Ứng dụng hệ thống thoát nước mưa đô thị bền vững nhằm giảm thiểu ngập úng, thích ứng với biến đổi khí hậu cho các đô thị vùng duyên hải Bắc Bộ

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG
THOÁT NƯỚC MƯA ĐÔ THỊ BỀN VỮNG
NHẰM GIẢM THIỂU NGẬP ÚNG, THÍCH ỨNG VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
CHO CÁC ĐÔ THỊ VÙNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ
ThS. NGÔ HUY THANH
Viện Quy hoạch đô thò và nông thôn quốc gia

K

Đặt vấn đề

hi mưa diễn ra, một phần nước mưa được ngấm xuống mặt đất, bốc hơi hoặc chảy trực
tiếp ra các ao, hồ, sông, suối... Tuy nhiên tại các đô thò đang phát triển, diện tích bề mặt
ngấm nước mưa ngày một thu hẹp, thay vào đó là sự gia tăng bề mặt bê tông hóa khiến
cho quá trình ngấm cũng như bốc hơi của nước trở nên khó khăn hơn. Đây chính là một trong
những nguyên nhân chính gây ra ngập úng cục bộ, ô nhiễm môi trường.
Với các hiện tượng biến đổi khí hậu (BĐKH) diễn ra ngày một thường xuyên và phức tạp, vùng
duyên hải Bắc bộ là khu vực chòu tác động rõ nét nhất về thay đổi lượng mưa với mức thay đổi
tăng lượng mưa hàng năm theo kòch bản BĐKH trung bình thấp (RCP4.5) trong khoảng từ năm
2016-2035 lên đến trên 20% (trong đó Hải Phòng và Quảng Ninh là 2 đòa phương chòu tác động
của thay đổi lượng mưa lớn nhất trên cả nước với lượng tăng lần lượt là 24,4% và 20,4%), đang
đặt ra nhu cầu cấp bách về quản lý hệ thống thoát nước (HTTN) hiệu quả hơn, trong đó có việc
tạo thêm nhiều khu vực có khả năng thu giữ và ngấm nước mưa một cách tự nhiên.
Để giải quyết vấn đề trên, hệ thống thoát nước mưa đô thò bền vững được đề xuất nhằm cung
cấp các giải pháp khác nhau trong việc quản lý lượng nước mưa chảy mặt. Những đề xuất này
không nhằm thay thế HTTN truyền thống mà giúp đưa thêm một giải pháp bổ trợ nhằm giảm
thiểu ngập úng cho đô thò, thích ứng với BĐKH.

Giới thiệu hệ thống thoát nước mưa đô thò bền vững

Hệ thống thoát nước mưa đô thò bền vững - Sustainable Urban Drainage Systems (sau đây được

viết tắt là SUDS) được thiết kế để tận dụng tối đa cơ hội quản lý nguồn tài nguyên nước mặt.
SUDS được thiết kế nhằm đạt 4 mục tiêu quản lý: lượng nước mưa chảy trên bề mặt, chất lượng
nước, sự tiện nghi và đa dạng sinh học.

72

SË 93 . 2018


Quy h oπc h &

Về cơ bản, thay vì thoát thật nhanh lượng nước mưa chảy mặt ra khỏi
đô thò bằng các hệ thống kênh, mương hoặc hệ thống cống ngầm thì
SUDS làm chậm lại quá trình nêu trên bằng các giải pháp kỹ thuật,
trong đó sử dụng triệt để mọi khả năng lưu giữ, cải tạo chất lượng
nước thông qua hệ sinh thái tự nhiên, với mục đích đem đến những lợi
ích cao nhất cho con người và môi trường sống xung quanh.

t∏c gi∂

Vì vậy, mục đích của việc kiểm soát tốc độ lớn nhất của dòng chảy là
để hạn chế tốc độ chảy tại các khu vực phát triển về ngang bằng với
các khu vực chưa phát triển. Điều này có thể làm được bởi quá trình
làm suy giảm gồm làm chậm và lưu trữ dòng chảy nước mặt, sau đó
xả vào nguồn tiếp nhận (hình 1.3).
b. Thể tích dòng chảy

Hình 1.3: Quá trình kiểm soát dòng chảy mặt khi sử dụng mô hình SUDS

Hình1.1: Mô hình thoát nước đô thò bền vững – SUDS

Nguyên lý kiểm soát khối lượng nước mưa chảy
trên bề mặt
Quản lý lượng nước mưa chảy trên bề mặt nhằm hỗ trợ cho việc quản
lý các khả năng gây ngập úng và bảo vệ vòng tuần hoàn nước.

Với mục đích đảm bảo rằng lượng nước mưa chảy tràn trên bề mặt
tại các khu vực phát triển không gây các tác động đến con người và
môi trường, cần phải quản lý 2 yếu tố sau:
- Tốc độ dòng chảy trên bề mặt được bổ sung từ các lưu vực khác
nhau.
- Thể tích nước mưa chảy trên bề mặt được bổ sung từ các lưu vực
khác nhau.
a. Tốc độ dòng chảy
Q=w.v
Trong đó: - Q: lưu lượng, m3/s
- w: diện tích tiết diện ướt, m2
- v: tốc độ chuyển động, m/s

Để giảm tốc độ dòng chảy, người ta dùng phương pháp mở rộng
vùng ngập trong giới hạn với mục đích giữ nước cho thoát từ từ. Tốc
độ lớn nhất của dòng chảy sẽ được giữ ở mức cho phép và kéo dài
thời gian thoát nước vào HTTN truyền thống hơn so với trước đây
thông qua việc điều chỉnh giảm lượng thể tích nước mưa chảy trên bề
mặt từ các lưu vực nhỏ đổ vào hệ thống.
Hình 1.4 cho thấy lưu lượng nước chảy trên bề mặt tại các khu vực
phát triển có sự kiểm soát dòng chảy. Sự suy giảm này chỉ cần thiết
đối với những trận mưa lớn, đối với những trận mưa nhỏ nước mưa sẽ
dễ dàng thấm qua hệ thống lọc hoặc bốc hơi trực tiếp mà không cần
có sự kiểm soát nào.

Hình 1.4: Tác động của dòng chảy từ các lưu vực nhỏ đổ xuống hạ lưu

Các cấp độ và chức năng cơ bản của các thành
phần cấu tạo nên SUDS
a. Các cấp độ kiểm soát của SUDS

Hình 1.2: Hình thái dòng chảy tại các khu vực khác nhau

Hình 1.2 miêu tả lưu lượng nước chảy bề mặt tại các khu vực chưa
phát triển so sánh với khu vực phát triển nhưng không có sự kiểm
soát dòng chảy. Tốc độ dòng chảy tại khu vực phát triển lớn hơn và
xảy ra sớm hơn so với khu vực chưa phát triển.

Hình 1.5: Sơ đồ các cấp độ kiểm soát của SUDS

SË 93 . 2018

73


Qu y h oπc h &

b. Chức năng cơ bản của của các thành
phần đối với từng giải pháp kỹ thuật ứng
với từng cấp độ kiểm soát
q Giải pháp kiểm soát tại nguồn
n Mái nhà xanh (green roof): được trồng cây
trên bề mặt, lớp thảm thực vật bề mặt này
giúp duy trì, suy giảm và xử lý cục bộ dòng

chảy nước mưa và thúc đẩy quá trình bốc hơi
nước.
n Bức tường xanh (green wall): được phủ một
phần hoặc hoàn toàn bởi cây xanh, với đầy
đủ điều kiện để cây sinh trưởng và phát triển,
có hệ thống phân phối nước tổng hợp. Có tác
dụng cách nhiệt và giữ ấm cho ngôi nhà theo
từng mùa.
n Hố trồng cây sinh học (tree planter): là
khu vực trồng cây với nhiều chủng loại khác
nhau, giúp thúc đẩy sự đa dạng sinh học và
tạo cảnh quan. Có tác dụng thu giữ và xử
lý lượng nước chảy bề mặt. Có thể kết hợp
với HTTN mưa truyền thống phía dưới bằng
cách cho xả nước mưa từ từ vào hệ thống.
n Khu vực lọc sinh học - vườn thu nước mưa
(bioretention area - rain garden): là những
mảng xanh thảm thực vật, đây là khu vực
thấp trũng hơn so với xung quanh, cho phép
thu dòng chảy và thấm qua lớp lọc, qua đó
thúc đẩy loại bỏ các chất ô nhiễm và lắng
cặn trầm tích, bên dưới có thể bố trí hệ thống
đường ống thoát nước nếu cần thiết.

thể loại bỏ chất rắn lơ lửng cũng như các chất
hòa tan trong dòng chảy tràn và có thể tái sử
dụng nước trở lại bằng ống thu gom lắp đặt
bên dưới lớp vật liệu thấm.
n Hào lọc (filter drain): là hào thẳng được
phủ lớp thực vật hai bên bờ cũng như dưới

đáy. Thiết kế để loại bỏ ô nhiễm từ dòng chảy
nước mưa, tăng khả năng thấm và giảm tốc
độ dòng chảy. Hào thường được bố trí cạnh
đường giao thông và có thể kết hợp với các
hố trồng cây xanh trên đó.
n Mương thấm lọc thực vật (swales): Là
mương đào nông và rộng, có phủ cỏ hoặc
thực vật để dẫn nước mưa chảy bề mặt
xuống các thể tích chứa tạm thời hoặc xả vào
nguồn tiếp nhận. Lớp cỏ thực vật có chức
năng giảm vận tốc dòng chảy và lọc nước
chảy trên bề mặt. Trong một số trường hợp,
mương được lấp đầy bởi đá, sỏi để tạo kho
chứa bên dưới có độ rỗng cao. Dòng chảy
tràn sẽ được lọc qua lớp sỏi, đá lọc trong
kênh và có thể thấm vào đất qua đáy và bờ
kênh. Ô nhiễm cũng được loại bỏ thông qua
cơ chế lọc của lớp sỏi, đá trong mương.
n Kênh phủ thực vật: là kênh dẫn với dòng
chảy chậm, được phủ lớp thực vật hai bên bờ
cũng như dưới đáy, kênh thực vật có thể là tự
nhiên hoặc nhân tạo, được thiết kế để loại bỏ
ô nhiễm như chất rắn lơ lửng, kim loại, tăng
khả năng thấm, giảm tốc độ dòng chảy tràn.
- Bãi lọc thực vật (filter strips): Là bãi đất có
phủ thực vật được thiết kế để tiếp nhận dòng
chảy tràn trên bề mặt. Thông thường khu vực
này sẽ được giữ cho khô ráo, nhưng sẽ tích
nước khi có mưa. Chiều rộng công trình từ
5-15m.

Bức tường xanh

Hào lọc
Mặt phủ thấm nước

Giải pháp kiểm soát trên mặt bằng (diện
tích áp dụng từ 2-5ha)
n Mặt phủ thấm nước (pervious surface):
Gồm một lớp vật liệu cho nước mưa thấm và
chảy qua dễ dàng và một lớp bên dưới cung
cấp một kho chứa nước tạm thời cho nước
thấm qua và thoát đi. Lớp vật liệu bên dưới có
q

74

SË 93 . 2018

Bãi lọc thực vật

t∏c gi∂

q Giải pháp kiểm soát trên toàn khu vực (diện
tích áp dụng>10ha)
n Khu vực đất ngập nước (wetland): được
xây dựng như một vùng đầm lầy nông, có
chức năng xử lý ô nhiễm nước chảy tràn từ
đô thò cũng như kiểm soát thể tích nước chảy
tràn. Khi dòng nước chảy qua khu vực ngập

nước này với tốc độ chậm, ô nhiễm có thể bò
loại bỏ thông qua cơ chế lắng trọng lực và
hấp thụ của thực vật.
n Ao thấm lọc thực vật (balancing pond):
được coi như hồ cảnh quan kết hợp với xử lý
nước mưa chảy tràn, xây dựng một ao chắn
giữ nước mưa chảy tràn, trong đó có một hồ
chứa nước quanh năm, có thể được tạo ra
bởi một ao có sẵn hoặc thông qua việc đào
nhân tạo. Chúng được thiết kế để đạt được
mục tiêu như: kiểm soát ngập, gia tăng chất
lượng nước, tạo cảnh quan, ngăn chặn trầm
tích và xói lở.

Đề xuất ứng dụng SUDS cho các
đô thò vùng duyên hải Bắc bộ

Nhằm giúp cho HTTN hiện có và quy hoạch
có thể thích ứng với BĐKH, SUDS được tác
giả đề xuất với mục đích giải quyết các tác
động về mặt thủy văn. Các thiết kế này mang
tính linh hoạt nhằm thích ứng với BĐKH và
phù hợp để triển khai trong quá trình phát
triển đô thò, tăng mảng xanh cho đô thò.
a. Lồng ghép SUDS vào mạng lưới đường
giao thông
Bổ sung các thành phần của SUDS vào
mạng lưới đường giao thông không chỉ có ý
nghóa về mặt cảnh quan và sinh thái, đònh
hình cấu trúc không gian đô thò mà còn có

vai trò quan trọng trong chiến lược thích ứng
với BĐKH. (Bảng 1)
b. Lồng ghép SUDS vào các chức năng
sử dụng đất dân dụng
Lồng ghép SUDS vào các chức năng sử
dụng đất dân dụng là một giải pháp hữu hiệu
để hướng tới một đô thò phát triển bền vững,
thích ứng với BĐKH. SUDS tồn tại trong đô
thò như những mảng xanh, tạo bề mặt thấm
giúp giảm thiểu ngập úng, tái tạo nước ngầm
và bảo vệ hệ sinh thái.
Nguyên tắc bố trí và tổ chức SUDS như sau:
n Gắn liền với mạng lưới sông suối và mặt
nước, các khu vực đặc trưng về sinh thái và
các không gian mở hiện hữu.
n Đảm bảo chỉ tiêu cây xanh đô thò, hình
thành các không gian xanh dưới dạng các
mô hình ứng dụng SUDS nhằm đáp ứng các


Bảng 1.1: Quản lý xây dựng SUDS theo mạng lưới đường giao thông

nhu cầu đa dạng của người dân như các không
gian công cộng, công viên chuyên đề, các tuyến
công viên ven biển, hành lang xanh...
n Mang tính kết nối với các không gian mở và các
không gian ngoài đô thò.
n Các giải pháp kiểm soát trên mặt bằng và trên
toàn khu vực cần đảm bảo tôn trọng đòa hình hiện
hữu, hạn chế tối đa việc san lấp, ảnh hưởng tới

các thảm thực vật và hệ sinh thái tự nhiên.

Kết luận

SUDS là một giải pháp có mối liên hệ chặt chẽ
với quy hoạch không gian và phát triển đô thò.
Giải pháp này giúp tăng tính linh hoạt của HTTN
nhằm ứng phó với thay đổi do quá trình đô thò hóa
và tác động của BĐKH. Để việc ứng dụng SUDS
vào quá trình quản lý mang tính khả thi cần có
một số lưu ý sau:
n Cần có những điều chỉnh trong chính sách để
việc lồng ghép SUDS trong quy hoạch đô thò và
quy hoạch chuyên ngành thoát nước mang tính
pháp lý. Việc thiết kế và xây dựng SUDS phải
được đồng bộ hóa với quy hoạch và thiết kế xây
dựng hạ tầng nhằm tránh nảy sinh những vấn đề
phức tạp và chậm trễ trong xây dựng.
n Khi đã có chính sách lồng ghép, cần có những
nghiên cứu chuyên sâu hơn nhằm xác đònh đònh
mức chi phí và tiêu chuẩn kỹ thuật dành cho
SUDS. Việc này sẽ giúp cho chính quyền các đô
thò có thể lập kế hoạch, phân bổ ngân sách một
cách phù hợp, hiệu quả.
n Cần thông tin, giáo dục, tuyên truyền cho cộng
đồng hiểu được về lợi ích của SUDS. Nâng cao
nhận thức và xã hội hóa sẽ giúp cho mọi người
áp dụng SUDS quy mô nhỏ ngay tại nhà mình và
sẵn sàng đóng góp nguồn lực cho các dự án ở
đòa phương mình sinh sống.

Bảng 1.2: Quản lý xây dựng SUDS theo chức năng sử dụng đất dân dụng

Tài liệu Tham khảo
1. Nguyễn Việt Anh (2011), “Các giải pháp cấp thoát nước
đô thò bền vững để ứng phó hiệu quả với biến đổi khí
hậu”, Tạp chí Xây dựng, (số 02-2011), trang 45-49.
2. Đoàn Cảnh (2007), Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sinh
thái (ecological engineering) xây dựng hệ thống tiêu thoát
nước đô thò bền vững (SUDS), góp phần phòng chống ngập
úng, lún sụt và ô nhiễm ở TP.HCM, Viện Sinh học nhiệt
đới - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
3. Trần Thanh Sơn (2016), “Hệ thống thoát nước mưa đô
thò bền vững triển vọng ứng dụng và thách thức tại Việt
Nam”, Người xây dựng, (số tháng 3&4), trang 30-35.
4. Allison H.Roy, Seth J. Wenger, Tim D.Fletcher,
Christopher J. Walsh, Anthony R.Ladson, William D.
Shuster, Hale W.Thurston, Rebekah R. Brown (2008),
“Impediment and Solution to Sustainable, WatershedScale Urban Stormwater Management: Lessons from
Australia and the United States”, Environmental
Management, (quyển 42, kỳ 2), trang 344-359.
5. Department for Environment Food & Rural Affairs
(2015), The SuDS Manual, London, UK.

SË 93 . 2018

75