Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Hiện trạng cụm hồ điều hòa An Biên - Tiên Nga (thành phố Hải Phòng) và đề xuất giải pháp cải thiện chất lượng nước

Chia sẻ: Cỏ Xanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:91

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là đề xuất các giải pháp quản lý và công nghệ cải thiện chất lượng nước cụm hồ điều hòa An Biên - Tiên Nga. Thử nghiệm giải pháp cung cấp bổ sung oxy nhằm cải thiện chất lượng nước tại hồ điều hòa Tiên Nga, từ đó tổng hợp và rút kinh nghiệm để áp dụng đối với hồ An Biên

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Hiện trạng cụm hồ điều hòa An Biên - Tiên Nga (thành phố Hải Phòng) và đề xuất giải pháp cải thiện chất lượng nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- LÊ THỊ HẢI HÀ HIỆN TRẠNG CỤM HỒ ĐIỀU HÒA AN BIÊN - TIÊN NGA (THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG) VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SỸ KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội- Năm 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- LÊ THỊ HẢI HÀ HIỆN TRẠNG CỤM HỒ ĐIỀU HÒA AN BIÊN - TIÊN NGA (THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG) VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SỸ KĨ THUẬT Chuyên ngành: KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN TS. Trần Lệ Minh Hà Nội- Năm 2017
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn này do tôi thực hiện trong chương trình đào tạo của Trường đại học Bách Khoa Hà Nội. Các số liệu và kết quả trong Luận văn là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Việc sử dụng số liệu phục vụ cho Luận văn này đã được chấp thuận bằng văn bản và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về các nội dung của Luận văn. Hà Nội, ngày 19 tháng 5 năm 2017 Tác giả luận văn Lê Thị Hải Hà i
LỜI CẢM ƠN Để có được kết quả nghiên cứu và thực tiễn nêu tại Luận văn này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ từ nhiều đơn vị và cá nhân. Tôi xin ghi nhận và bày tỏ lòng biết ơn tới những tập thể, cá nhân đã dành cho tôi sự giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng sự giúp đỡ nhiệt tình của Cô giáo Tiến sĩ Trần Lệ Minh, người đã trực tiếp hướng dẫn và Thạc sĩ Nguyễn Minh Tuấn - Tổng Giám đốc Công ty TNHH MTV Thoát nước Hải Phòng, người đã hỗ trợ, giúp đỡ và chấp thuận cho phép việc sử dụng thông tin, số liệu để thực hiện Luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy, cô trong Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, các thầy cô Viện Đào tạo Sau đại học - Trường đại học Bách Khoa Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp tại UBND Quận Ngô Quyền, Công ty TNHH MTV Thoát nước Hải Phòng đã tạo điều kiện về thời gian và hỗ trợ cung cấp một số số liệu, cùng tham gia theo dõi tại hiện trường giúp tôi thực hiện Luận văn này. Cám ơn sự cổ vũ, động viên và giúp đỡ của gia đình, các anh, chị đồng nghiệp, bạn bè trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn. Hà Nội, ngày 19 tháng 5 năm 2017 Tác giả luận văn Lê Thị Hải Hà ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................ ii MỤC LỤC. ........................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................................ v DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................ vi DANH MỤC HÌNH ............................................................................................................. vii MỞ ĐẦU… ........................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu của Luận văn ................................................................................... 2 3. Đối tượng, phương pháp và nội dung thực hiện ................................................................ 2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ........................................................................................... 2 Chương 1. GIỚI THIỆU VỀ HỒ ĐIỀU HÒA VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ ............................................................................... 3 1.1. Giới thiệu về hồ điều hòa ................................................................................................ 3 1.1.1. Khái niệm về hồ điều hòa .......................................................................... 5 1.1.2. Phân loại hồ điều hòa ................................................................................ 6 1.2. Vai trò của hồ điều hòa ................................................................................................... 6 1.2.1. Vai trò điều tiết nước mưa ......................................................................... 6 1.2.2. Tiếp nhận nước thải ................................................................................... 7 1.2.3. Dự trữ nguồn nước cho các mục đích khác .............................................. 7 1.2.4. Đáp ứng nhu cầu về vui chơi giải trí, thể thao, văn hóa, tạo cảnh quan môi trường ................................................................................................. 8 1.2.5. Môi trường sinh thái, thích ứng và ứng phó với biến đổi khí hậu và nhu cầu xã hội khác .......................................................................................... 8 1.2.6. Kết nối của hồ và kênh dẫn nước điều hòa ............................................... 9 1.3. Hệ sinh thái hồ điều hòa và thách thức với hệ sinh thái ............................................... 10 1.4. Tóm tắt văn bản pháp luật hiện hành về hồ điều hòa ở Việt Nam ................................ 12 1.4.1. Hệ thống luật, nghị định .......................................................................... 12 1.4.2.Văn bản dưới luật, nghị định .................................................................... 13 1.5. Tình hình nghiên cứu về hồ điều hòa............................................................................ 14 1.6. Một số giải pháp cải thiện chất lượng nước hồ ............................................................. 15 Chương 2: HIỆN TRẠNG CỤM HỒ AN BIÊN - TIÊN NGA .......................................... 17 iii
2.1. Đặc điểm cụm hồ An Biên - Tiên Nga ......................................................................... 18 2.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................... 18 2.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội và tự nhiên ...................................................... 22 2.1.3. Quy hoạch hệ thống thoát nước có liên quan đến cụm hồ An Biên - Tiên Nga ........................................................................................................... 25 2.2. Hiện trạng môi trường cụm hồ An Biên - Tiên Nga ..................................................... 28 Chương 3. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI THIỆN ................................................................ 38 CHẤT LƯỢNG NƯỚC CỤM HỒ ĐIỀU HÒA AN BIÊN - TIÊN NGA .......................... 38 3.1. Phân tích nguyên nhân và đề xuất giải pháp cải thiện môi trường hồ An Biên - Tiên Nga ................................................................................................................................ 38 3.2. Kết quả thực hiện một số giải pháp cải thiện chất lượng nước đối với hồ Tiên Nga ... 41 3.2.1. Chuẩn bị tổ chức thực hiện giải pháp ..................................................... 41 3.2.2. Các giải pháp quản lý .............................................................................. 44 3.2.3. Các giải pháp kỹ thuật ............................................................................. 45 3.2.4. Kinh nghiệm từ thực tế hồ Tiên Nga ........................................................ 65 3.2.5. Đề xuất giải pháp với hồ điều hoà An Biên ............................................. 67 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ................................................................................................... 69 1. Kết luận ............................................................................................................................ 69 2. Kiến nghị ......................................................................................................................... 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 72 PHỤ LỤC.. .......................................................................................................................... 75 iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT - Danh mục các ký hiệu BOD5 nhu cầu oxy sinh hóa sau 5 ngày COD nhu cầu oxy hóa học DO ôxy hòa tan TSS tổng chất rắn lơ lửng NO2- nitơ ở dạng nitrit NO3- nitơ ở dạng nitrat NH4+ nitơ ở dạng amoni PO43- photpho ở dạng phốt phát - Danh mục các chữ viết tắt HUST Trường đại học Bách khoa Hà Nội INEST Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường NXB Nhà xuất bản QCVN Quy chuẩn Việt Nam ĐTM Báo cáo đánh giá tác động môi trường MTV Một thành viên ng.đ ngày đêm UBND Ủy ban nhân dân TNMT Tài nguyên và Môi trường v
DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Đề xuất giải pháp cải thiện môi trường cụm hồ An Biên - Tiên Nga ......38 Bảng 3.2. Một số yếu tố pháp lý trong việc xử lý vi phạm .......................................40 Bảng 3.3. Mẫu sinh vật tại bể xử lý ..........................................................................56 Bảng 3.4. Nồng độ oxy hòa tan tại một số điểm trong hồ, mg/l ...............................60 Bảng 3.5. Kết quả quan trắc trong quá trình thử nghiệm tại hồ Tiên Nga ................62 Bảng 3.6. Chất lượng nước tại Tiên Nga trước và sau khi tiến hành thử nghiệm ...63 Bảng 3.7. Chất lượng bùn đáy với thời điểm trước khi tiến hành thử nghiệm .........64 vi
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ kết nối hồ điều hòa với kênh [4] .....................................................10 Hình 3.3. Tuyên truyền về ý thức bảo vệ môi trường hưởng ứng Tháng làm cho thế giới sạch hơn (tháng 03/10/2015) .............................................................................45 Hình 3.1. Hệ thống đường giao thông và cống thu nước mặt xung quanh hồ Tiên Nga ............................................................................................................................46 Hình 3.2. Công nhân đang vớt rác tại hồ Tiên Nga với định kỳ 2 lần/ ngày ............47 Hình 3.3. Khuôn viên hồ Tiên Nga sau khi thả thực vật thủy sinh ...........................47 Hình 3.4. Sơ đồ nạo vét hồ Tiên Nga tại vị trí cửa ra kênh Đông Bắc .....................50 Hình 3.5. Đắp đập ngăn dòng nước ra vào hồ Tiên Nga ..........................................51 Hình 3.6. Sục khí tạo oxy hòa tan để xử lý nước trong hồ ......................................54 Hình 3.7. Hoà tan oxy tinh khiết để xử lý nước trong hồ .........................................55 Hình 3.8. Hoà tan oxy (dạng khí thường) để xử lý nước trong hồ............................55 Hình 3.9. Hoà tan oxy (trong không khí) để xử lý nước trong hồ ............................55 Hình 3.10. Sơ đồ hoán vị phân tử .............................................................................56 Hình 3.11. Bố trí thiết bị xử lý ..................................................................................57 Hình 3.12. Sơ đồ vị trí quan trắc chất lượng nước hồ Tiên Nga ...............................59 Hình 3.13. Biểu đồ thể hiện tỷ trọng oxy hòa tan trong nước trong hồ ....................60 Hình 3.14. Hiệu quả cải thiện chất lượng nước trong quá trình thử nghiệm ............62 Hình 3.15. Hiệu quả xử lý nước hồ sau khi thử nghiệm ...........................................63 Hình 3.16. Biểu đồ chất lượng bùn đáy trước và sau khi tiến hành thử nghiệm ......65 vii
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hệ thống ao hồ là một phần quan trọng của đô thị Hải Phòng, ảnh hưởng tới chất lượng môi trường sinh thái nội tại của đô thị. Các hồ có vai trò điều hòa vi khí hậu, chứa và xử lý nước mưa chảy tràn cũng như nước thải đô thị, tạo cảnh quan thiên nhiên... Thành phố Hải Phòng là thành phố biển, có bằng địa trũng thấp nên có số lượng hồ lớn (12 hồ) và diện tích mặt hồ khá lớn (tổng diện tích các hồ điều hoà là 66,50 ha) so với diện tích 7 quận nội thành 24.376 ha chiếm 0,27%, tỷ suất đạt 0,686 m2 /người dân nội thị [2]. Cụm hồ An Biên - Tiên Nga có chức năng điều tiết nước mưa, giảm ngập úng nhưng đang đối mặt với thực trạng ô nhiễm nghiêm trọng do việc xả nước thải, đặc biệt chất thải chưa qua xử lý hoặc mới xử lý sơ bộ. Nguyên nhân chủ yếu là do dư thừa chất hữu cơ trong nước làm xuất hiện hiện tượng phú dưỡng ở các hồ gây chết sinh vật thủy sinh, mất cân bằng sinh thái, làm giảm khả năng tự làm sạch của hồ, gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến môi trường sống, đồng thời gây mất mỹ quan đô thị. Thực tế trên đang gióng lên hồi chương báo động. Vì vậy, vấn đề xử lý, nâng cao chất lượng nước hồ An Biên và Tiên Nga là rất cần thiết, cấp bách trong giai đoạn hiện nay. Các nghiên cứu, giải pháp để xử lý nước hồ đã được ứng dụng nhiều tại thành phố Hải Phòng và có hiệu quả đáng kể như vận dụng cân bằng nước hồ với thủy triều hay sử dụng phương pháp không sử dụng hóa chất như trồng thảm thủy sinh; tăng cường động vật đáy đặc hữu; nạo vét bùn; tính toán cân bằng về mật độ hồ với tốc độ phát triển kinh tế, dân số, xã hội (xây dựng hồ mới - hồ nhân tạo, rà soát xác định cụ thể diện tích, quy hoạch các hồ cũ). Tuy nhiên tại Hải Phòng, việc ứng dụng các thiết bị, công nghệ vào xử lý nước hồ còn ít, chủ yếu dừng ở các giải pháp đơn giản, ngắn hạn đôi khi công tác nghiên cứu chưa kỹ nên khó định lượng để đánh giá và duy trì kết quả lâu dài. Giải pháp cung cấp bổ sung oxy cho nước và vi sinh vật nhằm cải thiện chất lượng nước hồ nhận được sự quan tâm trong xã hội. Giải pháp này mở ra triển vọng cho việc nâng cao chất lượng nước các hồ tại khu vực. 1
2. Mục đích nghiên cứu của Luận văn - Đề xuất các giải pháp quản lý và công nghệ cải thiện chất lượng nước cụm hồ điều hòa An Biên - Tiên Nga. - Thử nghiệm giải pháp cung cấp bổ sung oxy nhằm cải thiện chất lượng nước tại hồ điều hòa Tiên Nga, từ đó tổng hợp và rút kinh nghiệm để áp dụng đối với hồ An Biên. 3. Đối tượng, phương pháp và nội dung thực hiện Đối tượng nghiên cứu: cụm hồ điều hòa An Biên - Tiên Nga (thành phố Hải Phòng) Phương pháp nghiên cứu: - Thu thập thông tin, tài liệu; thống kê và đồ họa. - Đánh giá, khảo sát tại thực địa, hội thảo đóng góp ý kiến. - Ứng dụng đa chiều các giải pháp cải thiện chất lượng nước. - Nghiên cứu thực nghiệm, triển khai thực tế. - Quan trắc môi trường Nội dung thực hiện: - Tìm hiểu về điều kiện tự nhiên vùng, hệ thống quản lý, vận hành, khai thác hồ điều hòa tại Hải Phòng. - Thu thập số liệu, khảo sát, quan trắc hiện trạng môi trường hồ điều hòa Tiên Nga, An Biên. - Đánh giá, phân tích và đề xuất một số giải pháp quản lý và kỹ thuật cải thiện chất lượng nước hồ An Biên - Tiên Nga. - Đánh giá định tính, sự thay đổi sinh thái và chất lượng nước của hồ Tiên Nga trước và sau khi thực hiện một số giải pháp đã đề xuất. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Các kết quả của đề tài cho thấy bức tranh về hiện trạng môi trường, xã hội, áp lực mà cụm hồ điều hòa An Biên - Tiên Nga đang phải đối mặt, xác định những khó khăn trong việc quản lý, những rào cản về văn hóa và thói quen, nhận thức và tham gia của cộng đồng trong việc quản lý, khai thác và bảo vệ hồ. 2
Các kết quả thực hiện thử nghiệm các giải pháp quản lý, giải pháp công nghệ cải thiện chất lượng nước hồ Tiên Nga được rút kinh nghiệm để thực hiện đối với hồ An Biên và các hồ khác trên địa bàn thành phố Hải Phòng. Trên cơ sở đó, có thể đề xuất các khuyến nghị cụ thể đối với công tác quản lý, bảo vệ và điều hành hồ điều hòa; đồng thời áp dụng các giải pháp kỹ thuật để nâng cao chất lượng nước hồ, bảo tồn hệ sinh thái hồ, tạo cảnh quan và đảm bảo duy trì các chức năng của hồ điều hòa. Bố cục luận văn gồm: - Chương 1: Giới thiệu về hồ điều hòa và một số giải pháp cải thiện chất lượng nước hồ. - Chương 2: Hiện trạng môi trường cụm hồ điều hòa An Biên - Tiên Nga - Chương 3: Đề xuất giải pháp cải thiện chất lượng nước hồ điều hòa Tiên Nga. - Kết luận, kiến nghị 3
Chương 1. GIỚI THIỆU VỀ HỒ ĐIỀU HÒA VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ 1.1. Giới thiệu về hồ điều hòa 1.1.1. Khái niệm về hồ điều hòa Hồ được định nghĩa như một vùng nước lớn và được xem như là vùng nước đứng, gồm cả nước mặn và nước ngọt và bao quanh bởi đất liền [1]. Hệ thống hồ ao đô thị bao gồm hai nhóm: hồ ao, kênh mương, sông tự nhiên và các hồ điều hòa [2]. Khái niệm hồ điều hòa đã được quy định cụ thể tại khoản 14 Điều 2 Nghị định số 80/2014/NĐ-CP về thoát nước và xử lý nước thải. Hồ điều hòa là các hồ tự nhiên hoặc nhân tạo có chức năng tiếp nhận nước mưa và điều hòa tiêu thoát nước cho hệ thống thoát nước [3]. Nhiệm vụ hồ có các chức năng chính như điều hòa nước mưa giảm ngập úng, tạo cảnh quan, vui chơi giải trí, thể thao, du lịch, hồ xử lý giảm ô nhiễm môi trường, cải thiện vi khí hậu, nuôi trồng thủy sản, cấp nước tưới hoặc cho các mục đích khác [4]. Hệ thống thoát nước mưa bao gồm mạng lưới cống, kênh mương thu gom và chuyển tải, hồ điều hòa, các trạm bơm nước mưa, cửa thu, giếng thu nước mưa, cửa xả và các công trình phụ trợ khác nhằm mục đích thu gom và tiêu thoát nước mưa. 1.1.2. Phân loại hồ điều hòa Phân loại theo chức năng: Hồ điều hòa trong đô thị thường được thực hiện nhiều chức năng như điều tiết nước mưa, giảm ngập úng; trữ nước và phục vụ mục đích khác; tạo cảnh quan, vui chơi giải trí; nuôi thủy sản; xử lý môi trường; cải thiện vi khí hậu, sinh thái môi trường tốt, văn hóa tín ngưỡng.... Phân loại được xác định theo chức năng chính của hồ: - Hồ điều tiết nước mưa, giảm ngập úng là hồ dùng để trữ một phần hay toàn bộ lượng nước mưa của vùng lân cận chảy đến, nhằm giảm dung lượng chung hoặc lưu lượng chảy tràn trong một thời điểm nhất định (tránh gây úng lụt cục bộ) [4]. Tại thành phố Hải Phòng có các hồ: Hồ An Biên, hồ Tiên Nga, hồ 4
Phương Lưu, hồ Sen, hồ Ông Báo, hồ Dư Hàng là hồ điều hòa nước mưa, giảm ngập úng [3]. - Hồ tạo cảnh quan, vui chơi giải trí thường được xây dựng thiết kế trong các công viên, khu đô thị mới. Hồ có chức năng như một công trình kiến trúc, được thiết kế xây dựng nhằm tạo cảnh quan đẹp, tăng giá trị thẩm mỹ cho hồ và khu vực xung quanh hồ. Thông thường, hồ luôn duy trì nước ở độ cao nhất định và giữ gìn chất lượng nước nhằm đảm bảo khi thác tốt cho hoạt động văn hóa, thể thao và cảnh quan. Tuy nhiên, hồ vẫn có thể đảm bảo chức năng điều tiết nước mưa với dung tích nhất định và tham gia trữ nước để đảm bảo cho các mục đích khác. - Hồ có nhiệm vụ chính là xử lý môi trường thường được bố trí xen kẽ trong khu dân cư hoặc khu công nghiệp. Mỗi hồ đều có các thông số kỹ thuật riêng. Trước mỗi đợt mưa các cửa hồ đều được mở để điều tiết lượng nước đô thị đồng nghĩa với việc các hồ đang tiếp nhận nước thải nên có cả chức năng tiếp nhận nước thải. Mặt khác, các hồ thường được bố trí tại các vùng trũng thấp có chức năng thu nhận nước thải sinh hoạt và một phần nước thải công nghiệp (không chứa các yếu tố độc vi sinh) và xử lý nước thải đó bằng hình thức tự làm sạch của hệ sinh thái hồ hoặc giải pháp lý học do chênh lệch cao độ lòng, đáy hồ. - Hồ nuôi trồng thủy sản thường tận dụng diện tích đất thấp trũng trong vùng sản xuất nông nghiệp, có thể tận dụng khoảng an toàn cho mục đích trữ nước mưa, nhưng chỉ trữ lượng mưa rơi trực tiếp trên diện tích mặt hồ. Phân loại theo nguồn gốc: Phân loại theo nguồn gốc hình thành thì có 9 nhóm hồ chính bao gồm hồ kiến tạo, hồ từ các hoạt động của núi lửa, hồ do lở đất, hồ do các hoạt động của băng, hồ hòa tan, hồ do các hoạt động của sông, hồ do gió tạo, hồ do các hoạt động của đường bờ, hồ có nguồn gốc hữu cơ [4]. Ở Hải Phòng, hồ được hình thành gồm hồ tự nhiên hoặc nhân tạo. Hồ tự nhiên là do quá trình biến đổi địa chất của khu vực, các kiến tạo dòng sông mà có, bản 5
chất đã mang tính ao hồ trũng thấp. Hồ nhân tạo được hình thành hoàn toàn do con người tạo ra nhằm đáp ứng nhu cầu điều hòa nước mưa, tiếp nhận nước thải, dự trữ nguồn nước cho các mục đích khác nhau về mặt nhu cầu vui chơi, giải trí, tạo cảnh quan môi trường. Ngoài 11 hồ tự nhiên đã có, năm 2009, thành phố đào đắp xây dựng bổ sung 01 hồ nhân tạo là hồ Phương Lưu, trong đó cụm hồ An Biên - Tiên Nga có nguồn gốc từ hồ tự nhiên được đào đắp bổ sung dung lượng lòng hồ và chỉnh trang, cải tạo lại. 1.2. Vai trò của hồ điều hòa 1.2.1. Vai trò điều tiết nước mưa Thành phố Hải Phòng có khí hậu nhiệt đới gió mùa với lượng mưa hàng năm lớn (trung bình 150,3 mm/năm cho ba năm 2012, năm 2013 và năm 2014) [5] nhưng lượng mưa chủ yếu tập trung vào những tháng mùa mưa. Những trận mưa cường độ lớn và tổng lượng thường gây ra ngập úng. Các hồ tự nhiên hay nhân tạo phát huy tốt vai trò điều tiết nước, giảm ngập úng bên cạnh những nhiệm vụ khác của hồ. Hồ điều hòa là một hạng mục công trình quan trọng trong hệ thống thoát nước. Mỗi hồ có dung tích trữ nước lớn dùng để trữ một phần hay toàn bộ nước mưa chảy đến từ khu vực lân cận hay toàn bộ lưu vực hồ, nhằm giảm lưu lượng đỉnh của hệ thống thoát nước mưa, giảm ngập úng. Tốc độ đô thị hóa nhanh cũng là một sức ép lên hệ thống thoát nước và dễ gây úng lụt cục bộ khi mưa to nhiều hơn. Chính vì vậy, vai trò của hồ điều hòa thích ứng đối phó với các thiên tai do thời tiết bất thường gây ra trong bối cảnh đô thị hóa nhanh càng trở nên cấp thiết và quan trọng. Hồ điều hòa nước mưa tại các đô thị còn nhỏ về quy mô, thiếu công trình điều tiết nên vận hành chưa đảm bảo, khoa học, hồ mới được quan tâm trong những năm gần đây, thường chậm trễ trong việc cải tạo và nâng cấp [3]. Nhìn chung, vai trò điều hòa nước mưa chưa hiệu quả với các lý do: - Các hồ phân bố không hợp lý trong hệ thống đã giảm khả năng điều tiết. - Tỷ lệ diện tích hồ trên diện tích đô thị còn thấp, ví dụ như thành phố như Hải Phòng (0,27%). 6
- Các hồ ở vị trí có địa hình cao sẽ khó khăn trong điều tiết nước mưa vào và ra, ví dụ như hồ Sen - thành phố Hải Phòng. - Dung tích điều tiết thực tế của các hồ giảm do bị lấn chiếm, bồi lắng hoặc ô nhiễm, sử dụng cho mục đích khác, ví dụ như hồ Tiên Nga thành phố Hải Phòng. - Kết nối giữa hồ và hệ thống tiêu kém khiến khả năng điều tiết của hồ giảm, ví dụ như hồ Dư Hàng. - Vận hành hồ chưa khoa học, việc nước và ra khỏi hồ không có sự kiểm soát... 1.2.2. Tiếp nhận nước thải Hầu hết hệ thống thoát nước đô thị của Việt Nam đều có chung hệ thống thoát nước mưa và nước thải hoặc có hệ thống thoát phân định chưa hoàn toàn. Như vậy, lượng nước được chảy vào hồ vẫn bao gồm cả nước thải. Trong nhiều trường hợp, điều tiết nước trước cơn mưa nhằm mục đích giảm úng lụt cục bộ, một lượng lớn nước thải trong hệ thống cũng sẽ được chuyển vào hồ điều hòa. Mặt khác, hồ điều hòa còn bao chứa cả chức năng ứng cứu sự cố, trong trường hợp các vực nước, hệ thống xử lý nước thải có sự cố, lượng nước thải sẽ được định hướng về các hồ điều hòa lân cận [6]. 1.2.3. Dự trữ nguồn nước cho các mục đích khác Lượng nước trong hồ điều hòa nói chung chủ yếu có thành phần là nước mưa tự nhiên, nước mưa tràn mặt, mực nước luôn được duy trì đảm bảo hạn mức quản lý đã đề ra như: chống tràn khi gặp mưa lớn và phù hợp với đời sống sinh cảnh, thủy sản của hồ. Khi gặp mưa lớn có thể tận dụng trữ nước mưa. Như vậy, lưu lượng mưa của vùng đã giảm do sức chứa và dòng chảy của hồ, cụm hồ - kênh. Nước chứa tại hồ điều hòa thường được sử dụng và các mục đích thấp theo phân loại tại mục B1, B2, QCVN 08: 2008/BTNMT (nay là QCVN - MT 08: 2015/BTNMT). 7
1.2.4. Đáp ứng nhu cầu về vui chơi giải trí, thể thao, văn hóa, tạo cảnh quan môi trường Việt Nam là nước có bề dày truyền thống gắn với các ao hồ như “cây đa, bến nước, sân đình” thì mỗi ao hồ tự nhiên hay nhân tạo ở trong hay ngoài đô thị đều mang những ý nghĩa, giá trị văn hóa, tín ngưỡng nhất định. Về vui chơi, giải trí, thể thao: Người dân sử dụng đường bờ hồ để đi bộ, tập thể dục thể thao, vui chơi bơi lội dưới nước... Về mặt văn hóa: hồ tạo các nguồn cảm hứng cho sáng tác thơ văn nhạc họa. Đối với các cộng đồng sống quanh hồ, hồ trở thành trung tâm xã hội của họ, nơi có thể duy trì các sự tương tác quan hệ cực kỳ quan trọng trong đời sống cộng đồng của người Việt. Quy hoạch tổng thể mới một khu đô thị, hồ thường được xem là điểm nhấn, là công trình kiến trúc quan trọng của khu vực, tạo điểm nhấn về cảnh quan, sinh thái cho vùng. Các đô thị đều dành một phần đất cho hồ, nếu tỷ trọng diện tích hồ trong kế hoạch sử dụng thấp sẽ được điều chỉnh một sung. Tỷ trọng hồ và chất lượng cảnh quan hồ cũng là một căn cứ để định lượng giá trị hiện hữu và bền vững của đô thị. 1.2.5. Môi trường sinh thái, thích ứng và ứng phó với biến đổi khí hậu và nhu cầu xã hội khác Ngoài ra hồ điều hòa giúp điều hòa khí hậu vào mùa nóng bức. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay, thiên tai gắn liền với hiện tượng thời tiết cực đoan bất thường như mưa cực lớn, bão lớn, nắng nóng quá mức xảy ra với tần suất và các thời điểm khó dự đoán, chức năng này mang tính lâu dài và bền vững [6]. Các hồ điều hòa có chức năng điều tiết nước mưa đã nói như trên. Mặc khác, các hồ điều hòa đô thị cũng có các chức năng xã hội như các hồ tự nhiên khác. Có thể sơ lược các chức năng cụ thể của hồ trong không gian đô thị như giúp cải thiện bộ mặt đô thị, cải thiện chất lượng không khí; là nơi tái tạo, hấp thụ năng lượng; là nơi thích hợp để thư giãn, hướng hồn, di vật; thích hợp cho các hoạt động định hướng trưởng thành và phát triển tư duy của thanh thiếu niên; thể hiện văn hóa thực vật, cá tôm; giúp kiểm soát nước ngầm; tham gia vào hỗ trợ công tác phòng cháy, 8
chữa cháy [5]. Hồ còn có chức năng góp phần nâng cao chất lượng đời sống tinh thần và sức khỏe cho người dân đô thị. Tuy nhiên, các chức năng trên chỉ có thể duy trì nếu nguồn nước trong hồ sạch với một hệ sinh thái khỏe mạnh và hệ thống bờ của hồ cũng duy trì được không gian sạch đẹp, tạo được cảnh quan đẹp mắt và thu hút. Nếu không duy trì được điều đó thì không những mọi chức năng của hồ không được phát huy và ngược lại hồ có thể trở thành điểm nóng ô nhiễm, phản cảm, có hại cho đời sống thành phố. Việc khôi phục hồ ô nhiễm thành hồ sạch sẽ rất tốn kém ngân sách nhà nước. 1.2.6. Kết nối của hồ và kênh dẫn nước điều hòa Trong thực tế thường có hai hình thức thiết kế là hồ trên kênh hoặc hồ bên kênh. Tại Hải Phòng thích hợp để sử dụng phương thức hồ bên kênh. Hồ bên kênh là dạng công trình có kết nối với hệ thống kênh bằng cửa cống hoặc hệ mở. Các hồ này ngoài nhận nước mưa, nước mặt, nước thải còn nhận thêm nước từ kênh đổ vào khi lưu lượng thoát nước nhỏ và chảy ra khi lưu lượng nước lớn. Kênh kết nối với hồ hoặc giữa các hồ thường là một kênh có chức năng làm việc hai chiều. Khi có điều kiện thuận lợi sẽ tạo thành hai dòng riêng biệt: dòng đổ nước vào hồ và dòng tháo nước của hồ. Khi có kênh như vậy thì làm tăng tiết diện của hồ. Khi đó kênh có chức năng như hồ động. Các hồ điều hòa thường được thiết kế để tối ưu với những chức năng đã được phân tích ở phần trên nên thực tế các hồ đều được thiết kế, xây dựng có hệ thống kênh nối, các kênh có chức năng dẫn và thau đổi nước trong hồ, điều hòa chất lượng nước nội tại của hồ đồng thời kênh cũng đảm nhiệm nhiệm vụ là một kênh sinh học giống như các hồ vậy. Sơ đồ kết nối hồ điều hòa với các kênh dẫn nước được mô tả như hình 1.1 [4]. 9
Sông Hồ điều hòa Hồ điều hòa Hồ điều hòa Trạm bơm Hình 1.1. Sơ đồ kết nối hồ điều hòa với kênh [4] 1.3. Hệ sinh thái hồ điều hòa và thách thức với hệ sinh thái Hệ sinh thái của hồ bao gồm các thực vật, động vật thủy sinh và các vi sinh vật cũng như các tương tác hóa lý khác nhau. Hệ sinh thái hồ đặc trưng cho hệ sinh thái nước tĩnh, tức là nước không chảy, khác với hệ sinh thái nước chảy như sông, suối. Các hồ điều hòa cũng có hệ sinh thái tương tự như trên, nhưng do nối với hệ thống thoát nước nên các hồ điều hòa có hệ thống bơm và cửa cống đặc biệt để bơm thoát nước mưa, vì vậy có thay đổi đặc điểm và hồ vừa thuộc hệ sinh thái nước tĩnh, vừa thuộc hệ sinh thái nước chảy [7]. Hệ sinh thái hồ điều hòa sẽ đầy đủ khi chứa đựng và cho thấy sự có mặt của các loài sinh vật đặc hữu của vùng và môi trường nước hồ, trong đó đặc biệt quan tâm đến các động vật thủy sinh và thực vật lớp đáy. Sự đa dạng của hệ sinh thái và số lượng có mặt hợp lý của các loại thể hiện sức khỏe của hồ trong giai đoạn. Hệ sinh thái của một hồ được cho là đầy đủ và bình thường khi thống kê thấy có mặt đầy đủ sinh vật đặc trưng của các lớp nước tại vùng đó ví dụ như: Lớp mặt (họ bèo, cỏ nước, rắn, ếch, các họ cá môi dưới, họ cá nổi vảy mềm, tảo, rong, côn trùng, giận nước...); lớp giữa (họ cá tầng giữa, học cá vảy cứng, cua cáy, tảo, rong, côn 10
trùng, giận nước...); tầng đáy (họ cá da trơn, cá môi trên, tảo rong, côn trùng...); bùn đáy (giun đỏ, họ cá da trơn, rắn, tảo, rong, côn trùng, rận nước) [8]. Một hồ khỏe mạnh thì nước thường có màu vàng, xanh rêu hoặc màu ghi trong. Nước của hồ điều hòa thuộc hệ sinh thái tĩnh có pha trộn yếu tố động nhưng có vẫn chịu sự tương tác với dòng nước khác từ đáy, từ bờ, từ nước mưa, từ lưu chuyển nước…lưu chuyển quanh nó và sự cân bằng sinh thái của các thực động vật sống trong đó. Hệ sinh thái hồ, ao có các động thực vật đặc trưng riêng. Ngoài ra còn nhiều loại côn trùng khác là các thành phần không thể thiếu được của hệ sinh thái này. Các động thực vật này sống dựa vào nhau thích ứng trong nước tĩnh và tù tạo nên hệ sinh thái cân bằng. Hồ được gọi là khỏe khi hệ sinh thái được cân bằng. Trong điều kiện thiên nhiên bình thường, hệ sinh thái có khả năng tự điều chỉnh để tạo sự cân bằng. Các hồ điều hòa nhân tạo thường đã được xử lý đáy và bờ nên hệ sinh thái không hoàn toàn đầy đủ như hệ sinh thái của các hồ tự nhiên. Tuy nhiên trong các hồ điều hòa vẫn có các động thực vật thủy sinh. Trong hoàn cảnh bình thường, hệ sinh thái này tồn tại tạo sự sống động cho hồ. Sự cân bằng của hệ sinh thái này bị phá vỡ khi có biến động lớn như vào mùa mưa bão, nước hồ xáo trộn, ô nhiễm nguồn nước khiến động thực vật thủy sinh bị chết hoặc di cư. Tuy nhiên, hệ sinh thái hồ, ao có khả năng tự hồi phục. Khi tổn thương ít, các loại thủy sinh sống sót, nhờ không khí và năng lượng mặt trời, nhờ vào nguồn dinh dưỡng từ hồ, sẽ hồi sinh và phát triển, từng bước cân bằng lại hệ sinh thái. Các chu kỳ này xảy ra liên tục. Chúng ta có thể đánh giá được sức khỏe của hồ, ao qua màu nước, độ đục trong của nước, và sự tươi tắn và số lượng của các thủy sinh trong đó. Tuy nhiên, khi có những biến động gây ra tổn thương nặng vượt qua khả năng hồi phục của hệ sinh thái hồ như ô nhiễm nghiêm trọng khiến hệ sinh thái chết hẳn. Các hoạt động phát triển và sinh hoạt của con người và xã hội có thể tạo ra những hoạt động tổn thương nặng nề cho hệ sinh thái của hồ ao. Các tổn thương cho hệ sinh thái về cơ bản bao gồm: Axit hóa, phú dưỡng và các sinh vật lạ. Thách thức đầu tiên là hiện tượng axit hóa các hồ: hiện tượng này có nguồn 11