MỞ ĐẦU Hà Nội “Ở giữa khu vực trời đất, được thế rồng chầu hổ phục, chính giữa nam bắc đông tây, tiện nghi núi sông sau trước. Mặt đất rộng mà bằng phẳng, thế đất cao mà sáng sủa, dân cư không khổ, thấp tối tăm, muôn vật hết sức tươi tốt phồn thịnh. Xem khắp nước Việt, đó là nơi thắng địa, thực là chỗ tụ hội quan yếu của bốn phương, đúng là nơi thượng đô kinh sư mãi muôn đời” [38]. Với lời lẽ súc tích của “Chiếu dời Đô”, Lý Công Uẩn đã xuất sắc lƣu lại cho con cháu muôn đời sau hiểu đƣợc những gì mà Ông đã lựa chọn cho một Thủ Đô muôn đời.
Những điều mộc mạc và tƣởng nhƣ đơn giản ấy: “rộng mà bằng phẳng”…“cao và sáng sủa”…“dân cƣ không khổ, thấp tối tăm, muôn vật hết sức tƣơi tốt phồn thịnh”, v. chính là sự tổng hợp một cách sinh động của những khảo sát và đánh giá về môi trƣờng Hà Nội tại thời điểm đó; hơn thế nữa, đó còn là tiêu chí cho môi trƣờng của Thủ Đô hơn một nghìn năm sau. Nằm ở vị trí từ 20°53' đến 21°23' độ vĩ Bắc và 105°44' đến 106°02' độ kinh Đông, đƣợc che chắn ở phía Bắc - Đông Bắc bởi dãy Tam Đảo và ở phía Tây bằng dãy núi Ba Vì - Tản Viên, Thủ Đô Hà Nội nằm trong vùng tam giác châu thổ sông Hồng, là một trong những vựa lúa quan trọng nhất trong suốt chiều dài lịch sử của nƣớc Việt từ hàng ngàn năm nay, là trung tâm địa chính trị quan trọng nhất của nƣớc cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam [11]. Đó là Hà Nội, địa linh nhân kiệt, Thủ Đô ngàn đời của non sông đất Việt, thành phố vì hòa bình (City of Peace) nhƣ tổ chức Khoa học Văn hóa và Giáo dục thế giới (UNESCO) đã vinh danh vào ngày 16/7/1999 [68].
Tính cấp thiết của nghiên cứu Xuyên suốt chiều dài lịch sử phát triển nghìn năm văn hiến, luôn đóng vài trò là trung tâm của các hoạt động giữ nƣớc và dựng nƣớc, Hà Nội đã không chỉ chứng kiến những thời kỳ phát triển thịnh vƣợng mà còn là chứng tích của nhiều giai đoạn thăng trầm của đất nƣớc. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Vào những năm đầu của thế kỷ 21, Hà Nội đã có dân số hơn 6 triệu ngƣời, trong đó có hơn 1,5 triệu dân đang sống và làm việc trong khu vực nội thành với mật độ rất cao. Trong khi mật độ dân số trung bình của Hà Nội là 1.979 ngƣời/km², thì tại một số quận, thí dụ nhƣ quận Đống Đa, mật độ dân số lên tới 35.341 ngƣời/km² [10, 42]. Hơn thế nữa, trong bối cảnh hội nhập và mở cửa hiện nay, sự phát triển của Hà Nội nói chung và việc bùng nổ trong mở rộng nội đô ra các đô thị ngoại vi song hành với quá trình bê tông hóa nội đô Hà Nội nói riêng đã cho thấy những tiêu chuẩn về một môi trƣờng xanh, sạch đẹp nhƣ Lý Công Uẩn đặc tả trong Chiếu dời Đô đã bị vƣợt quá giới hạn, một trong những biểu hiện đó chính là tình trạng mất cân bằng trầm trọng về môi trƣờng nƣớc của Thủ Đô.
Chỉ từ đầu năm 2008 đến giữa năm 2010, UBND thành phố Hà Nội đã phê duyệt cho 223 dự án nhà cao tầng (từ 9 tầng trở lên) đƣợc phép đầu tƣ. Điều này giải thích một phần lý do tăng dân số tại bốn quận nội thành Hà Nội cũ trƣớc năm 1995, từ khoảng 80 vạn ngƣời lên tới hơn 1,5 triệu ngƣời tại nội thành hiện nay. Trong khi đó, các quy hoạch cải tạo, nâng cấp các hệ thống hạ tầng kỹ thuật trong các giai đoạn khác nhau đã không đạt tính kế thừa, do đó không phát huy đƣợc hiệu quả đầu tƣ và đây đƣợc coi là những nguyên nhân cơ bản làm cho môi trƣờng nƣớc mặt nội thành xuống cấp, bị ô nhiễm nặng nề [15]. Thực tế đã chỉ ra rằng, dù đã có rất nhiều tiến bộ với các kế hoạch cải tạo mạng lƣới tiêu thoát nƣớc ngắn, trung và dài hạn, cho đến thời điểm này, khu vực nội đô của Hà Nội vẫn luôn bị đe dọa bởi úng ngập mỗi khi có bão và mƣa về [15].
Ngay cả sau dự án thoát nƣớc giai đoạn I với các công trình đầu mối đƣợc cải tạo nhằm mục đích thoát úng với lƣợng mƣa 172 mm/2ngày, tình trạng úng ngập của nội đô Hà Nội vẫn có nhiều diễn tiến phức tạp, khó kiểm soát và diễn ra nhiều lần hàng năm [42]. Bên cạnh việc úng ngập chƣa đƣợc kiểm soát, tình trạng ô nhiễm môi trƣờng nƣớc của nội đô Hà Nội cũng đang là vấn đề nan giải: “Hệ thống thoát nƣớc ở Hà Nội cũ cũng nhƣ ở nhiều đô thị khác trong thủ đô Hà Nội, đều là hệ 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thống chắp vá giữa khu cũ và khu mới, giữa lạc hậu và hiện đại, chƣa có hệ thống thoát nƣớc thải riêng với thoát nƣớc mƣa. Hiện nay, Hà Nội cũ mới xử lý đƣợc khoảng 5% nƣớc thải sinh hoạt, còn lại 95% nƣớc thải sinh hoạt đô thị chỉ đƣợc xử lý sơ bộ rồi đổ thẳng vào sông, hồ, gây ra ô nhiễm trầm trọng môi trƣờng nƣớc mặt” [15]. Đã có nhiều nghiên cứu khoa học và thực tiễn trong việc giải quyết tình trạng ngập úng và ô nhiễm môi trƣờng nƣớc Hà Nội, song chƣa có những giải pháp thực sự hữu hiệu, kết hợp đƣợc việc giải quyết tình trạng úng ngập và giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng nƣớc của nội đô [29].
Bên cạnh đó, các bộ cơ sở dữ liệu đã có còn phân tán, chƣa đƣợc tổ chức đầy đủ và đồng bộ; dẫn đến tình trạng không hiệu quả trong hợp tác về ứng dụng mô phỏng để có thể chỉ ra đƣợc nguyên nhân và lƣợng hóa tình trạng mất cân bằng của môi trƣờng nƣớc nội đô Hà Nội. Trong bối cảnh đó, nhằm góp phần khắc phục các thiếu sót nêu trên, tác giả thực hiện đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học mô phỏng hệ thống cân bằng nước mặt trong úng ngập khu vực nội thành Hà Nội”. Mục tiêu của nghiên cứu a. Thiết lập bộ cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu hệ thống cân bằng nƣớc mặt khu vực nội đô Hà Nội.
Xác định các yếu tố quyết định trong hệ thống cân bằng nƣớc mặt của khu vực nghiên cứu, chỉ ra những nguyên nhân làm mất cân bằng hệ thống về chất và lƣợng (ô nhiễm, ngập úng). Đề xuất giải pháp, góp phần khắc phục tình trạng mất cân bằng cho hệ thống tiêu thoát nƣớc nội đô, từng bƣớc giảm thiểu tình trạng ngập úng và cải thiện ô nhiễm cho môi trƣờng nƣớc của Thủ Đô, từ cục bộ đến tổng thể. 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Phạm vi và nội dung nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: Lƣu vực sông Tô Lịch, bao gồm các quận nội thành nhƣ Ba Đình, Hoàn Kiếm, Hai Bà Trƣng, Đống Đa và một phần các quận Tây Hồ, Cầu Giấy, Thanh Xuân và Hoàng Mai, cùng với toàn bộ hệ thống tiêu thoát nƣớc từ hệ thống sông tiêu hở, hệ thống cống ngầm cho đến hệ thống hồ điều hòa cũng nhƣ các cơ sở hạ tầng là phạm vi không gian của nghiên cứu.
Nghiên cứu tiến hành trên cả hai phƣơng diện của hệ thống cân bằng nƣớc mặt; cân bằng về lƣợng - tức nghiên cứu về úng ngập trong mùa mƣa bão và cân bằng về chất - tức nghiên cứu về ô nhiễm nƣớc mặt tại một số thủy vực bị ảnh hƣởng thƣờng xuyên trong các thay đổi về ô nhiễm và úng ngập đan xen. Cho đến nay, tình trạng mất cân bằng của môi trƣờng nƣớc nội đô Hà Nội là kết quả của quá trình phát triển Thủ Đô trải qua nhiều giai đoạn lịch sử. Bộ cơ sở dữ liệu đƣợc tập hợp và phát triển trong nghiên cứu thể hiện tính kế thừa và phát triển, đƣợc cập nhật theo thời gian, chú trọng đến quy hoạch phát triển của Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn năm 2050. Nội dung của nghiên cứu được xác định như sau: d.
Nghiên cứu tổng quan về hệ thống cân bằng nƣớc, những vấn đề úng ngập và ô nhiễm nƣớc mặt vùng nội đô Hà Nội theo luận điểm hệ thống cân bằng nƣớc e. Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu hệ thống cân bằng nƣớc mặt nội đô Hà Nội f. Ứng dụng công cụ mô phỏng để nghiên cứu mất cân bằng về lƣợng của hệ thống g. Nghiên cứu điểm về ô nhiễm nƣớc mặt tại một số thủy vực đặc trƣng trong quan hệ lƣợng và chất trên quan điểm hệ thống cân bằng nƣớc h.
Nghiên cứu và xác định nguyên nhân úng ngập, tìm ra quy luật giữa mất cân bằng hệ thống và úng ngập, trên cơ sở đó, đề xuất các bộ giải pháp. 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Đóng góp mới của luận án Trong quá trình nghiên cứu về hệ thống cân bằng nƣớc mặt đối với khu vực nội đô Hà Nội, luận án đã tập hợp và xây dựng đƣợc bộ cơ sở dữ liệu đầy đủ về hệ thống tiêu thoát nƣớc nội đô; bao gồm các hệ thống mƣơng hở, hệ thống cống ngầm chính của toàn bộ khu vực tƣơng ứng với các giai đoạn phát triển. Bộ cơ sở dữ liệu này đƣợc tổ chức có hệ thống, số hóa, đã thể hiện tính ứng dụng và hiệu quả cao trong việc mô phỏng cũng nhƣ sử dụng các kết quả này để xây dựng bộ mô hình mô phỏng úng ngập cho hệ thống nƣớc mặt nội đô Hà Nội.
Luận án đã có những đóng góp mới nhƣ sau: 1. Các kết quả thu đuợc từ bộ mô hình mô phỏng thủy động lực học (ứng dụng với MIKE FLOOD kết hợp từ các mô đun MIKE URBAN, MIKE 11 và MIKE 21) đƣợc thiết lập theo các quy trình mô phỏng đã hiệu chỉnh và kiểm nghiệm trên bộ cơ sở dữ liệu đo đạc của hệ thống cân bằng nƣớc mặt tƣơng ứng. Những phân tích từ kịch bản mô phỏng đã chỉ ra đƣợc các mối liên hệ trong hoạt động có tính động của hệ thống tiêu thoát nƣớc mặt nội đô. Việc hình thành các điểm phát úng và úng ngập là kết quả của tình trạng mất cân bằng cục bộ gây ra.
Luận án đã xác định đƣợc 29 nút mất cân bằng cục bộ trong hệ thống hiện tại của mạng tiêu thoát nƣớc nội đô; chính tình trạng mất cân bằng cục bộ từ các nút mất cân bằng này là nguyên nhân gây nên úng ngập cho khu vực nội đô Hà Nội.