Nghiên cứu giải pháp thiết kế thoát nước mưa trên đường phố theo hướng bền vững

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019. 13 (2V): 73–85

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC MƯA TRÊN
ĐƯỜNG PHỐ THEO HƯỚNG BỀN VỮNG
Nguyễn Việt Phươnga,∗, Thái Hồng Nama , Phạm Trung Hảib , Kiều Văn Cẩnc , Nguyễn Tuấn Ngọcc
a

Khoa Cầu đường, Trường Đại học Xây dựng,
55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam
b
Ban Quản lý dự án huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh, Việt Nam
c
Khoa Công trình, Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải,
54 Triều Khúc, Thanh Xuân, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 21/03/2019, Sửa xong 05/05/2019, Chấp nhận đăng 15/05/2019
Tóm tắt
Bài báo này trình bày giải pháp thiết kế thoát nước mưa trên đường phố theo hướng bền vững (SuDs). Trên cơ
sở đó, tiến hành áp dụng một số giải pháp vào thiết kế hệ thống thoát nước mưa cho trục đường thuộc khu đô
thị mới Kỳ Đồng - Hà Tĩnh. Kết quả tính toán cho thấy việc định hướng áp dụng các giải pháp thiết kế hệ thống
thoát nước theo hướng bền vững ngay từ ban đầu tại các tuyến phố sẽ đem lại hiệu quả cao về bảo đảm cân bằng
sinh thái, giảm thiểu các nguy cơ ngập úng, xói mòn, bổ cập nguồn nước ngầm tự nhiên, giảm kích thước công
trình thoát nước, cải thiện cảnh quan, . . .
Từ khoá: hệ thống thoát nước bền vững (SuDs); đường phố.
STUDY ON DESIGN SOLUTIONS OF SUSTAINABLE URBAN DRAINAGE SYSTEMS ON STREETS
Abstract
This paper presents design solutions of Sustainable Urban Drainage Systems (SuDs) on streets that possibly
applied in the context of Vietnam. The authors apply SuDs solutions for a main street in Ky Dong new urban area
– Ha Tinh province. Calculation results show that the orientation of applying SuDs solutions at the beginning
of the street design process will bring high effect to ensure ecological balance, reduce inundation, erosion risks,
supplement natural groundwater sources, reduce the size of drainage works, improve the landscape, . . .
Keywords: sustainable drainage systems (SuDs); street.

c 2019 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)

1. Đặt vấn đề
Nước ta đang có tốc độ đô thị hóa tăng nhanh gắn liền với nhu cầu phát triển hạ tầng đô thị. Đô thị
hóa kéo theo quá trình bê tông hóa đã lấn chiếm sông ngòi, ao hồ, tàn phá thảm thực vật, làm thu hẹp,
thay đổi dòng chảy và quá trình lưu giữ tự nhiên của nước. Các công trình kết cấu hạ tầng (đường sá,
sân bãi, ...) chiếm dụng bề mặt tự nhiên đã làm giảm năng lực tiêu thoát tự nhiên, làm tăng lưu lượng
dòng chảy bề mặt và giảm thẩm thấu của nước xuống lòng đất, giảm khả năng bổ sung tại chỗ nguồn
nước ngầm cũng như gây đơn điệu cảnh quan, bức xạ nhiệt do bê tông hóa.
Số liệu thống kê cho thấy [1], nhiều đô thị của nước ta có hệ thống thoát nước thường xuyên bị
quá tải mặc dù đã được quan tâm đầu tư. Ngập úng cũng thường xuyên xảy ra tại các đô thị trong cả
nước, ví dụ: TP Hồ Chí Minh có trên 100 điểm ngập, Hà Nội có trên 30 điểm, Đà Nẵng, Hải Phòng
cũng có rất nhiều điểm bị ngập úng (Hình 1).
∗

Tác giả chính. Địa chỉ e-mail: (Phương, N. V.)

73


kê cho
thấy thống
[1], nhiều
đô thấy
thị của
cóthị
hệ của
thống
thoát
nước

xuyê
Số liệu
kê cho
[1],nước
nhiềutađô
nước
ta có
hệ thường
thống thoát
ãị quá
đượctảiquan
đầuđược
tư. Ngập
thường
xảythường
ra tại các
đô thị
mặctâm
dù đã
quan úng
tâm cũng
đầu tư.
Ngập xuyên
úng cũng
xuyên
xảytron
ra
Số liệu thống kê cho thấy [1], nhiều đô thị của nước ta có hệ thống thoát nước thư
Chí víMinh
có trên

100
điểm
ngập,
Nội
trên
30cũng
điểm,
Đà
Nẵng,
ảHồ
nước,
dụ: TP
Hồ Chí
Minh
100
ngập,
Hà
Nội xuyên
có trên
30cácHđđ
bị quá
tải mặc có
dù
đãtrên
đượcHà
quan
tâmđiểm
đầucó
tư. Ngập
úng

thường
xảy
ra tại
Phương,
N.
V.
và
cs.
/
Tạp
chí
Khoa
học
Công
nghệ
Xây
dựng
cả nước, ví dụ: TP Hồ Chí Minh có trên 100 điểm ngập, Hà Nội có trên 30 điểm, Đà
hiều điểm
úng. điểm
hòng
cũng bị
cóngập
rất nhiều
bị ngập úng.
Phòng cũng có rất nhiều điểm bị ngập úng.

Hình 1. Thực trạng ngập úng xảy ra tại nhiều đô thị khi mưa lớn
Các giải pháp thoát nước theo hướng bền vững đã có từ những năm 70 của thế k
đang được các nước trên thế giới chú trọng phát triển. Hệ thống SuDs với các giải ph

sinh thái đã được thử nghiệm thành công ở nhiều nước phát triển: Tokyo là thủ đô đạt nh
(a) đáng ghi nhận trong lĩnh vực này; SuDS có mặt trên
(b) khắp các thành phố ở Vương quốc A
tại Scotland tính tới năm 2002 đã có 1.300 dự án SuDs được thực hiện (CIRIA, 2002).
Hình 1.tạiThực
xảy còn
ra tạikhá
nhiều
thị khi
lớn hướng dẫn thiết kế và thi công vẫ
Việttrạng
Namngập
vấn úng
đề này
mớiđômẻ,
các mưa
tài liệu
Bài báo này giới thiệu về các giải pháp thiết kế thoát nước trên đường phố, các phươn
toán
thấm,
và áp
dụng
đềđã
xuất
pháp thiết
toánkỷ
cho
tuyến
Các giải pháp thoát nước
theo

hướng
bền
vững
có giải
từ những
năm kế,
70 tính
của thế
trước
vàđường
đang trục chính
thị
Kỳ
Đồng,
Hà
Tĩnh.
được các nước trên thế giới chú trọng phát triển. Hệ thống SuDs với các giải pháp kỹ thuật sinh thái đã
được thử nghiệm thành công
nhiều
phátthoát
triển:nước
Tokyo
là hướng
thủ đô đạt
2.ởCơ
sở lýnước
thuyết
theo
bềnnhiều
vững kết quả đáng ghi nhận

trong lĩnh vực này; SuDS có mặt trên khắp các thành phố ở Vương quốc Anh và riêng tại Scotland
2.1. Nguyên
lý thoát
nước
bềnhiện
vững
tính tới năm 2002 đã có 1.300
dự án SuDs
được
thực
(CIRIA, 2002). Tuy nhiên, tại Việt Nam
vấn đề này còn khá mới mẻ, các tài
liệu
hướng
dẫn
thiết
kế
và
thicác
công
vẫn chưa
Bàinăng
báocủa
nàyhệ
giới
Hệ thống SuDs vận dụng triệt để
nguyên
lý vàcó.
chức
sinh thái tự nh

thiệu về các giải pháp thiết kế
thoát nước
đường
phương
pháp
tính
toáncác
thấm,
và áp kênh
dụng hở hoặc cốn
đẩy/thoát
thật trên
nhanh
nướcphố,
mưacác
ra khỏi
đường
phố
bằng
hệ thống
đề xuất giải pháp thiết kế, tính
toán
tuyến
trụcnêu
chính
khuqua
đô thị
Đồng,
SuDs
làmcho

chậm
lại đường
quá trình
trêncủa
thông
khảKỳ
năng
lưu Hà
giữ Tĩnh.
tạm thời và thấm ng

Thực
úng
nhiều
Hình 1. Thực trạngHình
ngập1.úng
xảytrạng
ra tạingập
nhiều
đôxảy
thị ra
khitạimưa
lớnđô thị khi mưa
Các
giảitheo
pháphướng
thoát bền
nướcvững
theo đã
hướng

vữngnăm
đã có
70 v
p thoát
nước
có từbền
những
70 từ
củanhững
thế kỷnăm
trước
ang
được
trên thế
giới
chúHệ
trọng
phátSuDs
triển.với
Hệcác
thống
các
c trên
thế các
giớinước
chú trọng
phát
triển.
thống
giảiSuDs

pháp với
kỹ thu
inh
thái đã thành
được công
thử nghiệm
nhiềuTokyo
nước là
phát
Tokyo
thủquđ
ử nghiệm
ở nhiềuthành
nướccông
phátởtriển:
thủtriển:
đô đạt
nhiềulàkết
áng
SuDScác
có mặt
các thành
Vương
lĩnhghi
vựcnhận
này;trong
SuDSlĩnh
có vực
mặt này;
trên khắp

thànhtrên
phốkhắp
ở Vương
quốcphố
Anhở và
riên
ại
Scotland
tới1.300
năm 2002
có 1.300
ánhiện
SuDs
được thực
hiệnTuy
(CIRIA
i năm
2002 tính
đã có
dự ánđã
SuDs
được dự
thực
(CIRIA,
2002).
nhiê
ại
Việtcòn
Nam
vấn

đề mẻ,
này các
còntài
kháliệu
mới
mẻ, các
liệukếhướng
thiết
và thi
ề này
khá
mới
hướng
dẫntài
thiết
và thidẫn
công
vẫnkếchưa
có
Nhờ
đó,
thay
vì
coi kế
nước
mưa là phố,
nguồn
thải
cần
đầu tư pháp

hệ
thống cá
tho
Bài
này giải
giới pháp
thiệuthiết
về nước
các
giải
pháp
thiết
thoát
nướcnước
trên
đường
phố,
iệubáo
về các
kếngầm.
thoát
nước
trên
đường
các
phương
tín
2. Cơ sở lý thuyết thoát nước
hướng
SuDstheo

cố gắng
đưabền
nướcvững
mưa phục vụ lại tự nhiên, cộng đồng: bổ cập nguồn nước ngầm,
oán thấm,
vàgiải
áp dụng
xuất
giải
kế,nhiên,
tính
cho
tuyến
đường
ụng
đề xuất
pháp đề
thiết
kế,vật,
tính
toán
cho
tuyến
đường
trục
chính
của
hệ
thực
hài pháp

hòa
cảnhthiết
quan thiên
góptoán
phần xử
lý ô nhiễm
nguồn
thảikhu
phântrụ
táđ
2.1. Nguyên lý thoát nước bền vững
ngập úng [2].
hị
nh.Kỳ Đồng,
Hệ Hà
thốngTĩnh.
SuDs vận dụng triệt để các nguyên
lý và chức năng của hệ sinh thái tự nhiên, thay vì

đẩy/thoát
thật nhanh
nướcnước
mưa ravững
khỏi
đường
phố
. Cơ sở
lý thuyết
thoát
theo

hướng
bền vững
thoát
nước
theo
hướng
bền

bằng các hệ thống kênh hở hoặc cống ngầm thì
SuDs lý
làmthoát
chậm lạinước
quá trình
nêuvững
trên thông qua
Nguyên
bền
t.1.
nước
bền
vững
khả năng lưu giữ tạm thời và thấm ngấm bổ cập
nước ngầm (Hình 2). Nhờ đó, thay vì coi nước mưa
SuDs
vận
dụng
triệt
đểquy
các nguyên
lý hệ

và sinh
chứcthái
năngtựcủa
hệ sinh
Ds vậnHệdụng
triệt
để
nguyên
lýthoát
và
chức
năng của
nhiên,
thayt
làthống
nguồn
nước
thải các
cần
đầu
tư hệ thống
SuDs cố gắng đưa nước mưa phục vụ lại tự
thật
nhanh
mưa
rabằng
khỏi
đường
phố bằng
thống

hở t
hẩy/thoát
nước mô,
mưa
ra
khỏibổnước
đường
các
hệ thống
kênhcác
hở hệ
hoặc
cốngkênh
ngầm
nhiên, cộng
đồng:
cập nguồnphố
nước ngầm,
nuôi
Hình
1. Triết lý của hệ thống tiêu thoát nước đô thị bền vững - SuDs [2]
Hình 2. Triết lý của hệ thống tiêu thoát nước đô
dưỡng
hệ thực
hài
hòa
cảnh
quan
thiên
nhiên,

uDs
chậm
lạivật,quá
trình
nêu
trên
thông
qua
năng
lưu[2]giữ tạm
quá làm
trình
nêu
trên
thông
qua
khả
năng
lưu
giữ khả
tạm
ngấmthời
bổ và
cậ
thị bềnthời
vững - và
SuDsthấm
góp phần xử lý ô nhiễm nguồn thải phân tán và
ước
ngầm.

Nhờ
đó,
thay là
vì nguồn
coi nước
mưa
nguồn
cầnthoát
đầu tư
chống
ngậpnước
úng
[2].mưa
ó,
thay
vì
coi
nước
thảilà cần
đầunước
tư hệthải
thống
quyhệmt
Hình 3 cho thấy trước khi đô thị hóa hoặc đất chưa xây dựng tốc độ dòng chảy (đường nét mờ)
uDs cố
gắng
phục
vụ tốc
lạiđộtựdòng
nhiên,

cộng
bổngầm,
cập
nguồn
nướ
nước
mưa
phục
lại không
tựmưa
nhiên,
cộng
đồng:
bổchảy
cập
nguồn
nuôi dưỡn
thấp
hơnđưa
so vụ
vớinước
việc
kiểm
soát
được
sau
khi đôđồng:
thịnước
hóa (đường
nét đậm).

Đỉnh biểu
dòng cảnh
chảy sauquan
khi đô thị
hóa là cao
hơn nhiều
và đến
sớm hơn
trước khi
đô
ệ thực vật,
hàiđồhòa
thiên
nhiên,
góp
phần
xửnhiều
lý ôso với
nhiễm
nguồn
thải

a cảnh quan thiên nhiên, góp phần xử lý ô nhiễm nguồn thải phân tán và chốn
74
gập úng [2].


Hình 2 cho thấy trước khi đô thị hóa hoặc đất chưa xây dựng tốc độ dòng chảy (đường nét mờ)
thấp hơn so với việc không kiểm soát được tốc độ dòng chảy sau khi đô thị hóa (đường nét
Phương, N. V. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

đậm). Đỉnh biểu đồ dòng chảy sau khi đô thị hóa là cao hơn nhiều và đến sớm hơn nhiều so với
thị hóa.
cóhóa.
thể kiểm
tốckiểm
độ dòng
(đường
đứt)
sau khi
thị sau
hóa khi
về mức
trước
trước
khiSuDs
đô thị
SuDssoát
có thể
soátchảy
tốc độ
dòng nét
chảy
(đường
nétđôđứt)
đô thị
hóa đô
về
thị
hóa.
mức trước đô thị hóa.

Hình
Biều
đồ dòng
Hình
3. 2.
Biều
đồ dòng
chảychảy
[3] [3]

2.2. Các giải pháp thiết kế thoát nước bền vững
2.2.1. Các giải pháp tổng thể thoát nước bền vững
2.2. Các
kế thoát
bền
vững
Cácgiải
giảipháp
phápthiết
kỹ thuật
thoátnước
nước
bền
vững rất đa dạng, tùy thuộc vào quy mô, mức độ phức
tạp
của
vùng
thoát
nước

mưa
chúng
ta
sẽ
lựa
a. Các giải pháp tổng thể thoát nước bền vữngchọn các giải pháp phù hợp. Bảng 1 dưới đây tổng hợp
về tính thích hợp và hiệu quả của các giải pháp SuDs.
Các giải pháp kỹ thuật Bảng
thoát 1.
nước
đa dạng,
tùynăng
thuộc
quy
Cácbền
giảivững
pháprất
SuDs
và khả
ápvào
dụng
[2]mô, mức độ phức tạp
của vùng thoát nước mưa chúng ta sẽ lựa chọn các giải pháp
phùnăng
hợp.ápBảng
Khả
dụng1 dưới đây tổng hợp về
tính
thích
hợp

và
hiệu
quả
của
các
giải
pháp
SuDs.
STT
Giải pháp SuDs
Mật độ xây
Đường phố và
Mật độ xây
Khu dân cư
dựng thấp
xa lộ
dựng cao
Bảng 1. Các giải pháp SuDs và khả năng áp dụng [2]
1
Mương thấm lọc thực vật
2
Trũng lưu giữ nước
Khả năng áp dụng
3
Lớp Giải
lọc cát
bề SuDs
mặt
STT
pháp

4
Lớp lọc cát ngầm
Mật độ xây dựng
Đường phố
Mật độ xây
Khu dân cư
5
Kênh thực vật
thấp
và xa lộ
dựng cao
6
Chắn lọc sinh vật
thấm
lọc thực vật
⊗
71 Mương
Đất ngập
nước
⊗
⊗
⊗
82 Trũng
Bể lọc lưu
sinhgiữ
họcnước
3
Lớp
lọc
cát

bề
mặt
⊗
9
Kho chứa nước mưa
4 Lớp
lọc thấm
cát ngầm
⊗
10
Bề mặt
5 Kênh thực vật
⊗
⊗
Ghi chú:
6 Chắn lọc sinh vật
Rấtnước
thích hợp
7 Đất ngập
⊗
⊗
Tùy
thuộc
vào
điều
kiện
mặt
bằng
cụ
thể

8 Bể lọc sinh học
⊗
⊗
⊗
Rất ít
sử dụng
9 Kho chứa
nước
mưa
2.2.2.
số giải
pháp thiết kế thoát nước ⊗
đô thị bền vững trên đường phố
10 Một
Bề mặt
thấm
Rất thích hợp; ⊗ Tùy thuộc vào điều kiện mặt bằng cụ thể;

75

Rất ít sử dụng.

3


g mặt thấm nước

Phương, N. V. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

ông thường gồm có các bộ phận chính là tầng mặt bằng vật liệu thấm, tầng

b. Một
số giải
thiếtnước.
kế thoát
nướcra,đôđểthịtăng
bền cường
vững trên
định và a.
cóGiải
độ
rỗng
đểpháp
lưutầng
trữ
Ngoài
khảđường
năng phố
phápcao
thiết
kế
mặt thấm
nước
- Giải
thiết
kế tầng
mặt thấm
đồng thời giữ
cho pháp
bề mặt
không

bị úng
nước,nước:
tổ hợp kết cấu kết hợp với hệ
Tổ hợp kết cấu thông thường gồm có các bộ phận chính là tầng mặt bằng vật liệu thấm, tầng
hợp kết
cấutràn
thông
thường
cácnước
bộ phận
chính
là tầng
tràn. Ống thoátTổnước
chảy
được
đục gồm
lỗ đểcódẫn
về các
kho
chứamặt bằng vật liệu thấm, tầng móng
móng
bằng
vật ổn
liệuđịnh
ổn và
định
và rỗng
có độ
rỗng
caotrữđểnước.

lưu Ngoài
trữ nước.
Ngoài ra, để tăng cường khả năng
bằng
vật
liệu
có
độ
cao
để
lưu
thoát nước mưa truyền thống qua các cống thoát nước trong điều kiện ra,
khođể tăng cường khả năng thoát nước
thoát
củađồng
đường,
thời
bề mặt
không
hợp
kếtvớicấu
hợpcống
với hệ
củanước
đường,
thời đồng
giữ cho
bềgiữ
mặtcho
không

bị úng
nước,bịtổúng
hợp nước,
kết cấutổkết
hợp
hệ kết
thống
uá tải do mưa lớn tránh trường hợp lớp mặt bị ngập nước (xem hình 4)
ngầm
thoát
tràn. thoát
Ống thoát
tràn
đượcchảy
đục lỗtràn
để dẫn
nước
nước
tiếpkho
hoặc
thống
cống
ngầm
tràn.nước
Ốngchảy
thoát
nước
được
đụcvềlỗcácđểkho
dẫnchứa

nước
vềkếcác
chứa
vị
trí
thoát
nước
mưa
truyền
thống
qua
các
cống
thoát
nước
trong
điều
kiện
kho
chứa
nước
đầu
tiên
bị
nước kế tiếp hoặc vị trí thoát nước mưa truyền thống qua các cống thoát nước trong điều kiện kho
quá tải do mưa lớn tránh trường hợp lớp mặt bị ngập nước (Hình 4).
chứa nước đầu tiên bị quá tải do mưa lớn tránh trường hợp lớp mặt bị ngập nước (xem hình 4)

ng thoát nước; 2- Lớp móng trên chứa nước; 3- Vải địa kỹ thuật;

a nước; 5- Vải địa kỹ thuật hoặc Vật liệu cách nước (nếu cần thiết); 6- Nền

đất;1 7Ống
thoátthoát
nước
chảy
- Mặt
đường
nước;
2 -tràn.
Lớp móng trên chứa nước; 3 - Vải địa kỹ thuật; 4 - Lớp móng dưới chứa nước;
1- Mặt đường thoát nước; 2- Lớp móng trên chứa nước; 3- Vải địa kỹ thuật;
5 - Vải địa kỹ thuật hoặc Vật liệu cách nước (nếu cần thiết); 6 - Nền đất; 7 - Ống thoát nước chảy tràn.
Hình 3. Kết cấu mặt đường thấm nước có cống ngầm
4- Lớp móng dưới chứa nước; 5- Vải địa kỹ thuật hoặc Vật liệu cách nước (nếu cần thiết); 6- Nền
Hình
4. mặt
Kết cấu
mặt đường
thấm nước có cống ngầm
hể được sử dụng để làm lớp mặt của kết
cấu
đường
thấm nước:
đất; 7- Ống thoát nước chảy tràn.
g thoát nước Một số loại vật liệu có thể được sử dụng để làm lớp mặt của kết cấu mặt đường thấm nước:
Hình
3. nước:
Kết
cấu

mặt
đường
thấm
nước
có bê
cống
ngầm
g Mỹ (ACI), bê+tông
rỗngbê
thoát
là
loại
bê tông
không
có
sụt,
dùng
Sử dụng
tôngnước
rỗng
thoát
Theo
Viện
bê độ
tông
Mỹ
(ACI),
tông
rỗng thoát nước là loại
gồm có xi

măng
Portland,
cốt
liệu
lớn,
mộtsử
lượng
nhỏ
không
cốtkết
bêsốtông
không
cócó
độthể
sụt,
dùng
cấp
phối
gián
đoạn
gồm
cóliệu
xi
măng
cốt liệu
lớn, một
Một
loại
vật liệu
được

dụng
đểhạthoặc
làm
lớp
mặtcó
của
cấu
mặtPortland,
đường thấm
nước:
hoặc
không
có cốtlỗliệu
nhỏ,
nướcnhau
và phụ
gia. Bê
tôngtừrỗng thoát nước sẽ có hệ thống lỗ
Bê tông rỗnglượng
thoátnhỏ
nước
sẽ có
hệ thống
rỗng
thông
có kích
thước
+ Sử dụng bê tông rỗng thoát nước
rỗng thông
nhauĐỗ

có rỗng
kích thay
thướcđổi
từ từ
2 mm
mm, từ
đó dễđộdàng
ễ dàng cho nước
chảy qua.
15%đến
đến835%,
cường
nén cho nước chảy qua. Độ rỗng thay
Theo
Viện
bê
tông
Mỹ độ
(ACI),
bê2,8
tông
rỗng
thoát
nước
làđộloại
tôngcủa
không
có rỗng
độ sụt,
dùng

đổi
từ
15%
đến
35%,
cường
nén
từ
Mpa
đến
28
Mpa.
Tốc
thoátbênước
bê tông
thoát
Tốc độ thoát nước của bê tông rỗng thoát nước thay đổi tùy theo kích thước
cấpnước
phốithay
hạt gián
đoạn
gồm
xi măng
Portland,
liệuthể
lớn,
một
nhỏbêhoặc
không
có cốttừliệu

đổi tùy
theo
kíchcóthước
cốt liệu
và khốicốt
lượng
tích
củalượng
hỗn hợp
tông,
và thường
hể tích của hỗn hợp bê tông, và thường2từ khoảng 81 đến 730 lít/phút/m2.
[4]. Tại
Việt
Nam,
đã vàlỗđang
khainhau
nghiên
chế từ
nhỏ,khoảng
nước 81
và đến
phụ 730
gia.lít/phút/m
Bê tông rỗng
thoát
nước
sẽđề
cótài
hệ[5]

thống
rỗngtriển
thông
có cứu
kíchvàthước
nay đề tài tạo
[6]thành
đã vàcông
đangbêtriển
khai
nghiên
cứu nhanh
và chế(Hình
tạo thành
công bê
tông
rỗng
thoát
nước
5).
2mm đến 8mm, từ đó dễ dàng cho nước chảy qua. Đỗ rỗng thay đổi từ 15% đến 35%, cường độ nén
anh.
từ 2,8Mpa đến 28Mpa. Tốc độ thoát nước của bê tông rỗng thoát nước thay đổi tùy theo kích thước
cốt liệu và khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông, và thường từ khoảng 81 đến 730 lít/phút/m2.
[4]. Tại Việt Nam, hiện nay đề tài [6] đã và đang triển khai nghiên cứu và chế tạo thành công bê
tông rỗng thoát nước nhanh.

Hình
4. 5.
Mẫu

[8]5.
Hình
Mẫubêbêtông
tôngrỗng
rỗngthoát
thoátnước
Hình
Giải
pháp
gạch
block,
gạch
thấmnước
nước
caothấm
[6] nước cao [8]
Hình
Giải6. pháp
gạch
block,
gạch
lát lát
cócó
độđộ
thấm
[8]
Hình
5. Giải
pháp
gạch

block,
gạch
lát
cócao
độ
nước [6]

Các loại gạch Các
bê tông
nước
hoặc
gạchnước
block
tự chèn
độ chèn
cao có
khe hở
loạirỗng
gạchthấm
bê tông
rỗng
thấm
hoặc
gạch cường
block tự
cường
độ giữa
cao
có khả năng thấm nước
các viên gạch các

lớn viên
hơn để
thu
nước
có
hiệu
quả
hơn,
tăng
tính
ổn
định
và
tuổi
thọ
của
kết
cấu.
Đểc
gạch thấm
lớn hơn
đểCác
thu loại
nướcgạch
có hiệu
quảrỗng
hơn,thấm
tăng nước
tính ổn
định

và tuổi thọ
+ Sử dụng gạch block có khả năng
nước:
bê tông
hoặc
gạch
tăngcường
tính thoát
nước
củathoát
kếtgiữa
cấu
gạch
block
tự lớn
chèn
có
cường
độ cao,
các viên
phải
đượcgạch
thiết
tăng
nước
của
kếtgạch
cấu
gạch
block

tự nước
chèn
có hiệu
cường
độgạch
cao,tăng
các viên
block tự chèn
độ cao
cótính
khe
hở
các
viên
hơn
để
thu
có
quả
hơn,
Hình
4.
Mẫu
bê
tông
rỗng
thoát
nước
[8]
kếvà

đểtuổi
khi thọ
thi công
cókhi
khethi
hởcông
lớn
các
gạch
kếtcấu
hợp
với block
lớpkết
móng
ổn
cao,
thoát
nướcc
kế kết
để
có
khe
hởviên
lớn
giữa
các
gạch
và
vớiđịnh
móng

ổn định
tính ổn định
của
cấu.
Để
tănggiữa
tính
thoát
nước
củavà
kết
gạch
tựhợp
chèn
cólớp
cường
4 viên
tốt.
tốt.
76
b. Giải
pháp
kếnăng
vỉa
hè
thấmnước
nước
+ Sử dụng gạch
block
cóthiết

khả
thấm
b. Giải
pháp
thiết
kế
vỉa hè thấm nước
Kết cấu vỉa hèKết
gồm
cóvỉa
2 bộ
là tầng
thấm
nướcmặt
tốt thấm
và tầng
móng
cấu
hèphận
gồm chính
có 2 bộ
phận mặt
chính
là tầng
nước
tốt ổn
và định
tầng có
mó
nhiệm vụ lưu trữ

nước.
nhiệm vụ lưu trữ nước.
4


Hình 5. Giải pháp gạch block, gạch lát có độ thấm nước cao [8]

Các loại gạch bê tông rỗng thấm nước hoặc gạch block tự chèn cường độ cao có khe hở giữ
các viên gạch lớn hơn để thu nước có hiệu quả hơn, tăng tính ổn định và tuổi thọ của kết cấu. Đ
Phương,
N. V.block
và cs. / Tạp
Khoacó
học cường
Công nghệđộ
Xâycao,
dựng các viên gạch phải được thiế
ăng tính thoát nước của kết cấu
gạch
tự chí
chèn
kế để khi thi
công
khe
hởphải
lớnđược
giữathiết
cáckếviên
và kết
hợp

lớp các
móng
định
cao,
độ cao,
cáccó
viên
gạch
để khigạch
thi công
có khe
hở với
lớn giữa
viênổn
gạch
và kết
hợpthoát nướ
với lớp móng ổn định cao, thoát nước tốt (Hình 6).
ốt.
- Giải pháp thiết kế vỉa hè thấm nước:

b. Giải pháp thiết
kếvỉavỉa
nước
Kết cấu
hè hè
gồmthấm
có 2 bộ
phận chính là tầng mặt thấm nước tốt và tầng móng ổn định có nhiệm

lưuvỉa
trữ nước
(Hìnhcó
7).2Các
phápchính
sử dụng
mặtmặt
thấmthấm
nước của
vỉa hè:
blockổn định c
Kết vụ
cấu
hè gồm
bộgiải
phận
làlàm
tầng
nước
tốt Sử
vàdụng
tầnggạch
móng
có khả năng thấm nước; sử dụng gạch có lỗ trồng cỏ; sử dụng bê tông, gạch bê tông lấp đá; sử dụng
nhiệm vụ vỉ
lưu
trữcỏ,
nước.
trồng
vỉ lấp đá; sử dụng đế HDPE lát gạch.

1- Mặt

1 - Mặt thoát nước; 2 - Lớp móng trên thoát nước; 3 - Vải địa kỹ thuật; 4 - Lớp móng dưới thoát nước;
5 - Vải nước;
địa kỹ thuật;
6 - Nền
thoát nước; 2- Lớp móng trên thoát
3- Vải
địađấtkỹ thuật; 4- Lớp móng dưới

thoát nước

Kết cấu cấu vỉa hè thoát nước
5-Hình
Vải7.địa
kỹ thuật; 6- Nền đất.

- Giải pháp thiết kế dải trồng cây:
Hình 6. Kết cấu cấu vỉa hè thoát nước.
Các dải trồng cây được hạ thấp để thu giữ nước từ mặt đường và vỉa hè, kết hợp với lớp vật liệu có
pháp
sửcao
dụng
làmtiêu
mặt
thấm
nước
của
hè: Sử

block
khả8).năng thấm
độ rỗng
(đá dăm
chuẩn,
cuội
sỏi, ...)
để vỉa
tạo thành
cácdụng
dải lưugạch
nước tạm
thờicó
(Hình

Các giải
nước
sử dụng gạch có lỗ trồng cỏ; sử dụng bê tông, gạch bê tông lấp đá; sử dụng vỉ trồng cỏ, vỉ lấp đá; sử
dụng đế HDPE lát gạch.

c. Giải pháp thiết kế dải trồng cây

Các dải trồng cây được hạ thấp để thu giữ nước từ mặt đường và vỉa hè, kết hợp với lớp vậ
iệu có độ rỗng cao (đá dăm tiêu chuẩn, cuội sỏi...) để tạo thành các dải lưu nước tạm thời.

7. Thiết
kế điển
hình
đấttrồng
trồng cây

cây lưu
[7][7]
Hình 8.Hình
Thiết
kế điển
hình
dảidảiđất
lưutrữ
trữnước
nước
d. Giải pháp thiết kế dải phân cách
giải phân
- Giải pháp thiếtHạkếthấp
dảicác
phân
cách:cách giao thông để thu nước mưa về, tại đây nước được chảy tràn khắp
bề mặt với cao độ mực nước và đầu ra bị khống chế để nước chảy tràn tích trữ thẩm thấu từ từ qua
Hạ thấp các giải phân cách giao thông để thu nước mưa về, tại đây nước được chảy tràn khắp bề
lớp phủ thực vật và lớp phủ vật liệu rỗng xuống dưới kho chứa nước tạm thời. Trường hợp mưa lớn,
mặt với caomực
độnước
mựctrong
nước
và đầu ra bị khống chế để nước chảy tràn tích trữ thẩm thấu từ từ qua lớp
giải phân cách dâng cao quá mức sẽ được thu lại qua các cửa thu nước tràn và chảy
phủ thực vật
và
lớp
phủ
vật

liệu rỗng
xuống
kho Khi
chứa
Trường
hợpkho
mưa lớn, mực
xuống nhanh chóng xuống
kho chứa
nướcdưới
phía dưới.
khonước
chứa tạm
nước thời.
quá tải,
nước trong
nước trong chứa
giải nước
phânsẽcách
dâng
quá
sẽ được
thu
các
thunước
nước
tràn và chảy xuống
theo ống
thoátcao
nước

chảymức
tràn (ống
đục lỗ)
để lại
thoátqua
ra các
vị cửa
trí thoát
khác.
nhanh chóng xuống kho chứa nước phía dưới. Khi kho chứa nước quá tải, nước trong kho chứa nước
sẽ theo ống thoát nước chảy tràn (ống đục lỗ) để thoát ra các vị trí thoát nước khác (Hình 9).

77
a. Mặt cắt ngang


Hạ thấp các giải phân cách giao thông để thu nước mưa về, tại đây nước được chảy tràn
lớp phủ thực vật và lớp phủ vật liệu rỗng xuống dưới kho chứa nước tạm thời. Trường hợp mư
bề mặt với cao độ mực nước và đầu ra bị khống chế để nước chảy tràn tích trữ thẩm thấu từ t
mực nước trong giải phân cách dâng cao quá mức sẽ được thu lại qua các cửa thu nước tràn và
lớp phủ thực vật và lớp phủ vật liệu rỗng xuống dưới kho chứa nước tạm thời. Trường hợp mư
xuống nhanh chóng xuống kho chứa nước phía dưới. Khi kho chứa nước quá tải, nước tron
mực nước trong giải phân cách dâng cao quá mức sẽ được thu lại qua các cửa thu nước tràn và
chứa nước sẽ theo
ống thoát
chảy
trànhọc
(ống
đục
thoát ra các vị trí thoát nước khác.

Phương,
N. V. vànước
cs. / Tạp
chí Khoa
Công
nghệlỗ)
Xâyđể
dựng
xuống nhanh chóng xuống kho chứa nước phía dưới. Khi kho chứa nước quá tải, nước tron
chứa nước sẽ theo ống thoát nước chảy tràn (ống đục lỗ) để thoát ra các vị trí thoát nước khác.

a. Mặt cắt nga

a. Mặt cắt nga

(a) Mặt cắt ngang

b. Mặt cắt dọc

b. Mặt cắt dọc

1-Đá dăm lọc; 2- Vải địa kỹ thuật; 3- Vật liệu rỗng chứa nước; 4- Vật liệu cách nước (nếu c
cắt dọc
thiết); 5- Ống (b)
thuMặt
nước
chảy tràn; 6- Cửa thu nước chảy tràn.
1-Đá
dăm
lọc;

2Vải
địa
kỹ
thuật;
3Vật
chứa
nước;
4- (nếu
Vật cần
liệuthiết);
cách nước (nếu c
8. Giải
pháprỗng
kế
phân
cách.
1 - Đá dăm lọc; 2 - Vải địa kỹ thuật; 3 - VậtHình
liệu rỗng
chứaliệu
nước;
4thiết
- Vật
liệugiải
cách
nước
thiết);
5Ống
thu
nước
chảy

tràn;
6Cửa
thu
nước
chảy
tràn.
- Ống
thuthấm
nước chảy tràn; 6 - Cửa thu nước chảy tràn
e. Giải pháp thiết5kế
rãnh
Hình 8. Giải pháp thiết kế giải phân cách.
Hình 9. Giải pháp thiết kế giải phân cách
e. Giải pháp thiết kế rãnh thấm
- Giải pháp thiết kế rãnh thấm:
Rãnh thấm là các rãnh đào nông được lấp đầy bởi vật liệu rỗng (đá, cuội sỏi, . . . ) tạo ra sự lưu giữ
nước mưa tạm thời, do đó tăng khả năng lưu trữ và thoát nước tự nhiên của mặt đất. Rãnh thấm giữ
dòng chảy dài đủ để cho phép nó thấm vào đất nằm bên dưới. Bề mặt rãnh có thể được phủ với lưới
thép hoặc các loại bề mặt thấm như bê tông rỗng, gạch block, . . . Các đường ống được đục lỗ và bọc
vải địa kỹ thuật nằm trong các rãnh và bao quanh nó với đá thô; điều này sẽ làm tăng khả năng lưu trữ
tạm thời của các rãnh. Rãnh thấm có thể bố trí trên vỉa hè, giải phân cách hoặc ngay trên lề đường.
2.3. Phương pháp thiết kế thấm theo “The SuDs Manual C753” [3]
Sổ tay SuDs (C697) do Hiệp hội CIRIA (Construction Industry Research and Information Association) ban hành năm 2007, cung cấp hướng dẫn thực hành chi tiết về quy hoạch, thiết kế, xây dựng,
vận hành và bảo dưỡng SuDs. Năm 2015, CIRIA đã cập nhật C697 thành C753 với các hướng dẫn kỹ
thuật mới nhất và các quy trình thích ứng để hỗ trợ lập kế hoạch, thiết kế, xây dựng, quản lý và duy
trì SuDs tốt hơn.
a. Phương pháp thiết kế hệ thống bề mặt thấm
Hệ thống bề mặt thấm là hệ thống có chiều dày không đáng kể so với kích thước bề mặt, gồm có
2 bộ phận chính:
- Lớp kết cấu bề mặt bằng vật liệu thấm;

- Lớp móng bằng vật liệu có độ rỗng cao đóng vai trò chứa nước.

78


lưới thép hoặc các loại bề mặt thấm như bê tông rỗng, gạch block…. Các đường ống được đục lỗ và
lưới thép hoặc các loại bề mặt thấm như bê tông rỗng, gạch block…. Các đường ống được đục lỗ và
bọc vải địa kỹ thuật nằm trong các rãnh và bao quanh nó với đá thô; điều này sẽ làm tăng khả năng
bọc vải địa kỹ thuật nằm trong các rãnh và bao quanh nó với đá thô; điều này sẽ làm tăng khả năng
lưu trữ tạm thời của các rãnh.
lưu trữ tạm thời của các rãnh.

Rãnh
thấm có thể bố trí trênPhương,
vỉa
hè,
giải
phân
cách
hoặc ngay
ngay
trên
lềđường.
đường.
Rãnh thấm có thể bố trí trên
vỉa hè,
giải
phân
hoặchọc
N. V.

và cs.
/ Tạpcách
chí Khoa
Côngtrên
nghệlềXây
dựng

Lớp
dămlọc;
lọc;2-2-Vải
Vảiđịa
địakỹ
kỹ(a)thuật;
thuật;
3- Vật
Vật
liệu
chứa
nước;
nước
(nếu
cầncần
1- 1-Lớp
đáđádăm
3liệu
rỗng
chứa
nước;4-4-Vật
Vậtliệu
liệucách

cách
nước
(nếu
Rãnh thấm
bố trí
trênrỗng
dải phân
cách
thiết);
5Ống
thu
nước
chảy
tràn;
6Bó
vỉa.
thiết);
thu rỗng
nướcchứa
chảy
tràn;
6- Bó
1 - Lớp đá dăm lọc; 2 - Vải địa kỹ
thuật;5-3 Ống
- Vật liệu
nước;
4 - Vật
liệuvỉa.
cách nước (nếu cần thiết);
10a)Rãnh

Rãnh thấm
thấm bố
trí
trên
dải
phân
cách
10a)
bố
trí
trên
dải
phân
cách
5 - Ống thu nước chảy tràn; 6 - Bó vỉa

1- BTN rỗng hoặc BTXM rỗng; 2- Lớp đá dăm lọc; 3- Vải địa kỹ thuật;4- Vật liệu rỗng chứa nước;

Rãnh
thấm
bốlọc;
trí trên
đường
1- BTN rỗng hoặc BTXM
2-(b)
Lớp
đá(nếu
dămcần
3-lềVải
địa kỹ

Vậttràn.
liệu rỗng chứa nước;
5- Vật rỗng;
liệu cách
nước
thiết);
6- Ống
thuthuật;4nước chảy
1 - BTN rỗng hoặc
BTXM
rỗng;
2
Lớp
đá
dăm
lọc;
3
Vải
địa
kỹ
thuật;
4
Vật
liệu
rỗng
chứa nước;
5- Vật liệu cách10b)
nước
(nếuthấm
cần bố

thiết);
6- Ống
thu nước chảy tràn.
Rãnh
trí trên
lề đường
5 - VậtHình
liệu cách
nước
(nếu
cần
6trí
- Ống
thu
nước
chảy
tràn
10b)
Rãnh
thấm
bốpháp
trên
lềkế
đường
9. Đề
xuất
một
sốthiết);
giải
thiết

rãnh
thấm.
Đề
xuất
mộtsốsố
giải
pháp
kế thấm
rãnh thấm.
Hình 9.
10.
Đề"The
xuất SuDs
một
giải
pháp
thiếtthiết
kế[3]
rãnh
2.3. Phương pháp thiết kếHình
thấm
theo
Manual
C753"

2.3. Phương
pháp
thiết
kế thấm
SuDs Manual

C753" Industry
[3]
Sổ tay
SuDs
(C697)
do theo
Hiệp"The
hội CIRIA
(Construction
Research and Information
lượng
mưa năm
thiết
kếHiệp
nhất
định
thoát
ra hệ
thống
thấm
với
một
kích
thước
cụ thể,
mực
nước
Association)
ban hành
cung

hướng
dẫn
thực
hành
chi
tiết
vềResearch
quy hoạch,
thiết
kế,
xây
SổĐối
tayvớiSuDs
(C697)
do2007,
hộicấp
CIRIA
(Construction
Industry
and
Information
lớn
nhất
trong
hệ
thống
thấm
(h
)
được

xác
định
như
sau:
max
dựng, vận hành
bảonăm
dưỡng
SuDs.
Năm
CIRIA
đã cậphành
nhậtchi
C697
C753
với các
Association)
ban và
hành
2007,
cung
cấp2015,
hướng
dẫn thực
tiếtthành
về quy
hoạch,
thiếthướng
kế, xây
dẫn vận

kỹ thuật
nhấtdưỡng
và các SuDs.
quy trình
thích
ứng
để×hỗi −trợ
hoạch,
kế, C753
xây dựng,
quản
lý
D(R
q )lập
dựng,
hànhmới
và bảo
Năm
2015,
CIRIA
đã
cậpkế
nhật
C697thiết
thành
với các
hướng
(1)
hmax =
duy

trì SuDs
tốt hơn.
n trợ lập kế hoạch, thiết kế, xây dựng, quản lý
dẫnvàkỹ
thuật
mới nhất
và các quy trình thích ứng để hỗ
pháp
thiết kế hệ thống bề mặt thấm AD
và 2.3.1.
duy trìPhương
SuDs tốt
hơn.
R=
(2)
Hệ
thống
bề
mặt
hệ thống
có chiều
Ab không đáng kể so với kích thước bề mặt, gồm
2.3.1. Phương pháp thiết thấm
kế hệlàthống
bề mặt
thấm dày
q
có 2Hệ
bộthống
phận chính:

bề mặt thấm là hệ thống có chiều
q =dày không đáng kể so với kích thước bề mặt,
(3)gồm
F
- Lớp kết cấu bề mặt bằng vật liệu thấm;
có 2 bộ phận chính:
trong đó D là thời gian của trận mưa thiết kế với chu kỳ lặp lại trận mưa tính toán tại khu vực (giờ); R
kếttích
cấubềbềmặt
mặtthoát
bằng
vậttrên
liệubềthấm;
là -tỉLớp
lệ diện
nước
mặt thấm; i là cường độ mưa (m/giờ); Ab là diện tích bề mặt
thấm (m2 ); AD là diện tích bề mặt thoát nước (m2 ); q là hệ số thấm tính toán; q là hệ số thấm, được
xác định từ các thí nghiệm thấm (m/giờ); F là hệ số an toàn được xác định từ Bảng 2; n là độ rỗng lấp
đầy của vật liệu lớp móng (thể tích rỗng/thể tích), có thể tham khảo Bảng 3.
b. Phương pháp thiết kế hệ thống thấm 3 chiều
Hệ thống thấm ba chiều là những hệ thống có hình chữ nhật hoặc hình tam giác, và diện tích bề
mặt của các cạnh lớn so với đáy, gồm có 2 bộ phận chính:
79

7

7

Phương, N. V. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

Bảng 2. Hệ số an toàn F [3]

Diện tích khu
vực thoát

< 100 m2
100–1000 m2
> 1000 m2

Kết quả của ảnh hưởng
Không có
nguy hại hoặc
bất tiện

Nguy hại nhỏ đến vùng bên
ngoài hoặc bất tiện (ví dụ
nước mặt trên bãi đỗ xe)

Thiệt hại cho nhà cửa hoặc
kết cấu, hoặc bất tiện nghiêm
trọng (ví dụ: ngập đường)

1,5
1,5
1,5

2
3

5

10
10
10

Bảng 3. Độ rỗng lấp đầy của vật liệu [3]

Vật liệu

n

Đá dăm, cuội sỏi tiêu chuẩn
Cát hoặc cấp phối đá dăm, cuội sỏi

0,3–0,4
0,2–0,3

- Lớp kết cấu bề mặt bằng vật liệu thấm;
- Kho chứa nước bằng vật liệu có độ rỗng cao có hình chữ nhật hoặc hình tam giác...
Đối với một lượng mưa thiết kế thoát ra hệ thống thấm có kích thước cụ thể, mực nước lớn nhất
trong hệ thống thấm (hmax ) được xác định như sau:
a=

Ab

-i

AD

hmax = a[eP(−b D)Pq−' 1]

(5)

b' =

Pq '
nAb

(4)

(6)

i (m/giờ) là cường Ađộ
cơn
b của A
D mưa thiết kế với chu kỳ lặp lại trận mưa tính toán tại khu vự
= thấm;
− i A (m2) là diện tích bề mặt thoát nước; q' là hệ số(5)
là diện tích bềa mặt
thấm tính toán,
D
P
Pq
định theo phương trình (3); P (m) là chu vi của bề mặt hệ thống thấm; n là độ rỗng lấp đầ
Pq
liệu lớp chứa nước
(thể tích rỗng/thể tích), có thể tham khảo Bảng 3.
b =
(6)

nA
b
Có thể tính hmax theo công thức hoặc lấy từ biểu đồ (Hình 10).

trong đó D là thời gian của cơn mưa thiết kế với
chu kỳ lặp lại trận mưa tính toán tại khu vực (giờ);
i là cường độ của cơn mưa thiết kế với chu kỳ lặp
lại trận mưa tính toán tại khu vực (m/giờ); Ab là
diện tích bề mặt thấm (m2 ); AD là diện tích bề mặt
thoát nước (m2 ); q là hệ số thấm tính toán, được
xác định theo phương trình (3); P là chu vi của bề
mặt hệ thống thấm (m); n là độ rỗng lấp đầy của
vật liệu lớp chứa nước (thể tích rỗng/thể tích), có
thể tham khảo Bảng 3. Có thể tính hmax theo công
thức hoặc lấy từ biểu đồ (Hình 11). Các bước tính
Hình 10. Biểu đồ xác định hmax
toán chi tiết của 2 phương pháp trên xem chi tiết
Hình 11. Biểu đồ xác định hmax
Các
bước
tính
toán
chi
tiết
của
2
phương
pháp trên xem chi tiết trong [3], [7].
trong [3, 7].

2.3.3. Kiểm tra thời gian tháo cạn
Các phương trình tính toán thủy lực trong cho SuDs có cả sự lưu trữ và sự thâm nh
Các phương trình tính toánthống,
thủy và
lựcnếu
trong
SuDs
cả sẽ
sự đảm
lưu trữ
vào đủ
hệkhả năng lưu
tỷ lệcho
thâm
nhậpcó
thấp,
bảo và
rằngsựhệthâm
thốngnhập
kết hợp
thống, và nếu tỷ lệ thâm nhập thấp,
đảm
thống
đủ khả
trữ. Tuy
nhiên,
nhiên,sẽnếu
sựbảo
thâmrằng
nhậphệquá

thấp,kết
có hợp
khả năng
hệ năng
thống lưu
sẽ không
bị thoát
ra hết trước khi
thiết kế tiếp theo bắt đầu.
80thâm nhập phải thoát ra một nửa (1/2) lượng nước lưu trữ trong một
Theo [3], tổ hợp
hợp lý để có thể quản lý trận mưa thiết kế sau đó. Trường hợp tổ hợp được thiết kế để qu
mưa thiết kế 1:10 năm hoặc 1:30 năm, thông thường định rõ rằng việc tháo cạn 1/2 lượng
trữ trong hệ thống xảy ra trong vòng 24 giờ. Nếu các tổ hợp được thiết kế để thâm nhập và

c. Kiểm tra thời gian tháo cạn


Phương, N. V. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

nếu sự thâm nhập quá thấp, có khả năng hệ thống sẽ không bị thoát ra hết trước khi trận mưa thiết kế
tiếp theo bắt đầu.
Theo [3], tổ hợp thâm nhập phải thoát ra một nửa (1/2) lượng nước lưu trữ trong một thời gian
hợp lý để có thể quản lý trận mưa thiết kế sau đó. Trường hợp tổ hợp được thiết kế để quản lý trận
mưa thiết kế 1:10 năm hoặc 1:30 năm, thông thường định rõ rằng việc tháo cạn 1/2 lượng nước lưu trữ
trong hệ thống xảy ra trong vòng 24 giờ. Nếu các tổ hợp được thiết kế để thâm nhập vào các trận mưa
thiết kế lớn hơn 1:30 năm, nếu việc tháo cạn 1/2 lượng nước lưu trữ trong hệ thống xảy ra trong vòng
24 giờ có thể dẫn đến yêu cầu kích thước hệ thống rất lớn và với sự đồng ý của cơ quan phê duyệt hệ
thống thoát nước, có thể cho phép thời gian thích hợp trong vòng 12 giờ.
Trường hợp tháo cạn 1/2 lượng nước lưu trữ trong hệ thống được tìm thấy quá dài, có thể yêu cầu

thêm dung tích lưu trữ của hệ thống.
- Thời gian tháo cạn 1/2 lượng nước lưu trữ trong hệ thống bề mặt thấm là:
T 1/2 =

nhmax
2q

(7)

Nếu thời gian để tháo cạn 1/2 lượng nước lưu trữ trong hệ thống được quy định là dưới 24 giờ và
q được tính bằng m/giờ thì hệ số thấm được chấp nhận khi:
q ≥

nhmax
48

- Thời gian để tháo cạn 1/2 lượng nước lưu trữ trong hệ thống thấm 3 chiều.


 hmax + APb 
nAb

T 1/2 =
log 
q P e  hmax + Ab 
2
P

(8)

(9)

Nếu thời gian tháo cạn 1/2 lượng nước lưu trữ trong hệ thống được quy định là ít hơn 24 giờ và q
được tính bằng m/giờ, thì hệ số thấm được chấp nhận được khi:


 hmax + APb 
nAb
q >
(10)
log 

24P e  hmax + Ab 
2
P
3. Đề xuất một số giải pháp thoát nước theo hướng bền vững trên đường trục chính của khu đô
thị mới Kỳ Đồng, huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh
Đô thị Kỳ Đồng được UBND tỉnh Hà Tĩnh phê duyệt Đồ án quy hoạch phân khu (tỷ lệ 1/2.000,
Hình 12) tại Quyết định số 4256/QĐ-UBND ngày 05/11/2015, với mục tiêu xây dựng đô thị mới Kỳ
Đồng thành đô thị đạt tiêu chuẩn loại III, có kết cấu hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội đồng bộ để đáp
ứng chức năng đô thị trung tâm huyện Kỳ Anh.
Hiện tại, Kỳ Đồng là một xã nằm ở phía Đông Bắc huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh. Hà Tĩnh nằm
trong khu vực nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, mưa nhiều. Ngoài ra, Hà Tĩnh còn chịu ảnh hưởng của khí
hậu chuyển tiếp giữa miền Bắc và miền Nam, với đặc trưng khí hậu nhiệt đới điển hình của miền Nam
và có một mùa đông giá lạnh của miền Bắc; nên thời tiết, khí hậu rất khắc nghiệt. Hàng năm, Hà Tĩnh
có hai mùa rõ rệt:
- Từ tháng 4 đến tháng 10, đây là mùa nắng gắt, khô hạn kéo dài kèm theo nhiều đợt gió phơn Tây
Nam (gió Lào) khô nóng, nhiệt độ có thể lên tới hơn 40◦C, khoảng cuối tháng 7 đến tháng 10 thường
81

Đô thị Kỳ Đồng được UBND tỉnh Hà Tĩnh phê duyệt Đồ án quy hoạch phân khu (tỷ l
0) tại Quyết định số 4256/QĐ-UBND ngày 05/11/2015, với mục tiêu xây dựng đô thị mới Kỳ
thành đô thị đạt tiêu chuẩn loại III, có kết cấu hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội đồng bộ để đáp
Phương, N. V. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
hức năng đô thị trung tâm huyện
Kỳ Anh.

Hình 11.Hình
Định
hướng
hoạch
đôKỳthị
Kỳ[7]Đồng [7]
12. Định
hướngquy
quy hoạch
đô thị
Đồng

Hiện tại, Kỳ Đồng là một xã nằm ở phía Đông Bắc huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh. Hà Tĩnh nằm
nhiều đợt bão kèm theo mưa lớn gây ngập úng nhiều nơi, lượng mưa trung bình là 2800 - 3000
khu vực có
nhiệt
đới gió mùa nóng ẩm, mưa nhiều. Ngoài ra, Hà Tĩnh còn chịu ảnh hưởng củ
mm/năm, có năm lên tới 4400 mm, lượng mưa lớn nhất 500 mm/ngày đêm.
u chuyển tiếp
miền
vớichủđặc
khí Đông

hậu nhiệt
hình
- Từgiữa
thángmiền
11 đếnBắc
thángvà
3 năm
sau,Nam,
mùa này
yếu trưng
có gió mùa
Bắc kéođới
theođiển
gió lạnh
và của miền
◦
mưa
phùn,
nhiệt
độ
có
thể
xuống
tới
7
C.
và có một mùa đông giá lạnh của miền Bắc; nên thời tiết, khí hậu rất khắc nghiệt. Hàng năm
nh có hai 3.1.
mùaTính
rõ toán

rệt:và đề xuất giải pháp thoát nước bền vững cho đường trục chính

của khu
trung
tâmkhô
đô thịhạn
Kỳ Đồng
có chiều
L = 5000
m, đợt
quy gió phơn
- Từ tháng 4Tuyến
đến đường
thángtrục
10,chính
đâyđôlàthịmùa
nắng
gắt,
kéo dài
kèmdàitheo
nhiều
mô mặt cắt ngang có Bnền = 70 m, cụ thể: Mặt đường: 15,0 × 2 = 30,0 m; Giải phân cách giữa: 16,0
Nam (gió m;
Lào)
khô nóng,
thểđường
lên trục
tới chính
hơn của
40°C,

khoảng
cuối
tháng
đến
Hè đường:
12,0 × 2nhiệt
= 24,0độ
m; có
Tuyến
khu đô
thị thường
có lưu
lượng7xe,
tải tháng 10
trọng
lớn, do
vậytheo
khó ápmưa
dụnglớn
giải gây
pháp ngập
mặt đường
nước.
Bài lượng
báo sẽ đềmưa
xuất trung
các giảibình
pháp là 2800
g có nhiều
đợtxebão

kèm
úngthấm
nhiều
nơi,
thoát nước bền vững tại vỉa hè, hố trồng cây, dải phân cách giữa của tuyến đường trục chính này. Theo
mm/năm,[8],
cócường
năm độ
lênmưa
tớitheo
4400
mm,
lượng
mưa
lớntạinhất
500Hàmm/ngày
thể tích
trong
thời gian
t (giờ)
khu vực
Tĩnh là: đêm.

- Từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau,
yếu có gió mùa Đông Bắc kéo theo gió lạnh
A(1mùa
+ C lgnày
P) chủ3430
c=
(l/s.ha)

(11)
=
n
(t + 20)0,69
a phùn, nhiệt độ có thể xuống tới 7°C(t + b)

trong đó C là cường độ mưa (l/s.ha); P là chu kỳ lặp lại trận mưa tính toán, chọn P = 1 năm; t là thời
ính toán và
đề xuất giải pháp thoát nước bền vững cho đường trục chính
gian mưa (phút); A, C, b, n là các hằng số khí hậu phụ thuộc vào điều kiện mưa của địa phương, nội
suy theo phụ lục B của [8], có: A = 3430; C = 0,55; b = 20; n = 0,69. Cường độ mưa theo lớp nước:
1,2348
(m/giờ).
i = 0,00036 × c =
(t + 20)0,69
a. Vỉa hè
Đề xuất kết cấu vỉa hè: 80 mm viên bê tông thấm (lớp kết cấu mặt thấm nước); 150 mm lớp đệm
bằng đá dăm 0,5 × 1; 300 mm móng dưới cốt liệu thô bằng đá 4 × 6 có độ rỗng thường là n = 0,3
(kho giữ nước). Do không có đủ các thử nghiệm để phân tích thống kê nên để an toàn lấy hệ số thấm
thấp nhất q = 7,3 × 106 (m/s) [3] để sử dụng cho thiết kế. Vỉa hè được thiết kế bề mặt là các viên bê
tông thấm, thoát nước, do vậy tỉ lệ diện tích bề mặt thoát nước trên bề mặt thấm R = 1. Việc tính toán
và kiểm tra thời gian tháo cạn của vỉa hè sử dụng phương pháp thiết kế thấm cho hệ thống thấm mặt
(Bảng 4).
Vậy hmax đạt giá trị lớn nhất là 0,155 m trong thời gian cơn mưa thiết kế 2 giờ. Chiều sâu lớp
móng dưới là 300 mm đảm bảo yêu cầu thiết kế. Thời gian tháo cạn 1/2 lượng nước lưu trữ trong hệ
thống = 1,329 giờ < 24 giờ do đó chấp nhận được. Trên toàn tuyến đường dài 5000 m lượng nước tối
82

1

Phương, N. V. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

Bảng 4. Tính hmax cho D từ 15 phút đến 24 giờ

TT

D (h)

q (m/s)

F

q (m/h)

n

i (m/h)

hmax (m)

T 1/2 (giờ)

1
2
3
4
5
6
7

0,25
0,50
0,75
1
2
6
24

7,3E-06
7,3E-06
7,3E-06
7,3E-06
7,3E-06
7,3E-06
7,3E-06

1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5

0,018
0,018
0,018
0,018
0,018

0,018
0,018

0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3

0,10622
0,08304
0,06929
0,06004
0,04081
0,02049
0,00809

0,074
0,109
0,129
0,142
0,155
0,059
-

0,633
0,935
1,108

1,214
1,329
0,509
-

đa mà nó có thể lưu trữ trong vỉa hè là: V1 = b × L × h × n = 2 × 12 × 5000 × 0,3 × 0,3 = 10800 (m3 ),
trong đó b, L, h lần lượt là chiều rộng, chiều dài, chiều sâu của kho chứa nước; n là độ rỗng lấp đầy
của vật liệu sử dụng làm kho chứa nước.
b. Dải trồng cây
Lựa chọn kích thước và đặc tính của dải trồng cây: Kích thước sơ bộ dải trồng cây là 2 m × 6 m ×
1,5 m. Kho chứa nước bên dưới có chiều dày 0,7 (m) bằng đá 4 × 6. Mỗi dải trồng cây được thiết kế
cho một khu vực 6 m × 6 m bề mặt. Dải trồng cây sẽ có một chỗ trũng trên bề mặt, nơi nước sẽ được
tạm thời lưu trữ trước khi chảy xuống kho chứa nước phía dưới. Lựa chọn chiều sâu của chỗ trũng là
0,3 m. Do kho chứa nước nằm cách mặt đất bởi lớp đất trồng cây, nên sẽ bố trí hệ thống thoát tràn để
nước mưa có thể chảy trực tiếp xuống kho chứa nước ở phía dưới. Việc tính toán và kiểm tra thời gian
tháo cạn của dải trồng cây sử dụng phương pháp thiết kế thấm cho hệ thống thấm 3 chiều (Bảng 5).
Bảng 5. Tính hmax cho D từ 15 phút đến 24 giờ
TT D (h)

q (m/s)

1 0,25
2 0,50
3 0,75
4 1
5 2
6 6
7 24

7,3E-06

7,3E-06
7,3E-06
7,3E-06
7,3E-06
7,3E-06
7,3E-06

F q (m/h)
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5

0,018
0,018
0,018
0,018
0,018
0,018
0,018

n
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3

0,3
0,3

i (m/h) Ab (m2 ) P (m) AD (m2 )
0,106
0,083
0,069
0,060
0,041
0,020
0,008

12
12
12
12
12
12
12

16
16
16
16
16
16
16

36
36

36
36
36
36
36

a

b

−12,891
−9,915
−8,149
−6,961
−4,491
−1,881
−0,290

0,078
0,078
0,078
0,078
0,078
0,078
0,078

hmax T 1/2 (h)
0,25
0,38
0,46

0,52
0,65
0,70
0,24

1,71
2,36
2,72
2,95
3,38
3,55
1,69

Giá trị lớn nhất hmax là 0,7 m, xảy ra trong một trận mưa kéo dài 6 giờ. Vậy kích thước đề xuất
của kho chứa nước đảm bảo. T 1/2 = 3,55 giờ < 24 giờ nên có thể chấp nhận được. Ta có toàn tuyến
đường có thể bố trí 690 dải trồng cây với kích thước như trên, do đó hệ thống này có thể lưu trữ được
khối lượng nước tối đa là: V2 = 690 × (2 × 6 × 0,7 × 0,3) = 1739 (m3 ).
c. Dải phân cách
Thay thế giải pháp thiết kế dải phân cách thông thường bằng giải pháp dải trồng cây thu nước
(Hình 13).
Lựa chọn kết cấu sơ bộ cho L (m) dải trồng cây:
- 50 mm lớp đá dăm 0,5 × 1 (là lớp lọc, bỏ qua khả năng lưu trữ nước của lớp này).
- Kho chứa nước bằng đá 4 × 6 có độ rỗng thường là n = 0,3, kích thước 8 (m) × 1,5 (m) × L (m).
83


Phương, N. V. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

Hình
13.Mặt

Mặtcắtcắt
ngang
cáchkếthiết kế
Hình 13.
ngang
giảigiải
phânphân
cách thiết
Lựa chọn kết cấu sơ bộ cho L (m) dải trồng cây:
- 50
mmdải
lớp
đá dăm
(là lớp
quabềkhả
lưu trữ
nướctạm
củathời
lớplưu
này).
- Mỗi
phân
cách 0,5x1
sẽ có một
chỗ lọc,
trũngbỏ
trên
mặtnăng
nơi nước
sẽ được

trữ trước khi
- Kho
chứa
4x6
có độ
là n=0,3,
8 (m)
1,5 phân
(m) xcách
L (m).
chảy
xuống
khonước
chứabằng
nướcđá
phía
dưới.
Lựarỗng
chọnthường
chiều sâu
lớn nhấtkích
của thước
chỗ trũng
trênx dải
là -0,3
m. dải phân cách sẽ có một chỗ trũng trên bề mặt nơi nước sẽ được tạm thời lưu trữ trước
Mỗi
Việc
tính kho
toán chứa

và kiểm
tra thời
tháoLựa
cạnchọn
của dải
trồngsâu
câylớn
sử dụng
thiết
kế thấm
khi chảy xuống
nước
phíagian
dưới.
chiều
nhất phương
của chỗpháp
trũng
trên
dải phân
cho hệ thống thấm 3 chiều (Bảng 6).
cách là 0,3 (m).
Bảng 6.tra
Tính
hmax
chotháo
L = 100
cho dải
D từtrồng
15 phútcây

đếnsử
24 dụng
giờ phương pháp thiết kế
Việc tính toán và kiểm
thời
gian
cạnmcủa
thấm cho hệ thống thấm 3 chiều (chi tiết xem bảng 6).
2
2
TT D (h)

q (m/s)

F q (m/h)

n

i (m/h) Ab (m ) P (m) AD (m )

a

b

hmax T 1/2 (h)

Tính 0,3
hmax 0,106
cho L= 100
15 phút

đến 24
giờ.0,33
0,25 7,3E-06Bảng
1,5 6.
0,018
800 m cho
216 D từ
3100
−83,305
0,016

TT

1
2
3
4
5
6
7

1
2D 0,5 7,3E-06 1,5
3(h) 0,75
7,3E-06 F1,5
q (m/s)
4
1
7,3E-06 1,5
0,25 7,3E-06 1,5

5
2
7,3E-06 1,5
0,5
6
6 7,3E-06
7,3E-061,51,5
7 24 7,3E-06
7,3E-061,51,5
0,75

0,018
q'
0,018
(m/h)
0,018
0,018
0,018
0,018
0,018
0,018
0,018

0,083
800
i (m/h)800 Ab2
0,069
(m )
0,060
800

0,106 800
0,041
800
0,083 800800
0,020
0,008
0,069 800800

216P
216
(m)
216
216
216
216
216
216
216

3100
AD
3100
(m2)
3100
3100
3100
3100
3100
3100
3100

2,63
3,92
h4,74
max
5,33
0,33
6,66
0,51
8,17
6,66
0,62

T1/2
(h)
2,63
3,92
4,74
1
7,3E-06 1,5 0,018 0,3
0,060 800 216 3100 -45,482
0,016
0,71 5,33
Giá
trị
lớn
nhất
h
là
1,18

m,
xảy
ra
trong
một
trận
mưa
kéo
dài
6
giờ.
Tương
tự
tính
toán
2
7,3E-06 1,5max 0,018 0,3
0,041 800 216 3100 -29,727
0,016
0,92với 6,66
L=
m, 500 m, 700
và 1000 m,
thấy rằng,
hmax216
có giá3100
trị thay -13,081
đổi không đáng
chiều 8,17
6 3007,3E-06

1,5 m 0,018
0,3nhận0,020
800
0,016kể với1,18
dài dải phân cách L từ 100 đến 1000 m và giá trị lớn nhất là 1,18 m xảy ra trong một trận mưa kéo
24
7,3E-06 1,5 0,018 0,3
0,008 800 216 3100
-2,927
0,016
0,92 6,66
dài 6 giờ. Vậy kích thước lựa chọn đảm bảo yêu cầu thiết kế. T 1/2 = 8,17 giờ < 24 giờ nên có thể chấp
Giáđược.
trị lớn
nhất
hmax
là 1,18
m,dài
xảy5000
ra trong
mộtnước
trậntối
mưa
dàicó6thể
giờ.lưu trữ trong dải phân
nhận
Trên
toàn
tuyến
đường

m lượng
đa kéo
mà nó
3
Tương
với
300m,
500m,
và 1000m, nhận thấy rằng, hmax có giá trị thay
cách
là: V3tự=tính
5000toán
×8×
1,5L=
× 0,3
= 18000
(m 700m
).
0,3
0,3
n
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3

−64,323 0,016 0,51

a 0,016 b0,62
−53,059
−45,482 0,016 0,71
-83,305
0,016
−29,727 0,016 0,92
-64,323
0,016
−13,081 0,016
1,18
−2,927
0,92
-53,0590,016
0,016

đổi không đáng kể với chiều dài dải phân cách L từ 100 đến 1000 (m) và giá trị lớn nhất là 1,18m
xảy ra trong một trận mưa kéo dài 6 giờ. Vậy kích thước lựa chọn đảm bảo yêu cầu thiết kế.
T1/2= 8.17 giờ < 24 giờ nên có thể chấp nhận được.
Trên toàn tuyến đường dài 5000m lượng nước tối đa mà nó có thể lưu trữ trong dải phân cách là:
84
V3= 5000x8x1,5x0,3=
18000 (m3)
4. Kết luận

13


Phương, N. V. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

4. Kết luận

Xuất phát từ thực trạng ngập úng đường phố trong đô thị trong khi mực nước ngầm ngày càng hạ
thấp cũng như sự đơn điệu cảnh quan, bức xạ nhiệt do bê tông hóa, giải pháp thoát nước bền vững
(SuDs) áp dụng cho đường phố được xem là hướng đi giải quyết được bài toán đó, phù hợp với định
hướng đô thị xanh, bền vững. Bài báo đã trình bày tổng quan các giải pháp SuDs có thể áp dụng cho
đường phố ở Việt Nam. Với thiết kế giả định ở khu đô thị Kỳ Đồng, tuy chỉ mới áp dụng các giải
pháp thoát nước bền vững cho vỉa hè, hố trồng cây và dải phân cách của một đoạn đường trục chính
(Bnền = 70 m) dài 5 km, chúng ta có thể lưu giữ (tối đa) được hơn 30.000 m3 nước, với kích thước của
kho chứa này, tuyến đường có thể chịu được trận mưa kéo dài hơn 2 giờ với cường độ mưa 120 l/s.ha
mà không bị đọng nước trên đường. Như vậy từ kinh nghiệm quốc tế cũng như kết quả tính nêu trên
cho thấy việc áp dụng các giải pháp thoát nước bền vững cho đường phố là hoàn toàn khả thi và hết
sức cần thiết.
Tài liệu tham khảo
[1] Bộ Xây dựng (2009). Hiện trạng thoát nước tại các đô thị.
[2] Cảnh, Đ. (2007). Nghiên cứu ứng dụng Kỹ thuật sinh thái (ecological engineering) xây dựng hệ thống tiêu
thoát nước đô thị bền vững (SuDs), góp phần phòng chống ngập úng, lún sụt và ô nhiễm ở Tp. Hồ Chí
Minh. Đề tài NCKH cấp Thành phố.
[3] CIRIA (2015). The SuDs manual (C753).
[4] ACI Committee 522. ACI 552R-05: Pervious concrete.
[5] Minh, P. Q., cs. (2016-2020). Nghiên cứu chế tạo, ứng dụng bê tông rỗng thoát nước nhanh và kết cấu rỗng
thu chứa nước trong công trình hạ tầng kỹ thuật nhằm giảm thiểu úng ngập khi mưa, điều tiết nước trong
đô thị thích ứng với biến đổi khí hậu. Đề tài Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ cấp Quốc gia.
Mã số: BĐKH 07/16-20.
[6] www.pinterest.com.
[7] Hải, P. T. (2018). Nghiên cứu giải pháp thiết kế thoát nước mưa theo hướng bền vững trên đường phố, áp
dụng cho khu đô thị mới Kỳ Đồng, huyện Kỳ Anh, Hà Tĩnh. Luận văn cao học, trường Đại học Xây dựng.
[8] TCVN 7957:2008. Thoát nước - Mạng lưới và công trình bên ngoài - Tiêu chuẩn thiết kế.

85