LUẬN VĂN XÂY DỰNG MÔ HÌNH CÂY XANH ĐÔ THỊ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY LỰC PCSW phân tích lượng mưa TP Cần Thơ để mô phỏng hiện trạng của hệ thống thoát nước
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.16 MB, 66 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHÊN
--------------------
NGUYỄN VĂN CHINH
XÂY DỰNG MƠ HÌNH CÂY XANH ĐƠ THỊ ỨNG
DỤNG MƠ HÌNH THỦY LỰC PCSWMM
LUẬN VĂN KỸ SƯ NGÀNH LÂM SINH
Cần Thơ ˗ 2020
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHÊN
--------------------
XÂY DỰNG MƠ HÌNH CÂY XANH ĐƠ THỊ ỨNG
DỤNG MƠ HÌNH THỦY LỰC PCSWMM
LUẬN VĂN KỸ SƯ NGÀNH LÂM SINH
Mã ngành: 7620205
Các bộ hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
PGS. TS Nguyễn Thị Hồng Điệp
Nguyễn Văn Chinh
MSSV: B1706141
Lớp Lâm Sinh K43
Cần Thơ ˗ 2020
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ĐẤT ĐAI
...... ......
XÁC NHẬN CỦA BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ĐẤT ĐAI
Xác nhận của bộ mơn đất đai về đề tài:
“XÂY DỰNG MƠ HÌNH CÂY XANH ĐƠ THỊ ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY
LỰC PCSWMM”
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chinh
MSSV: B1706141
Lớp Lâm Sinh K43 thuộc Bộ Môn Tài Nguyên Đất Đai – Khoa Môi Trường và Tài
Nguyên Thiên Nhiên – Trường Đại Học Cần Thơ.
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
.........................
Cần Thơ, ngày......tháng.......năm 2020
Trưởng Bộ Môn
i
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ĐẤT ĐAI
...... ......
XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Xác nhận của cán bộ hướng dẫn về đề tài:
“XÂY DỰNG MƠ HÌNH CÂY XANH ĐƠ THỊ ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY
LỰC PCSWMM”
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chinh
MSSV: B1706141
Lớp Lâm Sinh K43 thuộc Bộ Môn Tài Nguyên Đất Đai – Khoa Môi Trường và Tài
Nguyên Thiên Nhiên – Trường Đại Học Cần Thơ.
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
.........................
Cần Thơ, ngày......tháng.......năm 2020
Cán Bộ Hướng Dẫn
NGUYỄN THỊ HỒNG ĐIỆP
ii
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ĐẤT ĐAI
...... ......
XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG BÁO CÁO
Xác nhận của bộ môn tài ngun đất đai về đề tài:
“XÂY DỰNG MƠ HÌNH CÂY XANH ĐƠ THỊ ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY
LỰC SWMM”
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chinh
MSSV: B1706141
Lớp Lâm Sinh K43 thuộc Bộ Môn Tài Nguyên Đất Đai – Khoa Môi Trường và Tài
Nguyên Thiên Nhiên – Trường Đại Học Cần Thơ.
Bài báo cáo được hội đồng đánh giá ở mức:
................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
Ý kiến hội đồng:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày......tháng.......năm 2020
Chủ Tịch Hội Đồng
iii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp với đề tài: “XÂY DỰNG MƠ HÌNH CÂY
XANH ĐƠ THỊ ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY LỰC PCSWMM” là cơng trình
nghiên cứu của bản thân. Các số liệu và hình ảnh, kết quả công bố trong bài luận văn là
trung thực và chưa có ai cơng bố trong các bài luận văn từ trước đến nay.
Cần Thơ, ngày......tháng.......năm 2020
Tác giả luận văn
NGUYỄN VĂN CHINH
iv
LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH CÁ NHÂN
Họ và Tên: Nguyễn Văn Chinh
Giới tính: Nam
Ngày sinh: 20/08/1999
Họ và tên Cha: Nguyễn Văn Diển
Năm sinh: 1976
Họ và tên Mẹ: Võ Thị Bích
Năm sinh: 1981
Nơi sinh: Huyện Đầm Dơi – Tỉnh Cà Mau
Địa Chỉ: Ấp Tân Phú – Xã Tân Dân – Huyện Đầm Dơi – Tỉnh Cà Mau
II. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP
2005 – 2010:
Trường Tiểu học Tân Dân
2010 – 2012:
Trường Trung học cơ sở Tân Duyệt
2012 - 2014:
Trường Trung học cơ sở Tân Dân
2014 – 2017:
Trường Trung học phổ thông Thái Thanh Hòa
2017 – Hiện nay:
Trường Đại học Cần Thơ
v
LỜI CẢM TẠ
Con xin cảm ơn cha, mẹ, anh chị cùng tất cả người thân trong gia đình đã tậm tâm lo
lắng, hy sinh và ủng hộ để tạo mọi điều kiện tốt cho con học tập đến ngày hôm nay.
Trong suốt 4 năm học tại Trường Đại học Cần Thơ, em đã gặp nhiều khó khăn trong
học tập, nhưng nhờ vào sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cơ mà em đã có thể vượt qua
những khó khăn một cách dễ dàng và đạt được kết quả tốt trong học tập.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
Cô Nguyễn Thị Hồng Điệp - cố vấn học tập lớp Lâm Sinh K43 là người đã dìu dắt khi
chập chững bước vào môi trường giảng đường đại học. Cảm ơn những lời dạy bảo của
cô trong khoảng thời gian theo học tại trường. Cảm ơn cô đã tận tình hướng dẫn, giúp
đỡ, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm cho em trong thời gian tiến hành thực
hiện luận văn tốt nghiệp.
Anh Nguyễn Thành Lộc đã giúp đỡ và hướng dẫn em tìm hiểu về phần mềm để có thể
hồn thành đề tài tốt nghiệp.
Q thầy cơ trong khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên đã tạo điều kiện thuận
lợi cho em trong thời gian học tập tại trường.
Quý thầy cô của trường Đại học Cần Thơ đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức và kinh
nghiệm quý báu để có thể vững vàng bước tiếp vào đời và tiếp cận thực tế.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
vi
TĨM LƯỢC
Đề tài “XÂY DỰNG MƠ HÌNH CÂY XANH ĐƠ THỊ ỨNG DỤNG MƠ HÌNH
THỦY LỰC PCSWMM” sử dụng lượng mưa Cần Thơ đo trong ngày của năm 2015
để mô phỏng hiện trạng của hệ thống thốt nước khi có cây xanh và khơng có cây xanh
và sử dụng ứng dụng LID controls của phần mềm PCSWMM xây dựng mô hình cây
xanh nhằm giảm thiểu lượng nước chảy tràn.
Nghiên cứu đã Xây dựng được hiện trạng thoát nước bao gồm: 47 tiểu lưu vực, 47 hố
ga, ống dẫn và 34 cửa xả ước tính được tổng lưu lượng tối đa từ 0.02359 m3/s đến 0.5799
m3/s và trung bình dịng chảy 0.0008735 m3/s đến 0.02321 m3/s của hiện trạng. Đồng
thời chọn được 2 cặp mơ hình cây xanh nhằm giảm lưu lượng nước chảy tràn. Mơ hình
khu lưu trữ sinh học và vỉa hè thấm tổng lưu lượng tối đa chảy vào hố ga giảm 5.79%,
trung bình dịng chảy vào hố ga giảm 6.7%. Mơ hình mái nhà xanh và vỉa hè thấm thấp
hơn là tổng lưu lượng tối đa chảy vào hố ga giảm 1.95%, trung bình dịng chảy vào hố
ga giảm 2.8%. Lượng hấp thụ khí CO2 mỗi ngày của mơ hình khu lưu trữ sinh học và
vỉa hè thấm là 5.905,2 kg, mơ hình mái nhà xanh và vỉa hè thấm thấp hơn là 2.257,2 kg.
vii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... iv
LÝ LỊCH KHOA HỌC ............................................................................................ v
LỜI CẢM TẠ ........................................................................................................... vi
TÓM LƯỢC ............................................................................................................... i
MỤC LỤC .............................................................................................................. viii
DANH SÁCH HÌNH ................................................................................................ xi
DANH SÁCH BẢNG .............................................................................................. xii
CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................................. xiii
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU...................................................................................... 1
1.1 Tính cấp thiết ................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu đề tài ................................................................................................. 2
1.3 Đối tượng và vùng nghiên cứu ....................................................................... 3
1.4 Thời gian nghiên cứu....................................................................................... 3
1.5 Nội dụng nghiên cứu. ...................................................................................... 3
CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ................................................................. 4
2.1 Tổng quan về cây xanh đô thị......................................................................... 4
2.1.1 Khái niệm về cây xanh đô thị ...................................................................... 4
2.1.2 Phân loại cây xanh đô thị ............................................................................ 4
2.1.3 Khái niệm không gian xanh đô thị .............................................................. 4
2.1.2 Công dụng của cây xanh đô thị ................................................................... 5
2.2 Tổng quan các mơ hình cây xanh đơ thị........................................................ 5
2.2.1 Trên thế giới ................................................................................................ 5
2.2.2 Trong nước .................................................................................................. 7
2.3 Tổng quan về phần mềm PCSWMM ............................................................ 7
2.3.1 Giới thiệu mơ hình PCSWMM..................................................................... 7
2.3.2 Tính năng của phần mềm PCSWMM .......................................................... 9
2.4 Các mơ hình cây xanh trong PCSWMM..................................................... 11
viii
2.5 Các ứng dụng phần mềm cho mơ hình cây xanh........................................ 14
2.6 Đặc điểm khu vực nghiên cứu ...................................................................... 15
2.6.1 Vị trí địa lí ................................................................................................. 15
2.6.2 Đặc điểm địa hình ..................................................................................... 16
2.6.3 Điều kiện kinh tế xã hội ............................................................................. 16
2.6.4 Hiện trạng cây xanh đô thị Cần Thơ ......................................................... 17
CHƯƠNG III. PHƯƠNG TIỆN - PHƯƠNG PHÁP .......................................... 18
3.1 Phương tiện .................................................................................................... 18
3.1.1 Trang thiết bị ............................................................................................. 18
3.1.2 Dữ liệu ....................................................................................................... 18
3.2 Phương pháp .................................................................................................. 18
3.2.1 Thu thập dữ liệu ........................................................................................ 18
3.2.2 Các bước thực hiện ................................................................................... 18
3.2.3 Sơ đồ thực hiện .......................................................................................... 21
CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ THỰC HIỆN .............................................................. 22
4.1 Thiết lập mơ phỏng thốt nước của Quận Ninh Kiều ................................ 22
4.1.1 Phân chia các tiểu lưu vực ........................................................................ 22
4.1.2 Xây dựng hiện trạng thốt nước................................................................ 22
4.1.3 Mơ phỏng lượng mưa ................................................................................ 24
4.2 Chạy mơ phỏng hiện trạng thốt nước ........................................................ 24
4.3 Mơ phỏng hiện trạng thốt nước khi thiết kế mơ hình cây xanh đơ thị... 26
4.4 Khả năng hấp thụ khí CO2 ........................................................................... 28
CHƯƠNG V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................... 29
5.1 Kết luận .......................................................................................................... 29
5.2 Kiến nghị. ....................................................................................................... 29
TÀI LIỆU KHAM KHẢO ..................................................................................... 30
Phục lục 1. Mô phỏng hệ thống thốt nước khơng có cây xanh
Phụ lục 2. Chạy mô phỏng thiết kế LID (Low inpact develop)
ix
Phụ lục 3. Mơ hình cây xanh được thiết kế trong từng tiểu lưu vực
Phục lục 4. Số liệu lưu lượng thốt nước khi thiết kế mơ hình cây xanh
Phụ lục 5. Lượng mưa hàng ngày
x
DANH SÁCH HÌNH
Hình
Tên hình
Trang
2.1
Giao diện phần mềm PCSWMM
8
2.2
Các khối xử lý chính của mơ hình PCSWMM
9
2.3
Mơ hình cây xanh mái nhà xanh
11
2.4
Mơ hình vườn mưa
11
2.5
Mơ hình rãnh thâm nhập
12
2.6
Mơ hình cụm thực vật
12
2.7
Mơ hình thùng mưa
13
2.8
Mơ hình vỉa hè thấm
13
2.9
Khu lưu trữ sinh học
14
2.10
Bản đồ Quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ
16
3.1
Mở bản đồ statellite
19
3.2
Sơ đồ thực hiện nghiên cứu
21
4.1
Kết quả phân chia lưu vực
22
4.2
Các hố ga, cửa thoát nước và ống dẫn được xây dựng
23
4.3
Hố ga, cửa thoát nước, ống dẫn trong mỗi lưu vực
23
4.4
Kết quả mô phỏng số liệu lượng mưa năm 2015
24
xi
DANH SÁCH BẢNG
Bảng
Tên bảng
Trang
4.1
Lưu lượng nước mô phỏng hiện trạng
25
4.2
Lượng mưa sau khi thiết mơ hình khu lưu trữ sinh học và vỉa hè thấm
26
4.3
Lưu lượng nước sau khi thiết kế mơ hình mái nhà xanh và vỉa hè thấm
27
4.4
Ước tính khả năng hấp thụ khí CO2 của mơ hình cây xanh
28
xii
CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT
Từ viết tắt
1
PCSWMM
2
3
LID
EPA
Diễn giải
Tiếng anh
Professional computer storm water
management model
Low impact develop
The U.S.Environment Protection
Agency
xiii
Tiếng việt
Mơ hình quản lý nước mưa
Thiết kế phát triển tác động thấp
Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa
Kỳ
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết
Khơng gian xanh đơ thị có chức năng liên kết các khu đơ thị với tự nhiên và bảo tồn
thực vật, đất và chất lượng nước. Khơng gian xanh đơ thị có chức năng giữ gìn, bảo vệ,
ổn định đất, chống xói mịn do gió, nước, hấp thụ lượng mưa và giảm lượng nước chảy
tràn và loại bỏ các chất ô nhiễm. Các lợi ích môi trường khác của không gian xanh đô
thị là bảo tồn, duy trì và nâng cao đa dạng sinh học, giảm thiểu ô nhiễm, cảnh quan và
di sản văn hóa, điều hịa thời tiết và khí hậu đơ thị và carbon dioxide và hệ thống thốt
nước đơ thị bền vững và hiệu quả hơn. Các lợi ích mơi trường mà không gian xanh đô
thị mang lại cho người sử dụng là đáp ứng các mục tiêu về khí hậu đô thị, đa dạng sinh
học, động vật hoang dã, bảo tồn mơi trường sống, cảnh quan, chất lượng khơng khí và
mức độ tiếng ồn. Không gian xanh lọc nước, làm sạch khơng khí và ơ nhiễm và nhiệt
độ mặt đất trong các cộng đồng đô thị (Vargas-Hernández JG, et al, 2018)
Theo Đà Thành Xanh (2018), cây xanh đóng một vai trị quan trọng trong mơi trường
sống và tạo cảnh quan đẹp cho đô thị. Cây xanh sẽ giúp hấp thụ các khí thải như CO2,
NO2, CO,.. sẽ giúp lọc bụi bẩn thải ra khí O2 , khả năng ngăn chặn và lọc bức xạ mặt
trời, tiếng ồn, ngăn chặn quá trình bốc hơi nước, giữ độ ẩm đất và độ ẩm khơng khí
thơng qua việc hạn chế bốc hơi nước, kiểm sốt gió và lưu thơng gió và là lá phổi xanh
của đô thị, giúp cân bằng sinh thái tạo nơi trú, thức ăn cho các lồi chim, bị sát. Cây
xanh cịn giúp ích cho việc thốt nước, giúp giảm bớt áp lực cho cống thoát nước bằng
cách giữ lại nước mưa, tạo cảnh quan tăng tính thẩm mỹ của các cơng trình kiến trúc
cũng như cảnh quan chung, cịn có tác dụng kiểm sốt giao thơng rất hiệu quả. Các khu
cây xanh, vườn hoa tạo không gian mở, nghỉ ngơi, thư giãn, đồng thời kết hợp với kiến
trúc tiểu cảnh và các tiện ích để người dân có thể luyện tập thể thao, đi dạo, học tập,..
Thành Phố Cần Thơ có thể áp dụng một số mơ hình hạ tầng xanh. Chẳng hạn, cải tạo,
nạo vét ao hồ tự nhiên hiện hữu trên địa bàn và tạo mảng xanh. Qua đó, cải thiện khả
năng trữ, điều hịa nước mặt và cải thiện không gian công cộng, giảm thiểu ô nhiễm môi
trường. Gia tăng không gian thấm cho đô thị, các bề mặt thấm này có thể là cơng viên,
vỉa hè, khn viên các cơng trình. Khi có mưa lớn, nước mưa sẽ chảy vào những mảng
thấm này, lưu giữ tại đây và sẽ thấm từ từ vào hệ thống thốt nước. Việc này khơng chỉ
giảm áp lực cho các cống thoát nước, nước mưa qua hạ tầng xanh phần nào cải thiện
chất lượng nước trước khi thải ra hệ thống thoát nước. Vấn đề ở đây là việc giữ gìn vệ
sinh các mảng thấm, có thể trồng một số loại cây, cỏ có khả năng chịu nước, lọc nước.
Bên cạnh đó, tận dụng mái nhà, nhất là các tịa nhà cơ quan, trường học trữ nước mưa,
tận dụng cho sinh hoạt. Ðối với các khu đô thị mới, thành phố khuyến khích các nhà đầu
1
tư đưa mơ hình cây xanh đơ thị vào giảm tải đường ống thốt nước, chẳng hạn như: tăng
diện tích cây xanh (Nguyễn Hiếu Trung, 2020)
Những năm gần đây, Thành Phố Cần Thơ ln đối mặt với tình trạng ngập nghiêm trọng
ảnh hưởng đến đời sống của người dân khi mưa lớn, nước lũ từ thượng nguồn đổ về và
triều cường dâng cao. Ðể ứng phó với tình trạng này, thành phố Cần Thơ triển khai xây
dựng hàng loạt các dự án, cơng trình, góp phần cải thiện và nâng cấp chất lượng hạ tầng
đô thị. Tuy nhiên, dưới tác động của biến đổi khí hậu, xuất hiện ngày càng nhiều các
trận mưa cực đoan có cường độ lớn hơn và cả sự thay đổi về lượng. Cùng với đó, tình
trạng đơ thị hóa diễn ra nhanh chóng làm gia tăng bề mặt bê tông, giảm không gian trữ
và thấm nước góp phần tăng lưu lượng dịng chảy tràn, có thể gây tình trạng ngập cục
bộ khi xảy ra mưa lớn, đặc biệt khi triều dâng diễn ra cùng thời điểm mưa. Mạng lưới
các không gian xanh, mặt nước và cơ sở hạ tầng được kết nối để thực hiện chức năng
như một hệ sinh thái tự nhiên nhằm mang lại những lợi ích cho con người. Ðây cũng là
giải pháp hiệu quả về chi phí, có tính phục hồi cao trước ảnh hưởng của thời tiết và mang
lại lợi ích cho cộng đồng (Lê Mẫn, 2020)
Nhằm giảm áp lực nước chảy tràn trong khu đơ thị mơ hình tốn SWMM dùng để mơ
phỏng q trình sản sinh dịng chảy từ mưa, quá trình chảy tràn từ mỗi lưu vực đến cửa
nhận nước. Mọi vấn đề về thủy văn đô thị bao gồm dòng chảy mặt, dòng chảy ngầm vận
chuyển qua hệ thống thoát nước, hồ chứ và khu xử lý, từ đó đề xuất các giải pháp giảm
ngập như hồ điều hịa hay cải tạo mặt phủ đơ thị.
Với lí do trên đề tài “Xây dựng mơ hình cây xanh đơ thị ứng dụng mơ hình thủy lực
PCSWMM” được thực hiện.
1.2 Mục tiêu đề tài
Mục tiêu chung: Ứng dụng mơ hình thủy lực (PCSWMM) xây dựng mơ hình cây xanh
đô thị tại Quận Ninh Kiều, Thành Phố Cần Thơ từ mơ phỏng hiện trạng hệ thống thốt
nước khi có cây xanh và khơng có cây xanh nhằm giảm thiểu lượng nước chảy tràn khi
xây dựng mơ hình cây xanh.
Mục tiêu cụ thể:
- Mơ phỏng hệ thống hiện trạng thốt nước nhằm xác định lượng nước chảy tràn trong
các lưu vực (khơng có cây xanh) của Quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ.
- Xây dựng các mơ hình cây xanh nhằm giảm thiểu lượng nước chảy tràn và ước tính
khả năng hấp thụ khí CO2 trong từng lưu vực Quận Ninh Kiều, Thành phố Cần Thơ
nhằm hỗ trợ xây dựng mơ hình phân bố cây xanh trong đơ thị.
2
1.3 Đối tượng và vùng nghiên cứu
Mãng xanh đô thị tại Quận Ninh Kiều, Thành Phố Cần Thơ.
1.4 Thời gian nghiên cứu
Từ tháng 9 đến tháng 12.
1.5 Nội dụng nghiên cứu.
Xây dựng hiện trạng thoát nước bao gồm các lưu vực, hố ga, cửa thoát nước nhằm xác
định các lưu lượng nước chảy tràn vào hố ga trong từng lưu vực. Sử dụng phần mềm
thủy lực PCSWMM và lượng mưa được đo trong ngày của Cần Thơ năm 2015.
Thiết kết các mơ hình cây xanh phù hợp gồm: mái nhà xanh, vỉa hè thấm, khu lưu trữ
sinh học trong từng lưu vực nhằm giảm thiểu lượng nước chảy tràn và ước tính khả năng
hấp thụ khí CO2 của mơ hình cây xanh.
3
CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về cây xanh đô thị
2.1.1 Khái niệm về cây xanh đô thị
Theo nghị đinh 64/2010/ NĐ – CP của Thủ Tướng Chính Phủ, cây đô thị là cây sử dụng
công cộng, cây xanh sử dụng hạn chế và cây xanh chuyên dụng trong đô thị.
Theo Trần Thế Hùng (2017), Cây xanh đô thị là cây trồng trong các công viên, vườn
hoa, dọc các đường phố trong dải rừng phòng hộ quanh thành phố, trong nhà dân, trường
học trong đô thị với mục đích chính là cải tạo mơi trường, cảnh quan, nâng cao sức khỏe
cho con người.
2.1.2 Phân loại cây xanh đô thị
Theo quyết định 15/2012/QĐ-UBND về quy định quản lý công viên và cây xanh đô thị
trên địa bàn thành phố Cần Thơ:
Cây xanh sử dụng công cộng đô thị là các loại cây xanh được trồng trên đường phố (gồm
cây bóng mát, cây trang trí, dây leo, cây mọc tự nhiên, thảm cỏ trồng trên hè phố, dải
phân cách, đảo giao thông); cây xanh trong công viên và các khu vực công cộng khác
trong đô thị.
Cây xanh sử dụng hạn chế trong đô thị là cây xanh được trồng trong khuôn viên các trụ
sở, trường học, bệnh viện, nghĩa trang, các cơng trình tín ngưỡng, biệt thự, nhà ở và các
cơng trình cơng cộng khác do các tổ chức, cá nhân quản lý và sử dụng.
Cây xanh chuyên dụng trong đô thị là các loại cây được ươm trong vườn ươm; cây trồng
mục đích cách ly nhằm đảm bảo an tồn hay hạn chế ơ nhiễm (cách ly đường giao thông,
hành lang lưới điện, khu công nghiệp, khu chế xuất, khu xử lý chất thải,…).
2.1.3 Khái niệm không gian xanh đô thị
Không gian xanh được định nghĩa là bất kỳ vùng đất thực vật nào tiếp giáp với khu vực
đô thị và bao gồm đất cây bụi, khu bảo tồn thiên nhiên, cơng viên quốc gia, sân thể thao
ngồi trời, sân chơi trường học và các khu vực nông thôn hoặc bán nông thôn liền kề
khu vực đô thị (S. Chong, et al, 2013)
Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (2006), định nghĩa không gian xanh là đất đai mà
một phần hoặc hoàn toàn bao phủ bởi cỏ, cây, cây bụi, hoặc thảm thực vật khác. Chúng
bao gồm các công viên, vườn cộng đồng, và nghĩa trang.
Không gian xanh đô thị là các khu vực đô thị vốn là các hệ sinh thái tự nhiên hoặc bán
tự nhiên được chuyển đổi do tác động của con người (Bilgili, et al, 2012)
4
2.1.2 Công dụng của cây xanh đô thị
Theo Phạm Ngọc Đăng (2014), công dụng của cây xanh đô thị như sau:
- Đối với khơng khí và vi khí hậu:
+ Cây xanh sẽ giúp giữ lại phần lớn hàm lượng bụi trong khơng khí, làm cho khơng khí
sạch hơn. Khi lá cây bám đầy bụi trời mưa sẽ rửa sạch lá và lá tiếp tục chu kỳ hấp thụ
bụi. Cây càng rậm rạp, lá càng sù sì thì bụi càng dễ bám.
+ Dưới tác dụng của bức xạ mặt trời, cây xanh sẽ hút nước từ đất, hấp thụ nhiệt bức xạ
mặt trời và hấp thụ khí cacbonic (CO2) từ khơng khí để tiến hành lục diệp hóa và nhả ra
khí Oxygen (O2) - rất hữu ích đối với sức khỏe con người và giảm thiểu khí "nhà kính"
(gây biến đổi khí hậu). Vì vậy so với vùng đất trống khơng trồng cây, thì nhiệt độ khơng
khí ở vùng cây xanh ban ngày thấp hơn từ 1-30C, hàm lượng oxy trong khơng khí lớn
hơn tới 20% và hàm lượng CO2 ít hơn. Trong q trình lục diệp hóa cây xanh sẽ hấp thụ
bức xạ mặt trời, hấp thụ nhiệt nên có tác dụng làm giảm sự chói chang trong những ngày
nắng nóng, giảm phản xạ bức xạ mặt trời lên cơng trình, làm giảm nhiệt độ khơng khí
dưới vùng cây xanh và có thể làm tăng độ ẩm khơng khí từ 2% - 5%, tăng độ ẩm khơng
khí cũng là có lợi đối với ngày khơ nóng.
- Giảm thiểu ngập úng và ơ nhiễm mơi trường đất, nước:
+ Cây xanh có khả năng lưu giữ một phần nước mưa trên cây, giữ cho mặt đất xốp cùng
với hệ rễ cây đâm sâu xuống đất giúp cho nước mưa thấm nhanh xuống đất, làm giảm
tình trạng ngập úng trong đơ thị.
+ Cây xanh có khả năng hấp thụ nhiều chất ơ nhiễm độc hại trong môi trường nước và
trong môi trường đất, đặc biệt là hấp thụ và giữ chứa lâu dài các chất kim loại nặng, như
là chì, asen, thủy ngân... trong các mơ bì của lá cây, trong thân cây, cành cây và rễ cây.
- Tăng mỹ quan đô thị:
+ Hệ thống cây xanh đô thị làm tăng thẩm mỹ cảnh quan đô thị, tạo ra cảm giác êm dịu
về màu sắc và mơi trường khí hậu đơ thị, tơn cao giá trị thẩm mỹ của các cơng trình kiến
trúc, các đài kỷ niệm, các danh lam, thắng cảnh, phục vụ cho nhu cầu giải trí, nghỉ ngơi,
đi dạo và ngoạn mục của nhân dân đô thị, cũng như các khách vãng lai và khách du lịch.
2.2 Tổng quan các mơ hình cây xanh đơ thị.
2.2.1 Trên thế giới
Trên thế giới, đã có rất nhiều quốc gia phát động phong trào kiến tạo không gian xanh
trong đất nước họ, bởi họ hiểu những lợi ích của những mảng xanh và họ luôn trân trọng
5
và giữ gìn thiên nhiên. Trào lưu mang thiên nhiên vào khơng gian sống của riêng mình
đã trở nên rất gần gũi và phổ biến, như ở thủ đô Copenhagen (Đan Mạch), thành phố
Reykjavik (Iceland), thành phố Malmo (Thụy Điển), Vancouver (Canada), Ecuador,
Sydney (Australia), Colombia, thành phố Curitiba (Brazil).
Tại Australia, hai thành phố Sydney và Melbourne đã áp dụng hình thức xanh hóa mái
nhà tại các trung tâm thương mại nhằm thu hút du khách đồng thời cải thiện môi trường
cho cư dân và người lao động tại đây. Chính quyền thành phố khuyến khích người dân
trồng cây trên mái nhà và biến tường công sở thành những bức tường xanh. Hình thức
trồng cây trên mái nhà cũng hết sức đa dạng, từ các hộp xốp trồng cây cỡ nhỏ và đơn
giản cho tới cả khu vườn có diện tích lên tới 2.600m2 trên nóc tịa nhà MCentral ở phố
Harris, khu Pyrmont, thành phố Sydney (Hồng Vân, 2015)
Ở Singapore, mỗi đường phố của đảo quốc này trồng một loại cây với chiều cao được
khống chế và cắt tỉa tạo dáng phù hợp. Cây xanh thân gỗ che bóng mát, dây leo, cây bụi
và các loại hoa được trồng trên những con phố, cơng viên, các cơng trình cơng cộng,
khu bảo tồn thiên nhiên đã tạo nên không gian xanh mát của quốc gia này. Dọc theo
những đại lộ chính của Singapore là những hàng cây me tây đã nhiều tuổi, có độ che
phủ và tỏa bóng rộng đến 30 mét đường kính. Điểm đặc biệt của loại cây này ban ngày
lá cây xanh tươi nhưng chiều tối khép lại và hoa tỏa hương đêm (Hồng Vân, 2015)
Với Curitiba, Brazil, hồ và công viên ở nơi đây không chỉ đơn thuần là để thưởng thức
mà còn giúp giải quyết vấn đề lũ lụt. Trong vịng 30 năm, Curitiba đã tăng khơng gian
xanh trung bình từ 1m2/người lên 52m2/người và con số này hứa hẹn vẫn sẽ tiếp tục tăng.
Nhân dân thành phố cùng nhau trồng 1,5 triệu cây xanh dọc theo đường cao tốc của
thành phố (Hồng Vân, 2015)
Công nghệ trồng cây trên mái nhà, sân, hiên nhà nổi tiếng trong kiến trúc từ 3000 năm
trước Công nguyên với những “Vườn treo Babylon” đã được phát triển mạnh trở lại tại
nhiều nước trên thế giới trong mấy thập niên gần đây khi cơng trình xây dựng chiếm
q nhiều đất đơ thị. Nhật Bản có 35.000 cây trồng trên 15 bậc vườn, giảm được 100C
trong mùa hè. Khu nhà ở Habita 67, Canada, mỗi căn hộ 2 tầng có một sân xanh cịn
khu nhà ở Interlacs, Singapore cứ mỗi “xóm” trong 6 tầng nhà có một sân xanh chung.
Mái xanh thay cho mái bê tông, giảm hấp thụ nhiệt mặt trời, giảm nhiệt độ khơng khí
vùng xây dựng, tăng chất lượng mơi trường khơng khí, tăng giao tiếp cộng đồng và tăng
thẩm mỹ cơng trình nhờ gắn kết với thiên nhiên (Phạm Đức Nguyên, 2015)
Hiệu quả làm mát của bề mặt phủ xanh cũng được nghiên cứu tại Montreal, Canada.
Nghiên cứu này nhấn mạnh rằng trong miền khí hậu nóng – ẩm, hiệu quả che nắng có
vai trị quan trọng hơn và nó có hiệu quả làm giảm năng lượng làm mát từ 15 đến 35%.
6
Đối với mọi miền khí hậu, tổng hợp cả hiệu quả bay hơi và che nắng, nghiên cứu kết
luận, khi tăng 25% diện tích bề mặt cây xanh có thể tiết kiệm từ 17 đến 57% năng lượng
làm mát. Thảm cỏ, vỉa hè thấm nước không chỉ làm giảm nhiệt độ bề mặt, góp phần
giảm bớt hiện tượng ngập lụt sau những trận mưa lớn, trả lại nước ngầm và tạo ra mơi
trường khí hậu trong lành, vệ sinh ( Phạm Đức Nguyên, 2018)
Theo tổ chức Y tế Thế giới (WHO) với nhiều công bố, nghiên cứu về tầm quan trọng
của không gian xanh đối với việc sống tốt và sức khỏe cộng đồng đã chỉ ra rằng, các
không gian xanh đô thị như công viên, sân thể thao, rừng cây, ven hồ và vườn mang đến
cho mọi người không gian để hoạt động thể chất, thư giãn, yên bình và thốt khỏi nhiệt
độ nóng bức. Theo đó, những khơng gian này làm giảm căng thẳng, tăng cường sức
khỏe tinh thần và thể chất. Khơng gian xanh cũng góp phần giúp cho chất lượng khơng
khí được cải thiện, giảm tiếng ồn giao thông.
2.2.2 Trong nước
- Việt Nam ngày càng quan tâm đến vấn đề mảng xanh đơ thị và có những quy định
hướng dẫn quản lý cây xanh đô thị. Thông tư 20/2005/TT-BXD hướng dẫn quản lý cây
xanh đô thị.
- “Chương trình phát triển đơ thị quốc gia” được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt (tại
Quyết định số 1659/QÐ-TTg ngày 7-11-2012) Ðể đạt được những mục tiêu về độ che
phủ cây xanh. Việc phát triển cây xanh cũng phải an tồn và tính đến sức chịu đựng của
các lồi cây trước các hiện tượng cực đoan của thời tiết và thích ứng với BÐKH. Cùng
đó cần có những chính sách ưu tiên nhiều hơn, dành các nguồn vốn lớn hơn để triển khai
các dự án công viên cây xanh mới theo quy hoạch đô thị đã được duyệt. Song song với
việc trồng mới thì việc nâng cấp cải tạo các cơng viên cây xanh, mảng xanh hiện có là
rất cần thiết. Tổ chức cây xanh gắn với mặt nước theo hướng không gian mở, tiếp cận
đa hướng.
- Đề tài “đánh giá phương pháp tiếp cận giảm ngập phân tán tại khu vực trũng thấp đã
đơ thị hóa ở ngoại vi thành phố Hồ Chí Minh” nhằm quản lý giảm ngập và đề xuất những
mơ hình cây xanh phù hợp nhằm giải quyết tình trạng ngập úng.
2.3 Tổng quan về phần mềm PCSWMM
2.3.1 Giới thiệu mơ hình PCSWMM
Theo Tống Đình Tuyết (2008), phần mềm SWMM ra đời năm 1971 là sản phẩm của
một hợp đồng kinh tế giữa trường ĐH Florida và tổ chức bảo vệ môi trường Hoa kỳ
EPA. Khi mới ra đời mơ hình chạy trên mơi trường DOS. Trải qua nhiều lần nâng cấp,
cập nhật và phiên bản swmm 5.0 chạy trên môi trường window. Phiên bản này được viết
7
lại bởi một bộ phận trong phịng thí nghiệm nghiên cứu Quản lý rủi ro Quốc gia của
EPA. Hình 2.1 cho thấy giao diện phần mềm PCSWMM năm 2019.
Hình 2.1 Giao diện khởi động của phần mềm
- Mơ hình SWMM có chức năng mơ phỏng các dạng mưa thực tế trên cơ sở lượng mưa
(lượng mưa hàng năm) và các số liệu khí tượng đầu vào khác cùng với hệ thống mô tả
(Lưu vực, vận chuyển, hồ chứa/ xử lý) để dự đoán các chỉ số chất lượng và khối lượng
dịng chảy.
- Mơ hình gồm các khối sau (Hình 2.2)
+ Khối “dịng chảy” (Runoff block) tính tốn dịng chảy mặt và ngầm dựa trên biểu đồ
quá trình mưa (và/hoặc tuyết tan) hàng năm, điều kiện ban đầu về sử dụng đất và địa
hình.
+ Khối “truyền tải” (Transport block) tính tốn truyền tải vật chất trong hệ thống nước
thải.
+ Khối “chảy trong hệ thống” (Extran block) diễn tốn thủy lực dịng chảy phức tạp
trong cống, kênh…
+ Khối “Trữ/xử lý“ (Strorage/Treatment block) biểu thị các cơng trình tích nước như ao
hồ…và các cơng trình xử lý nước thải, đồng thời mơ tả ảnh hưởng của các thiết bị điều
khiển dựa trên lưu lượng và chất lượng - các ước tốn chi phí cơ bản cũng được thực
hiện.
+ Khối “nhận nước” (Receiving block) Môi trường tiếp nhận.
8
Hình 2.2 Các khối xử lý chính của mơ hình PCSWMM
2.3.2 Tính năng của phần mềm PCSWMM
Theo William James, et al (2010) cho thấy:
- SWMM tính tốn các quy trình thủy văn khác nhau tạo ra dòng chảy từ các khu vực
đô thị bao gồm:
+ Lượng mưa thay đổi theo thời gian.
+ Bốc hơi nước mặt.
+ Tuyết tích tụ và tan chảy.
+ Sự cản nước mưa tại các chỗ địa hình lõm có khả năng chứa nước
+ Sự thẩm thấu của nước thấm vào các lớp nước ngầm.
+ Dòng chảy giữa nước ngầm và hệ thống thoát nước.
+ Định tuyến hồ chứa phi tuyến của dòng chảy trên đất liền.
9
+ Nắm bắt và duy trì lượng mưa / dịng chảy với các loại thực hành phát triển tác động
thấp (LID) khác nhau.
- Mơ hình SWMM cũng chứa các khả năng mơ hình thủy lực linh hoạt để định tuyến
dịng chảy và dịng chảy bên ngồi thơng qua mạng hệ thống thoát nước của các bề mặt,
đường ống, kênh, các đơn vị lưu trữ / xử lý và các cấu trúc chuyển hướng. Chúng bao
gồm khả năng:
+ Xử lý các mạng có kích thước khơng giới hạn.
+ Sử dụng nhiều hình dạng ống dẫn đóng và mở tiêu chuẩn cũng như các kênh tự nhiên.
+ Mơ hình các yếu tố đặc biệt như bộ lưu trữ hoặc xử lý, máy bơm, đập và cống.
+ Áp dụng dịng chảy bên ngồi và đầu vào chất lượng nước từ dòng chảy mặt, dòng
nước ngầm, dòng thấm hoặc dòng chảy phụ thuộc vào lượng mưa, dịng chảy khi trời
khơ và dịng chảy vào do người dùng xác định.
+ Sử dụng các phương pháp định tuyến dịng động ổn định, sóng động hoặc tồn sóng.
+ Mơ hình các chế độ dịng chảy khác nhau, chẳng hạn như bề mặt tự do, nước ngầm,
dòng chảy ngược, ao bề mặt và lũ lụt bề mặt.
+ Áp dụng các đường cong đánh giá cho các điều khiển đầu vào.
+ Áp dụng các quy tắc điều khiển động do người dùng xác định để mô phỏng hoạt động
của máy bơm, lỗ mở và mức đập đỉnh.
2.3.3 Các ứng dụng điển hình của SWMM
- Kể từ khi thành lập, mơ hình SWMM đã được sử dụng trong hàng nghìn nghiên cứu
về cống và nước mưa trên khắp thế giới. Các ứng dụng điển hình bao gồm:
+ Thiết kế và bố trí các thành phần hệ thống thốt nước để kiểm soát lũ.
+ Định cỡ các cơ sở giam giữ và các phụ kiện của chúng để kiểm soát lũ và bảo vệ chất
lượng nước.
+ Lập bản đồ ngập lụt trong hệ thống kênh tự nhiên.
+ Thiết kế các phương án kiểm soát để giảm chảy tràn của mạng lưới thốt nước.
+ Đánh giá tác động của dịng chảy và dịng thấm lên sự chảy tràn của hệ thống thốt
nước thải.
+ Đánh giá hiệu quả của LID và BMP để giảm tải ô nhiễm thời tiết ẩm ướt.
10
