải tạo hệ thống tiêu nước là rất cần thiết.

II. Mục đích và phạm vi nghiên cứu

Mục đích của nghiên cứu này là đánh giá ảnh hưởng của đô thị hóa đến nhu cầu tiêu nước của lưu vực sông Đăm, từ đó đề xuất các giải pháp cải tạo và nâng cấp hệ thống tiêu nước. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào lưu vực sông Đăm, Quận Bắc Từ Liêm, Thành phố Hà Nội. Nghiên cứu sẽ sử dụng các phương pháp tiếp cận thực tế và hệ thống, kết hợp với các phương pháp nghiên cứu mới về tiêu nước trên thế giới. Việc đánh giá này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tình hình hiện tại mà còn cung cấp cơ sở khoa học cho việc quy hoạch và quản lý tài nguyên nước trong bối cảnh đô thị hóa ngày càng gia tăng.

III. Tổng quan về đô thị hóa và tác động đến tiêu nước

Đô thị hóa ở Việt Nam, đặc biệt là tại Thành phố Hà Nội, diễn ra mạnh mẽ trong những năm gần đây. Từ năm 1945 đến nay, tỷ lệ đô thị hóa đã tăng đáng kể, với nhiều khu công nghiệp và đô thị mới hình thành. Tuy nhiên, quá trình này cũng đi kèm với nhiều vấn đề như thiếu quy hoạch, lãng phí đất nông nghiệp, và tình trạng ngập úng. Đặc biệt, Hà Nội có lịch sử phát triển đô thị lâu dài, nhưng sự phát triển không đồng bộ về hạ tầng đã dẫn đến nhiều hệ lụy như tắc đường, ô nhiễm môi trường và ngập úng. Việc nghiên cứu tác động của đô thị hóa đến hệ thống tiêu nước là cần thiết để tìm ra các giải pháp hiệu quả nhằm cải thiện tình hình.

IV. Đánh giá ảnh hưởng của đô thị hóa đến nhu cầu tiêu nước

Nghiên cứu đã xác định các bước đánh giá ảnh hưởng của đô thị hóa đến nhu cầu tiêu nước trong lưu vực sông Đăm. Các kịch bản đô thị hóa cho năm 2030 và 2050 đã được xây dựng, cho thấy sự gia tăng đáng kể trong nhu cầu tiêu nước. Mô hình SWMM được sử dụng để mô phỏng hệ thống tiêu nước, cho phép phân tích các kịch bản khác nhau về sử dụng đất và lượng mưa. Kết quả cho thấy, với sự gia tăng dân số và diện tích đô thị, nhu cầu tiêu nước sẽ tăng lên, trong khi hệ thống hiện tại không đủ khả năng đáp ứng. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết phải cải tạo và nâng cấp hệ thống tiêu nước để giảm thiểu ngập úng.

V. Đề xuất giải pháp cải tạo nâng cấp hệ thống tiêu nước

Dựa trên kết quả đánh giá, nghiên cứu đề xuất các giải pháp cải tạo và nâng cấp hệ thống tiêu nước sông Đăm. Các giải pháp bao gồm cả công trình và phi công trình, nhằm giảm thiểu ngập úng và cải thiện khả năng tiêu nước. Mô phỏng thủy lực cho các kịch bản sử dụng đất năm 2017, 2030 và 2050 cho thấy sự cần thiết phải đầu tư vào hạ tầng thoát nước. Việc áp dụng các giải pháp này không chỉ giúp cải thiện tình hình ngập úng mà còn bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng sống cho cư dân trong khu vực.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại khu vực phía Tây thành phố Hà Nội đang tạo ra sức ép hạ tầng kỹ thuật vô cùng lớn, đặc biệt là hệ thống thoát nước mặt. Lưu vực sông Đăm (còn gọi là sông Pheo) thuộc hệ thống thủy nông sông Nhuệ có tổng diện tích tự nhiên 4.792,9 ha. Phạm vi lưu vực bao gồm 3.200 ha thuộc địa bàn 5 xã của huyện Đan Phượng (Liên Hà, Liên Trung, Tân Hội, Tân Lập) tiêu nước qua kênh T1 và 1.592,9 ha thuộc địa bàn 6 xã, phường của quận Bắc Từ Liêm (Thượng Cát, Tây Tựu, Liên Mạc, Minh Khai, Phú Diễn, Cổ Nhuế). Vùng nghiên cứu có địa hình tương đối bằng phẳng với cao độ phổ biến từ +6,4 m đến +6,6 m, thấp dần về phía Đông Nam thuộc khu vực Phú Diễn và Cổ Nhuế với cao độ chỉ từ +5,3 m đến +5,5 m.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm xuất phát từ thực trạng chuyển đổi ồ ạt đất nông nghiệp sang đất xây dựng đô thị, làm suy giảm nghiêm trọng diện tích thấm tự nhiên và không gian trữ nước tạm thời. Thực tế cho thấy, các trận mưa có tổng lượng trên 100 mm đã gây ra tình trạng ngập úng nghiêm trọng với tần suất xuất hiện hơn 10 lần mỗi năm. Tuyến kênh trục chính dài 11,983 km thường xuyên quá tải do mặt cắt dòng chảy bị bồi lắng, co hẹp chỉ còn từ 6 m đến 8 m tại nhiều đoạn hạ lưu. Mục tiêu cụ thể của đề tài là đánh giá định lượng tác động của quá trình đô thị hóa đến nhu cầu tiêu thoát nước, đồng thời đề xuất giải pháp công trình và phi công trình cải tạo hệ thống sông Đăm đến năm 2030 và tầm nhìn 2050. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc giảm thiểu ngập úng cho hơn 105.000 cư dân, cắt giảm từ 40% đến 58% lưu lượng đỉnh dòng chảy và cung cấp cơ sở khoa học tin cậy cho công tác quy hoạch đô thị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng kết hợp giữa thủy lực công trình và thủy văn đô thị hiện đại. Khung lý thuyết trọng tâm bao gồm lý thuyết cân bằng nước mặt ruộng và phương trình dòng chảy mặt dựa trên phương trình liên tục kết hợp công thức thực nghiệm Manning-Strickler. Trong tính toán mưa thiết kế, đề tài ứng dụng các mô hình mưa tiên tiến như phương pháp khối xen kẽ của Chow, mô hình phân bố mưa của Keifer và Chu, cùng mô hình mưa của Huff nhằm xác định quy luật biến đổi cường độ mưa theo thời gian.

Các khái niệm then chốt được chuẩn hóa bao gồm: hệ số tiêu nước (l/s/ha), dung tích trữ nước tạm thời của thảm phủ, thời gian tập trung dòng chảy, và tỷ lệ diện tích không thấm nước của bề mặt đô thị. Cơ sở quy chuẩn kỹ thuật dựa trên QCVN 04-05:2012/BNNPTNT về quy chuẩn quốc gia công trình thủy lợi, Quyết định số 937/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ quy định hệ số tiêu nông nghiệp từ 6 đến 8 l/s/ha và hệ số tiêu đô thị từ 17,9 đến 19,7 l/s/ha, cùng tiêu chuẩn thoát nước đô thị TCVN 7957:2008.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập toàn diện từ chuỗi số liệu khí tượng quan trắc nhiều năm tại trạm Láng, số liệu địa hình chi tiết trên 11,983 km trục kênh sông Đăm và bản đồ quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội theo Quyết định 1259/QĐ-TTg. Về mô hình mưa tiêu thiết kế, tác giả lựa chọn trận mưa 72 giờ lớn nhất với tần suất thiết kế P=10% (tổng lượng mưa đạt 338,1 mm, trong đó ngày lớn nhất đạt 181,7 mm) để thỏa mãn yêu cầu tiêu thoát đồng thời cho cả khu vực đô thị và sản xuất nông nghiệp.

Phương pháp nghiên cứu tích hợp hai mô hình tính toán:

1. Mô hình SWMM 5.0 (Storm Water Management Model) do Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ phát triển, được sử dụng để mô phỏng quá trình mưa - dòng chảy mặt và diễn toán thủy lực sóng động lực học trong mạng lưới kênh, nút, cống và hồ điều hòa đô thị.
2. Mô hình diễn toán hồ chứa mặt ruộng (tính toán bằng công cụ chuyên dụng) áp dụng cho các diện tích canh tác lúa nước còn lại, sau đó đưa lưu lượng xả vào các nút biên của mô hình SWMM.

Phương pháp chọn mẫu dữ liệu địa hình và thủy lực bao phủ toàn bộ 100% các tuyến kênh nhánh chính và 4.792,9 ha lưu vực. Việc lựa chọn mô hình SWMM 5.0 là hoàn toàn tối ưu vì công cụ này có khả năng mô phỏng chi tiết chế độ dòng chảy không ổn định, đánh giá chính xác hiện tượng dềnh ứ tại các nút giao cắt thủy lực và phản ánh chân thực ảnh hưởng của các bề mặt không thấm nước trong đô thị.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình mô phỏng thủy văn và thủy lực cho 3 kịch bản sử dụng đất đã mang lại những phát hiện quan trọng:

Thứ nhất, cơ cấu sử dụng đất thay đổi nhanh chóng làm đảo lộn hoàn toàn chế độ thủy văn lưu vực. Năm 2017, đất nông nghiệp chiếm ưu thế với 3.033 ha (chiếm hơn 63% diện tích), đất đô thị là 1.760 ha. Đến năm 2030, diện tích đất nông nghiệp sụt giảm nghiêm trọng xuống còn 327 ha (giảm 89,2%), trong khi đất đô thị tăng lên 2.388 ha và đất vành đai xanh đạt 2.078 ha. Đến năm 2050, 100% diện tích lưu vực (4.792,9 ha) chuyển đổi hoàn toàn thành đất đô thị.

Thứ hai, nhu cầu tiêu thoát nước gia tăng đột biến theo tốc độ đô thị hóa. Do hệ số tiêu đô thị cao gấp 2,5 đến 3,2 lần so với nông nghiệp, tổng lượng và lưu lượng đỉnh dòng chảy tràn tăng vọt. Kết quả mô phỏng thủy lực cho thấy nếu giữ nguyên hiện trạng mặt cắt kênh năm 2017, khi bước sang năm 2030 và 2050, toàn bộ hệ thống sẽ xuất hiện hàng loạt nút ngập úng với độ sâu ngập tràn bờ từ 0,3 m đến hơn 0,8 m.

Thứ ba, giải pháp hồ điều hòa mang lại hiệu quả cắt lũ vượt trội. Khi bố trí diện tích hồ điều hòa chiếm tỷ lệ từ 5,6% đến 6,0% diện tích đô thị, lưu lượng đỉnh dòng chảy tại đoạn kênh K-SD1 giảm từ 35% đến 48%, đồng thời xóa bỏ hoàn toàn các điểm ngập tràn bờ trên toàn tuyến sông Đăm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân căn bản của tình trạng ngập úng là sự biến mất của không gian trữ nước tự nhiên. Trước đây, diện tích trồng lúa đóng vai trò như các hồ chứa tạm thời có khả năng chịu ngập từ 3 đến 5 ngày mà không gây thiệt hại. Khi đô thị hóa diễn ra, bề mặt bị bê tông hóa làm hệ số dòng chảy mặt tăng từ khoảng 0,3 lên hơn 0,85, rút ngắn thời gian tập trung nước về trục chính.

Dữ liệu mô phỏng trong luận văn được minh họa rõ nét qua biểu đồ quan hệ giữa lưu lượng lớn nhất (Qmax) và tỷ lệ diện tích hồ điều hòa. Đường cong quan hệ chỉ ra rằng hiệu quả giảm lưu lượng đỉnh tăng nhanh khi tỷ lệ hồ đạt từ 1% đến 5,6%, sau đó có xu hướng tiệm cận ổn định khi vượt quá 6%.

Kết quả này hoàn toàn tương đồng với các công trình nghiên cứu quốc tế, tiêu biểu như nghiên cứu của nhóm tác giả P. Kaini tại lưu vực Silver Creek (Hoa Kỳ) khi chỉ ra quy mô hồ điều hòa 5,6% giúp đạt lưu lượng đỉnh nhỏ nhất, hay nghiên cứu của Xingqi Zhang và Maochuan Hu tại Trung Quốc khẳng định dung tích trữ có thể triệt giảm tới 58% lượng dòng chảy mặt cực đại. Điều này khẳng định tính đúng đắn và độ tin cậy cao của phương pháp mô hình hóa được áp dụng trong luận văn.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giải quyết triệt để bài toán ngập úng lưu vực sông Đăm, luận văn đề xuất hệ thống giải pháp công trình và phi công trình đồng bộ:

1. Quy hoạch và xây dựng hệ thống hồ điều hòa phân tán: Ủy ban nhân dân quận Bắc Từ Liêm và huyện Đan Phượng cần dành tối thiểu 6,0% quỹ đất đô thị quy hoạch để xây dựng chuỗi hồ điều hòa sinh thái, hoàn thành trước năm 2030 nhằm cắt giảm từ 40% đến 55% lưu lượng đỉnh dòng chảy mặt.
2. Nạo vét, mở rộng và kiên cố hóa trục tiêu sông Đăm: Ban Quản lý Dự án Đầu tư Xây dựng Công trình Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Hà Nội triển khai mở rộng bề rộng đáy sông từ mức 6 m đến 8 m hiện tại lên 12 m đến 18 m trên toàn tuyến dài 11,983 km, kết hợp kè bờ chống sạt lở và chống lấn chiếm hành lang thoát lũ, thực hiện trong giai đoạn 2025 - 2028.
3. Ban hành quy định phát triển hạ tầng thoát nước bền vững (LID): Sở Xây dựng Hà Nội cần áp dụng tiêu chuẩn bắt buộc đối với các khu đô thị mới, yêu cầu duy trì tối thiểu 20% bề mặt thấm nước tự nhiên thông qua thảm cỏ trũng, rãnh thấm và bê tông xốp, triển khai đồng loạt từ năm 2025.
4. Nâng cấp hệ thống quan trắc và điều tiết thông minh: Công ty Trách nhiệm hữu hạn Một thành viên Đầu tư Phát triển Thủy lợi Đan Hoài lắp đặt các trạm đo mực nước tự động và cửa van đóng mở tự động tại cửa xả sông Nhuệ, đưa vào vận hành trước năm 2027 nhằm tối ưu hóa khả năng tiêu tự chảy khi mực nước sông Nhuệ dưới +5,5 m.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu khoa học có giá trị ứng dụng cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

1. Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định quy hoạch: Sở Quy hoạch - Kiến trúc Hà Nội và Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn sử dụng các số liệu kịch bản 2030 - 2050 để tích hợp vào đồ án quy hoạch phân khu đô thị và mạng lưới thoát nước lưu vực sông Nhuệ.
2. Đơn vị quản lý và vận hành công trình thủy lợi: Công ty Thủy lợi Đan Hoài và Công ty Thoát nước Hà Nội khai thác bộ thông số thủy lực, bảng tra lưu lượng đỉnh và kịch bản vận hành cống để chủ động điều tiết tiêu úng trong mùa mưa bão.
3. Kỹ sư tư vấn thiết kế hạ tầng kỹ thuật: Các đơn vị tư vấn cấp thoát nước sử dụng quy trình mô hình hóa SWMM 5.0 và thông số mặt cắt kênh trong luận văn để lập báo cáo nghiên cứu khả thi cho các dự án cải tạo sông Pheo và hệ thống hồ điều hòa lân cận.
4. Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên cao học: Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành Thủy lợi, Tài nguyên nước sử dụng tài liệu này làm bài học thực tiễn mẫu mực về phương pháp tích hợp mô hình thủy văn nông nghiệp với mô hình thủy lực đô thị.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao đô thị hóa lại làm nhu cầu tiêu thoát nước tăng đột biến?

Quá trình đô thị hóa làm thay đổi hoàn toàn lớp thảm phủ tự nhiên. Việc bê tông hóa đất nông nghiệp làm giảm hệ số thấm từ trên 70% xuống dưới 15%, đồng thời triệt tiêu các vùng trũng trữ nước tự nhiên. Nước mưa không còn thấm vào lòng đất mà lập tức chuyển hóa thành dòng chảy mặt, làm tăng lưu lượng tiêu thiết kế từ 6 đến 8 l/s/ha lên 17,9 đến 19,7 l/s/ha theo quy chuẩn hiện hành.

Mô hình mưa 72 giờ lớn nhất được xác lập dựa trên cơ sở khoa học nào?

Mô hình mưa được tính toán từ số liệu quan trắc nhiều năm tại trạm khí tượng Láng với tần suất thiết kế P=10% (chu kỳ lặp lại 10 năm một lần) theo quy chuẩn QCVN 04-05:2012/BNNPTNT. Tổng lượng mưa trận thiết kế đạt 338,1 mm, đảm bảo thỏa mãn đồng thời điều kiện tính toán tiêu thoát theo giờ cho vùng đô thị và tiêu thoát dài ngày cho vùng sản xuất nông nghiệp.

Phần mềm SWMM 5.0 mang lại ưu thế gì trong mô phỏng hệ thống tiêu?

SWMM 5.0 là công cụ mô phỏng động lực học dòng chảy hoàn chỉnh, cho phép theo dõi đồng thời quá trình hình thành dòng chảy mặt và diễn toán dòng chảy trong mạng lưới dẫn phức tạp. Mô hình giải quyết chính xác bài toán thủy lực sóng động lực học, mô phỏng chân thực các hiện tượng dềnh nước, tràn cống, ngập nút và điều tiết của hồ chứa trong điều kiện biên thay đổi liên tục.

Quy mô hồ điều hòa bao nhiêu là tối ưu cho lưu vực sông Đăm?

Qua các kịch bản diễn toán thủy lực trên mô hình SWMM, quy mô diện tích hồ điều hòa tối ưu được xác định chiếm từ 5,6% đến 6,0% diện tích đất đô thị. Với tỷ lệ này, hệ thống có thể triệt giảm từ 35% đến 48% lưu lượng đỉnh dòng chảy mặt, đảm bảo triệt tiêu hoàn toàn các điểm ngập úng trên trục kênh chính mà vẫn tối ưu hóa hiệu quả sử dụng quỹ đất.

Giải pháp nào là quan trọng nhất nếu quỹ đất xây dựng hồ điều hòa bị hạn chế?

Trong trường hợp quỹ đất hạn chế, giải pháp cốt lõi là kết hợp đa tầng: mở rộng mặt cắt lòng dẫn trục sông Đăm lên 12 đến 18 m, nạo vét tăng dung tích tự nhiên, kết hợp áp dụng nghiêm ngặt các công trình thấm ngấm phi tập trung tại nguồn (LID) như vỉa hè thấm nước, bể ngầm thu trữ nước mưa tại từng tòa nhà và thảm xanh đô thị để giảm lưu lượng tràn vào hệ thống.

Kết luận

• Đề tài đã đánh giá toàn diện và định lượng chính xác tác động của đô thị hóa đến chế độ thủy văn - thủy lực lưu vực sông Đăm với quy mô 4.792,9 ha.
• Luận văn làm rõ xu hướng chuyển dịch cơ cấu đất đai: diện tích nông nghiệp giảm sâu từ 3.033 ha năm 2017 xuống còn 327 ha năm 2030 và đạt 100% đô thị hóa vào năm 2050.
• Ứng dụng thành công mô hình tích hợp SWMM 5.0 và cân bằng nước mặt ruộng dưới trận mưa thiết kế 338,1 mm, xác định chính xác các điểm nghẽn ngập úng trên mạng lưới.
• Khẳng định giải pháp xây dựng chuỗi hồ điều hòa chiếm tỷ lệ 6,0% diện tích đô thị kết hợp mở rộng mặt cắt sông Đăm dài 11,983 km là phương án tối ưu nhất.
• Đề xuất lộ trình triển khai hạ tầng kỹ thuật thoát nước cụ thể theo từng giai đoạn từ năm 2025 đến năm 2035, gắn liền với phân định trách nhiệm rõ ràng cho từng cơ quan ban ngành.

Công trình là đóng góp khoa học quan trọng giúp nâng cao năng lực chống chịu ngập úng cho thủ đô Hà Nội. Các đơn vị quản lý quy hoạch và doanh nghiệp phát triển hạ tầng cần sớm tham khảo, ứng dụng kết quả nghiên cứu này vào thực tiễn đầu tư xây dựng để hướng tới một đô thị phát triển bền vững và an toàn trước thiên tai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Sông Đăm (còn gọi là sông Pheo) thuộc hệ thống thủy lợi sông Nhuệ, lưu vực phụ trách có diện tích 4.792,9ha bao gồm diện tích tiêu huyện Đan phượng ra kênh T1 về sông Đăm gồm 5 xã Liên Hà, Liên Trung, Tân Hội, Tân Lập là 3.200 ha, diện tích tiêu cho Quận Bắc Từ liêm gồm 6 xã, phường Thượng cát, Tây tựu, Liên mạc, Minh khai, Phú diễn, Cổ Nhuế là 1. Đây là một lưu vực kín được bao bọc bởi phía Bắc là đê sông Hồng, phía Tây là đê sông Đáy, phía Nam là đường 32, phía Đông là sông Nhuệ. Hướng dốc từ Tây sang Đông theo dọc trục sông Đăm.

Theo quy hoạch phát triển Thành phố Hà Nội đến năm 2030, diện tích nông nghiệp của các xã, phường trong lưu vực tiêu của sông Đăm giảm dần và chuyền dần sang đô thị và vành đai xanh. Trong vài năm gần đây tốc độ đô thị hóa trong lưu vực sông Đăm tăng nhanh khiến nhu cầu tiêu tăng mạnh, nhưng hạ tầng thoát nước trong khu vực chưa đáp ứng đủ nên đã xảy ra việc tràn kênh, ngập úng trong lưu vực phụ trách. Địa hình toàn vùng hệ thống sông Đămnhìn chung tương đối bằng phẳng, cao độ trung bình (+6,0÷ +7,0)m; cao độ phổ biến (+6,4 ÷ +6,6)m; thấp nhất là khu vực phía Đông Nam của vùng dự án thuộc các xã, phường Phú Diễn và Cổ Nhuế, cao độ (+5,3÷5,5)m. Hướng dốc chung của toàn vùng là Tây Bắc-Đông Nam, cao ở phía các xã thuộc huyện Đan Phượng và thấp dần về phía cửa ra sông Nhuệ thuộc Quận Bắc Từ Liêm.Hướng dốc thứ hai là từ phía sông Hồng và từ đường 32 vào trục tiêu sông Đăm.

Như vậy có thể nói xu thế dốc của địa hình tự nhiên trong lưu vực phù hợp với hướng tiêu tự chảy từ sông Đăm ra sông Nhuệ. Sông Đăm là dòng sông tự nhiên đóng vai trò là trục tiêu chính cho vùng nghiên cứu, mặt bằng tuyến sông không thẳng và mặt cắt ngang thay đổi nhiều từ 5m đến 15m. Các tuyến tiêu nhánh đổ vào trục sông Đăm theo hình thức tự chảy. Hiện trạng hệ thống tiêu nước sông Nhuệ trở nên quá tải, lạc hậu về công nghệ, vận hành chưa khoa học.

Do quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh, cơ cấu sử dụng đất thay 1 đổi theo hướng tăng tỷ trọng đất đô thị và giảm tỷ trọng đất nông nghiệp, biến đổi khí hậu khiến các trận mưa có cường độ lớn thường xuyên xảy ra hơn làm cho vấn đề ngập úng tại đây trở nên ngày càng bức xúc. Trước bức xúcvề tình trạng ngập úng và tình trạng lấn chiếm lòng kênh, thành phố Hà Nội đã phê duyệt dự án Dự án Cải tạo tiêu thoát nước sông Pheo (sông Đăm), huyện Từ Liêm, TP Hà Nội [1]. Nhưng với kinh phí hạn hẹp và đầu tư không đồng bộ nên chỉ giải quyết được vấn đề khai thông ách tắc dòng chảy và kè một vài vị trí xung yếu chống lấn chiếm với bài toán thủy lực tiêu cho nông nghiệp là chính và chỉ phù hợp với hiện trạng cơ cấu sử dụng đất năm 2010. Các nghiên cứu được công bố gần đây của các tác giả: Nguyễn Song Dũng [2], Dương Thanh Lượng [3] và Lưu Văn Quân … về vấn đề tiêu thoát cho đô thị và vùng hỗn hợp đô thị - nông nghiệp.

Vì vậy đề tài “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của đô thị hóa đến nhu cầu tiêu nước của lưu vực sông Đăm, Hà Nội” bằng mô phỏng, đánh giá hệthống tiêudo ảnh hưởng của đôthịhóanhằmcungcấpcáccơ sở khoahọcđể đề xuất các giải pháp cải tạo, nâng cấphệ thống tiêu sông Đăm là hết sức cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn. Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài 2.