Thực trạng sử dụng hồ điều hòa trong hệ thống thoát nước mưa ở một số đô thị thuộc Đồng bằng Bắc Bộ Việt Nam

Nội dung text: Thực trạng sử dụng hồ điều hòa trong hệ thống thoát nước mưa ở một số đô thị thuộc Đồng bằng Bắc Bộ Việt Nam

1. THỰC TRẠNG SỬ DỤNG HỒ ĐIỀU HÒA TRONG HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA Ở MỘT SỐ ĐÔ THỊ THUỘC ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ VIỆT NAM Lưu Văn Quân1 Nguyễn Tuấn Anh1 Tóm tắt: Bài báo này giới thiệu tổng quan về vai trò của hồ điều hòa trong thoát nước mưa đô thị và thực trạng sử dụng hồ điều hòa ở 05 thành phố thuộc vùng đồng bằng Bắc Bộ là Hà nội, Hải Phòng, Hải Dương, Hưng Yên và Bắc Ninh. Kết quả điều tra cho thấy, tỷ lệ diện tích hồ điều hòa trên diện tích đô thị là khác nhau giữa các đô thị và hiệu quả sử dụng các hồ điều hòa là còn thấp, các hồ chưa phát huy hết năng lực phục vụ. Bài báo đã đề xuất một số giải pháp trong quy hoạch, thiết kế và quản lý hệ thống thoát nước nhằm nâng cao hiệu quả tổng hợp của hồ điều hòa trong các đô thị ở nước ta. Từ khóa: hồ điều hòa, đô thị, hệ thống thoát nước. 1. Khái quát về vai trò của hồ điều hòa q - lưu lượng dòng chảy đi khỏi hồ, m3/s; trong thoát nước mưa đô thị1 F – diện tích hồ, m2; 2.Mùa mưa thường có lưu lượng nước mưa Z – Mực nước trong hồ, m; rất lớn, nhưng chỉ xảy ra trong một thời gian W – Dung tích hồ, m3; ngắn nhất định. Hồ điều hòa có vai trò điều tiết t – thời gian mưa, s; nước mưa nhằm giảm bớt kích thước của cống Phương trình (1) có thể viết. dẫn, công suất trạm bơm nước. Hồ điều hòa Q. t – q. t = W = W2 – W1 (2) trong các đô thị thường tận dụng hồ tự nhiên để Trong đó: W1, W2 – dung tích nước trong hồ giảm kinh phí xây dựng, nhưng trong một số chứa lúc ban đầu và thời điểm cuối. trường hợp đặc biệt thì có thể xây dựng hồ nhân t – thời gian mưa. tạo. Khi trên hệ thống cống có nhiều hồ (hình 1), Hồ điều hòa có nhiệm vụ điều tiết (tăng và lưu lượng tính toán của các đoạn cống được tính giảm) lưu lượng dòng chảy nước mưa một cách như sau: tự nhiên nhằm chống úng, ngập và giảm chi phí a) Lưu lượng chảy đến trên đoạn 0-1 3 xây dựng, quản lý hệ thống thoát nước. Ngoài Q0-1 = φq1F; (m /s) (3) ra, có thể điều chỉnh lưu lượng để phục vụ cho Trong đó: φ – hệ số dòng chảy; mục đích tưới tiêu trong sản xuất nông nghiệp, F – diện tích lưu vực, ha; bảo vệ môi trường q1 – cường độ mưa, l/s/ha; Khi tính toán xác định dung tích hồ điều hòa và kích thước các công trình cần căn cứ vào các số liệu về diện tích, địa hình, tính chất thoát nước của lưu vực, tài liệu khí tượng, thủy văn Hình 1 và địa chất công trình. Thể tích dòng chảy tính đối với một đơn vị Phương trình cơ bản để tính toán điều tiết diện tích lưu vực (ha) ứng với thời gian tính nước mưa như sau: toán như sau: Q.dt – q.dt = F.dZ = dW (1) 60q1t1 3 W0 = 0,06.q1.t1 (m /ha) (4) Trong đó: Q – lưu lượng dòng chảy đến hồ, 1000 3 m /s; (t1 – thời gian mưa tính toán, s) Trường hợp có hồ chứa, lưu lượng dòng chảy trong cống sau hồ sẽ giảm đi do diện tích triết 1 Trường Đại học Thủy lợi 16 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 41 (6/2013)
2. giảm của hồ: 03 khu vực: thượng lưu, trung lưu và hạ lưu. W * Nhóm điều tiết khu vực thượng lưu: F (ha) (5) 0 Nhóm này bao gồm hai hồ: Hồ Tây và hồ W0 Trong đó: Trúc Bạch với tổng diện tích mặt hồ là 589 ha (trong đó Hồ Tây 567 ha, hồ Trúc Bạch 22 ha) F0 – diện tích triết giảm của hồ, ha; W – thể tích của hồ, m3; có nhiệm vụ điều hòa trực tiếp cho diện tích lưu vực 930 ha (bao gồm cả diện tích mặt hồ và W0 – thể tích dòng chảy ứng với đơn vị diện tích lưu vực trong thời gian mưa tính toán, m3; diện tích thu nước quanh hồ). b) Lưu lượng chảy đi từ hồ thứ nhất * Nhóm điều tiết khu vực trung lưu của sông Tô Lịch: q1-2 = μ.q2.(F1 + F2 – F0 ) (l/s) (6) trong đó: Nhóm này bao gồm 20 hồ loại vừa và nhỏ μ – hệ số dòng chảy; nằm rải rác ở các lưu vực sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu, tổng diện tích mặt nước là 131,7 ha. q2 - cường độ mưa, l/s-ha; * Nhóm điều tiết khu vực hạ lưu F1, F2 – diện tích lưu vực thứ nhất và lưu vực thứ hai, ha; Nhóm hồ này bao gồm 3 hồ lớn: Hồ Yên Sở (137ha), Hồ Linh Đàm (76ha), Hồ Định Công F0 – diện tích triết giảm của hồ, ha; c) Lưu lượng chảy đi từ hồ thứ hai (19,2ha). ’ Như vậy nếu tất cả 3 nhóm hồ trên cùng q2-3 = μ.q3.(F1 + F2 + F3 – F 0 ) (l/s) (7) trong đó: tham gia điều hoà thì một lượng nước khá lớn được trữ lại không tham gia dòng chảy trên các ' W1 W2 F0 (8) sông, sẽ có ảnh hưởng đến quá trình dòng chảy W 0 về đập Thanh Liệt (giai đoạn tự chảy). Hầu hết Nếu có nhiều hồ hơn nữa trên cống thoát các hồ điều hoà tại Hà Nội đều liên kết trực tiếp nước, thì công thức tổng quát tính lưu lượng với hệ thống tiêu bằng đường cống hoặc kênh chảy đi từ hồ sẽ là: ’’ dẫn mà không có cống điều tiết nên dòng chảy qi-1 = μ.qi.(∑Fi – F 0) (l/s) (9) vào và ra khỏi hồ tự nhiên và không được kiểm ở đây: soát. Việc vận hành hệ thống hồ phải thông qua ''  W  W 2 vận hành hệ thống tiêu, không thể tiến hành vận F0 (m ) (10) W0 0,06.q.t hành đơn lẻ từng hồ trong hệ thống. A (q - cường độ mưa, q= (l/s.ha) ; Trên thực tế nhóm hồ thượng lưu có khả t n năng điều tiết với lượng nước lớn nhưng phát ∑W – tổng thể tích tất cả các hồ điều hòa huy tác dụng kém do nằm ở địa hình cao, diện trên cống thoát nước) tích phụ trách nhỏ hơn nhiều so với khả năng 2. Hiện trạng sử dụng hồ điều hòa trong của hồ. Nhóm hồ trung lưu có tác dụng tốt về thoát nước mưa ở một số đô thị thuộc đồng mặt lý thuyết xong trên thực tế do bị bồi lắng, bằng Bắc Bộ công trình nối tiếp giữa hồ và hệ thống kênh Hiện nay, trong hầu hết các hệ thống thoát không tốt nên không phát huy hết khả năng. nước đô thị ở Việt Nam đều tồn tại hồ tự nhiên Nhóm hồ hạ lưu chỉ tham gia điều tiết giảm tải và hồ nhân tạo. Tỷ lệ diện tích hồ điều hòa trên cho công trình đầu mối. Tổng diện tích hồ điều tổng diện tích đô thị khác nhau ở các đô thị ở hoà 952,9ha chiếm 5,559% diện tích 9 quận nội Việt Nam. Tỷ lệ này phụ thuộc vào điều kiện tự thành (17.142 ha trừ quận Hà Đông). nhiên, vị trí địa lý của đô thị. Thực trạng sử b. Thành phố Hải Phòng dụng hồ điều hòa ở một số đô thị vùng đồng Các hồ nước trong thành phố đều được sử bằng Bắc Bộ như sau: dụng để điều hoà nước mưa và chứa nước thải. a. Thành phố Hà Nội Hồ điều hòa chính của khu vực nội thành bao Khu vực nội thành Hà Nội được chia thành gồm: hồ An Biên (22 ha), hồ Tiên Nga (2,5 ha), KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 41 (6/2013) 17
3. hồ Dư Hàng (7 ha); hồ Sen (2 ha), hồ Thượng có xu hướng ngày càng nghiêm trọng. Lý (2 ha), hồ Tam Bạc (5 ha), hồ Lâm Tường (2 d. Thành phố Hưng Yên ha), hồ Phương Lưu (24 ha). Tổng diện tích các Thành phố Hưng Yên có diện tích tự nhiên hồ điều hoà là 66,50 ha, so với diện tích 7 quận 4.685,51 ha, đây là thành phố mới phát triển sau nội thành 24.376ha (năm 2009) chiếm 0,27%. khi tách tỉnh Hải Dương và Hưng Yên năm Phần lớn các hồ có độ sâu trung bình từ 1,0 - 1,5 1997. Hầu hết hạ tầng được xây dựng mới m, dung tích tham gia điều hòa nước mưa nhỏ nhưng chỉ có 03 hồ điều hòa lớn nước mưa là hồ thường chỉ chiếm 1/3 dung tích hồ. Nam Hòa (12,7ha), hồ An Vũ (10,7ha) và hồ An Thực tế, hiệu quả điều tiết của các hồ này Vũ 2 (13,9ha), và nhiều hồ ao nhỏ tự nhiên nằm chưa cao vì công trình nối tiếp giữa hồ và hệ rải rác, tổng diện tích hồ điều hòa khoảng 50ha thống kênh thoát nước chưa đủ khẩu độ, mực chiếm 1,07% diện tích tự nhiên của khu vực nội nước hồ thường xuyên duy trình ở mức cao cho thành thành phố Hưng Yên. mục đích vui chơi giải trí, tạo cảnh quan làm Các hồ lớn đều có đường cống nối với hệ giảm dung tích điều tiết nước mưa. Hải phòng thống thoát nước thành phố nên việc điều tiết có hệ thống kênh rạch chằng chịt, diện tích kênh nước mưa tương đối hiệu quả, xong các hồ tự rạch chiếm trên 10% diện tích tự nhiên của nội nhiên nhỏ nằm rải rác không có đường ống kết thành nếu tính cả đoạn sông Cửa Cấm chảy qua nối đồng bộ nên vai trò điều hòa nước mưa thành phố. giảm nhiều. Các hồ lớn kết hợp với công viên Hiện trạng ngập úng theo báo cáo của Công nên đồng thời thực hiện hai nhiệm vụ là tạo ty thoát nước Hải Phòng, các trận mưa với tần cảnh quan và điều tiết nước, các hồ vừa và nhỏ suất 2 năm (chu kì xuất hiện mưa bão trung chủ yếu thực hiện một nhiệm vụ là tạo cảnh bình), diện tích ngập lụt tại các khu vực phố và quan hoặc dùng cho các hộ nuôi trồng thủy sản. ngõ hẻm là 20-40cm với thời gian ngập lụt từ 4- Ngập úng xảy ra thường xuyên và trên nhiều 6 giờ. Các trận mưa bão với tần suất 5 năm, diện điểm của thành phố khi lượng mưa lớn hơn tích ngập lụt tại các khu vực phố và ngõ hẻm là 100mm, vai trò của hồ điều hòa chỉ thể hiện rõ 30-50cm với thời gian ngập lụt từ 1-3 giờ. đối với những trận mưa nhỏ, đối với những trận c. Thành phố Hải Dương mưa lớn thì hiệu quả giảm úng ngập không đáng Thành phố Hải Dương được bao bọc bởi đê kể do dung tích điều hòa nhỏ. Thực trạng quản sông Thái Bình phía Đông và phía Bắc, phía lý và vận hành hệ thống tiêu nước mưa ở Hưng Nam và phía Tây là khu dân cư sản xuất nông Yên chưa coi trọng đúng mức vai trò hồ điều nghiệp, diện tích tự nhiên thành phố là 7.138,60 hòa và vận hành chưa khoa học làm giảm khả ha (năm 2009), thành phố có 11 hồ chứa nước năng điều tiết. Các hồ không được nạo vét có thể tham gia điều hòa nước mưa với tổng thường xuyên, không được khơi thông dòng diện tích 37,5ha chiếm 0,525%. Trong thực tế chảy kết nối với hệ thống tiêu, phải giữ mức vận hành hệ thống tiêu nước mưa thì chỉ có các nước cao trong hồ để phục vụ cho nhiệm vụ vui hồ lớn thực sự tham gia điều tiết nước mưa như chơi giải trí hay nhiệm vụ nuôi trồng thủy sản. hồ Bạch Đằng, hồ Hòa Bình và hồ Bình Minh e. Thành phố Bắc Ninh còn các hồ nhỏ được sử dụng cho mục đích tạo Thành phố Bắc Ninh được nâng cấp từ Thị cảnh quan. xã Bắc Ninh lên thành phố năm 2006 gồm 9 Thực trạng hầu hết các hồ bị bồi lắng nhiều, phường với tổng diện tích tự nhiên 2.334 ha, tình trạng lấn chiếm lòng hồ và sử dụng hồ với đến năm 2010 điều chỉnh địa giới thành phố Bắc mục đích khác làm giảm khả năng điều hòa của Ninh gồm 13 phường và 06 xã với diện tích tự các hồ. Diện tích hồ điều hòa rất nhỏ so với tổng nhiên 8.028ha. Với diện tích được điều chỉnh thì diện tích thành phố nên ảnh hưởng điều tiết vùng đô thị lõi đã hoàn thiện hạ tầng đô thị nước mưa cho hệ thống là không đáng kể và chiếm khoảng 50%, diện tích còn lại đang trong tình trang ngập úng vẫn xảy ra thường xuyên và giai đoạn đô thị hóa. Nếu chỉ tính trong vùng lõi 18 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 41 (6/2013)
4. gồm 9 phường và 01 xã thì gồm các hồ lớn là hồ các quả đồi bị san, sườn đồi thoải nên có địa Đồng Trầm (20ha), hồ Thành Cổ (10ha), hồ Thị hình cao nên tình trạng ngập úng ít xảy ra. Do Cầu (18ha); hồ ga (2ha); hồ Văn Miếu (11ha), vùng mở rộng lại có cao độ thấp nên tình trạng khu vùng trũng dọc đường quốc lộ 1b thuộc ngập úng thường xuyên xảy ra đối với những phường Đáp Cầu và phường Thị Cầu (40ha), trận mưa lớn. ngoài ra các hồ loại nhỏ có diện tích nhỏ hơn Các hồ điều hòa đã phát huy tốt vai trò điều 2ha phân bố rải rác. Tỷ lệ diện tích hồ điều hòa tiết nước mưa trong hệ thống thoát nước thành khoảng 105ha trên tổng diện tích đô thị vùng lõi phố Bắc Ninh, tỷ trọng diện tích hồ điều hòa so 2.334 ha là 4,5%. Trong phần diện tích mở rộng với diện tích lưu vực tiêu ở tương đối lớn so với của thành phố Bắc Ninh đang xây dựng được các đô thị ở đồng bằng Bắc Bộ. Với diện tích hồ thiết kế mặt nước hồ điều hòa và kênh hở chiếm điều hòa hiện tại chưa thể đáp ứng với những xấp xỉ 5% diện tích tự nhiên. trận mưa lớn và cực lớn như năm 1969, 1979 và Địa hình khu vực thành phố Bắc Ninh có sự 2008. khác biệt lớn về cao độ do trong vùng có đồi f. Nhận xét chung thấp và đồng bằng, nước mưa từ các đồi tập Hồ điều hòa nước mưa tại các đô thị còn nhỏ trung nhanh chóng nên thường dưới chân các về quy mô, thiếu công trình điều tiết nên vận đồi có bố trí hồ điều hòa. Các hồ ven đồi phát hành không được đảm bảo theo khoa học, hồ huy tốt hiệu quả điều tiết nước mưa, cắt đỉnh lũ mới được quan tâm trong những năm gần đây, và ngăn nước tràn vào khu vực dân cư xung thường chậm trễ trong việc cải tạo và nâng cấp. quanh. Diện tích vùng lõi của đô thị nằm trên Bảng 1: Bảng thống kê diện tích Diện tích đô thị Tỷ lệ diện tích hồ/diện STT Tên thành phố Diện tích hồ (ha) (ha) tích đô thị (%) 1 Hà Nội 952,9 17.142 5,56% 2 Hải Phòng 66,5 24.376 0,27% 3 Hải Dương 37,5 7.139 0,53% 4 Hưng Yên 50,0 4.686 1,07% 5 Bắc Ninh 105,0 2.334 4,50% Nhìn chung, việc sử dụng hồ vào mục đích ra khỏi hồ không có sự kiểm soát. điều hòa nước mưa chưa hiệu quả với các lý do 3. Một số đề xuất kiến nghị bước đầu như sau: a. Về quy hoạch, thiết kế hệ thống thoát nước - Các hồ phân bố không hợp lý trong hệ - Tối đa tận dụng hồ tự nhiên và nâng cao thống đã giảm khả năng điều tiết. dung tích điều hòa bằng cách tăng độ sâu hồ. - Tỷ lệ diện tích hồ trên diện tích đô thị còn - Bố trí hợp lý về quy mô và vị trí hồ điều thấp ở một số thành phố như Hải Phòng, Hải hòa để phát huy tối đa hiệu quả. Dương, Hưng Yên. - Lợi dụng tổng hợp hồ điều hòa làm giảm - Các hồ ở vị trí có địa hình cao sẽ khó cho ngập úng, tạo cảnh quan và nuôi trồng thủy sản việc điều tiết nước mưa vào và ra. để nâng cao hiệu kinh tế, có thể xã hội hóa đầu - Dung tích điều tiết thực tế của các hồ giảm tư. do bị lấn chiếm, bồi lắng hoặc ô nhiễm, sử dụng - Nếu không có diện tích xây dựng hồ chứa cho mục đích khác. hở thì có thể tận dụng hệ thống kênh rạch sẵn - Kết nối giữa hồ và hệ thống tiêu kém khiến làm nhiệm vụ như hồ điều hòa, có thể làm các khả năng điều tiết của hồ giảm. bể chứa nước ngầm hoặc hồ khô khi có đủ điều - Vận hành hồ chưa khoa học, việc nước và kiện kinh tế. KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 41 (6/2013) 19
5. b.Các giải pháp thực hiện chơi giải trí. - Giải pháp công trình: + Tuyên truyền, vận động người dân xung + Cần có cửa van điều tiết dòng chảy vào và quanh có ý thức bảo vệ hồ, cắm các biển báo. ra khỏi hồ, cần đóng mở hợp lý để điều tiết tốt + Tăng lưu lượng tiêu qua các cống thoát tự nhất, cần ngăn chặn rác và bồi tại các cống ra chảy ra sông gần nhất, tránh dòng chảy dồn cục vào hồ. bộ. + Cải tạo, nạo vét thường xuyên nhằm đảm 4. Kết luận bảo duy trì dung tích điều hòa, chống lấn chiếm Hồ điều hòa đóng vai trò quan trọng trong thu hẹp lòng hồ, chống ô nhiễm môi trường các đô thị, hồ có nhiều tác dụng như tạo cảnh nước trong hồ. quan môi trường, điều tiết nước mưa làm giảm + Tăng độ sâu hồ đến ở mức cần thiết. ngập úng, cải tạo vi khí hậu, làm nơi vui chơi - Giải pháp phi công trình: giải trí của con người Người dân và chính + Cần có quy trình vận hành hợp lý, có thể tự quyền nên có hành động bảo vệ, duy trì và mở động hóa trong việc vận hành đóng mở cửa rộng các hồ điều hòa. Khi điều kiện khí hậu biến cống. đổi theo chiều hướng cực đoan và các đô thị mở + Cân đối giữa các lợi ích sử dụng hồ chứa rộng không ngừng thì vai trò của hồ điều hòa như điều tiết nước mưa, nuôi trồng thủy sản, vui càng cần được quan tâm đúng mức. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Văn Huệ, 1996, Mạng lưới thoát nước, Nhà xuất bản Xây dựng. [2] Bùi Văn Toàn, 1984, Thoát nước mưa trong thành phố, Đại học Kiến trúc Hà nội. [3] Định hướng phát triển thoát nước đô thị đến năm 2020. Hà Nội tháng 11/1998. [4] TCVN 7957:2008, Thoát nước – Mạng lưới bên ngoài và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế. [5] Nguyễn Song Dũng, 2005, Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý điều hành hệ thống thoát nước sông Tô Lịch, thành phố Hà nội, Luận án tiến sĩ, Đại học Thủy lợi. Abstract SITUATION OF USING DETENTION POND IN STORM WATER DRAINAGE SYSTEMS IN SOME CITIES OF THE NORTHERN DELTA, VIET NAM This paper introduces overview of the role of detention pond in urban drainage systems and situation of using detention pond in five cities of the Northern Delta such as: Hanoi, Hai Phong, Hai Duong, Hung Yen and Bac Ninh. The investigation results show that, the ratio of detention pond surface area and urban area is different between the cities and the use efficiency of the ponds is quite low. The paper also proposes some solutions in planning, design and urban drainage management in order to improve the integrated efficiency of detention pond in urban area in Vietnam. Keywords: detention pond, urban, storm water drainage system. Người phản biện: TS. Nguyễn Văn Tài BBT nhận bài: 21/5/2013 Phản biện xong: 27/5/2013 20 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 41 (6/2013)