Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu đánh giá khả năng tiêu thoát nước của hệ thống tiêu trạm bơm Đại Áng, huyện Thanh Trì, Hà Nội trong điều kiện đô thị hóa và biến đổi khí hậu

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:142

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu các giải pháp cải tạo, nâng cấp hợp lý cho hệ thống tiêu TB Đại Áng đáp ứng yêu cầu đô thị hóa và biến đổi khí hậu. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu đánh giá khả năng tiêu thoát nước của hệ thống tiêu trạm bơm Đại Áng, huyện Thanh Trì, Hà Nội trong điều kiện đô thị hóa và biến đổi khí hậu

LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu đánh giá khả năng tiêu thoát nước của hệ thống tiêu trạm bơm Đại Áng, huyện Thanh Trì, Hà Nội trong điều kiện đô thị hóa và biến đổi khí hậu.” được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội với sự giúp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo, của các đồng nghiệp và bạn bè. Lời đầu tiên tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy TS. Lưu Văn Quân, người hướng dẫn khoa học đã rất chân tình hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn này. Thứ hai, tác giả xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu, các thầy cô giáo trong Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, các thầy giáo cô giáo các bộ môn – Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ và đóng góp ý kiến quý báu trong luận văn này. Tiếp theo, xin chân thành cảm ơn đến các cơ quan đoàn thể đặc biệt là “Viện khoa học khí tượng thủy văn và biến đổi khí hậu” và “Công ty TNHH MTV đầu tư phát triển thủy lợi Hà Nội” đã trao đổi và cung cấp tài liệu cũng như kiến thức thực tế giúp tác giả có thể hoàn thành nội dung nghiên cứu của luận văn. Cuối cùng xin cảm tạ tấm lòng của những người thân trong gia đình, đồng nghiệp, bạn bè đã tin tưởng động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Do đề tài giải quyết vấn đề mới mẻ, cũng như thời gian và tài liệu thu thập chưa thực sự đầy đủ, luận văn chắc chắn không thể tránh khỏi các thiếu sót, tác giả rất mong nhận được sự thông cảm, góp ý chân tình của các thầy cô và đồng nghiệp quan tâm tới vấn đề này. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, …. tháng …. Năm 2019 Tác giả: Đỗ Trung Thái i
LỜI CAM ĐOAN Tác giả luận văn xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và những kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Việc tham khảo, trích dẫn các nguồn tài liệu đã được ghi rõ nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận văn Đỗ Trung Thái ii
MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................vi DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT .........................................................................ix MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN ............................................................................................. 4 1.1. Tổng quan về vấn đề tiêu nước ...............................................................................4 1.1.1. Tổng quan về vấn đề tiêu nước trên thế giới .................................................................. 4 1.1.2. Tổng quan về vấn đề tiêu nước ở Việt Nam ..................................................................... 4 1.1.3. Tổng quan về tiêu thoát nước vùng nghiên cứu ............................................................... 5 1.2. Tổng quan về biến đổi khí hậu ...............................................................................5 1.2.1. Tổng quan về biến đổi khí hậu trên thế giới ................................................................... 5 1.2.2. Tổng quan về biến đổi khí hậu ở Việt Nam .................................................................... 6 1.2.3. Tổng quan về biến đổi khí hậu vùng nghiên cứu ............................................................. 7 1.3. Tổng quan về đô thị hoá .........................................................................................7 1.3.1. Tổng quan về đô thị hóa trên thế giới ............................................................................. 7 1.3.2. Tổng quan về đô thị hóa ở Việt Nam .............................................................................. 8 1.3.3. Tổng quan về đô thị hóa vùng nghiên cứu ....................................................................... 9 1.4. Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan ............................................................ 11 1.4.1. Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới ......................................................................... 11 1.4.2. Tổng quan các nghiên cứu trong nước ........................................................................... 12 1.5. Tổng quan về vùng nghiên cứu ..............................................................................15 1.5.1. Điều kiện tự nhiên .......................................................................................................... 15 1.5.2. Tình hình dân sinh, kinh tế ............................................................................................. 21 1.5.3. Phương hướng phát triển kinh tế của khu vực ................................................................ 23 CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO NÂNG CẤP HIỆN TRẠNG TRẠM BƠM ĐẠI ÁNG .................................................25 2.1. Đánh giá hiện trạng hệ thống các công trình tiêu nước ..........................................25 2.1.1. Khu đầu mối ................................................................................................................... 25 2.1.2. Hệ thống kênh và công trình trên kênh ............................................................... 27 2.2. Vấn đề ngập lụt trong vùng và các nguyên nhân gây ngập úng ............................. 29 2.2.1. Vấn đề ngập lụt trong vùng nghiên cứu ......................................................................... 29 iii
2.2.2. Nguyên nhân gây ngập úng ............................................................................................ 31 2.3. Xây dựng các kịch bản tính toán ............................................................................ 33 2.3.1. Tóm tắt kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam vào cuối thế kỷ 21 ............................ 33 2.3.2. Xây dựng kịch bản cho vùng nghiên cứu....................................................................... 33 2.4. Tính toán mưa tiêu thiết kế .................................................................................... 42 2.4.1. Chọn trạm, tấn suất tính toán và thời đoạn tính toán ..................................................... 42 2.4.2. Phương pháp tính toán lượng mưa tiêu thiết kế ............................................................. 43 2.4.3. Kết quả tính toán ............................................................................................................ 47 2.5. Phương pháp tính tiêu ............................................................................................ 56 2.5.1. Với diện tích đất nông nghiệp ........................................................................................ 56 2.5.2. Với diện tích đất thổ cư, đô thị, công nghiệp ................................................................. 60 2.6. Chọn mô hình mô phỏng dòng chảy ................................................................................. 61 CHƯƠNG III MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TIÊU TRẠM BƠM ĐẠI ÁNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP ...................................................... 66 3.1. Mô phỏng mưa, dòng chảy cho hệ thống hiện trạng .............................................. 66 3.1.1. Mô phỏng vùng nghiên cứu trên SWMM. ..................................................................... 66 3.1.2. Mô phỏng hệ thống hiện trạng ....................................................................................... 73 3.1.3. Đánh giá khả năng làm việc hệ thống hiện tại ............................................................... 78 3.2. Mô phỏng theo các kịch bản .................................................................................. 79 3.2.1. Kết quả về lưu lượng mô phỏng các kịch bản trong tương lai ............................ 79 3.2.2. Đề xuất các giải pháp cải tạo, nâng cấp hợp lý .............................................................. 93 3.2.3. Đánh giá tính khả thi và lộ trình thực hiện của các giải pháp cải tạo, nâng cấp ............ 96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 114 1. Kết luận ................................................................................................................... 114 2. Kiến nghị ................................................................................................................. 116 PHỤ LỤC I- KẾT QUẢ TÍNH TOÁN TẦN SUẤT THỦY VĂN ............................ 120 iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Bản đồ tổng thể trạm bơm Đại Áng ........................................................................... 1 Hình 1.2: Hiện trạng trạm bơm Đại Áng .................................................................................... 2 Hình 2.1: Hiện trạng đầu mối trạm bơm Đại Áng .................................................................... 25 Hình 2.2: Hiện trạng bể hút trạm bơm bằng gạch, cống xả qua đê đã xuống cấp .................... 25 Hình 2.3: Hiện trạng kênh tiêu chính ....................................................................................... 27 Hình 2.4: Hiện trạng công trình trên kênh đã xuống cấp nghiêm trọng ................................... 29 Hình 2.5: Hiện trạng sử dụng đất vùng nghiên cứu năm 2018 (ảnh google earth chụp 9/2018) ..................................................................................................................................... 38 Hình 2.6: Bản đồ quy hoạch vùng nghiên cứu đến năm 2030.................................................. 39 Hình 2.7: Sơ đồ tính toán tiêu nước mặt ruộng bằng đập tràn, chế độ chảy tự do ................... 58 Hình 2.8: Sơ đồ tính toán tiêu nước mặt ruộng bằng đập tràn, chế độ chảy ngập .................... 59 Hình 2.9: Các thành phần của hệ thống mô phỏng bởi SWMM5 ............................................ 62 Hình 3.1: Nhập số liệu kênh mặt cắt tự nhiên hoặc dạng đường ống....................................... 67 Hình 3.2: Nhập số liệu cho tiểu lưu vực (subcatchment) ......................................................... 67 Hình 3.3: Nhập số liệu cho mô hình mưa ................................................................................. 70 Hình 3.4: Bản đồ phân vùng tiêu của hệ thống trạm bơm Đại Áng ......................................... 71 Hình 3.5: Sơ đồ mô phỏng hệ thống tiêu TB Đại Áng trên SWMM ........................................ 72 Hình 3.6: Bình đồ vị trí ruộng lúa tận dụng khả năng chịu ngập trong tính toán ..................... 97 Hình 3.7: Bình đồ vị trí chuyển đổi ruộng lúa sang nuôi trồng thủy sản ................................. 98 Hình 3.8: Mặt cắt đại diện tuyến kênh bê tông tấm lát........................................................... 101 Hình 3.9: Mặt cắt đại diện cống ngầm ................................................................................... 101 Hình 3.10: Đồ thị quan hệ giữa lưu lượng tại bể xả và tỷ lệ diện tích hồ điều hòa ................ 110 Hình 3.11: Đồ thị quan hệ giữa số điểm ngập và tỷ lệ diện tích hồ điều hòa ......................... 111 Hình PL 1: Đường tần suất mưa 5 ngày max (1975-2014) tại trạm Hà Đông ....................... 123 Hình PL 2: Đường tần suất mưa 1 ngày max (1975-2014) tại trạm Hà Đông ....................... 127 v
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Mức độ đô thị hóa (tỷ lệ dân số đô thị) ở Việt Nam giai đoạn 1931-2013 ................8 Bảng 1.2: Nhiệt độ tháng bình quân nhiều năm .......................................................................18 Bảng 1.3: Tốc độ gió bình quân nhiều năm ..............................................................................18 Bảng 2.1: Hệ thống kê các tuyến kênh nhánh chính .................................................................28 Bảng 2.2: Tình hình úng ngập của xã Đại Áng.........................................................................30 Bảng 2.3: Bảng biến đổi lượng mưa(%) các mùa so với thời kì cơ sở .....................................34 Bảng 2.4: Bảng biến đổi nhiệt độ các mùa so với thời kì cơ sở................................................35 Bảng 2.5: Mức thay đổi (%) lượng mưa so với thời kỳ 1986-2005 cho trạm Hà Đông theo kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4.5........................................................................................... 37 Bảng 2.6: Các đặc trưng thuỷ văn thiết kế của đường tần suất lý luận .....................................48 Bảng 2.7: Các đặc trưng thuỷ văn thiết kế của đường tần suất lý luận .....................................49 Bảng 2.8: Phân phối trận mưa 5 ngày max thiết kế tần suất P = 10% ......................................50 Bảng 2.9: Phân phối trận mưa 1 ngày max thiết kế tần suất P = 5% ........................................51 Bảng 2.10: Tổng hợp lượng mưa 5 ngày lớn nhất thời kỳ nền (1986-2005) tại trạm Hà Đông ......................................................................................................................................... 52 Bảng 2.11. Mức thay đổi (%) lượng mưa so với thời kỳ 1986-2005 cho trạm Hà Đông theo kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4.5........................................................................................... 53 Bảng 2.12: Lượng mưa thiết kế 5 ngày max thời kỳ tương lai 2030 trạm Hà Đông (theo kịch bản RCP 4.5) .............................................................................................................................55 Bảng 3.1: Bảng tổng hợp nút ngập thời kỳ hiện tại ứng với tần suất P=10% ...........................73 Bảng 3.2: Lưu lượng trung bình ngày lớn nhất của hệ thống hiện trạng ứng với tần suất thiết kế P=10% ................................................................................................................................. 75 Bảng 3.3: Bảng tổng hợp nút ngập thời kỳ hiện tại ứng với tần suất P=5% .............................76 Bảng 3.4: Lưu lượng trung bình ngày lớn nhất của hệ thống hiện trạng ứng với tần suất thiết kế P=5% ................................................................................................................................... 77 Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật máy bơm HTĐ 2500 ...................................................................78 Bảng 3.6: Lưu lượng trung bình giờ lớn nhất tuyến kênh mô phỏng theo kịch bản 3 ..............80 Bảng 3.7: Lưu lượng trung bình giờ lớn nhất tuyến kênh mô phỏng theo kịch bản 4 ..............81 Bảng 3.8: Lưu lượng trung bình giờ lớn nhất tuyến kênh mô phỏng theo kịch bản 5 ..............82 Bảng 3.9: Lưu lượng các tuyến kênh mô phỏng theo kịch bản 6 .............................................84 vi
Bảng 3.10: Lưu lượng các tuyến kênh mô phỏng theo kịch bản 7 ........................................... 85 Bảng 3.11: Lưu lượng các tuyến kênh mô phỏng theo kịch bản 8 ........................................... 86 Bảng 3.12: Lưu lượng các tuyến kênh mô phỏng theo kịch bản 9 ........................................... 88 Bảng 3.13: Lưu lượng các tuyến kênh mô phỏng theo kịch bản 10 ......................................... 89 Bảng 3.14: Lưu lượng các tuyến kênh mô phỏng theo kịch bản 11 ......................................... 90 Bảng 3.15: Tổng hợp kết quả tính ngập úng cho 11 kịch bản .................................................. 92 Bảng 3.16: Khả năng chịu ngập theo chiều cao cây lúa ........................................................... 94 Bảng 3.17: Kết quả tính toán thủy lực đoạn kênh chính .......................................................... 99 Bảng 3.18: Thông số một máy bơm trục đứng HTĐ 8000-4 ................................................. 102 Bảng 3.19: Bảng thống kê chi phí phương án 1 ..................................................................... 102 Bảng 3.20: Thông số một máy bơm ZL 4010 - 6 ................................................................... 103 Bảng 3.21: Bảng thống kê chi phí phương án 2 ..................................................................... 103 Bảng 3.22: Thông số máy bơm trục đứng OΠB16 – 87......................................................... 103 Bảng 3.23: Thông số động cơ điện BAH118/28-12Y3 .......................................................... 103 Bảng 3.24: Bảng thống kê chi phí phương án 3 ..................................................................... 104 Bảng 3.25: Kết quả tính toán thủy lực đoạn kênh chính theo kịch bản 5 ............................... 106 Bảng 3.26: Kết quả tính toán thủy lực đoạn kênh chính theo kịch bản 8 ............................... 107 Bảng 3.27: Kết quả tính toán thủy lực đoạn kênh chính theo kịch bản 11 ............................. 107 Bảng 3.28: Thông số một máy bơm trục đứng HTĐ 9500-3,5 .............................................. 108 Bảng 3.29: Thông số một máy bơm trục đứng HTĐ 9800-3,5 .............................................. 108 Bảng 3.30: Thông số máy bơm trục đứng OΠB16 – 145....................................................... 109 Bảng 3.32: Thống kê về diện tích hồ cho phương án quy hoạch năm 2030 .......................... 110 Bảng 3.33: Thống kê lưu lượng giờ lớn nhất các tuyến kênh mô phỏng cho giải pháp có hồ điều hòa với diện tích 6% và cải tạo hệ thống kênh cho năm 2030 ....................................... 112 Bảng 3.34: Kết quả tính toán thủy lực đoạn kênh chính cho giải pháp có hồ điều hòa với diện tích 6% .................................................................................................................................... 113 Bảng PL 1: Lượng mưa lớn nhất trong thời đoạn ngắn trong năm của trạm Hà Đông (từ năm 1975 đến 2014) ....................................................................................................................... 121 Bảng PL 2: Kết quả tính toán đường tần suất kinh nghiệm 5 ngày max ................................ 124 Bảng PL 3: Kết quả tính toán đường tần suất lý luận 5 ngày max ......................................... 126 Bảng PL 4: Kết quả tính toán đường tần suất kinh nghiệm 1 ngày max ................................ 128 vii
Bảng PL 5: Kết quả tính toán đường tần suất lý luận 1 ngày max .........................................130 Bảng PL 6: Kết quả tính toán hệ số tiêu 5 ngày max cho lúa với b0 = 0,3(m/ha)...................131 viii
DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt Chữ viết đầy đủ ĐBSH Đồng bằng sông Hồng ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long TB Trạm bơm TP Thành phố TN&MT Tài nguyên và môi trường GTVT Giao thông vận tải MNTK Mực nước thiết kế RCP 4.5 Kịch bản phát thải trung bình RCP 8.5 Kịch bản phát thải cao BĐKH Biến đổi khí hậu KTCTTL Khai thác công trình thủy lợi US EPA Cơ quan Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ QCVN Quy chuẩn Việt Nam BNNPTNT Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn ix
MỞ ĐẦU I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Việt Nam trong những năm qua luôn được nhiều tổ chức quốc tế đánh giá là một trong các nước đang phát triển, có tốc độ tăng trưởng kinh tế ấn tượng. Đặc biệt với các ngành thương mại, dịch vụ và công nghiệp,… đã chứng kiến những bước tiến triển vượt bậc, đóng góp quan trọng vào sự phát triển chung của đất nước. Ở nước ta ngành nông nghiệp đóng một vai trò quan trọng, gắn liền với sự phát triển của kinh tế xã hội. Để phục vụ tốt cho nông nghiệp cần phải cung cấp đủ lượng nước tưới vào mùa khô và tiêu thoát nước kịp thời vào mùa lũ. BẢN ĐỒ TỔNG THỂ TRẠM BƠM ĐẠI ÁNG Hình 1.1: Bản đồ tổng thể trạm bơm Đại Áng 1
Hệ thống tiêu trạm bơm Đại Áng có nhiệm vụ chủ động tiêu thoát úng cho 530 ha đất canh tác và đất thổ cư thuộc địa bàn của huyện Thanh Trì, TP.Hà Nội. Trong những năm qua các công trình trên hệ thống được tu bổ không thường xuyên, các công trình hiện có phần lớn được xây dựng đã lâu, một số đã và đang bị hư hỏng, xuống cấp nghiệm trọng đồng thời chưa có sự thống nhất giữa đầu mối và nội đồng. Đặc biệt trạm bơm đầu mối trước đây được thiết kế với hệ số tiêu thấp 3,82 l/s-ha trong khi hệ số tiêu theo quy hoạch mới là 8 l/s-ha, mực nước thiết kế tiêu ra sông Nhuệ trước đây là +4,83 thấp hơn mực nước thiết kế mới +6,06. Các chỉ tiêu thiết kế không còn phù hợp với hiện tại và dự báo trong tương lai. Hình 1.2: Hiện trạng trạm bơm Đại Áng Những năm gần đây, do quá trình phát triển kinh tế - xã hội, đô thị hóa và công nghiệp hóa của khu vực. Nhiều khu công nghiệp và dân cư hình thành nhanh chóng kéo theo sự thay đổi về nhu cầu tiêu thoát nước trong khu vực. Sự hình thành các khu công nghiệp và dân cư mới này làm thu hẹp đất sản xuất nông nghiệp, san lấp nhiều ao hồ, đồng ruộng, làm giảm khả năng trữ nước, chôn nước dẫn đến làm tăng hệ số tiêu nước. Mặt khác, do sau một thời gian dài hoạt động, đến nay nhiều công trình tiêu trong hệ thống đã xuống cấp, kênh bị bồi lắng, mặt cắt ngang bị thu hẹp, công trình trên kênh xuống cấp, công trình trạm bơm đầu mối thì máy móc bị hư hỏng,... do đó không thể đáp ứng được yêu cầu tiêu nước hiện tại cũng như tương lai. Hàng năm tình hình ngập 2
úng xảy ra liên tiếp và ngày càng trầm trọng gây thiệt hại lớn cho năng suất cây trồng, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của nhân dân trong khu vực Ngoài ra, biến đổi khí hậu đang ngày càng trở lên rõ ràng, sự phân bố về lượng mưa không đều giữa các mùa trong năm, giữa các vùng và giữa các lưu vực sông trong cả nước, gây ra lũ lụt vào mùa mưa và hạn hán, thiếu nước về mùa khô. Ảnh hưởng lớn đến quá trình điều tiết nước trong nông nghiệp, gây ra những hậu quả nặng nề. Lưu vực trạm bơm tiêu Đại Áng cũng nằm trong xu thế nêu trên. Vì vậy việc nghiên cứu, đánh giá khả năng tiêu thoát nước của hệ thống tiêu trạm bơm Đại Áng nhằm tạo các cơ sở khoa học để đề xuất các giải pháp cải tạo, nâng cấp hệ thống tiêu trạm bơm Đại Áng là hết sức cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu các giải pháp cải tạo, nâng cấp hợp lý cho hệ thống tiêu TB Đại Áng đáp ứng yêu cầu đô thị hóa và biến đổi khí hậu. III. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Hệ thống tiêu trạm bơm Đại Áng, huyện Thanh Trì, TP. Hà Nội. IV. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Cách tiếp cận: - Tiếp cận thực tế: đi khảo sát, nghiên cứu, thu thập các số liệu quy hoạch, thiết kế của hệ thống tiêu - Tiếp cận hệ thống: tiếp cận, tìm hiểu, phân tích hệ thống từ tổng thể đến chi tiết, đầy đủ và hệ thống - Tiếp cận các phương pháp nghiên cứu mới về tiêu nước trên thế giới. 2. Phương pháp ngiên cứu - Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa - Phương pháp kế thừa - Phương pháp phân tích, thống kê - Phương pháp mô hình toán (ứng dụng phần mềm SWMM) 3
CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về vấn đề tiêu nước 1.1.1. Tổng quan về vấn đề tiêu nước trên thế giới Vấn đề kiểm soát ngập úng, phòng tránh, giảm nhẹ thiên tai đang là một chủ đề nóng trong những năm gần đây. Thực tế cho thấy tình hình ngập úng đã gây nhiều tổn thất cả về kinh tế và nhân mạng đối với nhiều quốc gia trên thế giới. Việc tiếp cận theo phương pháp truyền thống (theo mô hình đầu những năm 70 của thế kỷ 20) bằng việc tiêu thoát ngay lập tức toàn bộ lượng nước cần tiêu dang cho thấy không hiệu quả về cả kỹ thuật lẫn kinh tế. Trái lại, với việc trữ lại một phần hay toàn bộ lượng nước mưa và tiêu thoát sau đó đang là các ưu tiên nghiên cứu trên thế giới hiện nay. Biến đối khí hậu cũng đang ngày càng trở thành những thách thức rất lớn đối với công tác quy hoạch đô thị và xây dựng các hệ thống hạ tầng kỹ thuật, nhất là ở các đô thị ven biển. Theo nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới năm 2008, đến năm 2050, mực nước biển ở Việt Nam sẽ dâng cao thêm 30 cm. Biến đổi khí hậu còn dẫn đến những hệ quả như lượng mưa tăng, chế độ thủy văn đô thị trái với quy luật... ảnh hưởng lớn đến việc thu gom và tiêu thoát nước thải, nước bề mặt. 1.1.2. Tổng quan về vấn đề tiêu nước ở Việt Nam Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, mặc dù lượng mưa trung bình nhiều năm trên toàn lãnh thổ vào khoảng 1.940 mm/năm nhưng do ảnh hưởng của địa hình đồi núi, lượng mưa phân bố không đều trên cả nước và biến đổi mạnh theo thời gian nên gây khó khăn cho việc tiêu úng khi có lũ hụt hay mưa lớn xảy ra. Tại đồng bằng sông Hồng: Các sông tự nhiên đều có đê bao phòng chống lũ. Trong nội đồng thường có các kênh rạch tự nhiên và nhân tạo làm nhiệm vụ tưới và tiêu. Mối liên hệ giữa các kênh rạch và các con sông chính được thực hiện qua cống lấy nước tự chảy, các công trình tháo nước hoặc các trạm bơm. Tại các hệ thống ven biển miền Trung: Do quy mô của các hệ thống tiêu thoát nước nhỏ, việc phòng chống lũ và ngăn chặn nước mặn lại do các đê biển đảm nhiệm. Các 4
hệ thống tưới tiêu riêng biệt hầu hết là tự chảy, nhưng cũng có nhiều vùng tưới tiêu bằng bơm. Thiệt hại do ngập lụt, ngập úng vẫn xảy ra thường xuyên và nghiêm trọng. Vùng cao nguyên, miền núi: Hệ thống tưới tiêu riêng biệt và thường là tự chảy đối với vùng địa hình cao, đôi khi dùng bơm để lấy nước sông với vùng có địa hình thấp hoặc các hệ thống hỗn hợp. Ở đồng bằng sông Cửu Long: Ngập lụt phụ thuộc rất nhiều vào lũ từ thượng nguồn, mưa nội đồng, địa hình thấp, triều cường, các kênh rạch và các cống ngăn mặn ở cửa sông. Các công trình đê biên giới, đê sông Tiền, sông Hậu chỉ có tác dụng vào đầu mùa lũ, khi lũ cao hệ thống này không chống được lũ. Công trình thoát lũ ra biển Tây hiệu quả chưa cao nên ngập lụt ở đồng bằng sông Cửu Long vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết. Theo thống kê, thời điểm năm 1995, nội thành Hà Nội có tới 2.100 ha mặt nước. Nhưng đến thời điểm này, diện tích mặt nước hồ chỉ còn 1.165 ha. Thay vào số ao, hồ bị lấp là hàng loạt chung cư cao tầng được xây dựng. 1.1.3. Tổng quan về tiêu thoát nước vùng nghiên cứu Vấn đề về tiêu thoát nước là nội dung quan trọng trong quy hoạch, xây dựng và quản lý đô thị cho lưu vực tiêu trạm bơm Đại Áng. Tại vùng nghiên cứu đang đối mặt với tình trạng hạ tầng thấp kém, môi trường bị ô nhiễm, bệnh tật lây lan, úng ngập hay lụt lội, ta lại càng thấy tầm quan trọng của lĩnh vực này. Theo tài liệu thu thập thực tế trạm bơm phải tiêu úng cho diện tích lớn gấp nhiều lần so với năng lực thực tế. Các tổ máy bơm ở vùng nghiên cứu được đầu tư cách đây hơn 20 năm, mặc dù đã được sửa chữa, tu bổ nhiều lần nhưng do hoạt động đã lâu năm nên động cơ nhanh nóng, hiệu suất chỉ đạt khoảng 70% so với thiết kế. Cùng với sự quá tải của các trạm bơm, năng lực làm việc của các hệ thống còn hạn chế do công trình xuống cấp nghiệm trọng, phần lớn kênh mương đều bị bồi lắng gây ách tắc dòng chảy. 1.2. Tổng quan về biến đổi khí hậu 1.2.1. Tổng quan về biến đổi khí hậu trên thế giới 5
Biến đổi khí hậu là một thực thể diễn tiến trong quá khứ và hiện tại, được phỏng đoán là có thể biến động nhanh hơn trong tương lai. Sự phát thải quá nhiều chất khí như CO2, CH4, CFC,… vào bầu khí quyển dây nên hiệu ứng nhà kính, hệ quả tạo nên hiện tượng nóng lên toàn cầu làm băng ở Bắc và Nam cực, cũng như các dải băng ở dãy núi cao tan nhanh hơn khiến mực nước biển đang có xu thế dâng cao, cán cân tuần hoàn nước thay đổi làm đe doạ toàn bộ hệ sinh thái hiện hữu, đặc biệt là các vùng thấp, vùng ven biển. Biến đổi khí hậu đang diễn ra trên quy mô toàn cầu do các hoạt động của con người làm phát thải quá mức khí nhà kính vào bầu khí quyển. Biến đổi khí hậu sẽ tác động nghiêm trọng đến sản xuất đời sống và môi trường trên phạm vi toàn thế giới .Vấn đề biến đổi khí hậu đã, đang và sẽ làm thay đổi toàn diện, sâu sắc quá trình phát triển và an ninh toàn cầu như lương thực, nước, năng lượng, các vấn đề về an toàn xã hội, văn hóa ngoại giao và thương mại. 1.2.2. Tổng quan về biến đổi khí hậu ở Việt Nam Việt Nam là một trong các nước chịu nhiều tác động của thiên tai. Các vùng đất thấp ven biển ở Việt Nam được xem là vùng nhạy cảm, dễ chịu nhiều tổn thương do nơi đây có mật độ dân cư tập trung tương đối cao, sản xuất nông nghiệp và ngư nghiệp chịu lệ thuộc lớn vào thời tiết, nguồn nước. Từ xưa, người dân Việt Nam khá nhanh nhẹn trong việc thích ứng với các quy luật diễn biến thời tiết hằng năm như lũ tràn sông, hạn mùa khô, xâm nhập mặn, khan hiếm nước ngọt,… Nông dân đã sáng tạo ra nhiều hình thức “sống chung với lũ”, xây đê, làm nhà sàn, điều chỉnh lịch thời vụ,… Tuy nhiên khoảng năm 2005 về trước, vấn đề biến đổi khí hậu - nước biển dâng dường như còn khá xa lạ và chưa được quan tâm đúng mức đối với nhiều người dân và giới lãnh đại ở Việt Nam, mặc dầu phần lớn trong số họ cũng đã từng nghe đến hiện tượng này. Hiện nay khái niệm “biến đổi khí hậu” và sự nóng lên toàn cầu không còn xa lạ nữa, ngược lại nó được nhìn nhận như sự tiềm ẩn của nhiều nguy cơ do hậu quả tác động của nó. Nhiệt độ toàn cầu gia tăng cùng với sự thay đổi trong phân bố năng lượng trên bề mặt Trái Đất và bầu khí quyển đã dẫn đến sự biến đổi của hệ thống hoàn lưu khí quyển và đại dương mà hậu quả của nó là sự biến đổi của các cực trị thời tiết và khí hậu. Nhiều bằng chứng đã chứng tỏ rằng, thiên tai và các hiện tượng cực đoan 6
có nguồn gốc khí tượng ngày càng gia tăng ở nhiều vùng trên Trái đất mà nguyên nhân của nó là do sự biến đổi bất thường của các hiện tượng thời tiết, khí hậu cực đoan. Biến đổi khí hậu đã và đang diễn ra gây những biến động mạnh mẽ thông qua các hiện tượng thời tiết cực đoan, dị thường như nhiệt độ tăng, bão mạnh, mưa lớn, lũ lụt, hạn hán và nước biển dâng… Các biểu hiện của biến đổi khí hậu như tăng nhiệt độ, gia tăng mực nước biển, cường độ và số đượt không khí lạnh, bão và các hiện tượng thời tiết cực đoan diễn ra ngày càng thường xuyên và trở nên phổ biến hơn. 1.2.3. Tổng quan về biến đổi khí hậu vùng nghiên cứu Biến đổi khí hậu ở vùng nghiên cứu đã gây nên tình trạng ngập úng trên diện rộng khiến cho nhiều tuyến đường tắc nghẽn gây bức xúc cho nhân dân. Giải thích về nguyên nhân gây nên tình trạng này, úng ngập xảy ra là do lượng mưa quá lớn, vượt quá tần suất thiết kế của công trình. Lượng mưa lớn đột biến và dồn dập đã vượt quá khả năng tiêu thoát của hệ thống khiến nước không thể rút nhanh dẫn tới ngập úng gây thiệt hại lớn cho con người. Lượng mưa trung bình năm có xu hướng giảm ở các vùng khí hậu phía Bắc và tăng ở các vùng khí hậu phía Nam. Tuy nhiên, biến đổi lượng mưa có xu hướng cực đoan: tăng trong mùa mưa và giảm trong mùa khô. Thêm vào đó, lượng mưa phân bố không đều theo thời gian: mùa khô thì hạn hán, mùa mưa thì ngập úng; theo không gian- trong một thời điểm có vùng đang chịu lũ lụt lại có vùng đang thiếu nước trầm trọng, thậm chí khô hạn. 1.3. Tổng quan về đô thị hoá 1.3.1. Tổng quan về đô thị hóa trên thế giới Đô thị hóa là sự mở rộng về số lượng và quy mô các điểm dân cư đô thị. Đây là quá trình không thể tránh khỏi, do đó cần có sự chuẩn bị để thích ứng. Đô thị hóa đang làm thay đổi bộ mặt thế giới với số dân ngày càng tăng ở các thành phố lớn, kèm theo là những hậu quả về môi trường. Bùng nổ đô thị cũng đem lại các thách thức to lớn: thất nghiệp có thể tăng và sự đầu tư thiếu hụt vào các dịch vụ cơ bản dẫn đến hàng loạt các vấn đề về môi trường xã hội. 7
Theo dự đoán của hai nhà dân số học Hoornweg và Pope, một số thành phố lớn ở châu Á, châu Phi và châu Mỹ sẽ là nơi diễn ra tốc độ đô thị hóa nhanh do số dân tăng nhanh trong những năm tới. Theo đó, dự đoán tới năm 2100, dân số thành phố Bangalore (Ấn Độ) từ gần 8,5 triệu sẽ tăng lên 21 triệu; Ấn Độ sẽ trở thành nước có số dân đông nhất thế giới với hơn 1,5 tỷ người vào năm 2050 và số dân đô thị sẽ tăng gấp hai trong 30 năm tới, với gần 600 triệu người. 1.3.2. Tổng quan về đô thị hóa ở Việt Nam Thời gian qua, dân số nước ta không ngừng tăng nhanh, cho đến hết năm 2011, dân số toàn quốc đã lên đến 87,8 triệu người, trong đó, số dân thành thị đã lên đến 27,9 triệu người (chiếm khoảng 31,8% tổng số dân cả nước). Dân số thành thị không ngừng tăng theo thời gian, mật độ dân số nước ta phân bố không đồng đều giữa các vùng địa lý. Dân số sinh sống tập trung chủ yếu tại các thành phố lớn, nơi có kinh tế phát triển, khả năng tìm việc làm gia tăng thu nhập và điều kiện sống cao hơn các vùng khác. Người dân thành thị theo thống kê cũng có thu nhập thực tế cao hơn nhiều so với người dân sinh sống ở nông thôn. Năm 2010, nếu người dân thành thị thu nhập bình quân khoảng 2.130 nghìn đồng/người/tháng thì người dân nông thôn chỉ có thu nhập 1.070 nghìn đồng/người/thánh. Quá trình đô thị hoá diễn ra nhanh, mạnh thì phân hoá về thu nhập giữa thành thị và nông thôn cũng không ngừng gia tăng. Tốc độ đô thị hóa của Việt Nam cũng song hành với tốc độ phát triển kinh tế và tăng tốc nhanh vào những năm gần đây, như bảng 1.1: Bảng 1.1: Mức độ đô thị hóa (tỷ lệ dân số đô thị) ở Việt Nam giai đoạn 1931-2013 Năm 1931 1940 1951 1960 1970 1979 1989 1999 2009 2013 % 7,5 8,7 10,0 15,0 20,6 19,2 22,0 23,5 29,6 33,47 (Nguồn: http://www.constructiondpt, Bộ Xây dựng, 2013) Theo nghiên cứu của Hoàng Bá Thịnh và cộng sự cho thấy số lượng đô thị cũng tăng lên “hệ thống đô thị Việt Nam không ngừng phát triển; từ 629 đô thị (năm 1999) đã tăng lên tới 755 đô thị (năm 2010), và tính đến tháng 11 năm 2013 cả nước đã có 770 8
đô thị. Trong đó, có 02 đô thị loại đặc biệt, 14 đô thị loại I, 11 đô thị loại II, 52 đô thị loại III, 63 đô thị loại IV, còn lại là đô thị loại V…” Tuy vậy, trong hơn 20 năm tiến hành công cuộc đổi mới, quá trình đô thị hoá ở Việt Nam diễn ra có phần nhanh hơn, nhất là trong 10 năm trở lại đây. Năm 1990, tỷ lệ đô thị hoá mới đạt vào khoảng 22-23%, đến năm 2000 con số này đã là 23,6% và hiện nay đạt 35%. Dự báo, năm 2020, tỷ lệ đô thị hoá của Việt Nam sẽ đạt khoảng 45%. Trong xu thế đó, Hà Nội là một trong hai thành phố có mức và tốc độ đô thị hóa đạt cao nhất. Ước tính đến năm 2010, Tỷ lệ đô thị hóa đạt ở Hà Nội là 30 - 32% và nhảy vọt thành 55 - 65% vào năm 2020. Quá trình đô thị hóa của Hà Nội đã phát triển mạnh theo chiều rộng và có sức lan tỏa mạnh (đô thị hóa theo chiều rộng). Những địa chỉ hấp dẫn đã và đang tạo nên tốc độ đô thị hóa nhanh nhất. Các điểm dân cư ven đô, những khu vực có khả năng tạo động lực phát triển đô thị, những quỹ đất thuận lợi để tạo thị đã liên tục được khoác lên mình những chiếc áo đô thị ngày một rộng hơn. Diện tích đất tự nhiên của Hà Nội hiện nay đã lên tới trên 300 nghìn ha (tăng lên gấp 3,6 lần so với trước). Dân số Hà Nội gia tăng lên với tốc độ cao: năm 1990, Hà Nội mới chỉ có 2 triệu người, đến năm 2000 lên được 2,67 triệu thì đến năm 2009 đã đạt tới con số 6,5 triệu dân. Trong vòng 10 năm, dân số Hà Nội đã tăng lên khoảng 4 triệu người. Như thế, có thể kết luận rằng: trong khi mức độ và tốc độ đô thị hóa trên phạm vi toàn quốc ở Việt Nam chậm hơn so với các nước khác trên thế giới và trong khu vực, thì Hà Nội, đã có tốc độ đô thị hóa nhanh hơn nếu so sánh với chính bản thân thành phố qua các thời điểm, nó đã đạt được tương đương với tỷ lệ đô thị hóa ở các thành phố của các nước phát triển trong khu vực Châu Á và đang phấn đấu gia nhập hàng ngũ các thành phố có dân số lớn hơn 10 triệu người của thế giới. Tuy nhiên việc đô thị hóa nhanh diễn ra trong thời gian ngắn cần phải được đánh giá khách quan những mặt được và không được, nhất là dưới góc độ tính bền vững của nó. 1.3.3. Tổng quan về đô thị hóa vùng nghiên cứu Là một huyện ngoại thành thủ đô, nhưng Thanh Trì đang là một trong những huyện có tốc độ đô thị hóa nhanh và mạnh mẽ nhất ở Hà Nội. Năm 2017, tổng giá trị sản xuất trên địa bàn huyện Thanh Trì tăng 8,5%. Trong đó, giá trị sản xuất công nghiệp, xây dựng tăng 8.3%, giá trị sản xuất thương mại dịch vụ tăng 12.5%, cơ cấu chuyển dịch 9
đúng hướng: nông nghiệp giảm từ 11.1% xuống còn 9.3%, công nghiệp- xây dựng tăng từ 63.4% lên 64%, thương mại dịch vụ tăng từ 25.5% lên 26.7%. Quy hoạch thành các vùng sản xuất nông nghiệp tập trung ổn định như vùng nuôi trồng thủy sản tại các xã Đại Áng, Đông Mỹ, vùng trồng rau an toàn tại các xã Yên Mỹ, Duyên Hà, vùng trồng cây ăn quả tập trung xã Vạn Phúc, vùng trồng lúa chất lượng cao tại các xã Vĩnh Quỳnh, Đại Áng, Tả Thanh Oai. Thu nhập bình quân đầu người năm 2017 của huyện Thanh Trì ước đạt 38 triệu đồng/người/năm. Cũng trên lĩnh vực kinh tế, sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp tiếp tục đạt được những bước tiến vững chắc. Theo số liệu thống kê năm 2017, toàn huyện có 867 doanh nghiệp, tăng 135 doanh nghiệp so với năm 2016 và 1.225 hộ sản xuất tiểu công nghiệp hoạt động trong lĩnh vực xây dựng, trong đó có 55 doanh nghiệp thành lập mới. Tiếp tục củng cố, nâng cao hiệu quả hoạt động khu làng nghề tập trung xã Tân Triều đồng thời phát triển các làng nghề truyền thống được thành phố công nhận. Đặc biệt, ngành sản xuất dệt may tăng 15.8%, sản xuất lắp ráp thiết bị máy mọc tăng 11%, sản xuất thiết bị điện tăng 10.3%, sản xuất cơ khí tăng 9%. Lĩnh vực thương mại dịch vụ có nhiều bước tiến vượt bậc với giá trị ước đạt hơn 1.873 tỷ, tăng 12.5% so với năm 2016. Toàn huyện có 3.473 doanh nghiệp, 9.494 hộ kinh doanh hoạt động trong lĩnh vực thương mại dịch vụ, trong đó có 123 doanh nghiệp mới thành lập. Nhờ hệ thống giao thông thuận tiện, cơ sở hạ tầng của huyện Thanh Trì cũng đang phát triển từng ngày, với sự xuất hiện của những khu đô thị lớn, hiện đại, như: Khu đô thị Tứ Hiệp, Khu đô thị Tân Triều, Khu đô thị Tây Nam Kim Giang, Khu đô thị Ngọc Hồi, Khu đô thị Cần Bươu, Khu đô thị Đại Thanh, Khu đô thị Hồng Hà Park City,… Không chỉ vậy huyện Thành Trì còn gần các trường từ mầm non đến đại học như trường THPT Đông Mỹ, Ngọc Hồi, Việt Nam – Ba Lan, Ngô Thì Nhậm,… các trường đại học: Viện đại học Mở Hà Nội (cơ sở Ngọc Hồi), Học viện kỹ thuật mật mã, Viện khoa học Nông Nghiệp, Cao đẳng Kinh tế công nghiệp Hà Nội,… Là một xã thuần nông, thu nhập người dân còn thấp, việc huy động nguồn lực xã hội hóa gặp không ít khó khăn, nhưng trong những năm gần đây được sự quan tâm của 10