Tóm tắt Luận án Nghiên cứu cơ sở khoa học mô phỏng hệ thống cân bằng nƣớc khu vực nội thành Hà Nội

hiền Quang, Hoàn Kiếm, Hai Bà, Nghĩa Đô 1, Xã Đàn, Phương Liên 2, Bảy Mẫu, Thanh Nhàn 1 và Thanh Nhàn 2), 21 hồ khác sẽ được cải tạo trong các dự án đang thực hiện trong dự án giai đoạn II. Hình 1-24: Sơ đồ thoát nước nội đô sau giai đoạn II 8 1.2.2 Mất cân bằng lượng trong hệ thống cân bằng nước nội đô Hà Nội sau dự án thoát nước nhằm cải tạo môi trường Hà Nội Trên thực tế, dự án thoát nước nhằm cải tạo môi trường Hà Nội, bao gồm dự án giai đoạn I và giai đoạn II đều bị thi công chậm. Nếu như kế hoạch đặt ra phải hoàn thành dự án I vào năm 2000 và cho dự án II là vào năm 2005, thì do chậm trễ của qui trình thủ tục xây dựng cơ bản cũng như qui định của nhà tài trợ, cộng thêm những khó khăn trong việc giải phóng mặt bằng, v.v. do đó, dự án I chỉ được thi công vào năm 1998 và hoàn thành vào năm 2005. Còn đối với dự án II, gói thầu đầu tiên chỉ được thi công vào ngày 13/11/2008. - Một thực tế là sau khi Dự án II được triển khai, tình trạng ngập úng của nội đô Hà Nội chưa được cải thiện một cách rõ rệt. Không kể tới trận ngập lụt 10/2008 lịch sử với vũ lượng 574mm/3 ngày có thể nằm ngoài những tính toán về biên độ tới hạn của dự án, song trong những năm tiếp theo, nội đô Hà Nội liên tục chịu cảnh ngập lụt hàng năm. - Sau cơn mưa rào sáng 13/7/2010, rất nhiều nơi tại nội đô Hà Nội đã bị ngập nặng. Nhiều người dân đánh giá rằng trận ngập do mưa rào có thể nghiêm trọng hơn cả trận ngập 31/10/2008. Ảnh 1-5a: Xe ôtô bị chết máy do ngập nước trên đường Trần Quốc Toản ngày 13/7/2010 (trái), có nơi ngập gần 1m (phố Quang Trung-phải)-(Nguồn VTC- Ảnh Hoàng Hà). 1.3 Ô nhiễm của Lƣu vực Nhuệ Đáy và khu vực nội đô-Mất cân bằng chất 1.3.1 Hiện trạng ô nhiễm nguồn nước sông Chất lượng nước của 2 sông Nhuệ - Đáy đã được cảnh báo ở mức độ từ ô nhiễm trung bình đến ô nhiễm nặng, nặng nhất là đoạn từ Cống Thần, Đồng Quan chảy về phía Hà Đông. Theo dự báo của Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, tải lượng ô nhiễm vào lưu vực sông Nhuệ từ đập Thanh Liệt đã tăng lên gần 16% trong khoảng thời gian từ 2005 đến 2010. Hệ thống sông thuộc khu vực nội thành như sông Tô Lịch, sông Lừ , sông Sét, sông Kim Ngưu có mức độ ô nhiễm ngày càng tăng. đặc biệt là ô nhiễm các chất hữu cơ. Hàm lượng BOD, COD, coliform đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần: hàm lượng BOD vượt Quy chuẩn từ 2,67 ÷ 6 lần, hàm lượng COD vượt Quy chuẩn từ 1,79 ÷ 4,99 lần; hàm lượng coliform vượt Quy chuẩn từ 1.867 ÷ 9.067 lần. 1.3.2 Hiện trạng ô nhiễm nguồn nước hồ Tại nội đô Hà Nội, tình trạng nước thải được xả trực tiếp vào hồ không qua xử lý đã làm giảm chất lượng nước hồ. 9 Tại các hồ khu vực trung tâm thành phố Hà Nội, hàm lượng BOD, COD đều vượt tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5942:1995-Cột B). Hàm lượng BOD đo được dao động từ 29 ÷ 136 mg/l, vượt tiêu chuẩn cho phép 1,16 ÷ 5,44 lần, trong đó các hồ có hàm lượng BOD cao gồm hồ Đống Đa (113,2 ÷ 121,4 mg/l), Ba Mẫu (112 ÷ 136 mg/l), hồ Phương Liệt (107,4 ÷ 113,2 mg/l), hồ Thành Công (89 ÷ 95 mg/l). Tất cả các hồ đều có chỉ tiêu coliform vượt tiêu chuẩn cho phép rất lớn (từ 11 ÷ 240 lần so với TCVN). Trong đó, hồ Giảng Võ, hồ Đống Đa, hồ Định Công, hồ Ba Mẫu có hàm lượng coliform rất lớn. 1.4 Tổng quan về công cụ mô phỏng 1.4.1 Lựa chọn công cụ mô phỏng Khoa học hiện đại đang giới thiệu nhiều ứng dụng để giải quyết các vấn đề có tính “động” như vấn đề của hệ thống thoát nước của nội đô Hà Nội. Tuy nhiên, phải thấy rằng tính phức tạp và độ khó của bài toán phải giải quyết cho hệ thống cân bằng nước nội đô Hà Nội là phức tạp và đòi hỏi những phân tích trên cơ sở của việc tính toán với thời gian thực đo-đó là một trong những điểm mạnh của phương pháp mô phỏng mà nghiên cứu sẽ tập trung. 1.4.2 Bộ mô hình MIKE và lý do chọn MIKE Bộ mô hình MIKE của Viện Thuỷ lực DHI (Danmark Hydrological Institute), Đan Mạch, là một trong những bộ mô hình 1 và 2 chiều tiên tiến nhất thế giới hiện nay. Mike được sử dụng trong hầu hết các trường đại học, viện nghiên cứu về thủy lực và mô phỏng trên thế giới. Tại Việt Nam [6], Mike được sử dụng khá phổ biến tại các đơn vị tư vấn ở trong và ngoài nước với các lợi thế:  Cơ sở toán học chặt chẽ, chạy ổn định, thời gian tính toán nhanh  Có khả năng tích hợp với một số phần mềm chuyên dụng khác, giao diện thân thiện, dễ sử dụng và dễ tiếp cận  MIKE được dùng tại hơn 130 nước trên thế giới và đã thiết lập được một mô hình chuẩn cho tài nguyên nước. người dùng MIKE được hỗ trợ bằng một đội ngũ chuyên gia tại các khu vực hoặc online hhtp://forum.mikebydhi.com.  Mike đã được sử dụng gồm: Mike 11, Mike 21, Mike Urbain và Mike Flood o MIKE 21 (2D): Lập mô hình 2 chiều (hiện ứng dụng cho cả bờ biển và biển) o MIKE 11 (1D): Lập mô hình sông, kênh tiêu bao gồm cả cống ngầm o MIKE FLOOD: Lập mô hình lũ đô thị, đồng bằng và ven biển o MIKE URBAN: Mô phỏng tài nguyên nước đô thị  MIKE (DHI) có văn phòng tại Việt Nam và Thái Lan. Đặc biệt, DHI đã được chính phủ Thái Lan lựa chọn là nhà cung cấp giải pháp cho dự án hỗ trợ ra quyết định cho dự báo và ra quyết định (DSS) cho toàn bộ 160 000 km2 của lưu vực song Chao Phraya (lưu vực Băngkok-ký năm 2012, nhằm tránh cho Băng cốc thảm họa ngập lụt như trận lụt 10/2011. Hiện tại, MIKE được sử dụng tại các đơn vị nghiên cứu như Đại học Thủy Lợi, Trug tâm TV và KT TW, hay tư vấn như Viwase. Dự án của Sở TN MT Hà Nội đã dùng MIKE 21 để xây dựng bản đồ ngập úng cho thủ đô Hà Nội trên diện rộng từ nội đô ra tới ngoại thành. Kết quả phục vụ tốt cho công tác quản lý. Bên cạnh đó, một số dự án đang được triển khai như dự án đánh giá và dự báo úng ngập Hà Nội trên phạm vi một quận nội thành. MIKE còn được sử dụng khá phổ biến trong một số công trình nghiên cứu. Thí dụ: "Nghiên ứu áp dụng mô hình toán MIKE 11 tính toán chất 10 lượng nước sông Nhuệ-sông Đáy" của Trần Hồng Thái Lê Vũ Việt Phong, Phạm Văn Hải, Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 (Viện KH KTTV&MT). 1.5 Luận điểm nghiên cứu Hệ thống thoát nước của nội đô Hà Nội chạy từ trung tâm nội đô ra ngoại vi theo hình nan quạt. Tại đây, những đường tiêu thoát chủ đạo được hình thành như những chiếc nan mà ta có thể định nghĩa đó là các mối liên kết theo chiều dọc của hệ thống (longitudinal). Trong khi đó, hệ thống cống từ các tiểu lưu vực của nội đô được kết nối vào hệ thống chủ đạo nan quạt này như những vòng cung, nhiều lớp từ trong ra ngoài mà ta có thể gọi là các mối liên kết theo phƣơng ngang (tranversal). Luận điểm nghiên cứu của luận án được xác định như sau: Luận điểm Hệ thống thoát nước nội đô Hà Nội với các yếu tố cấu thành, gồm toàn bộ sông, hồ, mương hở và kín, cống ngầm tiêu thoát chính theo chiều dọc từ trung tâm nội đô ra các sông tiêu, cùng với các tuyến cống ngang, v.v., iên kết động với nhau, tạo ra một hệ thống cân bằng nước chung. Liên kết giữa hệ thống cân bằng nước nội đô với hệ thống bên ngoài được thực hiện bởi các quá trình vận hành của hệ thống cống Thịnh Liệt và trạm bơm Yên Sở; bên trong hệ thống cân bằng nước nội đô, do hậu quả của lịch sử xây dựng đã có thể hình thành các hệ thống cục bộ bị khống chế bởi các điểm nút cân bằng. Tình trạng úng ngập khu vực nội đô có thể là kết quả của hai nguyên nhân: a. Mất cân bằng giữa hệ thống thoát nước nội đô với hệ thống nước bên ngoài b. Mất cân bằng cục bộ xảy ra trong nội tại của hệ thống; tình trạng MCB này mang tính động, là kết quả của những hiện tượng MCB dọc, MCB liên kết giữa các tuyến dọc và các tuyến ngang, MCB liên kết giữa cống và hồ điều hòa, giữa cống và sông tiêu từ nội đô ra bên ngoài, v.v.. Đã tồn tại những điểm nút MCB mà tại đó, sự liên kết khu vực trong trạng thái MCB động bị phá vỡ, trực tiếp gây nên tình trạng MCB cục bộ, dẫn đến MCB mamg tính hệ thống. c. Mô hình hóa hệ thống cân bằng nước là giải pháp hiệu quả để phát hiện các yếu tố chủ đạo, quyết định đến tính cân bằng động của hệ thống thông qua các qui trình vận hành động tại các điểm nút mất cân bằng cục bộ giữa các phụ hệ, là cơ sở khoa học cho việc giải quyết bài toán úng ngập của nội đô Hà Nội. d. Mất cân bằng của hệ thống cân bằng nước nội đô trực tiếp gây nên những hậu quả xấu khác cho môi trường. Đó là tình trạng ô nhiễm cho toàn bộ hệ thống, tức mất cân bằng động về chất do thiếu lượng nước sạch để pha loãng lượng chất thải, hoặc tự làm sạch các thủy vực chứa . CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, SỐ LIỆU, VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN 2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu tổng quan thông qua các tài liệu thứ cấp Nghiên cứu đã tổng hợp nhiều tài liệu, qua đó chọn lọc được những số liệu liên quan để phục vụ cho việc mô phỏng; sau đây là một phần của những tài liệu này: - Bản đồ hiện trạng san nền thoát nước thải, nước mưa, chất thải rắn-Bộ Xây dựng - Bản đồ nền khu vực nội thành Hà Nội 1:2 000 (2005)- Bộ Xây Dựng - Bản đồ sử dụng đất thành phố Hà Nội 1:10000 (2005)-Bộ Xây dựng - Bản đồ hành chính (1:50 000), (1:10 000); Bản đồ địa hình thành phố Hà Nội (1:25 000) -Bộ TNMT 11 - Bản đồ hiện trạng cống thoát nước khu vực nội thành Hà Nội-Cty CP nước và môi trường Việt Nam - Số liệu về hệ thống thoát nước cho nội đô và Hà Nội nói chung; Bộ số liệu này giúp cho NCS có một cách nhìn mang tính kế thừa đối với các dự án đã và đang thực hiện, gồm: - Qui hoạch thoát nước Thủ đô Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn 2050 (2012)-Bộ Xây dựng - Khảo sát hiện trạng và hồ sơ các hồ chứa nước Hà Nội, 2012-Cty TNHH MTV thoát nước Hà Nội - Mặt cắt sông Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét, sông Kim Ngưu-Cty TNHH MTV thoát nước Hà Nội - Bản vẽ mạng lưới các hố ga, cống ngầm trên các tuyến phố-Cty TNHH MTV thoát nước Hà Nội - Số liệu khí tượng thủy văn, số liệu tình trạng ngập lụt của các cơ quan quản lý như Khí tượng thủy văn...; Bộ số liệu này là cơ sở để NCS đưa vào tính toán, hiệu chỉnh và đối chiếu trong quá trình mô phỏng và phân tích: - Số liệu mưa trạm Láng 1961-2013-Trung Tâm KT TV Quốc Gia - Số liệu các điểm ngập úng, 2008, 2012, 2013-Cty TNHH MTV thoát nước Hà Nội - Ảnh chụp vê tinh khu vực ngập lụt thành phố Hà Nội (7/11/2008) - Số liệu vết lũ trận lụt Hà Nội 31/10/2008-05/1/2008-PGS TS Nguyễn Tiền Giang, ĐH KHTN, ĐHQGHN - Các cơ sở số liệu ảnh - Các nghiên cứu đã công bố về chất lượng nước mặt của lưu vực nội đô Hà Nội 2.2 Công cụ nghiên cứu mô phỏng hệ thống cân bằng nƣớc 1. Mô hình MIKE 11: Mô phỏng dòng chảy một chiều trong hệ thống mạng song, kênh hở, trong đó có thể tích hợp các mô đun riêng của mô hình mưa dòng chảy, mô đun chất lượng nước, mô đun dự báo lũ, 2. Mô đun MIKE 21: Mô phỏng dòng chảy 2 chiều tràn trên bề mặt lưu vực hoặc trong các thủy vực (hồ, cửa sông, biển) và tính toán trường thủy động lực (sóng, thủy triều, dòng chảy, mực nước v.v ) 3. Mô đun MIKE URBAN trong đó có bao gồm MIKE MOUSE, SWMM, CS chủ yếu mô phòng dòng chảy trong hệ thống tiêu thoát nước đô thị 4. Mô đun MIKE FLOOD kết nối các mô đun về dòng chảy 1D với 2D, nối dòng chảy trong kênh và cống ngầm với dòng chảy tràn bề mặt, Hình 2-1: Liên kết các module của MIKE 12 Hình 2-17; 2-19. Kết nối MIKE 1D với MIKE 2D và tương tác trường CSDL 2.3 Xây dựng bộ CSDL cho khu vực nghiên cứu Bộ CSDL được xây dựng nhằm mục đích xây dựng mô hình ngập lụt cho khu vực nội thành Hà Nội nên một trong các yêu cầu đầu tiên của Bộ CSDL này là phải phù hợp (chuẩn hóa) với file đầu vào của mô hình MIKE URBAN. Nguồn của Bộ CSDL được thu thập, có xem xét kiểm chứng và chỉnh lý từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau, thí dụ cc loại bản đồ số được thu thập từ các bộ ngành cũng như được kế thừa các đề tài nghiên cứu trước đó với nhiều các định dạng khác nhau như; Autocad, Mapinfo, ArcGis, Microstation. 2.4 Hiệu chỉnh, kiểm chứng, phân tích chuyên gia đánh giá kết quả mô phỏng Hình 2-21; 2-22 diễn tả độ chính xác của bộ công cụ mô phỏng với bộ CSDL được xây dựng 13 2.5 Phương pháp dã ngoại, quan trắc, lấy mẫu phân tích ô nhiễm tại một số thủy vực của nội đô trong mùa lũ Bảng 2-11: Điểm lấy mẫu phân tích ô nhiễm nước mặt ở một số thủy vực Mực nước tại thời điểm lấy mẫu phân tích trong mưa, cơn bão số 6, 8-9/8/2013 (mực nước cao và thấp tại Hồ Tây, hồ Hoàng cầu (L1, L2), sông Tô Lịch (R1, R8). Các mẫu nước tại các vị trí trên được lấy vào chai nhựa (PE) đã được rửa sạch được sử dụng để đựng mẫu, tiền xử lý mẫu theo quy định của từng chỉ tiêu phân tích. Mẫu được bảo quản trong tủ lạnh tại trong phòng thí nghiệm; Nơi phân tích mẫu: Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam-Viện Công nghệ Môi trường-Phòng Phân tích Độc chất môi trường (VILAS 386). Phần mềm thống kê MINITAB phiên bản 14.0 được ứng dụng, sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 0,05. CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết quả xây dựng bộ cơ sở dữ liệu (CSDL) Kết quả về xây dựng bộ cơ sở dữ liệu bao gồm các dữ liệu nguồn (ở phần vật liệu và phương pháp) được số hóa, lưu trữ trên bản mềm bao gồm hệ thống tiêu thoát nước nội đô Hà Nội; các kết quả chạy mô hình của sự kiện ngập lụt nội đô 31/10-1-2/11/2008 và trận ngập lụt 8-9/8/2013. Các kết quả này được thể hiện tại 3 quyển phụ lục gồm: (1) Cơ sở dữ liệu hệ thống cân bằng nước nội đô; (2) Kết quả mô hình mô phỏng trận úng ngập nội đô Hà Nội trong các ngày 31/10-1/11/2008; (3) Kết quả mô hình mô phỏng trận úng ngập nội đô Hà Nội trong các ngày 8-9/8/2013. 3.2. Kết quả mô phỏng mô hình ngập lụt khu vực nội đô Hà Nội 14 3.2.1 Kết quả mô phỏng mô hình của hệ thống cân bằng nước nội đô tại trận lụt 31/10/2008- 1/11/2008. Hình 3-2 : Tình trạng úng ngập, thời điểm 7:00, 31/10/2008 toàn bộ bắc nội đô (Ba Đình, Đống Đa, Hoàn Kiếm, Hai Bà Trưng). Tại thời điểm 7h00 sáng, nước úng ngập sâu tại tất cả các tuyến phố của nội đô, phần lớn đạt từ 0,3-0,5m, cá biệt có nơi ngập tới 0,6m như tại các khu vực hồ Ngọc Khánh, Đội Cấn đoạn tiếp giáp Giang Văn Minh, Giảng Võ, Cát Linh, Nguyễn Khuyến và khu vực Trần Hưng Đạo và khu vực trước ga Hà Nội Tại khu vực phía Nam của nội đô, đến 10h sáng ngày 30/8/2008, phần lớn các phố Tôn Đức Thắng, Tây Sơn, Chùa Bộc, toàn tuyến phố Lê Duẩn dọc hồ Bảy Mẫu, Trần Khát Chân, Bạch Mai và Minh Khai cũng bị ngập sâu. Nghiên cứu trên bản đồ độ ngập sâu của các tuyến phố, chúng ta sẽ chỉ biết được một cách định tính về việc các tuyến phố nội đô bị ngập với độ sâu bao nhiêu tại thời điểm nào. Tuy nhiên, chúng ta không thể biết được việc úng ngập ấy đã diễn ra như thế nào? Nghiên cứu đã xác định rằng, xác định được một cách định lượng quá trình úng ngập tại các tuyến phố là điều kiện quyết định để có thể tiến xa hơn trong việc xác định được nguyên nhân gây úng ngập, để từ đó có thể đưa ra các giải pháp hữu hiệu cho tình trạng úng ngập này. 3.2.2 Tính mất cân bằng (MCB) của hệ thống cân bằng nước nội đô ở một số tuyến phố trận úng ngập 31/10/2008 Lúc 4h 00 ngày 31/8, trạng thái tại liên kết giao cắt mương hở Phan Kế Bính-Đội Cấn chưa bị mất cân bằng. Do mương Phan Kế Bính hở, năng lực tiêu thoát nước lớn, nên tại thời điểm bắt đầu mưa to, nước trong mương hở ngang với mực nước trong tuyến liên kết tới Đội Cấn. Hình 3-11: Thời điểm 4:00, 31/10/2008, toàn tuyến Đội Cấn chưa bị úng ngập do chưa xuất hiện MCB 15 Tại thời điểm 4h, mưa chưa đủ lớn và tuy rằng nước đã bắt đầu làm ngập cống ngầm, song chưa tràn lên mặt phố. Tuy vậy đến 5h thì đã xuất hiện nước tràn (hình dưới) Hình 3-12: Mất cân bằng xảy ra tại thời điểm 5:00am tại giao cắt mương hở Phan Kế Bính-Đội Cấn MCB đã xảy ra tại thời điểm 5:00AM tại khu vực bao gồm mương hở Phan Kế Bính, Đội Cấn và khu vực lân cận. Trạng thái MCB: Nước úng không thể thoát ra mương Phan Kế Bính, đã lan truyền gây úng ngập dọc phố Đội Cấn. Hình 3-14 : Tại thời điểm 6:00am, toàn bộ tuyến Cát Linh nối với tuyến mương hở Hào Nam thông qua cống kết nối (nút 730-747) đã gần đạt tới hạn. Tại đó, dù rằng năng lực chứa và thoát tại mương hở Hào Nam còn lớn (ngập ½ mương), song đã xuất hiện điểm phát úng tại phố Cát Linh (Điểm phát úng là vị trí trên mặt phố, do nước úng dâng từ cống ngầm lên và bắt đầu tràn ra mặt phố). Ta phân biệt điểm phát úng với các điểm ngập bề mặt do nước không thể chảy xuống cống ngầm (dù rằng nước chưa đầy cống ngầm) Hình 3-14a: Tại thời điểm 7:00am, dù mực nước tại mương Hào Nam vẫn đủ cho nước úng đổ vào, song do MCB tại tuyến cống nối nên toàn bộ tuyến phố Cát Linh đã chuyển từ điểm phát úng sang trạng thái úng ngập trầm trọng Điểm phát úng Thời điểm phát úng (31/10/2008) Độ ngập sâu nhất (m) Đội Cấn 4h00 AM 0,3-0,4 Lý Thường Kiệt 9h45 AM 0,2-0,3 Nguyễn Khuyến 6h15 AM 0,3-0,4 Hai Bà Trưng 9h00 AM 0,2-0,3 Điện Biên Phủ 2h00 AM 0,3-0,4 Triệu Việt Vương 9h45 AM 0,2-0,3 16 Bạch Mai 4h00 AM 0,4-0,45 Giải Phóng 6h15 AM 0,4-0,5 Huỳnh Thúc Kháng-Thái Hà 5h15 AM 0,5-0,6 Thái Hà-Tây Sơn 4h15 AM 0,6-0,8 Chùa Bộc 6h00 AM 0,4-0,5 Tây Sơn (cây xăng Nam Đồng) 6h45 AM 0,4-0,5 Đường Trường Chinh 6h15 AM 0,3-0,45 Lê Trọng Tấn 4h15 AM 0,4-0,5 Minh Khai 6h30 AM 0,3-0,4 Thái Thịnh 4h00 AM 0,4-0,5 Ngã Tư Sở 4h15 AM 0,2-0,3 Bảng 3-15: Các điểm phát úng, thời gian phát úng, độ sâu và thời gian ngập 3.2.3 Đánh giá mức độ MCB của hệ thống cân bằng nước nội đô thông qua kết quả mô phỏng trận úng ngập 8-9/8/2013 Hình 3-19: Diễn tiến lượng mưa 8-9/8/2013, nguồn TTKT TVTW Hình 3-20: Ở thời điểm 1:00 PM ngày 8/8/2013, tình trạng MCB tiếp tục xảy ra tại cống liên kết mương Phan Kế Bính-Đội Cấn. Lưu ý rằng tại thời điểm 8/8/2013, toàn tuyến mương Phan Kế Bính đã được bê tông hóa. Tuy nhiên, nếu so sánh lượng mưa giữa hai đợt úng ngập 31/10/2008 (574mm/3ngày) và 172mm/ngày trong ngày 8/8/2013 thì ta thấy rằng việc bê tông hóa làm cho lượng nước trong cống lên cao hơn so với khi mương chưa bị bê tông hóa. 17 Hình 3-22: MCB tại liên kết Trần Bình Trọng-Nguyễn Du 3.2.3.1 Các điểm phát úng trong trận úng ngập sau bão số 6, 8/8/2013 Tổng hợp các điểm phát úng tại cơn bão số 6, trong ngày 8-9/8/2013 như sau: Đội Cấn (4); Huỳnh Thúc Kháng (5); Thái Hà (1); Giang Văn Minh-Đội Cấn (1), Giảng Võ (3); Láng Hạ (3); Nguyễn Lương Bằng (4); Tây Sơn (2); Chùa Bộc (4); Tôn Thất Tùng (phát úng sớm hơn); Nguyễn Du (1); Trần Hưng Đạo (1); Trần Quốc Toản (2); Bạch Mai (4-phát úng sớm hơn và đã trở thành úng); Minh Khai (4) v.v. Tổng cộng có tới khoảng 40 điểm phát úng; nếu mưa tiếp tục, các điểm này sẽ tiềm tàng trở thành 40 úng ngập trong khu vực nội đô. Tại thời điểm này, các điểm phát úng đã trở thành các điểm úng ngập. Nhiều điểm ngập úng đã đạt độ sâu 0,2-0,3m. 3.3 Các thảo luận về MCB của hệ thống cân bằng nƣớc và giải pháp khắc phục 3.3.1 Thảo luận về mất cân bằng lƣợng MCB xảy ra tại các tuyến phố mà ở đó do những nguyên nhân không đồng bộ trong kết nối của hệ thống cống tiêu thoát nước, có thể do thiết kế, có thể là kết quả của công việc xây dựng,..làm cho nước úng ngập không thể thoát được xuống những khu vực bên cạnh, dù ở khu vực đó vẫn đang còn đủ năng lực chứa. - Bê tông hóa-một trong những nguyên nhân dẫn đến mất cân bằng. - Trường hợp của tuyến mương Hào Nam nối ra sông Tô Lịch. Tại tuyến mương này, thời điểm sau bão số 6, 8/8/2013, do mương đã bị bê tông hóa như hình 3-29B dưới đây, dù tại thời điểm 10:00 AM, nước không bị đầy, song tới thời điểm 1:00 PM cùng ngày, nước úng đã dâng đầy cống bê tông Hào Nam. Đây là nguy cơ mất cân bằng cao, và với giả thiết rằng, nếu mưa như năm 2008 và với điều kiện bê tông hóa như hiện nay, dù rằng đây là tuyến được nâng cấp lớn nhất hiện nay với Dự án 2 (từ mương hở thành 2x(3x2) từ Hào Nam ra Tô Lịch thì toàn bộ khu vực Cát Linh, Lê Trực còn bị ngập úng nặng hơn so với khu vực này ở thời điểm 31/10/2008. 18 Với cùng lượng mưa như tại 8/8/2013, tuy nhiên, nếu thay đổi khung thời gian mưa, toàn tuyến Lê Trực-Cát Linh-Hào Nam sẽ bị MCB và gây úng ngập trên cả khu vực. Hình 3-36: Úng ngập xảy ra tại Cát Linh do MCB tại tuyến dọc Hào Nam-Tô Lịch Tại thời điểm 12.00 pm ngày 31/10/2008, nước trong tuyến cống dọc Lê Trực-Trịnh Hoài Đức-Hào Nam dâng lên mặt phố Lê Trực thì tại thời điểm đó, phố Cát Linh đã bị ngập từ 0,3-0,5m. Mất cân bằng xảy ra tại các tuyến dọc (nước úng đầy cống, ngăn cản khả năng thoát của toàn tuyến). Đó là trường hợp của tuyến Lê Duẩn, Giải Phóng, Nguyễn Lương Bằng và Tây SơnTuyến Bạch Mai thậm chí được thiết kế để đưa nước chảy ngược thoát lên hướng Thanh Nhàn.. Tại các tuyến này, do cống bé và tuyến cống quá dài nên đều đã xảy ra MCB. Tùy thuộc vào lượng mưa, không kể lượng mưa ngày 31/10/2008, ngay cả với lượng mưa tại 8/8/2013, MCB đều đã gây nên úng ngập tại các khu vực phố trực tiếp của cống và các tuyến phố lân cận. Mất cân bằng chủ yếu do liên kết giữa các tuyến ngang, liên kết cống ngang-cống chủ đạo: - Tuyến cống tại Đội Cấn, do kích thước quá bé, với chiều dài lớn hơn 1km và độ dốc từ trung tâm ra ngoại vi kém hơn so với tuyến Hào Nam, dù rằng được hỗ trợ bằng tuyến mương Phan Kế Bính bê tông hóa 2x(2x1,5), song do MCB liên kết nên úng ngập đã xảy ra trên nhiều đoạn của phố Đội Cấn - Tại Nguyễn Thái Học, tình trạng úng ngập đã được cải thiện sau Dự án II, song do thiếu liên kết giữa đầu phố Thanh Bảo, nên tình trạng MCB do thiếu liên kết đã gây úng ngập tại khu vực trước cửa hiệu sách-nhà in báo. - Tình trạng MCB do liên kết kém cũng xảy ra tại các tuyến Trần Quốc Toản, Trần Hưng Đạo, Lý Thường Kiệt.là những tuyến ngang nối vào một tuyến dọc Quán Sứ-Trần Bình Trọng đã liên tục gây ra úng ngập tại khu vực này. - Nghiên cứu đã xác định được các điểm nhạy cảm có thể gây nên úng ngập cho các khu phố một cách cục bộ và dẫn đến úng ngập cho cả khu vực nhiều tuyến phố. Nghiên cứu về hệ thống cân bằng nước nội đô đã chỉ ra đƣợc 30 điểm mất cân bằng của hệ thống nước nội đô Hà Nội. Từ đó, một kết luận quan trọng là: Việc xác định được các điểm mất cân bằng một cách chính xác sẽ là chìa khóa để tiến đến giải pháp thoát úng ngập của hệ thống thoát nước nội đô Hà Nội. Thảo luận về mất cân bằng liên kết giữa cống và hồ Đây là tình trạng MCB khá phổ biến do có khá nhiều hồ nằm trong nội thành. Tuy nhiên, do chủ đích xây các ngưỡng tràn tránh đổ mọi nước ô nhiễm ra hồ nên vô hình chung, chủ thuyết này đã gây ra hiện tượng MCB cống-hồ. Đó chính là nguyên nhân gây ra úng ngập cục bộ tại các lưu vực xung quanh hồ, mặc dù các hồ còn đủ lớn, thậm chí dư thừa khả năng chứa nước úng cho các tiểu lưu vực xung quanh. Khu vực Hồ Thuyền Quang, Hồ 7 Mẫu nằm ở vị trí trọng yếu tiêu nước ra sông Sét từ Hồ Bảy Mẫu với cửa phai Nam Khang. Tại khu vực này, do có hồ rộng, diện tích bề mặt thông thoáng nên 19 tình trạng úng ngập có thể được giải quyết có kế hoạch hoặc được “lập trình”. Tuy nhiên, tình trạng ngập úng vẫn thường xuyên xảy ra tại chính các phố cũ như Trần Hưng Đạo, Dã Tượng, khu Ga Hà Nội, Hai Bà Trưng v.v. Câu hỏi đặt ra là: Vai trò điều tiết tại chỗ của hồ Bẩy Mẫu đóng vai trò nnư thế nào đối với nhu cầu thoát úng ngập cho toàn bộ khu vực phía thượng lưu vừa nêu trên? Phân tích kết quả mô phỏng tuyến phố Trần Bình Trọng ta thấy, tại mức 3,85 thì ở mức này, tuyến cống Trần Bình Trọng đã ngập gần 1/2 lưu lượng của toàn tuyến. Như thế trạng thái MCB giữa cống đối với hồ đã xảy ra, trước hết từ chủ thuyết xây những ngưỡng tràn tại các cửa phai để ngăn nước cống xả ô nhiễm ra hồ. Điều này cũng đã xảy ra một cách tương tự tại các liên kết Minh Khai và Trần Khát Chân ra sông Kim Ngưu. Kết quả tình trạng úng ngập đã xảy ra do liên kết giữa cống/hồ điều hòa; cống/sông tiêu làm cho vận hành động của hệ thống bị mất cân bằng. 3.3.2 Kết quả và thảo luận về MCB chất, mối liên quan giữa MCB chất và MCB lƣợng. 3.3.2.1 Kết quả phân tích ô nhiễm Kết quả phân tích chất lượng nước sông, hồ khu vực nội thành Hà Nội 10 điểm nghiên cứu trong 2 đợt với 2 mực nước cao và cạn được thể hiện trong các bảng biểu dưới đây: Bảng 3-3: Kết quả phân tích chất lượng nước hồ và nước sông nội thành Hà Nội ở mức nước cao, trong lũ (09/8/2013 Hình 3-39: Thí dụ về ngưỡng tràn tại cửa phai Trần Bình Trọng tại 7:30 PM 8/8/2013 Bảng 3-4: Kết quả phân tích chất lượng nước hồ và nước sông nội thành Hà Nội ở mức nước cạn (09/9/2013) 20 Như vậy, trước khi đề cập đến vấn đề xử lý trong quan hệ cân bằng lượng và chất, ta thấy rằng chất lượng nước sông, hồ khu vực nội thành Hà Nội chịu tác động mạnh bởi hoạt động sinh hoạt và nước mưa, cũng như chịu tác động mạnh bởi hoạt động phát triển đô thị, kinh tế xã hội trong lưu vực. Cụ thể, kết quả phân tích cho thấy nước sông đang trong trạng thái ô nhiễm về các chất hữu cơ, N, P có nguồn gốc nhân sinh. N-tot dao động trong khoảng từ 2,7 đến 15,6 mg L -1 , P-tot dao động trong khoảng từ 0,13 đến 0,71 mg L-1. Thông số COD quan trắc được dao động trong khoảng 7 đến 60 mg L -1 . Sự khác biệt có ý nghĩa thông kê về chất lượng nước trong lũ và sau lũ cho thấy sự ánh hưởng rõ nét của nước mưa đến chất lượng nước sông, hồ khu vực nội đô đã được nghiên cứu. Phân tích