Nội dung nghiên cứu
Nội dung chính của đề tài bao gồm 3 chương với nội dung như sau:
Chương I: Các đặc điểm chính về điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội và hiện trạng thoát nước lưu vực rạch Văn Thánh
Nghiên cứu các đặc điểm tự nhiên như địa hình, khí tượng thủy văn và các yếu tố kinh tế xã hội bao gồm tình hình kinh tế, dân số, văn hóa-xã hội, cùng với định hướng phát triển trong tương lai của lưu vực rạch Văn Thánh Bên cạnh đó, cần đánh giá hiện trạng ngập nước và các vấn đề ô nhiễm môi trường liên quan đến tình trạng này trong khu vực.
Chương II: Cơ sở lý luận về thoát nước đô thị và mô hình toán
Thoát nước đô thị là một vấn đề quan trọng, bao gồm nguyên lý thoát nước và các yếu tố ảnh hưởng đến tình trạng ngập úng Để hiểu rõ hơn về tình hình này, cần xem xét tổng quan về mô hình toán, bao gồm các khái niệm cơ bản, phương trình toán học và thuật toán tính toán thủy lực Mô hình thủy lực SWMM là một công cụ hữu ích trong việc phân tích và dự báo tình hình thoát nước đô thị.
Chương III trình bày việc tính toán tiêu thoát nước cho lựu vực rạch Văn Thánh thuộc quận Bình Thạnh, sử dụng mô hình PCSWMM để thực hiện các phép tính thoát nước cho khu vực cụ thể này.
* Tính toán thủy văn (các thông số tính toán, mô hình mưa thiết kế, mô hình trieàu thieát keá
* Tính toán thủy lực (mô đun Runoff, mô đun Extran)
* Kết quả mô phỏng các phương án
- TH1: Trường hợp kênh hiện trạng không mưa
- TH2: Trường hợp mưa to kết hợp triều cường, không có công trình cống ngăn trieàu
- TH3: Trường hợp mưa thiết kế tần suất 20% có công trình cống ngăn triều
- TH4: Trường hợp mưa thiết kế tần suất 20%, hạ mực nước ban đầu trong kênh, có công trình cống ngăn triều và trạm bơm
Chương IV: Đề xuất các giải pháp giảm thiểu tình trạng ngập cho khu vực nghiên cứu
Dựa vào kết quả mô phỏng các phương án đánh giá và đề xuất các giải pháp công trình nhằm giảm thiểu tình trạng ngập khu vực nghiên cứu.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp thu thập tài liệu bao gồm việc thu thập các dữ liệu và tài liệu liên quan đến điều kiện địa hình, địa mạo, địa chất, mặt cắt kênh, khí tượng thủy văn, thông tin về mưa, dòng chảy, dân sinh kinh tế, tình hình ngập nước và xu hướng phát triển kinh tế Đồng thời, cần xử lý và phân tích các bản đồ liên quan để đảm bảo tính chính xác và đầy đủ của thông tin.
- Phương pháp bản đồ số
- Phương pháp lấy ý kiến các nhà khoa học trong ngành
- Phương pháp mô hình toán thủy văn, thủy lực
- Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu.
Lịch sử nghiên cứu - Tổng quan tài liệu nghiên cứu
Thành phố Hồ Chí Minh có địa hình bằng phẳng với hệ thống sông rạch dày đặc, thuận lợi cho hệ thống thoát nước nhưng cũng chịu ảnh hưởng mạnh từ thủy triều Mỗi năm, tình trạng ngập lụt tại đây gây thiệt hại ước tính khoảng 845 tỷ đồng Bên cạnh đó, ô nhiễm kênh rạch ngày càng gia tăng do nước thải sinh hoạt và công nghiệp chưa qua xử lý được xả thải vào môi trường.
Tình trạng đô thị hóa và phát triển đô thị đang đặt ra nhiều thách thức cho hệ thống thoát nước, đặc biệt là khi không có quy hoạch phù hợp cho từng khu vực Ở những vùng đô thị cũ, hệ thống thoát nước đã lạc hậu và không còn đáp ứng được nhu cầu hiện tại Trong khi đó, các khu vực đô thị mới thường nằm ở vùng ven, địa hình thấp và nhạy cảm với thủy triều Do đó, việc phát triển đô thị cần phải đi đôi với các giải pháp thoát nước hiệu quả, nhằm hạn chế tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái.
Vấn đề ngập nước và thoát nước đô thị tại Tp.HCM đã trở thành một trong những mối quan tâm hàng đầu trong những năm gần đây Nhiều tài liệu, đề tài khoa học và công trình nghiên cứu từ các cơ quan hành chính, nhà khoa học và chuyên gia hàng đầu trong và ngoài nước đã được thực hiện nhằm lý giải và đề xuất các giải pháp bền vững cho tình trạng này Trong số đó, có nhiều công trình nghiên cứu khoa học đáng chú ý tại Việt Nam.
Nghiên cứu các yếu tố cơ bản là nền tảng khoa học cho việc thiết kế và cải tạo hệ thống kênh rạch tại thành phố Hồ Chí Minh, do PTS Nguyễn thực hiện.
Năm 1993, Hồng Bỉnh, GS Nguyễn Sinh Huy cùng nhóm cộng tác viên đã tiến hành nghiên cứu về yếu tố mưa tiêu trên mặt đô thị tại TP HCM Nghiên cứu tập trung vào các đặc điểm và quy luật phân bố mưa, đặc trưng thủy văn của sông rạch trong vùng ảnh hưởng thủy triều, đồng thời lý giải mối quan hệ giữa lượng mưa và mực nước triều tiêu Ngoài ra, nghiên cứu còn phân vùng tiêu thoát nước và phân tích các yếu tố mặt đệm ảnh hưởng đến vấn đề tiêu thoát nước đô thị.
Báo cáo đã chỉ ra các yếu tố cơ bản cần thiết để làm cơ sở khoa học cho việc thiết kế và cải tạo hệ thống kênh rạch tại thành phố Hồ Chí Minh.
- Nghiên cứu khả thi và thiết kế sơ bộ dự án thoát nước lưu vực Nhiêu Lộc-Thị Ngheứ, CDM Camp Dresser & McKee International, 1999
Tư vấn CDM đã áp dụng mô hình thủy lực PC SWMM cho lưu vực Nhiêu Lộc-Thị Nghè nhằm xác định khả năng tiêu thoát nước và các khu vực cần xây mới hoặc mở rộng cống thoát nước mưa để giảm ngập lụt Ngoài ra, việc tính toán lưu lượng cần tiêu trong kênh và các chi lưu sẽ giúp xác định các vị trí cần cải tạo, nạo vét, từ đó giảm thiểu tình trạng tràn bờ Hệ thống thu gom nước thải cũng được cải thiện nhằm nâng cao chất lượng môi trường và tạo cảnh quan đô thị tốt hơn.
Nghiên cứu "Phân bố các đặc trưng mưa liên quan đến vấn đề tiêu thoát nước, ô nhiễm môi trường và các giải pháp chống ngập úng trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh" của TSKH Phan Văn Hoặc thuộc Phân viện KTTV Nam Bộ (2000) tập trung vào việc xác định, đánh giá và phân tích các nguyên nhân chính gây ra ngập úng tại thành phố Kết quả nghiên cứu mang lại giá trị khoa học và thực tiễn quan trọng, giúp xác định các nguyên nhân và đề xuất phương án tiêu thoát nước hiệu quả.
Đề tài xây dựng công cụ theo dõi diễn biến đường bờ kênh rạch trên phần mềm PCSWMM 2000, do công ty điện toán thủy lực quốc tế Canada phát triển, là bước tiến quan trọng trong việc chuyển đổi phần mềm SWMM từ máy tính lớn sang máy tính cá nhân Phần mềm này được sử dụng rộng rãi trong và ngoài nước, được công nhận là phần mềm hàng đầu về chuẩn công nghiệp SWMM đã có mặt tại Việt Nam từ năm 1998 thông qua dự án Nghiên cứu hệ thống thoát nước và xử lý nước thải đô thị tại thành phố Hồ Chí Minh, do JICA thực hiện Dự án này bao gồm nhiều hạng mục đã được Thủ Tướng Chính Phủ phê duyệt, nhằm cải tạo hệ thống thoát nước mưa đô thị và phát triển hệ thống thoát nước bẩn.
Nhiều đề tài và công trình nghiên cứu đã tạo nền tảng khoa học cho các vấn đề nghiên cứu tiếp theo Bằng cách tiếp nhận và kế thừa những thành tựu trong lĩnh vực thoát nước đô thị từ các nhà khoa học, kết hợp với kiến thức thu được trong quá trình học tập, chúng ta có thể hình thành các cơ sở lý luận vững chắc về thoát nước đô thị, từ đó đề xuất các giải pháp cụ thể cho khu vực nghiên cứu.
Ý nghĩa đề tài
Đặc điểm địa hình-địa mạo
Thành phố Hồ Chí Minh, nằm hạ lưu của lưu vực sông Đồng Nai, là khu vực chuyển tiếp giữa vùng đồi gò Đông Nam Bộ và đồng bằng thấp miền Tây Nam Bộ, tạo nên địa hình đa dạng và phức tạp.
Khu vực Quận 9, 12, Hóc Môn và Huyện Củ Chi có địa hình gò đồi kiểu bát úp, xen lẫn các lô đất phẳng với độ cao biến đổi từ +2,0m đến +3,0m Trong khi đó, khu vực nội thành cũ Tân Sơn Nhất có độ cao lớn nhất đạt +10m.
Địa hình đồng bằng thấp, với mặt đất bằng phẳng và cao độ dưới +2,0m, phân bố chủ yếu tại các quận 2, 9, 7, Nam Bình Chánh, Bình Thạnh và một phần của Gò Vấp, chịu ảnh hưởng trực tiếp từ chế độ thủy triều.
Khu vực Văn Thánh nằm trong lòng chảo với độ cao tự nhiên dưới 2,0m, trong đó khu vực ven rạch Văn Thánh và khu Cư xá 30/4 là những nơi thấp nhất Ngược lại, khu vực giáp sông Sài Gòn có địa hình cao hơn.
Phân bố diện tích theo cao độ mặt đất như sau:
Dieọn tớch thaỏp hụn +1,10m : 37,20ha
Trong những năm gần đây, sự đô thị hóa nhanh chóng tại thành phố đã làm thay đổi đáng kể địa hình các khu vực Việc lấp ao hồ và kênh rạch để xây dựng các khu định cư, chủ yếu là tự phát, đã tạo ra những trở ngại lớn cho hệ thống thoát nước mưa trong toàn khu vực.
Trong những năm gần đây, việc nâng cao một số trục đường đã tạo ra những biến đổi đáng kể cho địa hình và địa vật, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tiêu thoát nước.
Điều kiện khí tượng - thuỷ văn
Thành phố Hồ Chí Minh, nằm ở vùng hạ lưu sông Đồng Nai, sở hữu nguồn tài liệu khí tượng phong phú nhờ vào nhiều năm quan trắc và đo đạc các yếu tố khí hậu Trạm Tân Sơn Nhất, được xây dựng từ đầu thế kỷ, đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập dữ liệu khí tượng tại khu vực này.
Trạm Tân Sơn Nhất, hoạt động gần 100 năm, là trạm khí tượng quan trọng nhất khu vực Nam Bộ Tài liệu mưa từ trạm này được đánh giá cao về chất lượng và độ tin cậy Mặc dù các yếu tố khí tượng khác như nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi, gió, số giờ nắng, nhiệt lượng, và bức xạ chỉ được quan trắc từ đầu thập niên 30, nhưng đến nay, dữ liệu này vẫn rất hữu ích cho nghiên cứu khí hậu.
Ngoài trạm Tân Sơn Nhất, thành phố còn có nhiều trạm đo mưa như Vĩnh Hội, Hà Tiên, Thủ Đức, Củ Chi, Hóc Môn và Mạc Đĩnh Chi Các trạm này hoạt động từ những năm 1960 đến nay, cung cấp thông tin khí tượng quan trọng Khu vực xung quanh thành phố cũng có nhiều trạm khí tượng sớm được thành lập như Biên Hòa, Long Thành, Vũng Tàu, Bến Lức, Tân An, Mỹ Tho, Gò Công, Thủ Dầu Một và Sở Sao.
Vùng hạ lưu sông Đồng Nai và thành phố Hồ Chí Minh có khí hậu nhiệt đới gió mùa, với thời tiết ấm áp suốt năm và lượng mưa lớn.
Năm được chia thành hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 và mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Khí hậu của vùng hạ lưu đặc trưng bởi sự phân chia này, với nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng.
Nhiệt độ trung bình hàng năm đạt 27 độ C, với sự chênh lệch không đáng kể giữa các tháng Tháng nóng nhất ghi nhận nhiệt độ lên tới 29,3 độ C, trong khi tháng lạnh nhất chỉ đạt 25,9 độ C Biên độ nhiệt độ giữa ngày và đêm khá lớn, dao động từ 8 đến 10 độ C; ban ngày, nhiệt độ có thể đạt 33 đến 35 độ C, còn ban đêm giảm xuống còn 22 đến 24 độ C Nhiệt độ cao nhất được ghi nhận là 40 độ C vào năm 1912, trong khi nhiệt độ thấp nhất là 13,8 độ C vào năm 1937.
Nhiệt độ trong vùng hạ lưu sông Đồng Nai không có sự chênh lệch lớn, với nhiệt độ bình quân của 5 trạm tiêu biểu được trình bày trong bảng 1.1.
Bảng 1.1: Nhiệt độ bình quân các trạm tiêu biểu vùng hạ lưu sông Đồng Nai – Sài Gòn
Nhiệt độ bình quân tháng
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
(Nguồn: Trung tâm khí tượng thuỷ văn phía Nam) b).Mửa:
Khu vực thành phố Hồ Chí Minh có lượng mưa hàng năm dao động từ 1.200mm đến 1.900mm, với mưa chủ yếu tập trung vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm tới 90% tổng lượng mưa Trong khi đó, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 chỉ ghi nhận khoảng 10% lượng mưa, đặc biệt là các tháng 1, 2, 3 hầu như không có mưa.
Lượng mưa bình quân nhiều năm phân bố theo các tháng của các trạm tiêu biểu trong vùng hạ lưu được thống kê trong bảng 1 2
Bảng 1.2: Lượng mưa bình quân năm phân bố theo tháng của các trạm tiêu biểu
Lượng mưa bình quân tháng (mm) Trạm
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Dửụng 14 2 24 47 213 275 284 286 321 148 124 40 1879 Biên Hòa 6 5 13 50 166 232 281 273 292 235 97 28 1678 Cần Giờ 0 0 2 14,0 112 174 189 196 168 169 32 6 1061 Hóc Môn 12 1 12 50 160 217 240 232 250 216 114 21 1525 Thủ Đức 4 2 5 48 186 261 302 259 274 254 99 25 1717
(Nguồn: Trung tâm khí tượng thuỷ văn phía Nam)
Hàng năm, thành phố Hồ Chí Minh trải qua khoảng 120 đến 150 ngày mưa, với mỗi tháng mùa mưa có trên 20 ngày mưa Mưa tại đây thường có tính chất cách quãng, không kéo dài liên tục nhiều ngày Độ ẩm trung bình hàng năm trong khu vực đạt 78%, trong khi tại trạm Tân Sơn Nhất là 77% Độ ẩm tuyệt đối cao nhất ghi nhận là 99%, và thấp nhất là 24% Độ ẩm thay đổi theo mùa, với mức trung bình 85% trong mùa mưa và chỉ 70% trong mùa khô.
Với nền nhiệt độ cao, nắng nhiều, lại có gió thường xuyên nên nhìn chung lượng bốc hơi trên toàn vùng vào loại lớn
Lượng bốc hơi lớn nhất ghi nhận được là 1.223mm
Lượng bốc hơi thấp nhất ghi nhận được là 1.136mm
Lượng bốc hơi trung bình khoảng 1.169mm
Trong các tháng mùa khô, lượng bốc hơi trung bình đạt từ 130mm đến 160mm mỗi tháng, trong khi mùa mưa có lượng bốc hơi thấp hơn, dao động từ 70mm đến 90mm Tổng lượng bốc hơi trong năm cao nhất lên đến 2.666mm.
Thành phố Hồ Chí Minh có vị trí địa lý ở vĩ độ thấp, với mặt trời luôn ở độ cao ổn định và ít thay đổi theo mùa Điều này dẫn đến chế độ bức xạ mặt trời phong phú và ổn định, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển năng lượng mặt trời.
Tổng lượng bức xạ trong năm khoảng 145kcal/cm2÷152kcal/cm 2
Lượng bức xạ cao nhất ghi nhận được vào tháng 3 (156,8kcal/cm2)
Số giờ nắng bình quân cả năm 2600 giờ Số giờ nắng cao nhất thường có vào các tháng 1,2,3
Số giờ nắng bình quân trong một ngày từ 7÷8 giờ f).Gió và bão:
Vùng này có hai hướng gió chính: Tây Nam và Đông Bắc Gió Tây Nam xuất hiện trong mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, trong khi gió Đông Bắc hoạt động trong mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 Tốc độ gió thường dao động từ 2 đến 4 m/s.
Bão ít xuất hiện ở Việt Nam, nhưng không phải là không có Trong 100 năm qua, khoảng 10% cơn bão đã đổ bộ vào nước ta có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến khu vực này, trong đó chỉ có khoảng 2,5% là bão đổ bộ trực tiếp Những cơn bão thường xảy ra vào cuối năm, gây ra mưa lớn từ 200 đến 300mm/ngày trên toàn lưu vực và gió mạnh từ cấp 2 đến cấp 10, tương đương 20 đến 25m/s.
Trong khu vực nghiên cứu, có sự xuất hiện của các cơn lốc xoáy với tốc độ gió đạt đến 30m/s Mặc dù những trận gió lốc này chỉ xảy ra trong phạm vi hẹp và thời gian ngắn, nhưng sức phá hoại của chúng rất mạnh, có thể gây hư hỏng nghiêm trọng cho nhà cửa và các công trình dân dụng khác.
1.1.3.2 Đặc trưng thuỷ văn: a) Đặc điểm thuỷ triều:
Triều rạch Văn Thánh chịu ảnh hưởng trực tiếp từ quá trình triều trên sông Sài Gòn, với chế độ bán nhật triều không đều Trong một ngày, có hai chân triều và hai đỉnh triều xấp xỉ nhau, nhưng chênh lệch giữa hai chân khá lớn Khoảng thời gian giữa hai chân và hai đỉnh thường diễn ra từ 12 giờ đến 13 giờ 30 phút Bên cạnh đó, triều của rạch Văn Thánh còn bị tác động bởi lượng mưa trên lưu vực, khi triều cường gặp mưa lớn vào đúng thời điểm đỉnh triều, làm tăng mực nước triều lên đáng kể.
ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ-XÃ HỘI 1 Đặc điểm dân số, kinh tế, văn hoá xã hội
1.2.1 Đặc điểm dân số, kinh tế, văn hoá xã hội:
Quận Bình Thạnh có 20 phường với tổng diện tích tự nhiên là 2.056 ha và dân số năm 2006 đạt 449.943 người, tương ứng với mật độ 218 người/ha Trong đó, lưu vực Văn Thánh chiếm 199,30 ha, tương đương 9,7% diện tích quận, với dân số khoảng 69.000 người, chiếm 15,3% tổng dân số của quận.
Bảng 1.4: Diện tích và dân số lưu vực Văn Thánh
TT Phường Diện tích(ha) Dân số(ngàn người)
(Nguồn: Uỷ ban nhân dân quận Bình Thạnh)
Quận Bình Thạnh là một trong những nút giao thông quan trọng tại thành phố Hồ Chí Minh, đóng vai trò là điểm giao giữa quốc lộ 1A và 13 Nơi đây còn là cửa ngõ cho tuyến đường sắt Bắc Nam qua cầu Bình Lợi, kết nối với ga Hòa.
Bến xe khách Miền Đông tọa lạc tại cửa ngõ phía Đông thành phố, được bao bọc bởi sông Sài Gòn với chiều dài 17km, mang lại tiềm năng phát triển cho quận Bình Thạnh trong các lĩnh vực dân cư, du lịch, thương mại, công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp Đô thị hóa tại khu vực này hướng tới việc kết nối hai bờ sông Sài Gòn, với Bà Chiểu là trung tâm Gia Định có bề dày lịch sử Khu vực phía Đông chủ yếu là các dự án xây dựng mới trên các trục đường như Phan Đăng Lưu, Bạch Đằng, Điện Biên Phủ, Đinh Tiên Hoàng và Lê Thánh Tôn nối dài, trong khi khu vực phía Tây chủ yếu là khu dân cư cũ, ổn định và đang được cải tạo để nâng cao chất lượng sống.
Bình Thạnh là một trong những khu vực cư trú cổ xưa của thành phố Hồ Chí Minh, nơi quy tụ nhiều lớp cư dân qua các thời kỳ lịch sử Tại đây, người dân từ Bắc, Trung, Nam đã sinh sống và lập nghiệp, tạo nên một bức tranh văn hóa phong phú và đa dạng Những cư dân xưa đã khai phá vùng đất này với văn hóa như một nhu cầu thiết yếu để tồn tại Trong quá trình chinh phục thiên nhiên, họ đã phải đối mặt với nhiều gian nan, và sinh hoạt văn hóa trở thành chỗ dựa cần thiết Ngoài nền văn hóa truyền thống, những lớp cư dân này còn phát triển những nét văn hóa mới, tạo thành di sản văn hóa quý giá cho thế hệ sau.
1.2.2 Quy hoạch phát triển đến năm 2020:
1.2.2.1.Quy hoạch phát triển về tính chất, chức năng:
Quận Bình Thạnh, nằm ở cửa ngõ phía Đông của thành phố, có tiềm năng lớn cho phát triển dân cư, du lịch, công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp Với vị trí kết nối hai bờ Đông Tây sông Sài Gòn, khu vực Bà Chiểu còn là trung tâm của Gia Định cũ, mang đậm truyền thống lịch sử lâu đời.
Theo quy hoạch chung của quận Bình Thạnh, dân số dự kiến đến năm 2020 là 522.000 người, trong đó lưu vực Văn Thánh thuộc cụm dân cư 3 có dân số khoảng 80.000 người Cụm dân cư 3 được giới hạn bởi các trục đường Xô Viết Nghệ Tĩnh, Điện Biên Phủ, sông Sài Gòn và rạch Thị Nghè, bao gồm các phường 19, 21 và 22, với chức năng phát triển thương mại và du lịch.
1.2.2.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật trong quy hoạch phát triển đến năm 2020
Bảng 1.5: Các chỉ tiêu kỹ thuật trong quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020
Chỉ tiêu ĐVT Hiện trạng Quy hoạch
Taàng cao trung bình Taàng 1,3 2,7
Mật độ xây dựng % 42 35 Đất dân dụng m²/người 21,17 33,56 Đất công trình công cộng m²/người 0,52 2 Đất cây xanh m²/người 0,41 4 Đất giao thông m²/người 1,4 6 Đất chức năng khác m²/người 1,36 3,65
Chỉ tiêu cấp điện Kwh.người/đêm 350 1.200
Chỉ tiêu cấp nước Lít/người/đêm 147 200
(Nguồn: Sở quy hoạch kiến trúc Thành phố Hồ Chí Minh )
1.2.2.3.Định hướng bố cục không gian và phát triển hạ tầng kỹ thuật: a) Định hướng bố cục không gian:
Quận có hai tuyến tàu điện ngầm chạy qua, bao gồm tuyến dọc theo đường Nguyễn Thị Minh Khai, Xô Viết Nghệ Tĩnh, Quốc lộ 13 và tuyến Bến Thành - Suối Tiên Khu vực này, cùng với một phần của Bình Thạnh, sẽ phát triển thành trung tâm thành phố.
Khu vực phía Tây chủ yếu là khu dân cư cũ, ổn định và đang được cải tạo để chỉnh trang đô thị Trung tâm hành chính của quận được đặt tại khu vực này, trong khi hệ thống trung tâm thương mại, dịch vụ, du lịch và thể thao được bố trí dọc theo các trục đường như Phan Đăng Lưu, Bạch Đằng, Điện Biên Phủ, Xô Viết Nghệ Tĩnh và Đinh Tiên Hoàng.
Khu vực phía Đông sông Sài Gòn chủ yếu là khu đô thị mới, du lịch và công viên cây xanh như Nguyễn Hữu Cảnh, Bình Quới-Thanh Đa, Tân Cảng cùng các trục đường Phan Đăng Lưu-Bạch Đằng, Điện Biên Phủ Định hướng phát triển hạ tầng kỹ thuật tại đây sẽ ưu tiên quy hoạch đô thị đồng bộ, chỉnh trang và tăng cường các công trình hạ tầng đầu mối, nhằm cải thiện đời sống và đáp ứng nhu cầu của người dân trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng.
Xây dựng mới hệ thống thoát nước mưa và nước thải kết nối với rạch phụ cận, nhằm mục tiêu dài hạn đưa toàn bộ nước thải về trạm xử lý tại phường 19 cho tất cả các phường trong quận, ngoại trừ phường 13 và phường 14, nơi sẽ được xây dựng hai trạm xử lý riêng.
27, 28 (thuộc bán đảo Thanh Đa)
Hình 1.1: Sơ đồ quy hoạch định hướng không gian quân Bình Thạnh
(Nguồn: Sở Quy hoạch kiến trúc Tp Hồ Chí Minh)
1.3 HIỆN TRẠNG THOÁT NƯỚC VÀ CÁC VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO NGẬP NƯỚC KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.3.1 Hiện trạng hệ thống thoát nước:
Quận Bình Thạnh là khu vực thường xuyên bị ngập do triều, đặc biệt là khi triều lên trùng với mưa Với độ cao trung bình chỉ từ 0,9m đến 1,4m, khu vực này chịu ảnh hưởng trực tiếp từ thuỷ triều của sông Sài Gòn qua các rạch như Nhiêu Lộc, Cầu Sơn - Cầu Bông, và Văn Thánh.
Khu vực Lăng - Bình Triệu - Bình Lợi có hệ thống kênh rạch phức tạp nhưng đang bị bồi lắng và lấn chiếm, dẫn đến tình trạng thoát nước kém Hệ thống thoát nước trong lưu vực chưa được xây dựng đầy đủ, thiếu hụt cả về mật độ và tiết diện cần thiết.
Nước sinh hoạt và nước thải được thu gom trong cùng một hệ thống cống, bắt đầu từ các hộ dân, khu công nghiệp và trường học thông qua hệ thống ống cấp IV Sau đó, nước được truyền qua ống cấp III và dẫn về hệ thống ống chính cấp II, chạy dọc theo các trục đường chính, trước khi được xả ra các sông và rạch.
Hệ thống cấp I bao gồm các kênh rạch hở tự nhiên trong lưu vực, với các rạch tiêu biểu như: rạch Văn Thánh dài 1.465m và rộng từ 12 đến 20m, rạch Miếu Nổi dài 400m và rộng từ 1 đến 6m, rạch Bùi Hữu Nghĩa dài 620m và rộng từ 2 đến 8m, rạch Cầu Bông dài 1.480m và rộng từ 10 đến 16m, rạch Cầu Sơn dài 960m và rộng từ 8 đến 12m Ngoài ra, hệ thống còn có các nhánh xuyên tâm như Bình Triệu, Bình Lợi, Cầu Đỏ và Rạch Lăng.
Hệ thống sông, rạch chằng chịt kết nối với nhau tạo thành mạng lưới tiêu thoát nước từ các tiểu lưu vực đến các sông chính và ra biển Các sông, rạch không chỉ đảm nhận vai trò tiêu thoát nước mà còn là tuyến đường giao thông thủy quan trọng.
Chế độ mực nước dòng chảy trong các sông, rạch vừa phụ thuộc vào thủy triều, vừa phụ thuộc vào dòng chảy lưu lượng, phụ thuộc vào mưa
Bảng 1.6: Các tuyến thoát nước chính trong lưu vực Văn Thánh:
TT Tuyến Từ - đến Kích thước
1 Ung Văn Khiêm(UVK) Đài liệt sỹ-Cửa xả 955 Sông Sài Gòn
49 Sông Sài Gòn ĐBP-Cửa xả 787 Sông Sài Gòn
2 Đường D1 (30/4) UVK-Điện Biên Phủ 800 610 Rạch Văn Thánh
Hàng Xanh-cầu Văn Thánh 1000 963 Rạch Văn Thánh
Cầu Sài Gòn-Cầu Văn Thánh (lề phải) 1000 1007 Rạch Văn Thánh Cầu Sài Gòn-Cầu Văn Thánh(lề trái) 1500 200 Rạch Văn Thánh
4 Đường D2 UVK-ĐBP 1000 722 Điện Biên Phủ ẹBP-D3 800 232 ẹieọn Bieõn Phuỷ
5 Đường D3 XVNT-H.441 600 210 Rạch Văn Thánh
H.441-rạh Văn Thánh 800 155 Rạch Văn Thánh
6 Đường Nguyễn Hữu Cảnh ĐBP-cầu Văn Thánh 2(lề phải) 1000 1395 Rạch Văn Thánh ĐBP-cầu Văn Thánh 2 (lề trái) 1000 1008 Rạch Văn Thánh ĐBP-Ngô Tất Tố 800 174 Rạch Văn Thánh
Cầu Văn Thánh 2 (lề phải) 1000 480 Rạch Văn Thánh
Cầu Văn Thánh 2 (lề trái) 1000 418 Rạch Văn Thánh
7 Đường Võ Duy Ninh Nguyễn Hữu Cảnh-Ngô Tất Tố 600 520 Rạch Văn Thánh
8 Ngô Tất Tố Đường Phú Mỹ-rach Văn Thánh 600 162 Rạch Văn Thánh
Nguyễn Văn Lạc-Cầu Phú An 600 450 Rạch Văn Thánh
9 Nguyễn Công Trứ Ngô Tất Tố-Huỳnh Tịnh Của 600 162 Phạm Viết Chánh
Huỳnh Tịnh Của-Phạm Viết Chánh 600 142 Phạm Viết Chánh
10 Phạm Viết Chánh Huỳnh Mẫn Đạt-rạch Văn Thánh 600 420 Rạch Văn Thánh
11 Huỳnh Mẫn Đạt Phan Văn Hân-Phạm Viết Chánh 600 176 Phạm Viết Chánh
12 Nguyễn Văn Lạc Phan Văn Hân-Ngô Tất Tố 600 150 Ngô Tất Tố
Xoõ Vieỏt Ngheọ Túnh-Ngoõ Taỏt Toỏ 600 208 Ngoõ Taỏt Toỏ
13 Xô Viết Nghệ Tĩnh Ngã Tư Hàng Xanh-cầu Thị Nghè 800 963 Rạch Thị Nghè
14 Hẻm 158 Xô Viết Nghệ Tĩnh XVNT-rạch Văn Thánh 1000 230 Rạch Văn Thánh
(Nguồn: Công ty thoát nước đô thị Tp Hồ Chí Minh)
Tổng các tuyến thoát nước cấp 2 và cấp 3 trong khu vực là 14.058m
Các tuyến cống trong hẻm khoảng 17.581m
CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ VÀ MÔ HÌNH TOÁN 2.1 TỔNG QUAN THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ 2.1.1 Tổng quan về tình hình thoát nước đô thị ở Tp HCM
Thực trạng hệ thống thoát nước của Tp HCM
Hệ thống thoát nước tại TP HCM hiện có chiều dài khoảng 786 km, bao gồm cống cấp 2 và 3, được xây dựng bằng bê tông cốt thép và gạch Hệ thống này bao gồm 39.751 hầm ga thu nước, kết nối với các tuyến kênh rạch chính như kênh Nhiêu Lộc-Thị Nghè, kênh Tẻ-kênh Đôi, kênh Tân Hóa-Lò Gốm, kênh Bến Nghé-Tàu Hủ, kênh Tham Lương-Bến Cát và sông Sài Gòn.
Hệ thống thoát nước thành phố, phần lớn được xây dựng cách đây hơn 40 năm, bao gồm 60km cống vòm xây dựng từ năm 1879, hiện đang trong tình trạng hư hỏng nặng Nhiều tuyến cống cũ đã xuống cấp nghiêm trọng, cộng với sự gia tăng lưu lượng và tải trọng xe, đã làm giảm tuổi thọ và dẫn đến sự suy giảm của toàn bộ hệ thống thoát nước.
Sự phát triển không theo quy hoạch của hệ thống thoát nước thành phố đã dẫn đến tình trạng ngập úng ở những khu vực trước đây không bị ảnh hưởng Đường kính ống thoát nước không đủ lớn để xử lý lượng nước từ các khu vực lân cận mới phát triển, gây ra tình trạng quá tải và thoát nước chậm Hệ thống thoát nước phát triển tự phát và thiếu đồng bộ, không tạo ra các tuyến thoát nước xương sống cho từng lưu vực Các tuyến cống mới thường chỉ đáp ứng nhu cầu hiện tại của khu vực mà không đủ khả năng phục vụ cho tương lai của các khu dân cư ở thượng nguồn.
Các công trình ngầm như điện, điện thoại, cáp nước và hệ thống thoát nước thường giao cắt nhau, dẫn đến hư hỏng hệ thống và giảm khả năng thoát nước Điều này cũng gây khó khăn trong việc xác định nguyên nhân gây ngập úng.
Quy hoạch cốt san nền chưa được ban hành, dẫn đến tình trạng một số khu vực dân cư sau khi xây dựng đã bị ngập do ảnh hưởng của triều cường.
Thành phố Hồ Chí Minh sở hữu khoảng 1.100 km sông rạch có thể sử dụng cho giao thông thủy Mặc dù kênh Nhiêu Lộc-Thị Nghè đã được nạo vét và chỉnh trang trong giai đoạn đầu, tình trạng ô nhiễm và vệ sinh của nhiều kênh rạch khác hiện nay đang ở mức báo động.
Mỗi ngày, hơn 800.000m³ nước thải sinh hoạt và công nghiệp, chứa hơn 200.000kg BOD5, được xả thải vào các sông rạch mà không qua xử lý Chất lượng nước trong các kênh rạch chính ở nội thành đã bị ô nhiễm, với mức BOD5 vượt quá 100mg/l, đặc biệt tại kênh Tân Hóa-Lò Gốm, nơi có hàm lượng BOD5 lên tới hơn 400mg/l, có thời điểm đạt đến 1000mg/l.
Từ năm 1998 đến 2000, tình trạng ngập lụt ô nhiễm ở TP HCM trở nên nghiêm trọng với khoảng 124 điểm ngập Để cải thiện tình hình thoát nước và môi trường, thành phố đã thực hiện Nghị quyết Đại hội Đại biểu Đảng bộ nhiệm kỳ VII, tập trung vào 5 chương trình trọng điểm, trong đó có chương trình chống ngập nội thị giai đoạn 2001-2005, với mục tiêu giải quyết cơ bản tình trạng ngập nước vào năm 2005 Trong giai đoạn 2001-2003, một số dự án đã hoàn thành và giúp giảm 33/124 điểm ngập Mặc dù có cải thiện, nhưng mức độ giải quyết ngập nước vẫn chưa đáp ứng yêu cầu của một thành phố đang phát triển nhanh Số điểm ngập mới tiếp tục gia tăng không kiểm soát, với tình trạng ngập lụt tại các quận huyện mới Đến đầu năm 2007, số điểm ngập đã tăng lên 87, cùng với tình hình triều cường dâng cao gây thiệt hại lớn và ảnh hưởng đến đời sống của người dân.
Nguyên lý thoát nước đô thị
Về nguyên tắc chung dòng chảy trên lưu vực đô thị được tính toán từ mưa thường theo 3 giai đoạn sau:
- Giai đoạn hình thành dòng chảy trên bề mặt đất (giai đoạn tính toán tổn thất để tính mưa hiệu quả)
Hình 2.1: Sơ đồ diễn toán dòng chảy và tình hình ngập-thoát nước đô thị
- Mặt đệm (thấm, điền trũng, tính tập trung nước
- Hệ thống thoát nước (sông rạch, cống thoát)
- Tình hình phát triển đô thị
Tình hình ngập và thoát nước đô thị
- Giai đoạn chảy tràn trên bề mặt các tiểu lưu vực (ô tiêu nước)
Giai đoạn chảy tập trung trong hệ thống thoát nước bao gồm các kênh rạch, cống, hồ và ao, với điểm kết thúc tại cửa xả Quá trình này chịu tác động từ các điều kiện biên như biển, sông, hồ hoặc trạm bơm.
Do sự phức tạp trong các mối quan hệ đô thị, việc áp dụng các công thức tính toán cần phản ánh tình hình thực tế của địa phương Nhiều công thức cơ bản đã được phát triển để tính toán dòng chảy từ mưa Bài viết này giới thiệu công thức mà Trung tâm Khí tượng Thủy văn đã sử dụng để đánh giá tình hình ngập lụt tại các khu vực trong thành phố Phương pháp tính toán dòng chảy từ mưa dựa trên phương trình căn nguyên, mô tả dòng chảy hình thành dưới các điều kiện cơ bản, trong khi dòng chảy từ nước thải vệ sinh được xem là không đáng kể.
Phửụng trỡnh sai phaõn nhử sau:
- Q k : dòng chảy hình thành ở giai đoạn k (m3/s)
- Si : diện tích giữa hai đường đẳng thời gian tương ứng (ha)
- h k − i + 1 : lượng mưa hiệu quả thời đoạn tương ứng(mm)
- k : hệ số đổi đơn vị, tuỳ theo thời đoạn chia (với t = 5phút, k 0.0333; t = 10phuùt, k = 0.0166; t = 15phuùt, k = 0.0111)
- c : hệ số dòng chảy do đặc tính của mặt đệm
Công thức này được sử dụng để tính toán dòng chảy từ mưa đến các mặt cắt trong hệ thống cần phân tích Sau khi xác định thời gian tập trung nước và phân chia diện tích tương ứng với các khoảng thời gian chia, có thể áp dụng cho bất kỳ vị trí nào trong khu vực.
Các yếu tố tác động đến tình hình ngập và thoát nước đô thị Tp HCM
Hệ thống thoát nước tại thành phố chúng ta hiện nay là hệ thống chung cho cả nước mưa và nước thải, do đó nghiên cứu sẽ tập trung vào hệ thống thoát nước mưa Tuy nhiên, để phát triển đô thị bền vững và giải quyết vấn đề thoát nước ở vùng đất ngập triều, cần thiết phải nghiên cứu sự hình thành lượng chất thải cũng như không gian tiếp nhận nước thải từ đô thị.
2.1.4 Các yếu tố tác động đến tình hình ngập và thoát nước đô thị Tp HCM:
Tình hình ngập và thoát nước đô thị tại Tp HCM chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố phức tạp, bao gồm điều kiện tự nhiên và sự phát triển kinh tế xã hội Với đặc thù khí hậu nhiệt đới gió mùa và chế độ bán nhật triều, những yếu tố này tác động mạnh mẽ đến tình trạng ngập nước Đồng thời, quá trình đô thị hóa ngày càng gia tăng cũng góp phần ảnh hưởng đến hệ thống thoát nước đô thị.
2.1.4.1.Yếu tố mưa và ảnh hưởng của mưa: a Đặc trưng mưa:
Mưa, đặc biệt là mưa rào nhiệt đới, là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ngập đô thị Lượng mưa có xu hướng giảm dần từ Bắc vào Nam, từ đất liền ra biển.
Theo dữ liệu mưa từ năm 1953 đến 1999 tại trạm Tân Sơn Nhất, lượng mưa gây ngập thường xảy ra khi có mưa lớn hơn 25mm Sự phân bố mưa trong nội thành cho thấy các ngày mưa có lượng mưa đồng đều và hình thành các tâm mưa đặc trưng trong mỗi trận mưa.
Bảng 2.1: Số ngày có lượng mưa các cấp tháng và năm Trạm Tân Sơn Nhất
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Cả naêm
(Nguồn: Trung tâm khí tượng thuỷ văn phía Nam)
Thời gian mưa trong ngày thường tập trung vào buổi chiều từ 12giờ đến
21 giờ chiếm 70-85%, trong đó mưa có cường độ cao chủ yếu từ 13giờ 30 phút đến 19giờ 30 phút chiếm từ 55-60%.Thời gian mưa kéo dài của các trận mưa
Lượng mưa tăng lên, mặc dù không đáng kể, nhưng với thời gian mưa ngắn từ 30 đến 120 phút, đã góp phần làm gia tăng dòng chảy.
Bảng 2.2: Thời gian kéo dài các trận mưa trên 40mm, trạm Tân Sơn Nhất
Cấp thời gian (giờ) Khả năng xuất hiện(%) Xác suất luỹ tích (%)
(Nguồn: Trung tâm khí tượng thuỷ văn phía Nam)
Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa của Việt Nam, Tổng cục Khí Tượng thủy văn đã phân cấp lượng mưa như sau:
Cấp mưa Tổng lượng mưa trong 24 giờ
Mưa nhỏ Khoảng từ 1 đến 5mm
Mưa Khoảng từ 6 đến 15mm
Mưa vừa Khoảng từ 16 đến 50mm
Mưa to Khoảng từ 51 đến 100mm
Mửa raỏt to Treõn 100mm
Theo tiêu chuẩn phân cấp lượng mưa, thành phố Hồ Chí Minh trung bình hàng năm ghi nhận số ngày có các cấp lượng mưa như được trình bày trong bảng 2.3.
Bảng 2.3 : Số ngày trung bình năm có các cấp lượng mưa tại Tp HCM
Các cấp mưa (mm) Số ngày trung bình năm
(Nguồn: Trung tâm khí tượng thuỷ văn phía Nam)
Tại Tp HCM, trung bình có khoảng 128 ngày/năm có lượng mưa từ 1mm trở lên, trong đó 39 ngày có lượng mưa từ 16mm trở lên, chiếm 24% tổng số ngày mưa Mưa chủ yếu xảy ra từ tháng 5 đến tháng 11, với tháng 10 là thời điểm có nhiều đợt mưa lớn kéo dài, làm tăng nguy cơ ngập do lượng mưa kết hợp với triều cường và xả lũ từ thượng nguồn Số ngày có lượng mưa trên 40mm ở khu vực nội thành có thể lên đến 2-3 lần trong tháng này.
Cường độ mưa cao nhưng thời gian mưa ngắn dẫn đến gia tăng dòng chảy, gây quá tải cho các hệ thống thoát nước cũ đã được xây dựng từ lâu.
Quá trình đô thị hóa đã làm gia tăng diện tích không thấm, dẫn đến sự gia tăng lượng dòng chảy đỉnh Hiện nay, chỉ sau 10-15 phút, đường phố đã có thể bị ngập do dòng chảy đỉnh xuất hiện nhanh chóng.
Các yếu tố tác động đã làm thay đổi đáng kể đặc trưng kỹ thuật của hệ thống thoát nước hiện tại, khiến cho các cống xây dựng trước đây không còn đáp ứng được yêu cầu mới Tình trạng ngập úng cục bộ tại các khu vực có cao trình trên +2.5m chủ yếu do mưa kết hợp với khả năng thoát nước yếu kém của hệ thống hiện hữu.
Khu vực thành phố đối mặt với tình trạng ngập úng cục bộ và diện rộng do điều kiện địa hình thấp và hệ thống thoát nước xuống cấp Mưa, đặc biệt là mưa có cường độ cao, là nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm môi trường, khiến người dân lo ngại và các nhà quản lý phải tìm cách khắc phục Những trận mưa mùa hè không chỉ gây ngập lụt mà còn làm gia tăng tình trạng ô nhiễm, ảnh hưởng đến cuộc sống của cư dân.
2.1.4.2 Triều và ảnh hưởng đến tình hình ngập đô thị: a Đặc điểm về chế độ thủy triều:
Hệ thống sông Đồng Nai-Sài Gòn có hai chế độ dòng chảy rõ rệt, tương ứng với đặc trưng thời tiết của khu vực với mùa mưa và mùa khô Chế độ dòng chảy này bao gồm chế độ dòng chảy mùa lũ và chế độ dòng chảy mùa kiệt.
Khu vực Tp HCM chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của thủy triều quanh năm, với 2 lần triều lên và 2 lần triều xuống mỗi ngày, chênh lệch triều có thể đạt từ 3-4m trong kỳ nước cường Ngay cả trong kỳ nước kém, độ lớn thủy triều vẫn có thể đạt 1,5-2,0m Triều có thể xâm nhập sâu vào đất liền khoảng 60km, với mực nước triều cao nhất tại trạm Phú An đạt 4,02m trong 50 năm quan trắc.
Kỳ nước cường và kỳ nước kém là hiện tượng triều lên xuống mạnh và yếu diễn ra trong khoảng nửa tháng Trong kỳ nước cường, triều có thể lên rất cao và xuống rất thấp trong 3 đến 5 ngày, sau đó giảm dần trong 5 đến 6 ngày Tiếp theo, kỳ nước kém xảy ra với triều lên xuống rất yếu kéo dài từ 3 đến 5 ngày.
Các kỳ con nước diễn ra theo chu kỳ, với sự khác biệt về cường độ Sau khi kết thúc kỳ nước cường, triều bắt đầu giảm và chuyển sang kỳ nước kém, rồi từ đó triều sẽ tăng dần trở lại cho đến khi đạt tới kỳ nước cường tiếp theo.
