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.
2. CÁC PHƯƠNG THỨC TIẾP CẬN VÀ MÔ HÌNH TỔ CHỨC THOÁT NƯỚC CHO CÁC ĐÔ THỊ VIỆT NAM
Thoát nước và xử lý nước thải bền vững cho các đô thị
Nước thải có thể được thu gom và xử lý trong các loại hệ thống thoát nước chung, riêng, nửa riêng hay hỗn hợp, theo các mô hình tổ chức thoát nước tập trung hay phân tán. Hệ thống thoát nước tập trung thường được xây dựng cho các khu trung tâm đô thị, có mật độ dân số cao, có điều kiện xây dựng đồng bộ. Tuy nhiên, phương thức thoát nước truyền thống này có nhiều hạn chế, vì thế, ngày nay trên thế giới khuyến khích áp dụng mô hình phân tán, đặc biệt là cho các khu đô thị mới, các vùng ven đô, nông thôn với các công trình thu gom, xử lý, xả hay tái sử dụng nước thải cho các hộ riêng lẻ (giải pháp tại chỗ) hoặc khu dân cư (giải pháp phân tán theo cụm). Mô hình này có những ưu điểm:
- Giảm chi phí đầu tư xây dựng, vận hành và bảo dưỡng do tránh được các tuyến cống thoát nước dài, đường kính và độ sâu lớn, các trạm bơm nước thải;
- Cho phép sử dụng các giải pháp công nghệ đơn giản, chi phí thấp, tận dụng triệt để các điều kiện tự nhiên để xử lý nước thải, do phân tán được quỹ đất yêu cầu. Các mô hình quản lý, cơ chế tài chính áp dụng cũng rất linh hoạt tùy theo điều kiện cụ thể.
- Dễ quy hoạch và thực hiện quy hoạch. Cho phép phân đợt xây dựng, đầu tư các hợp phần kỹ thuật từng bước theo khả năng tài chính. Quy mô đầu tư cũng sát với yêu cầu hơn, tránh lãng phí.
- Cho phép tái sử dụng tại chỗ nước thải sau xử lý (rửa, tưới, bổ cập nước ngầm) và chất dinh dưỡng tách được (bón cây trồng)... Trong một số trường hợp, có thể xử lý nước thải phân tán đạt mức độ xả ra môi trường, mạng lưới thoát nước mưa, nhờ vậy tiết kiệm đáng kể chi phí xây dựng và quản lý đường cống thoát nước.
Thoát nước bề mặt bền vững cho các đô thị (SUDS)
Quá trình đô thị hóa đã gây những tác động xấu đến quá trình thoát nước tự nhiên: dòng chảy tự nhiên bị thay đổi, quá trình lưu giữ tự nhiên dòng chảy bằng các thảm thực vật và đất bị mất đi, và thay vào đó là những bề mặt phủ không thấm nước như mái nhà, bê tông, đường nhựa, làm tăng lưu lượng dòng chảy bề mặt (Hình 1.a). Những dòng chảy này thường bị ô nhiễm do rác, bùn đất và các chất bẩn khác rửa trôi từ mặt đường. Lượng nước và cường độ dòng chảy tăng tạo nên sự xói mòn và lắng bùn cặn. Tất cả những yếu tố này gây những tác động xấu đến môi trường, úng ngập, ảnh hưởng đến hệ sinh thái dưới nước.
Các hệ thống thoát nước truyền thống thường được thiết kế để vận chuyển nước mưa ra khỏi nơi phát sinh càng nhanh càng tốt. Chi phí cho xây dựng và vận hành, bảo dưỡng các đường cống thoát nước thường rất lớn, trong khi công suất của chúng lại chỉ có giới hạn và không dễ nâng cấp. Cách làm này dẫn đến nguy cơ ngập lụt, xói mòn đất và ô nhiễm ở vùng hạ lưu tăng. Việc dẫn dòng chảy bề mặt đi xa và thải còn làm mất khả năng bổ cập tại chỗ cho các tầng nước ngầm quý giá.
Phát hiện và khắc phục những tồn tại trên, gần đây, người ta đã nghiên cứu và áp dụng các giải pháp kỹ thuật thay thế, theo phương thức tiếp cận mới: hướng tới việc duy trì những đặc thù tự nhiên của dòng chảy về dung lượng, cường độ và chất lượng; kiểm soát tối đa dòng chảy từ nguồn, giảm thiểu tối đa những khu vực tiêu thoát nước trực tiếp, lưu giữ nước tại chỗ và cho thấm xuống đất, đồng thời kiểm soát ô nhiễm. Đó chính là những nguyên lý của SUDS.
Cách tiếp cận của thoát nước mưa bền vững SUDS là thoát chậm, không phải thoát nhanh, để tránh lượng mưa tập trung lớn trong thời gian ngắn. Tiết diện cống sẽ khó có thể đáp ứng nếu lượng mưa lớn, tốn kém mà nước vẫn tràn cống, gây ngập đường, lụt nhà. Vì vậy, phải tổ chức thoát nước mưa, kết hợp các biện pháp khác nhau một cách đồng bộ, sao cho dòng chảy được tập trung chậm. Sử dụng các hồ điều hòa trên diện tích thu gom và truyền dẫn nước mưa để lưu giữ nước là một cách làm phổ biến (Hình 1.b). Bên cạnh đó, sử dụng bản thân diện tích bề mặt của thành phố, tăng cường việc cho nước mưa thấm tự nhiên xuống đất qua các thảm cỏ xanh, đồng thời cải tạo cảnh quan và điều hòa tiểu khí hậu (Hình 1.c).
Trong trường hợp khả năng kiểm soát dòng chảy tại chỗ bị hạn chế, thì có thể phân tán dòng chảy theo các lưu vực nhỏ, dẫn nước đi bằng những giải pháp như sử dụng kênh mương hở và nông, lưu giữ nước mưa trong những hồ chứa và cho thấm xuống đất ở những khu vực thích hợp. Để ngăn ngừa và kiểm soát ô nhiễm, có thể áp dụng những giải pháp xử lý tại chỗ trong bãi đất thấm, hồ lắng, bãi lọc trồng cây...
Đề xuất tổ chức thoát nước cho các đô thị Việt Nam.
Tổ chức thoát nước cho các đô thị cần dựa trên từng điều kiện cụ thể. Nguyên tắc tổ chức thoát nước cho các đô thị một cách tổng quát được đề xuất như sau:
- Đối với các khu vực trong đô thị hiện có: vẫn sử dụng hệ thống cống thoát nước chung, với các tuyến cống bao thu gom các loại nước thải và nước mưa đợt đầu, không cho chảy trực tiếp vào sông, hồ, kênh mương mà dẫn bằng các tuyến cống chính về các trạm xử lý nước thải. Trên các tuyến cống chính này, gần nguồn tiếp nhận, để giảm chi phí vận chuyển và xử lý nước thải, bố trí các giếng tràn tách hỗn hợp nước mưa đợt sau và một phần nước thải đã được pha loãng, tràn qua đập tràn chảy ra nguồn tiếp nhận. Tuỳ theo điều kiện tự nhiên, mật độ dân cư, quỹ đất, nhu cầu tái sử dụng nước thải ... mà có thể áp dụng mô hình thoát nước tập trung hay phân tán, với công nghệ hiện đại hay chi phí thấp.
- Đối với các khu đô thị xây dựng mới, xây dựng hệ thống thoát nước riêng, xử lý nước thải đạt yêu cầu trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.
- Trong giai đoạn chưa có điều kiện xây dựng đầy đủ các tuyến cống thoát nước riêng và trạm xử lý nước thải, vẫn phải coi trọng và phát huy vai trò của bể tự hoại để xử lý nước đen, hay nước đen và nước xám từ các hộ gia đình, nhà chung cư, cơ quan, cơ sở dịch vụ... Bể tự hoại phải được thiết kế, xây dựng và quản lý đúng quy cách.
- Đối với các đô thị miền núi, có độ dốc dọc đường lớn, thuận lợi cho việc thoát nước, nên sử dụng hệ thống thoát nước riêng. Các thị trấn, các khu vực ven đô, có thể áp dụng loại hệ thống thoát nước riêng giản lược, với đường kính nhỏ, chôn nông dọc vỉa hè, sơ đồ đấu nối xuyên tiểu khu, cùng với các kênh, mương, cống sẵn có để thoát nước bề mặt, sẽ giảm thiểu tối đa chi phí xây dựng và quản lý hệ thống thoát nước.
- Đối với các đô thị vùng đồng bằng, độ dốc cống nhỏ, cần triệt để tận dụng các mặt nước đô thị làm hồ điều hoà, kênh mương dẫn nước và giảm độ sâu chôn cống.
- Đối với các đô thị ven biển, địa hình bằng phẳng, khó tạo được độ dốc cống thuận lợi, lại ít có các sông mương và hồ điều tiết, do điều kiện địa chất phần lớn là cát và cát pha. Ở các đô thị này, có thể lợi dụng nước triều lên xuống hàng ngày, xây dựng các cống tự động đóng/mở theo mực nước triều để thoát nước và thau rửa hàng ngày hệ thống cống.
- Cố gắng áp dụng các giải pháp thoát nước bền vững càng sớm càng có lợi. Lồng ghép phương thức này với quy hoạch phát triển không gian đô thị; quản lý chặt chẽ cao độ san nền, tiêu thoát nước của các khu vực đô thị mới phát triển; đảm bảo sự thống nhất, phối hợp nhịp nhàng giữa thoát nước với hệ thống thủy văn đô thị và toàn lưu vực, kể cả hệ thống thủy nông, tiêu thoát lũ, điều tiết hồ chứa thủy điện ở thượng lưu và hạ lưu...
Trong đô thị, áp dụng các giải pháp như tạo các hồ điều tiết, các kênh mương hở, tăng mật độ cây xanh, vườn hoa, công viên, tạo vùng trũng xanh thấm nước dọc đường giao thông...
 |
| Sơ đồ 1. Nguyên tắc thoát nước bề mặt bền vững |
(a) Dòng chảy tập trung do bề mặt phủ đô thị bị thay đổi;
(b) Trở về dòng chảy tự nhiên ban đầu nhờ các giải pháp làm chậm dòng chảy bề mặt;
(c) Giảm lưu lượng nước cần thoát nhờ các giải pháp làm chậm dòng chảy và thấm
Thu gom và tái sử dụng nước mưa
Công thức cơ bản xác định lưu lượng nước mưa cần tiêu thoát là: Q = ø.q.F (l/s), trong đó: ø là hệ số dòng chảy, tùy thuộc từng loại bề mặt phủ; q là cường độ mưa (l/s/ha) và F là diện tích lưu vực thoát nước mưa (ha). Yếu tố có thể kiểm soát nhằm giảm thiểu đáng kể lưu lượng nước mưa tập trung tức thời chảy vào mạng lưới thoát nước chính là hệ số dòng chảy ø. Mái nhà, đường nhựa, bề mặt bê tông có hệ số ø = 0,9 - 0,95; đường đất: 0,4 - 0,5; công viên, vườn hoa, thảm cỏ: 0,1 - 0,3. Chỉ cần thay đổi hệ số dòng chảy từ 0,4 đến 0,8, lưu lượng sẽ thay đổi theo gấp 2 lần. Giả sử với lưu vực thoát nước của đô thị diện tích 100 ha, trận mưa 1 ngày có lượng mưa 120 mm ứng với chu kì lặp lại P = 1 năm, hệ số dòng chảy trung bình 0,6. Ta có: Dung lượng nước mưa cần thoát là W1 = 72.000 m3. Nếu trong lưu vực có 7,0 ha hồ, với chiều cao điều tiết nước trước và sau khi mưa là 0,5 m, ta có: dung lượng điều hòa W2 = 35.000 m3. Dung lượng nước mưa thực tế cần thoát khi đó chỉ còn là W3 = 37.000 m3. Như vậy nếu diện tích nước mặt đô thị đạt tỉ lệ 7,0 % diện tích lưu vực thì lượng nước cần tiêu thoát ngay tính ra đã giảm được một nửa. Đó là chưa kể các tác dụng quan trọng của hồ điều hòa như cải thiện điều kiện vi khí hậu, tăng giá trị du lịch, cảnh quan, sinh thái...
 |
| Thu gom và tái sử dụng nước mưa trong đô thị |
Các diện tích công cộng lớn như quảng trường, bãi đỗ xe, vỉa hè, thậm chí đường giao thông - như một số nước đã làm, phải sử dụng các vật liệu cho nước bề mặt thấm xuống, qua lớp sỏi đệm ở dưới rồi mới tới được các đường ống ngầm thu nước. Hai bên và giữa đường cao tốc phải thiết kế lõm xuống, trồng cỏ và tạo các bãi thấm lọc tự nhiên, vừa làm chậm dòng chảy, vừa cho phép làm sạch nước bề mặt khỏi cặn, kim loại nặng, dầu mỡ..., chứ không làm gồ lên và dồn nước mưa ngay xuống cống. Thực tế cho thấy, diện tích xây dựng để khai thác kinh tế đang chiếm phần lớn chứa đất dành cho những bãi thấm, thảm thực vật và công trình công cộng ở các đô thị Việt Nam còn chưa được quan tâm. Nhìn một cách tổng thể, cách làm vậy thực ra lại gây thiệt hại về kinh tế, khi thành phố bị úng ngập, lụt lội do mưa. Người ta đã tính sơ bộ, cho thấy đợt mưa cuối tháng 10/2008, Hà Nội đã thiệt hại trên 8000 tỷ đồng, nghĩa là xấp xỉ bằng kinh phí đầu tư cho dự án thoát nước Hà Nội giai đoạn 1 và 2 cộng lại (1996 - 2015).
Hiện có nhiều giải pháp thích hợp có thể giảm thiểu sự úng ngập mà mỗi hộ dân có thể đóng góp sức vào đó như làm các bể chứa thu nước mưa tại mỗi gia đình, mỗi tòa nhà. Cách làm này vừa cho phép sử dụng nguồn nước quý trời cho trong sinh hoạt, tưới vườn, rửa xe... mà còn giảm thiểu đáng kể lưu lượng nước mưa tập trung vào hệ thống thoát nước đô thị. Đó cũng là giải pháp quan trọng khi mà nhiều đô thị còn đang thiếu nước sạch. Theo tính toán, với lượng mưa 1600 mm/năm ở Hà Nội, mỗi hộ chỉ cần một bể nước mưa 6 m3 thì cũng đủ dùng để dội toilet cho cả năm, đồng thời làm chậm dòng chảy nước mưa đi rất nhiều. Có thể xây dựng các bể chứa nước ngầm dưới mỗi tòa nhà và cho cả khu nhà hay các khu vực công cộng, làm thành các hồ điều hòa thu nước mưa. Nước trữ có thể dùng để tưới đường, rửa cây, cứu hỏa... hay cho thấm xuống bổ cập cho nước ngầm. Trên Thế giới đã có nhiều nước phát triển các mô hình khu đô thị sinh thái rất thành công và ngày càng phổ biến, trong đó phương thức tiếp cận thoát nước đô thị bền vững, thu gom và tái sử dụng nước mưa được áp dụng, lồng ghép hài hòa với các giải pháp quy hoạch đô thị, kiến trúc và kỹ thuật hạ tầng khác (Hình 6).
3. MỘT SỐ MÔ HÌNH QUẢN LÝ NƯỚC ĐÔ THỊ
Xử lý nước thải phân tán với bãi lọc trồng cây (Constructed Wetland)
Trên hòn đảo du lịch Phi Phi (Thái Lan), nơi từng bị ảnh hưởng nặng nề của thảm họa sóng thần năm 2005, người ta vừa xây dựng một hệ thống XLNT phân tán đẹp và hiệu quả cho các khách sạn, nhà hàng, công suất 400 m3/ngày, bao gồm các bể tự hoại và chuỗi các bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng và dòng chảy nằm ngang, kết hợp với bãi lọc trồng cây ngập nước và hồ sinh học, bố trí ngay trong khuôn viên khu nghỉ dưỡng. Nước thải sau xử lý được tái sử dụng cho tưới vườn.
Khu đô thị Eco-Park có tổng diện tích 500 ha, là một trong những khu đô thị sinh thái lớn nhất Việt Nam đang được khẩn trương xây dựng. Eco-Park dành tới gần 30% diện tích cho cây xanh, mặt nước. Hệ thống thoát nước được thiết kế riêng hoàn toàn. Nước thải được thu gom và xử lý riêng. Nước mưa, trước khi được tập trung và chảy ra nguồn tiếp nhận, được thu gom qua hệ thống kênh dẫn có dung lượng chứa lớn ở trong khu đô thị. Dòng chảy len lỏi giữa các khu phố hình các ngón tay, được thiết kế như các con kênh tự nhiên, luôn ở trạng thái dòng chảy động, để cải tạo cảnh quan và tăng cường khả năng tự làm sạch. Nước bổ cập cho hệ thống nước mặt này được xử lý bằng các bãi lọc ngập nước trồng thực vật. Các bãi thấm, thảm cỏ được bố trí hợp lý trong khu đô thị.
 |
| Khu đô thị sinh thái Eco-Park, Văn Giang, Hưng Yên Bề mặt phủ cho phép thấm nước mưa |
Đây là một trong những dự án đầu tiên trên Thế giới áp dụng một cách đồng bộ phương thức quản lý tổng hợp nguồn nước, thoát nước bền vững vào thực tế ở quy mô lớn. Nước cấp sinh hoạt trong tổ hợp được xử lý bằng công nghệ lọc màng, sản xuất ra nước uống trực tiếp. Nước thải được tách riêng thành các đường ống vận chuyển nước đen (từ toilet) và nước xám. Nước đen được đưa về Trạm xử lý nước thải, xử lý tới bậc 3, và được tái sử dụng làm nước dội toilet, cứu hỏa, làm mát, tưới cây, rửa đường. Nước xám được xử lý sơ bộ rồi được tái sử dụng làm nước tưới. Nước mưa, một phần được thoát ra sông Bai Shi, một phần được thu gom và chảy qua bãi lọc ngập nước trồng thực vật để kiểm soát chất lượng trước khi chảy ra hồ sinh thái trong Công viên. Đây cũng là nguồn cấp nước cho Trạm xử lý nước cấp của khu vực này. Rác thải hữu cơ từ sinh hoạt, chăn nuôi, trồng trọt được thu gom và chế biến thành phân vi sinh compost, dùng để cung cấp cho các hộ nông dân trong tổ hợp, hoặc bón cho chính cây trồng trong Công viên.
Tổ hợp có tổng diện tích 300 ha, được khởi công xây dựng 12/2009, dự kiến hoàn thành và đưa vào sử dụng trong năm 2011.
4. KẾT LUẬN
Tùy điều kiện cụ thể, thoát nước và xử lý nước thải phân tán, hay thoát nước bề mặt bền vững cho phép áp dụng linh hoạt các giải pháp công nghệ khác nhau. Các giải pháp được đề xuất là: quản lý nước thải phân tán, với các công nghệ thoát nước và xử lý nước thải chi phí thấp, quản lý nước bề mặt bền vững theo phương thức tự nhiên - thoát chậm, lồng ghép thoát nước bề mặt với quản lý nước thải, rác thải, bùn cặn và cấp nước. Vấn đề sản xuất biogas thu được từ xử lý bùn, rác hữu cơ, nước thải đô thị làm nguồn nhiên liệu thay thế, tái sử dụng lại nước thải và bùn cặn trong nông nghiệp một cách kinh tế và an toàn cũng cần phải được coi trọng. Chất thải không phải là chất thải, mà là nguồn tài nguyên.
Các giải pháp này mang lại những lợi ích như kiểm soát ô nhiễm nước, đất, không khí, ngăn ngừa bệnh tật, giảm thiểu úng ngập, xói mòn, làm đa dạng và tăng giá trị của hệ sinh thái nước, bổ cập nguồn nước ngầm, ổn định dòng chảy các dòng sông, tiết kiệm nước cấp nhờ thu gom và tái sử dụng nước mưa, cải thiện cảnh quan sinh thái đô thị, tăng giá trị thương mại của khu đất và nâng cao thiết thực chất lượng cuộc sống.
Để có thể thực hiện được quản lý nước thải bền vững cho các khu đô thị, chủ đầu tư phải nhận thức được tầm quan trọng của công tác quản lý nước thải đối với sức khỏe cộng đồng, môi trường sinh thái, lợi ích lâu dài trong kinh doanh. Bên cạnh đó, cần thiết xem xét, điều chỉnh, cập nhật, bổ sung các tiêu chuẩn thiết kế thoát nước cho phù hợp với điều kiện Việt Nam, đặc biệt là để ứng phó với biến đổi khí hậu. Áp dụng triệt để phương thức tiếp cận tổng hợp, quản lý theo lưu vực. Thoát nước, xử lý nước thải, cũng như các vấn đề hạ tầng kỹ thuật đô thị khác, cần được giải quyết một cách đồng bộ, và càng lồng ghép sớm từ khâu quy hoạch, chi phí càng giảm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Báo cáo đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học, đề xuất lựa chọn các giải pháp thoát nước và xử lý nước thải chi phí thấp trong điều kiện Việt Nam (Mã số B-2003-34-45). Chủ nhiệm: PGS. TS. Nguyễn Việt Anh. Bộ Giáo dục và Đào tạo quản lý, Trường Đại học Xây dựng thực hiện (2003 - 2004).
2. Bích Thủy. Eco-Park, đô thị của tương lai. Tạp chí Xây dựng, số tháng 9-2009.
3. Nguyễn Văn Cầm. Đề xuất phương án, sơ đồ tổ chức thoát nước cho các đô thị. Tham luận tại Hội thảo Thoát nước đô thị bền vững. Trung tâm KTMT ĐT&KCN (CEETIA), Trường Đại học Xây dựng - Trung tâm Kỹ thuật Nước và Phát triển (WEDC), Đại học tổng hợp Loughborough, Anh quốc. 20/3/2003.
4. Nguyễn Việt Anh. Thoát nước đô thị bền vững và khả năng áp dụng tại Việt Nam. Tham luận tại Hội thảo Thoát nước đô thị bền vững. Trung tâm KTMT ĐT&KCN (CEETIA), Trường Đại học Xây dựng - Trung tâm Kỹ thuật Nước và Phát triển (WEDC), Đại học tổng hợp Loughborough, Anh quốc. 20/3/2003.
PGS. TS. Nguyễn Việt Anh
Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi trường
Trường Đại học Xây dựng
.jpg)
