Các giải pháp kỹ thuật quản lý nước và chống lún sụt đất tạithành phố Hồ Chí Minh

Các giải pháp kỹ thuật quản lý nước và chống lún sụt đất tại
thành phố Hồ Chí Minh
GS.TS Nguyễn Trường Tiến
Chủ tich Hội Cơ học đất và Địa Kỹ Thuật (VSSMGE)
Email:

Lời mở đầu
Thành phố Hồ Chí Minh đang đối mặt với nhiều nan đề liên quan đến nguồn nước :
 Ngập lụt do nước mưa , nước thượng nguồn, tác động của thủy triều, biến đổi
khí hậu, các điều kiện tự nhiên và tiến trình đô thị hóa nhanh chóng.
 Lún sụt đất do mực nước ngầm bị hạ thấp , lún do cố kết và do việc xây dựng
công trình mới.
 Ô nhiễm nước, đất và không khí từ các hoạt động của con người , sử dụng hệ
thống xử lý nước thải kém và thiếu cơ sở vật chất .
Dựa vào các kết quả nghiên cứu, các dữ liệu, các giải pháp kỹ thuật và công nghệ
sẵn có, những dự báo, kiến thức chuyên môn, bản báo cáo đưa ra nhưng đề xuất,
kiến nghị và gợi ý đối với việc quản lý nước ở thành phố Hồ Chí Minh.
 Làm sao để giảm ngập lụt và lún sụt đất.
 Ứng dụng các giải pháp kỹ thuật và công nghệ mới vào điều kiện của thành
phố Hồ Chí Minh.
 Tập hợp các giải pháp, bao gồm các giải pháp, bao gồm các giải pháp sẵn có
và các giải pháp mới.
 Đề xuất các dự án thí điểm sử dụng những giải pháp và công nghệ kỹ thuật
mới.
 Hợp tác quốc tế để có sự kết hợp kiến thức tốt nhất, vì phát triển bền vững
và chất lượng cu ộc sống tốt hơn, cũng như nâng cao kỹ năng và đạo đức môi
trường.


1. Giới thiệu
1.1. Nước là thành phần quan trọng nhất của sự sống

 Sự sống hiện nay đã được công nhận bắt nguồn từ nước .
 Nền văn minh nhân loại cũng khởi nguồn từ nước. Nước chính là hạt giốn g
của nền văn minh. Khoảng 30.000 năm về trước, con người đã biết sử dụng
nước để nấu nướng và làm vệ sinh. “Quần áo của các người sẽ sạch, đầu tóc
các người sẽ được gội sạch, và các người sẽ tắm trong nước ”.
 Chu kỳ của nước và năm yếu tố ngũ hành
 Thủy => Mộc => Hỏa => Thổ => Kim => Thủy
 Phú quý => Nước mạnh => Dân chủ => Công bằng => Văn minh.
 Nhân => Lễ => Nghĩa => Trí => Tín
 Nước là Mẹ, là Con Người, là Phong Thuỷ
 Chu kỳ nước được thể hiện ở Hình 1

Fig 1: Khối lượng và chu kỳ nướ c


Hình1b. Chu kỳ nước và dòng chảy nước

Hình 1c. Cuộc sống và thái độ của nước sau trận động đât Hanshin -Awaji occurred
và ba tháng sau (TS. Masaru Emoto)


1.2.Các nguyên nhân ngập lụt
1.2.1. Các nguyên nhân ngập lụt tự nhiên
a) Mức độ nước mưa cao
Mức độ nước mưa nhiều làm tăng mực nước : khi mực nước cao hơn bờ sông
hoặc đê, nước sẽ tràn ra từ sông.
b) Ngập lụt thường xảy ra ở các vùng đồng bằng. Nguyên nhân do sông chảy
về vùng trũng chậm hơn. Nếu khối lượng nước tăng bất chợt, ngập lụt sẽ xảy ra.
c) Tuyết tan
Do trái đất nóng lên, nhiệt độ tăng cao lên so với nhiệt độ nhiều năm trước. Các

tảng băng tan và nước chảy vào biển. Nước làm tăng mực nước biển, từ đó làm
tăng mực nước sông. Khi mực nước sông tăng, ngập lụt có thể xảy ra.
d) Ngập lụt ở các khu vực ven biển
Ngập lụt luôn xảy ra ở các khu vực duyên hải. Thủy triều cao và bão làm mực
nước dâng. Nếu mực nước cao hơn mực đất vùng đồng bằng, ngập lụt sẽ xảy ra.
1.2.2. Các nguyên nhân ngập lụt nhân tạo
a) Chặt phá rừng
Mật độ rừng gần kề các con sông bị chặt phá khá lớn. Đất được dùng để xây
đường, nhà, nhà máy và trang trại. Các thực vật bảo vệ đất giảm dần, đất nhanh
chóng nhường chỗ cho sông và biển. Điều này làm dâng lòng sông, qua đó sông
sẽ dễ dàng tràn bờ.
b) Trồng trọt chăn nuôi không đúng cách
Một số phương thực trồng trọt chăn nuôi có thể phá hủy thực vật bao phủ lớp
đất, do đó đất sẽ dễ dàng bị trôi vào sông.
c) Chăn thả quá mức
Con người muốn có thêm lương thực và tiền bạc. Do nuôi quá nhiều động vật
trên đất liền, cây cỏ trên đất bị tiêu thụ nhanh chóng . Lớp thực vật bao bọc giảm
dẫn đến việc đất bị cuốn vào sông một c ách dễ dàng.
d) Trồng trọt quá nhiều
Khi một mảnh đất được sử dụng vào việc trồng trọt trong một thời gian dài, đất
có thể trở nên khô cần đến mức không thực vật nào có thể mọc được. Đất tr ở
nên kém mầu mỡ hơn trước, do đó đất bị trôi ra các con sông dễ dàng hơn.


e) Nhà máy thủy điện Hydropower plant
- 1MW cần 19ha rừng để làm hồ chứa nước. Nước chảy từ những hồ chứa nước
này về xuôi sẽ gây lụt lội.
f) Quản lý nước yếu kém
- Đê hoặc đập nếu đượ c xây dựng hay bảo dưỡng kém có thể dễ dàng sụp và dẫn
đến ngập lụt.

- Hồ và các cống bị nghẽn bùn nặng nề và được phục hồi.
- Bơm một số lượng lớn nước ngầm
Hà Nội: 1 triệu mét khối nước mỗi ngày
TP HCM: khoảng một triệu mét khối nước mỗi ngày
g) Dân số tăng và các nguyên nhân khác
- Số lượng người đông kéo theo nhu cầu mọi mặt tăng. Nhu cầu nước luôn tăng.
- Sói mòn đất xảy ra thường xuyên và tăng nguy cơ ngập lụt.
1.3.Các nguyên nhân lún sụt đất
1.3.1. Hạ mực nước ngầm do bơm nước
- Ở nhiều thành phố, mực nước ngầm hạ gây ra lún sụt đất tới tận 10 mét. Hình 2
thể hiện hiện tượng lún sụt đất tới 9 mét ở Mỹ từ 1925 tới 1977.


Hình 2: Vinh danh 40 năm nghiên cứu về đề tài lún sụt đất của tiến sĩ Poland


- Lún sụt đ ất do bơm nước ngầm ở Bangkok.
+ Mức độ: 10-15 cm mỗi năm, hiện giờ đã giảm tới còn 2-5 cm mỗi năm do
quản lý tốt hơn.
- Mực nước ngầm hạ sẽ tăng trọng lượng của đất
Nếu nước ngầm hạ xuống khoảng mười mét, sức ép tăng được thể hiện như sau:
σ = 10 x 10kN/m3 = 100 kN/m2.
Điều này ngang bằng với tải trọng của một tòa nhà 9 tầng. Lún do cố kết xảy ra
trên quy mô rộng.
1.3.2. Xây dựng đê, đường và nhà
- Độ cao 5 mét của đê sẽ tạo ra áp lực:
σ = 5 m x 18kN/m3 = 90kN/m2.
- Lún do cố kết ở đất sét mềm tại rất nhiều dự án có thể là 2 mét do tải trọng nói
trên.
1.3.3. Lún do cố kết ở đất sét mềm

- Đất sét mềm bị cố kết vì chính trọng lượng của chúng.
2. Các điều kiện tự nhiên và vấn đề về nước ở thành phố Hồ Chí Minh
2.1.Các điều kiện tự nhiên :
- Toàn bộ diện tích
+ Cao nguyên: mức độ từ +4 tới +32.0m (Đồi Long Binh, Quận 9)_ 30% diện
tích
+ Mức độ trung bình : +2.0 tới +4.0+15% diện tích (Thủ Đức và Hóc Môn)
+ Mức độ thấp: 55%
+1.0 tới +2.0_ 34 %
+0.0 tới +1.0_21%
- Lượng mưa:


+ Trung bình: 1.979 mm/năm
+ Tối đa: 2.718 mm/năm
90% nước mưa : từ tháng sáu đến tháng chin
- Sông:
+ Đồng Nai V=20-500 m3/s
+ Sài Gòn V= 54 m3/s
- Mực nước :
Tối đa : + 1.58m
Tối thiểu: - 1.20m
- Tìm hiểu nước ngầm : nước ngầm được bơm từ các độ sâu sau:
0-20m
60-90m (thường xuyên )
170-200 m
Các bản đồ dưới đây thể hiện điều kiện địa chất, địa kỹ thuật, thủy văn và địa
chất môi trường theo nghiên cứu và các công việc của Hội Địa Chất Thủy Văn,
Bộ Công Nghiệp và Thương Mại Việt Nam.

Hình 2a. Bản đồ điều kiện địa chất


Hình 2b. Bản đồ điều kiện địa chất và địa kỹ thuật


Hình 2c. Bản đồ điều kiện thủy văn


2.2. Ngập lụt do nước mưa
- Tổng khối lư ợng nước là 5 triệu m3/ngày
- Lưu lượng: 2.6 million m3/day
- Thời gian: 31 m3/s
(nguồn từ Nguyen Dang Tinh và Duong Van Vien)
2.3. Nước cung cấp
- 1 triệu m3/ngày
2.4.Nước thải
- 800.000 m3/ngày
- Tốc độ: 8m3/s

Fig 3: The Map of Ho Chi Minh city


3. Điều kiện hiện tại của hệ thống thoát nước
3.1.Hệ thống thoát nước hiện tại và giải pháp
- Hệ thống thoát nước được dùng cho cả nước mưa và nước thải. Đường kính tối
thiểu là 20cm:
+ Tổng chiều dài 717 km
+ 27 kênh lộ thiên chính

+ 16 kênh lộ thiên phụ
+ 412 cửa chắn nước
+ Khu đô thị có 600km đường ống cống cần được làm sach và bảo dưỡng
+ Các sông và kênh lộ thiên được sử dụng để thoát nước.
Sông Sài Gòn: dài 30km, sâu 14-15m, rộng 250-400 m. Toàn bộ công suất thoát
nước là 500 m3/giây.
+ Nước được thải ra biển qua các con sông. Tổng chiều dài vùng ven biển là
15.00 km.
+ Có ba trạm xử lý nước với công suất 500 m3/ngày, 30.000 m3/ngày và 141.000
m3/ngày (2009).
- Theo đánh giá của thành phố Hồ Chí Minh:
+ Hệ thống cấp nước hiện có chỉ có thể được sử dụng cho một diện tích 62km2
(10% diện tích thành phố )
+ Hệ thống thoát nước hiện có cần được cải thiện và xây dựng lại .
+ Diện tích các kênh lộ thiên giảm đi do xây dựng và phát triển đô thị.
+ 70% diện tích các hồ đã được chiếm để xây dựng công trình mới trong suốt 30
năm qua.
3.2.Các giải pháp hiện có
3.2.1. Xây dựng một hệ thống đê mới (2012)
- Tổng chiều dài : 172 km
- Chiều cao : từ 2.0 tới 3.0 mét
- Chiều rộng: 7.5 mét
- Cửa chắn nước : 12 cửa chắn nước với chiều rộng từ 20 m tới 120 m, chiều cao
từ 4m tới 10 m
Tổng ngân sách: 11.000 tỉ đồng Việt Nam (524 triệu USD)


Fig 4: Dự báo vùng ngập lụt TP HCM vào năm 2050 (theo báo cáo của ADB)

Hình 5: Dự báo và các khả năng ngập lụt do tổng hợp nhiều nguyên nhân tại TP
HCM


Hình 6: Các vấn đề liên quan đến sự ổn định của bờ sông dọc sông Đồng Nai và
Sài Gòn ở thành phố Hồ Chí Minh


Hình 7: Hệ thống thủy điện hiện tại của thành phố Hồ Chí Minh


Hình 8: Hệ thống đê mới để ngăn ngập lụt và hệ thống thoát nước (2012)
3.2.2. Nâng cấp hệ thống thoát nước hiện tại
- Trong 10 năm qua, hệ thống thoát nước hiện tại đã được nâng cấp, sử dụng
ngân sách từ nhiều nguồn.
3.2.3. Dữ liệu hiện có về ngập lụt và c ác vấn đề liên quan
- 75% các điểm ngập lụt ở mức hơn +2.50m (Nguyen Do Dung 2012)


- 70% các điểm ngập l ụt xảy ra khi lượng mưa chỉ ở mứ c 40mm, bất kể lượng
nước ở trạm Phú An (Nguyen Do Dung 2012)
- Tại hơn 100 điểm ngập lụt, ngập lụt diễn ra thường xuyê n (Hồ Long Phi 2010)
- Mực nước tối đa (1990-2007) ở Vũng Tàu, Nhà Bè và Phú An được thể hiện ở
Hình 9 (Nguyen Do Dung 2012)
- Mực triều tối đa: +1.58m
- Tổn thất 3% tổng sản lượng nội địa
- Số lần mực nước tối đa cao hơn 1.2m, 1.4m và 1.45m được thể hiện ở Hình 10
(Ho Long Phi 2010). Trong năm 1995, lượng thời gian , số lần mực nước lên tới
1.20m chỉ là 30. Trong năm 2007, con số này là 100.
- Sự gia tăng dân số được thể hiện ở bảng dưới đây (Ho Long Phi 2011).

- Sự gia tăng dân số khiến mực nước ở trạm Phú An tăng.
- Nhiệt độ của thành phố Hồ Chí Minh tăng do quá trình đô thị hóa nhanh (Tran
Thi Van và Ha Duong Xuan Bao_2008)
- Diện tích mặt cắt bê tông tăng do quá trình đô thị hóa (Tran Thi Van và Ha
Duong Xuan Bao_2008)

Hình 9: Mực nước t ối đa ở Vũng Tàu, Nhà Bè và Phú An


Hình 10: Số lần mực nước tối đa cao hơn
1.2m, 1.3m và 1.45m
Gia tăng dân số
Năm
Dân
số
Tốc
độ
gia
tăng

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

3.498.120 3.428.523 3.706.784 4.118.360 4.640.117 5.169.449 6.239.938 7.391.108

-2.0%

8.1%

11.1%

12.7%

11.4%

20.7%

18.4%

Năm

Số lần mưa

Số lần mưa gây nên
ngập lụt

Hơn 100mm

Hơn 90mm

Hơn 80mm

Hơn 70mm

2009

150

48

03

02

04

03

2010

150
163

78
55

01

02

03
05

02
02

09
07

2011


Năm

Lượng thủy triều tối
đa

Ngày

2009

1.56m

20/9

2010

1.55m

1.58m

09/9
25/11

2011

Nhiệt độ mặt ngoài của TP HCM

Diện tích mặt cắt bê tông của TP HCM

Hình 11: Diện tích mặt cắt bê tông và nhiệt độ mặt ngoài của TP HCM


Hình 12: Diện t ích vùng ngập lụt thường xuyên trong thành phố (Hơn 100 điểm)
3.2.4. Lún sụt đất
- Đất lún sụt trung bình 10-15mm mỗi năm
- Tại An Lạc (Quận Bình Tân ): lún sụt 14cm mỗi năm
- Quận 6: lún sụt 5 -20cm mỗi năm
- Từ 1992 tới 2011: mức độ lún dao động từ 20cm tới 50cm tại 17 quận (1.5 -2.5
cm mỗi năm)
- Quận 6 và khu vực phía Nam thành phố bị lún sụt 30 cm đất từ năm 2000 (3cm
mỗi năm )


- Với mức độ lún sụt đất trung bình tối thiểu 10 mm mỗi năm và nước biển dâng
700 mm, vào năm 2100, 70% tổng diện tích được dự đoán sẽ c hìm dưới nước
biển. Tổn thất được dự báo chiếm 6% tổng sản lượng nội địa (Theo báo cáo của
ADB).
- Bình luận:

+ Thiếu giếng quan trắc (Bangkok có 521 giếng và 163 trạm kiểm soát).
+ Thiếu dữ liệu chuẩn xác về hạ mực nước ngầm.
+ Bơm quá nhiều nước ngầm: 600.000 m3/ngày tới 1 million m3/ngày.
+ Sự nạp tải và lún các lớp đất sét phía trên . Mức độ lún khá cao ở những khu
vực đất sét mềm.
+ Làm hỏng cơ sở vật chất .
+ Làm nhiễu loạn/hỏng hệ thống thoát nước .
+ Làm hư chất lượng nước .
+ Tăng việc sử dụng năng lương để bơm nước
+ Thiếu nghiên cứu tích hợp về lún sụt đất
+ Tại 70% vùng ngập lụt , ngập lụt được gây nên bởi lún sụt đất
+ Lún sụt đất cũng là do việc lấn biển, xây dựng dự án trên đất sét mềm mà
không xử lý nền móng.
3.2.5. Tóm tắt về các vấn đề liên quan đến nước
3.2.5.1. Các nguyên nhân ngập lụt
a) Quá trình đô thị hóa tăng lưu lượng dòng chảy lên 2 tới 6 lần so với trên đất
tự nhiên.
b) Lún sụt đất do :
- Hút nước ngầm.
- Tải trọng xây dựng (lún đất có tính nén lún cao).
- Cố kết tự nhiên của tầng đấ t cái (đất sét cố kết).
c) Tăng mực nước biển do biến đổi khí hậu
d) Quản lý nước và đất
- Phát triển đô thị ở vùng trũng với độ dày đất sét cao.
- Hệ thống thoát nước quá tải.
- Thiếu hệ thống kiểm soát


- Thiếu kiểm soát việc hút nước ngầm
- Chỉ tập trung vào

+ Nâng cấp hệ thống thoát nước
+ Xây dựng hệ thống đê
Lưu ý: hệ thống đê mới có thể ngăn nước chảy từ đô thị tới sông và các kênh lộ
thiên.
e) Những điều kiện tự nhiên không thuận lợi (nước mưa, thủy triều , đất sét , mực
đất thấp)
- TP HCM bị ảnh hưởng bởi mùa mưa, khí hậu nhiệt đới và thủy triều .
- Lượng nước mưa là 1200 -2000 mm mỗi năm.
- Lượng nước mưa đôi khi rất cao : 50 mm-100mm trong vòng 1-1.5 giờ.
Những hình ảnh sau đây dự báo mức thủy triều và lún sụt đất năm 2050 và 2100.
Các vấn đề liên quan đến nước

2058
Tác động của triều cường sau
Lún sụt đất do hạ mực nước ngầm sau 70 năm
70 năm
70 năm x 10mm/năm = 700mm
Hình 13: Dự báo nước biển dâng do biến đổi khí hậu. Dự báo lún sụt đất do mực
nước ngầm hạ


3.2.5.2. Ô nhiễm nguồn nước và đất
- Chỉ 10% nước thải được xử lý .
- Hệ thống thoát nước thải chung với thoát nước mưa.
- Ô nhiễm nguồn nước do nước thải là một trong những vấn đề và thách thức
quan trọng nhất của Việt Nam trong 10-15 năm tới.
3.2.5.3. Cung cấp và tái sử dụng nước
- Nhu cầu về nước luôn tăng
- Cần thiết phải nghiên cứu các nguồn nước khác
- Tái sử dụng nước sau khi xử lý

- Cần cân nhắc việc tích trữ nước
- Dẫn lại nước để tăng mực nước ngầm
4. Giải pháp kỹ thuật và tích hợp để giảm ngập lụt và lún sụt đất
4.1.Quan điểm của chúng tôi
- “Chúng ta cần quay về điểm khởi nguồn, các điều kiện tự nhiên, hiểu biết về
nước và đất tốt hơn để có được giải pháp đúng đắn”
- Chúng ta cần hiểu biết hơn về nước, chu kỳ của nước . Nước tạo nên sự sống,
hạnh phúc, nền văn minh. Song nước có thể gây nên những yêu tố làm hỏng, phá
hủy cuộc sống của chúng ta.
- Chúng ta cần hiểu nước nghĩ và phản ứng ra sao để làm cho đất và nước vui,
hạnh phúc và giúp đỡ cho cuộc sống của chúng ta.
- Chúng ta cần tôn trọng và đề cao nước. Nước là Phong Thủy. Nước là năng
lượng, nước là con người.
- Dụng cụ quan trọng để quản lý nước là sự kết hợp các giải pháp kỹ thuật chống
ngập lụt và lún sụt đất .
- Việc hồi phục mực nước nguồn về gần mực nước ban đầu rất quan trọng.
- Chúng ta cần có giải pháp tích hợp về nước để cung cấp, thoát nước, xử lý
nước thải và tái sử dụng nước.
- Lún sụt đất do hạ mực nước nguồn đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng đến vấn
đề ngập lụt của TP HCM và các thành phố khác của Việt Nam.