Tải bản đầy đủ

Thu trữ và sử dụng nước mưa tại các thành phố

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG

CHỦ ĐỀ: THU TRỮ VÀ SỬ DỤNG NƯỚC MƯA TẠI
CÁC THÀNH PHỐ.

Giáo viên giảng dạy:

PGS.TS. Trần Văn Quy
PGS.TS. Nguyễn Thị Loan

Nhóm 5:

Lê Danh Quân
Đàm Thị Trung Hiếu

Lớp:

Cao học K24 Kỹ thuật Môi trường

Hà Nội - 04/2017



MỤC LỤC


MỞ ĐẦU
Nước là một nguồn tài nguyên thiết yếu và quan trọng trong cuộc sống của
loài người và các sinh vật trên trái đất. Vì nước đang trở nên khan hiếm ở nhiều
quốc gia hay vùng lãnh thổ, nên nhiều nơi trên thế giới đang phải chịu đựng tình
trạng thiếu nước và nước sạch.
Trước đây, ở một số thành phố lớn trên thế giới hết nước dùng, chính phủ các
nước có chiều hướng xây thêm đập ở các vùng thượng nguồn. Tuy nhiên việc này
làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái và ảnh hưởng đến cuộc sống các khu dân cư vùng
thượng nguồn. Tại thủ đô Hà Nội, mỗi lần có sự cố xảy ra với đường ống dẫn nước
sạch sông Đà kéo dài khoảng một tuần, cuộc sống sinh hoạt của tất cả các hộ gia
đình bị ảnh hưởng trầm trọng vì không có nước để ăn uống và phục vụ sinh hoạt.
Các hộ dân phải đi xin, sử dụng nước giếng khoan không đảm bảo chất lượng trong
khi chờ khắc phục sửa chữa đường ống.
Mặt khác Hà Nội và các thành phố lớn ở Việt Nam ngày càng phát triển, sự
đô thị hóa khiến thành phố bao phủ hoàn toàn bằng nhựa đường và bê tông, khiến
nước mưa không thể ngấm xuống lòng đất. Hậu quả là Hà Nội trở thành một thành
phố nóng, thiếu nước nhưng lại hay ngập úng mỗi đợt mưa lớn. Ở bài tiểu luận này
chúng em đề xuất một giải pháp là “thu trữ và sử dụng nước mưa ở các thành phố”
giúp phục hồi sự tuần hoàn nước tự nhiên, khiến thành phố trở nên dễ chịu hơn,
phát triển theo hướng bền vững và thân thiện với môi trường. Chúng ta có thể kiểm
soát ngập lụt trong thành phố bằng cách lưu trữ nước mưa trên các mái nhà, mặt đất
và cho chúng thấm xuống đất. Nước mưa lưu trữ này có thể được sử dụng cho
nhiều mục đích khác nhau, cho phép chúng ra đảm bảo tự cung cấp nước ở mức độ
nào đó.
Tạo điều kiện cho nước mưa ngấm xuống đất có thể ngăn ngừa và giảm thiểu
việc các thành phố bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm nhiệt, phòng ngừa tình trạng khan
hiếm nước và cải thiện môi trường đô thị, ngoài ra nó cũng góp phần tái tạo nguồn
nước dưới đất. Thu trữ và sử dụng nước mưa là một giải pháp toàn diện cho các
vấn đề tài nguyên nước và môi trường ở các khu đô thị và thành phố.


1. TỔNG QUAN VỀ MƯA
Mưa là một hiện tượng tự nhiên, là sự ngưng tụ của hơi nước khi gặp điều
kiện lạnh. Mưa được tạo ra khi các hạt nước khác nhau rơi xuống bề mặt Trái Đất
từ các đám mây.


Trong dân gian, mưa được phân thành mưa rào, mưa phùn, mưa ngâu,…
Trung tâm khí tượng thuỷ văn Việt Nam phân mưa theo mức độ lượng mưa:


Mưa vừa: Lượng mưa đo được từ 16 – 50 mm/24h.



Mưa to: Lượng mưa đo được từ 51 – 100 mm/24h.



Mưa rất to: Lượng mưa đo được > 100 mm/24h.
Ngoài ra, còn có các dạng khác như:



Tuyết: Tuyết rơi hay mưa tuyết là một hiện tượng thiên nhiên, giống như
mưa nhưng là mưa của những tinh thể đá nhỏ.



Sương: Đây là một dạng của sự ngưng tụ. Sương được tạo ra từ hơi ấm của
khí quyển bị ngưng tụ lại sau một ngày nắng ấm và xuất hiện trong đêm trên
bề mặt bị làm lạnh như những giọt nhỏ. Các bề mặt lạnh sẽ làm lạnh không
khí ở gần đó, làm giảm độ ẩm mà không khí ở đó có thể giữ được. Lượng hơi
nước dôi ra sẽ bị ngưng tụ. Khi nhiệt độ hạ đủ thấp, sương sẽ tạo thành trong
các hạt nước đá nhỏ.

Sau khi mưa, đa số mọi người đều cảm thấy dễ chịu, hiện tượng này được
giải thích là do lượng ion mang điện tích âm tăng lên. Tuy vậy, nếu mưa kéo dài
nhiều ngày thì do độ ẩm tăng cao nên sẽ gây cảm giác khó chịu. Mưa mang lại
nước, nguồn sống cho tất cả các sinh vật trên Trái Đất. Ở những vùng có nhiệt độ
cao, mưa làm giảm nhiệt. Mưa là một mắc xích quan trọng trong chu kỳ tuần hoàn
của nước.
Nước mưa có phần giống như nước cất vì cũng là hơi nước ngưng tụ. Hơi
nước từ mặt biển, sông, hồ,…bốc lên khi vào các tầng khí quyển, gặp lạnh ngưng
tụ lại và rơi thành mưa. Nhưng nước mưa khác với nước cất ở chỗ là có chứa nhiều
yếu tố hoá học, vi sinh vật mà nước mưa đã hấp thụ suốt quá trình ngưng tụ và tiếp
xúc với không khí trong khí quyển.
Nước mưa rơi từ độ cao xuống sẽ hoà tan và tiếp xúc với các tạp chất trong
không khí, vì vậy trong nước mưa có chứa nhiều bụi, vi khuẩn, các tạp chất hoá học
vô cơ và hữu cơ. Lượng vi khuẩn và các tạp chất hoá học nhiều hay ít tuỳ thuộc vào
mùa, vào từng khu vực, từng vùng…


Nước mưa thường có tính axit nhẹ (độ pH khoảng từ 6,2 – 6,4) do khí Nito
kết hợp với Oxy (nhờ các tia lửa điện của sấm sét) rồi kết hợp với nước thành axit
Nitoric, đồng thời với nhiều loại axit khác do quá trình kết hợp trong lưu chuyển.
2. HIỆN TRẠNG THU TRỮ VÀ SỬ DỤNG NƯỚC MƯA TRÊN THẾ GIỚI
VÀ VIỆT NAM.
Ở vùng Andes Nam Mỹ, hiếm khi có mưa nhưng sương mù thường lơ lửng
sát mặt đất. Một tấm chắn màu đen rộng 3600m 2 được đặt để chắn sương mù và thu
nước ngưng tụ. Bằng phương pháp này, tối đa có thể thu được 11m3 nước/ngày.
Ở các vùng nông thôn miền Đông Bắc Thái Lan, không có sông lớn chảy
qua. Do sự xâm thực của biển vào đất liền làm nước ngầm ở đây không uống được
vì nhiễm mặn, nên người dân ở khu vực này đã sử dụng nước mưa từ rất lâu.
Lượng mưa hằng năm vào khoảng 1300mm, nhưng vào mùa khô từ tháng 10 đến
tháng 1 rất ít mưa. Nước mưa chỉ được hứng khi mưa tới. Các bể chứa nước mưa
dung tích 11m3, các vại chứa nước 0,6m3 và các bình chứa nước nhỏ hơn đã được
sử dụng để dự trữ nước mưa.
Ở Đức việc tận dụng nước mưa được đẩy mạnh để bảo tồn nguồn nước
ngầm- nguồn nước cấp của thành phố. Có 2 loại nước ngầm: loại 1 là “nước ngầm
tự do” nằm từ trong tầng đất không thấm qua được đến lên đến độ sâu 30m dưới
mặt đất. Loại thứ hai là “nước ngầm hạn chế” nằm ở tầng đất không thấm qua
được. Nước ngầm hạn chế được bơm lên phục vụ cho hệ thống cấp nước của hầu
hết thành phố. Tuy nhiên bơm quá nhiều sẽ làm nguồn nước ngầm cạn kiệt và gây
sụt lún. Ở Osnabruck và Erlange việc tận dụng nước mưa có chức năng bảo tồn
nước ngầm hạn chế vì tận dụng nước mưa dẫn đến giảm việc bơm nước ngầm lên.
Ở Đức lượng mưa trung bình năm chưa bằng nửa so với Việt Nam nhưng cả người
dân và chính quyền đều tích cực xúc tiến sử dụng nước mưa, chính quyền thành
phố cũng đang tài trợ phát triển việc tận dụng nước mưa. Hệ thống tận dụng nước
mưa ở Đức là hứng từ các mái nhà, rồi chứa trong các bể ngầm và nước mưa được
sử dụng trong các công trình vệ sinh, giặt giũ quần áo và mục đích khác. Nước mưa
chảy tràn ra khỏi bể chứa sẽ thấm vào lòng đất để tái sinh nước ngầm.
Việt Nam có lượng mưa trung bình nhiều năm là 1.940mm, với tổng lượng
640 tỷ m3/năm, là một trong những quốc gia có lượng mưa vào loại lớn trên thế
giới (Theo Chiến lược Quốc gia về tài nguyên nước đến năm 2020). Nếu có thể tận
dụng được dù chỉ một phần nhỏ lượng nước khổng lồ mà thiên nhiên ban tặng sẽ
góp phần bảo vệ nguồn tài nguyên nước quý giá cũng như giảm bớt chi phí sử dụng
nước.


Tại Việt Nam việc thu trữ nước mưa đã được người dân áp dụng từ hàng
nghìn năm nay. Từ xa xưa người Việt Nam đã thu nước mưa coi đây như nguồn
nước sạch để phục vụ ăn uống, nước mưa được thu và đựng trong các chum vại
sành sứ. Ngay cả đến thời nay, ở các vùng nông thôn các hộ gia đình vẫn thu trữ
nước mưa, nước mưa được chứa trong các bể bê tông cốt thép hoặc vẫn chứa trong
các chum vại sành to. Vì theo quan niệm của người dân nước mưa trong mát và
sạch hơn so với nước giếng khoan hay giếng khơi nên nước mưa thu được chủ yếu
phục vụ cho nhu cầu ăn uống và sinh hoạt. Ở các thành phố hoặc các khu đô thị
phát triển người dân sử dụng nước máy sạch nên họ không còn thói quen thu trữ
nước mưa để phục vụ cho sinh hoạt. Ngoài ra tại các thành phố lớn ô nhiễm không
khí cũng là một trong những lý do khiến người dân không thu trữ và sử dụng nước
mưa. Nước mưa sẽ được chảy qua các ống dẫn của các hộ gia đình sau đó được xả
chảy xuống cống thoát nước.
Hiện nay ở Việt Nam công nghệ “trữ nước trong hồ cát” được áp dụng tại
huyện Cát Hải, Hải Phòng và triển khai tại một số huyện ven biển. Công nghệ này
mang tính ưu việt, tránh được sự thẩm thấu, nhiễm mặn, giảm chi phí dự trữ, khai
thác triệt để tài nguyên nước mưa, góp phần giải quyết nguồn nước cho vùng biển
và hải đảo. Công nghệ trữ nước mưa này cũng có thể áp dụng cho nhiều vùng khác
nhau với điều kiện có nguồn cát. Người dân có thể tự làm hồ trữ nước với quy trình
đơn giản, thời gian sử dụng vài chục năm, chi phí chỉ vài triệu đồng tùy theo khối
lượng nước trữ. Chất lượng nước dự trữ đáp ứng nhu cầu sinh hoạt.
Ngoài ra một số công nghệ khác như trữ nước trên đồi cát để phục vụ nhu
cầu tưới tiêu nông nghiệp cũng phát huy hiệu quả tốt.
3. MÔ HÌNH THU TRỮ VÀ SỬ DỤNG NƯỚC MƯA TRONG CÁC THÀNH
PHỐ.
Ta có thể thấy rằng nước mưa là nguồn tài nguyên rất quan trọng. Tuy nhiên
thay vì trân trọng nó thì hiện nay chúng ta lại đang để nước mưa chảy xuống các
đường cống ở các thành phố. Đồng thời chẳng hề xem xét kỹ lưỡng những lợi ích
của việc thu trữ và sử dụng nguồn tài nguyên này. Ở một số nước, người ta xây
những bể chứa, hồ chứa lớn trên thượng nguồn để tích nước, trong khi đó lại mang
suy nghĩ: thật rắc rối khi mưa ở những thành phố, chúng ta cần mưa nhiều ở những
vùng có các hồ chứa chứ không phải mưa ở thành phố này. Do vậy những việc làm
cần thiết bây giờ là coi lượng nước mưa mà chúng ta đang để chảy tràn xuống cống
là nguồn nước tiềm năng, làm nhiều các “đập nước nhỏ” (bể chứa nước mưa) ở các
khu đô thị, các thành phố một cách triệt để, cố gắng lập kế hoạch xây dựng hệ
thống cung cấp nước độc lập. Đây là những mục tiêu cơ bản của chúng ta nhằm tận
dụng nước mưa.


Tại Hà Nội sau trận lụt lịch sử năm 2008, chính quyền đã tu sửa và làm mới
lại các đường ống cống thoát nước để giảm ngập lụt trong thành phố. Tuy nhiên
hiện tượng ngập lụt cục bộ trong nội thành vẫn thường xuyên xảy ra khi có các trận
mưa lớn kéo dài. Các đường phố trong nội thành ngày càng mở rộng và được phủ
ngày càng nhiều bê tông và nhựa đường, do vậy nước mưa không thể thấm xuống
lòng đất. Hậu quả là lượng lớn nước mưa đổ vào cống cùng một lúc dẫn đến ngập
lụt xảy ra.
Một vấn đề khác mà Hà Nội hay các thành phố nói chung phải đối mặt, đó là
mặt đường nhựa hay bê tông cản trở sự thấm nước mưa do vậy nước ngầm không
được bổ sung và trở nên khô cạn, kéo theo hậu quả là mặt đất cũng trở nên khô hạn.
Khi chưa đô thị hóa, lượng nước mưa chảy tràn trên bề mặt xuống cống là 30%,
lượng nước mưa bốc hơi sau mưa là 35%, ngấm trên bề mặt nông 20%, và ngấm
sâu đi vào nước ngầm là 15% ở các thành phố. Ngày nay thì các đô thị sau khi bê
tông hóa, đô thị hóa thì lượng nước mưa chảy tràn trên bề mặt xuống các đường
cống là 55%, nước mưa bay hơi 30%, lượng nước mưa ngấm trên bề mặt nông
giảm còn 10% và ngấm sâu đi vào nước ngầm chỉ còn 5%. Điều này gián tiếp làm
nguồn tài nguyên nước dưới đất ngày càng cạn kiệt và không kiểm soát được hiện
tượng đảo nhiệt ở các thành phố hay khu đô thị.
Có khá nhiều các biện pháp được đưa ra giải quyết vấn đề ngập úng sau mưa
trong đô thị hay các thành phố nhưng hầu hết chỉ là các giải pháp tạm thời, hoặc
hiệu quả không cao, gây lãng phí. Chúng ta chi một lượng lớn tiền mỗi năm để nạo
vét tu bổ các con sông, các cống thoát nước, làm thêm các cống thoát nước, các
trạm bơm thoát nước, nhưng lại bỏ qua những cách đơn giản nhưng hiệu quả thân
thiện với môi trường, nâng cao ý thức con người với việc bảo vệ môi trường và có
giá trị sử dụng lâu dài.
3.1. Đối với nhà riêng biệt.

Hình 1. Mô hình thu trữ nước mưa đối với nhà riêng biệt


Đối với các căn nhà tách biệt, nước mưa thu gom từ mái nhà, đây là phương
pháp dễ làm bất kể cấu trúc ngôi nhà ra sao. Điều chúng ta nên làm là để lượng
nước mưa chảy vào máng của mái nhà mà không cần đến hệ thống đường ống.
Những mái nhà của xí nghiệp, điểm đỗ xe và các nơi khác đều có thể thu gom nước
mưa. Cũng như vậy nước mưa có thể thu gom từ các mái hiên, tấm che mưa nắng,
sàn ban công.
Nước mưa nên được thu giữ không có chất bẩn và các loại rác khác. Nước
thu trữ này được sử dụng trong các công trình vệ sinh, tưới tiêu, rửa xe, lau nhà.
Điều thiết yếu với tất cả các thành viên trong gia đình là quan tâm đến việc sử dụng
nước mưa. Họ nên tham gia cọ rửa mái nhà, máng hứng nước và luôn duy trì bể
chứa sạch để đảm bảo cho quá trình thu gom nước mưa.
Việc tạo nên nguồn nước cho chính chúng ta bắt đầu từ nỗ lực của chúng ta
dự trữ nước mưa. Ví dụ nếu tất cả các hộ gia đình tại Hà Nội thu trữ nước mưa thì
tổng sức chứa sẽ là con số rất lớn. Theo số liệu năm 2014, số lượng nhà ở Hà Nội
khoảng 1.300.000 mái nhà, tạm tính trung bình mỗi mái nhà khoảng 50m 2, với
lượng mưa trung bình năm ở Hà Nội là 1.800mm, thì lượng nước dự trữ sẽ là
50*1,8*1.300.000=117.000.000 m3 trong một năm. Trong khí đó nhà máy nước
sạch Sông Đuống đang xây dựng với tổng chi phí đầu tư 5.000 tỷ, dự tính khi hoàn
thành có công suất là 300.000m3/ngày đêm (109.500.000m3/năm) ít hơn rất nhiều
so với tổng lượng nước mưa thu trữ nếu tất cả các hộ gia đình thu trữ trong một
năm ở Hà Nội.
Trung bình mỗi căn nhà xây tách biệt có 4 người ở Việt Nam thường sử dụng
400-800l/ngày (Theo TCVN 4513-1988). Do vậy lượng nước mưa đáng lẽ bị bỏ
quên mà có thể thu được để sử dụng so với tổng lượng nước cấp mỗi ngày là:
(50m2*1,8m): (0,8m3*365 ngày)*100%= 30%.
Trong khi đó lượng nước phục vụ cho việc vệ sinh chiếm 22% tổng lượng
nước tiêu thụ của một gia đình, do đó lượng nước mưa thu được hoàn toàn có thể
đảm bảo về dung tích phục vụ cho nhu cầu này.
Vấn đề khó khăn nhất để khuyến khích sử dụng nước mưa quy mô các hộ gia
đình là việc bố trí được không gian cho bể chứa nước mưa và lượng nước mưa quá
lớn. Khi xây dựng một ngôi nhà riêng thì nên xây bể chứa nước mưa bằng bê tông
được gia cố chắc chắn đặt ngầm dưới lòng đất, lưu ý bể ngầm này tránh xa bể ngầm
chứa nước cấp thành phố và bể tự hoại của hộ gia đình. Bể này cũng đóng vai trò
như móng nhà mà không cần phải thêm khoảng không hoặc thêm chi phí. Tuy
nhiên nó có thể chứa nhiều nước mưa dùng cho việc tưới cây, dùng cho các công


trình vệ sinh (nước xả bồn cầu…), rửa xe hay dự phòng trong các trường hợp khẩn
cấp.
Trong ngôi nhà đã xây dựng sẵn thì có thể xây dựng bể chứa nước mưa hoặc
sử dụng bồn chứa làm sẵn đặt trong vườn hay lối ra vào. Tuy nhiên do hạn chế về
dung tích chứa nên khó chứa được nhiều nước mưa trong loại bể này khiến cho
việc tích trữ và sử dụng bị hạn chế. Đây cũng là lý do chính tại các thành phố lớn,
các hộ gia đình không thu trữ nước mưa. Tuy nhiên nếu với những ngôi nhà có đủ
diện tích đặt bể chứa thì nên thu trữ và sử dụng nước mưa theo đề xuất như trên, hộ
gia đình sẽ tiết kiệm được khoản lớn chi phí và còn giáo dục ý thức trẻ em trong gia
đình về vấn đề môi trường.
Tại Nhật Bản, một số hộ gia đình hiện thực hóa tầm quan trọng của việc sử
dụng nước mưa bằng cách sử dụng bơm tay. Ưu điểm của cách sử dụng bơm tay là
bơm tay vẫn hoạt động ngay cả khi mất điện, tiết kiệm chi phí điện năng tiêu thụ
của bơm máy. Hơn thế nữa mỗi lần bơm bằng tay là một lần gợi nhớ ý nghĩa của
việc sử dụng nước mưa cũng như nhắc nhở tiết kiệm nước. Loại bơm này có thể
gây phiền hà nhưng lại có thể có giá trị hơn các loại bơm động cơ khác. Do đó bơm
tay thủ công được khuyến khích sử dụng trong các hộ gia đình, đăc biệt là để giáo
dục ý thức trẻ em tại Nhật Bản.

Hình 2. Sử dụng bơm tay để lấy nước mưa thu trữ


3.2. Đối với khu tập thể, khu chung cư

Hình 3. Mô hình thu trữ nước mưa đối với các khu tập thể, khu chung cư.
Tại những khu chung cư, khu tập thể thì diện tích thu gom nước mưa sẽ giới
hạn nếu thu nước mưa theo từng tầng, nơi đặt và dung lượng bể chứa có thể không
được thiết kế trong quá trình xây dựng. Không giống như những căn nhà riêng biệt,
việc nâng cấp hay sửa chữa hệ thống đường ống dẫn khá khó khăn, do đó nước
mưa thu trữ được cũng không thể sử dụng với nhiều mục đích.
Lợi thế của việc thu nước mưa từ các chung cư, khu tập thể là có diện tích
mái lớn, có thể thu được lượng lớn nước mưa từ mái hay sân thượng. Nếu khu dân
cư tán thành thì có thể sử dụng nước mưa chảy từ trên sân thượng xuống qua ống
dẫn, đến bể chứa tại ban công của các hộ gia đình cao nhất. Khi bể chứa trên ban
công cao nhất đầy thì nước mưa thu được sẽ tự động chảy xuống bể chứa ban công
tiếp theo, và cứ như vậy với các ban công sau đó. Các hộ gia đình ở mỗi tầng đều
có thể sử dụng nước mưa thu trữ bằng các ống nối trích ngang từ bể chứa đến từng
hộ. Trong trường hợp này vị trí lắp đặt, kích thước bể chứa và phương pháp chảy
tràn nên được thống nhất. Ngoài ra việc sử dụng nước mưa vào các mục đích thông
thường khác như rửa xe, tưới cây cũng khá dễ dàng.
Cũng giống như nhà riêng biệt, vấn đề khó khăn nhất để khuyến khích sử
dụng nước mưa tại các khu chung cư, khu tập thể đã xây dựng là việc bố trí được
không gian cho bể chứa nước mưa. Với các khu chung cư, có thể việc đặt bể chứa


tại các tầng sẽ không được quản lý tòa nhà cho phép vì tốn diện tích và ảnh hưởng
tới mỹ quan của tòa nhà, ngoài ra vấn đề lắp đặt thêm đường ống dẫn nước mưa,
hay thêm ống dẫn nước cấp thành phố (phục vụ khi bể chứa nước mưa không có
nước) khá khó khăn và tốn kém. Với các khu tập thể đã xây dựng thì diện tích hạn
chế nên việc đặt thêm các bể chứa cần phải tính toán sao cho phù hợp với các hộ
gia đình và khu dân cư.
3.3. Thu trữ nước mưa đối với đường cao tốc trên cao

Hình 4. Mô hình thu trữ nước mưa đối với đường cao tốc trên cao
Tại Hà Nội có nhiều cầu vượt và đường cao tốc trên cao, tuy nhiên mỗi khi
mưa, nước mưa thường chảy về ống thoát nước sau đó được xả trực tiếp xuống
lòng đường phía dưới, hoặc xả tràn từ trên cao xuống phần đất trồng cây phía dưới
đường trên cao khiến điểm đất tiếp nhận bị xói mòn, cây cối không phát triển được,
gây mất mỹ quan. Trong khi đó các tuyến đường này thường có mật độ giao thông
và mật độ bụi trong không khí cao nên thường xuyên phải rửa đường, dập bụi. Ví
dụ như đường cao tốc trên cao vành đai 3 ở Hà Nội với chiều dài hơn 8,9Km với
chiều rộng nền đường theo TCVN 4054:2005 là 22,5m thì lượng nước mưa chảy
tràn trên đoạn đường này trung bình một năm là 360.450m3.


Hình vẽ trên là mô hình thu gom nước mưa ở các tuyến đường cao tốc trên
cao, hay các cầu vượt nhóm e tham khảo và tự thiết kế. Các bể chứa nước mưa sẽ
được đặt tại dưới gầm cầu, nơi mà hiện nay ở thành phố Hà Nội chúng ta trồng cỏ
hoặc bỏ không. Sẽ có máng thu nước mưa đầu cơn, nước mưa đầu cơn sẽ chảy về
thùng chứa nước mưa đầu cơn, khi thùng này đầy sẽ kéo ròng rọc và mở các thiết
bị thu nước mưa, để nước mưa thu được chảy vào các bể chứa sau khi đã qua thiết
bị lọc. Khi các bể chứa đầy, nước mưa dư thừa sẽ tiếp tục chảy xuống bể chứa
ngầm dưới đất hoặc nếu không có bể chứa ngầm sẽ chảy xuống vùng đất xung
quanh (đã rải đá sỏi để tránh việc xói mòn khi lượng nước chảy mạnh) hoặc chảy
xuống cống.
Trong các khu đô thị đông đúc thì việc đảm bảo có được không gian để xây
dựng các bể chứa nước mưa là rất khó khăn. Lắp đặt các hệ thống chứa nước mưa
dưới những con đường hay các toà nhà lớn đang sử dụng là vấn đề phức tạp do chi
phí cao và khó bảo dưỡng. Thậm chí nếu chúng ta chờ trong tương lai xây dựng lại
đô thị thì cũng có rất ít thay đổi về quy hoạch đường xá hay các tòa nhà lớn. Do đó
khoảng trống không sử dụng dưới các đoạn đường cao tốc, cầu vượt, hay tàu điện
trên cao rất có giá trị và nên được sử dụng làm nơi chứa nước mưa. Lượng nước
mưa thu trữ trên để phục vụ cho việc rửa đường hay tưới cây sẽ tiết kiệm một
khoản lớn chi phí cũng như tránh lãng phí nước sạch để phục vụ cho tưới đường
hay tưới cây trong thành phố. Hơn nữa, việc này còn giúp giảm được sức tải của
các hệ thống cống thoát nước.
3.4. Hồ điều hòa
Lượng nước mưa thu được trên các nhà riêng biệt, khung chung cư, khu tập
thể hay trên các đường cao tốc trên cao, đường tàu điện trên cao là khá ít so với
lượng nước mưa chảy tràn. Việc áp dụng công nghệ thu trữ nước mưa chảy tràn ở
Nhật Bản vào các thành phố ở Việt Nam là khá khó khăn, tốn kém và không phù
hợp vì nhiều lý do như hệ thống hạ tầng giao thông, hệ thống đường ống cống,
công nghệ,… Việc sử dụng các hồ điều hòa tại các thành phố tại Việt Nam để làm
nơi thu trữ nước mưa là một giải pháp điều tiết (tăng và giảm) lưu lượng dòng chảy
nước mưa một cách tự nhiên nhằm chống úng, ngập và giảm chi phí xây dựng,
quản lý hệ thống thoát nước. Ngoài ra, có thể điều chỉnh lưu lượng để phục vụ cho
mục đích tưới tiêu trong sản xuất nông nghiệp, bảo vệ môi trường…
Mùa mưa ở Việt Nam thường có lưu lượng nước mưa rất lớn, nhưng chỉ xảy
ra trong một thời gian ngắn nhất định. Hồ điều hòa có vai trò điều tiết nước mưa
nhằm giảm bớt kích thước của cống dẫn, công suất trạm bơm nước. Hiện nay, trong
hầu hết các hệ thống thoát nước đô thị ở Việt Nam đều tồn tại hồ tự nhiên và hồ
nhân tạo. Hồ điều hòa trong các thành phố thường tận dụng hồ tự nhiên để giảm


kinh phí xây dựng, nhưng trong một số trường hợp đặc biệt thì có thể xây dựng hồ
nhân tạo.
Hồ điều hòa nước mưa tại Việt Nam còn nhỏ về quy mô, thiếu công trình
điều tiết nên vận hành không được đảm bảo theo khoa học, hồ mới được quan tâm
trong những năm gần đây, thường chậm trễ trong việc cải tạo và nâng cấp. Nhìn
chung, việc sử dụng hồ vào mục đích điều hòa nước mưa chưa hiệu quả với các lý
do
như sau:
- Các hồ phân bố không hợp lý trong hệ thống đã giảm khả năng điều tiết.
- Tỷ lệ diện tích hồ trên diện tích đô thị, thành phố còn thấp.
- Các hồ ở vị trí có địa hình cao sẽ khó cho việc điều tiết nước mưa vào và
ra.
- Dung tích điều tiết thực tế của các hồ giảm do bị lấn chiếm, bồi lắng hoặc ô
nhiễm, sử dụng cho mục đích khác.
- Kết nối giữa hồ và hệ thống tiêu kém khiến khả năng điều tiết của hồ giảm.
- Vận hành hồ chưa khoa học, việc nước vào ra khỏi hồ không có sự kiểm
soát.
Hồ điều hòa đóng vai trò quan trọng trong các đô thị và thành phố, hồ có
nhiều tác dụng như tạo cảnh quan môi trường, điều tiết nước mưa làm giảm ngập
úng, cải tạo vi khí hậu, làm nơi vui chơi giải trí của con người… Người dân và
chính quyền nên có hành động bảo vệ, duy trì và mở rộng các hồ điều hòa. Khi điều
kiện khí hậu biến đổi theo chiều hướng cực đoan và các đô thị mở rộng không
ngừng thì vai trò của hồ điều hòa càng cần được quan tâm đúng mức.
3.5. Xử lý và sử dụng nước mưa thu trữ hợp lý.
Độ sạch nước mưa được xác định bằng nguồn thu gom. Trong khi đó mức độ
yêu cầu về độ sạch còn tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Ví dụ nước mưa có chất
lượng tương đối cao nếu được hứng từ mái nhà sạch, nếu loại bỏ cặn thì nước mưa
cũng có thể trở thành nước ăn uống được tại những vùng thiếu nguồn nước tự
nhiên, nước sạch. Hay nước mưa thu từ mái các tòa nhà, ban công, mái che không
sạch lắm vẫn được sử dụng trong các nhà vệ sinh, tưới cây.


Bảng 1. Cách sử dụng các loại nước mưa thu được
Mức độ sạch
A
B
C
D

Nơi thu nước mưa
Mái nhà (những nơi người và
động vật không thường xuyên sử
dụng tới, ít bụi bẩn)
Mái nhà (những nơi được người
và động vật sử dụng thường
xuyên)
Sân, nhà bãi đỗ xe

Cách sử dụng nước mưa
Dùng trong nhà vệ sinh,
tưới cây, rửa xe, lọc làm
nước uống
Dùng trong nhà vệ sinh,
tưới cây và các mục đích sử
dụng khác (trừ nước uống)
Dùng trong nhà vệ sinh,
tưới cây, rửa xe
Đường xá, đường trên cao, đường Dùng trong nhà vệ sinh,
cao tốc trên cao
tưới cây, rửa xe

Chất lượng nước mưa thu trữ phụ thuộc vào chất lượng không khí cũng như
mức độ sạch của dụng cụ thu gom và bể chứa. Những điều kiện này phụ thuộc vào
môi trường xung quanh. Ví dụ như ngôi nhà có vườn cây bao quanh thì cần thiết
phải có tấm lưới ngăn để lá cây không rơi vào khu vực thu trữ. Nếu đó là vùng cát
hoặc khu đất rộng lớn gần đó thì cần phải có các dụng cụ lắng lọc để loại bỏ cặn
bẩn. Các giải pháp có thể sẽ khác nhau sao cho phù hợp với mục đích sử dụng.
Nước mưa sử dụng làm nước uống hay tắm rửa hoặc tiếp xúc với cơ thể thì
cần phải có quá trình tiệt trùng nguồn nước. Tuy nhiên đối với mục đích không phải
là nước dùng cho sinh hoạt thì chỉ cần quá trình xử lý vật lý đơn giản như sàng lọc
hoặc lắng cát. Nếu thiết bị xử lý quá phức tạp sẽ tăng về mặt chi phí, khó bảo
dưỡng, tốn diện tích. Biện pháp xử lý nước mưa càng đơn giản càng tốt tùy theo
mục đích sử dụng và chất lượng nước mưa.
Trong khi không thể ngăn chặn việc hòa tan hoặc nhiễm bẩn bởi các chất
trong không khí vào nước mưa thì chúng ta có thể tránh việc làm nhiễm bẩn thêm
nước mưa thu trữ bằng cách thường xuyên lau rửa sạch sẽ nhưng khu vực thu trữ
nước mưa. Nếu không chú ý đến việc làm sạch ban đầu thì cần phải có nhiều bước
làm sạch nước mưa phức tạp hơn ở các công đoạn sau trước khi được sử dụng.


Tại điểm thu gom: Rác như lá cây, rêu, đất cát… tại vùng thu gom nước mưa
cần được làm sạch thường xuyên, nhất là vào các mùa mưa để tránh làm tắc nghẽn
các đường ống.
Bể lọc, bể lắng, lưới lọc: Trong mùa khô, các bể lọc, bể lắng cần được làm
sạch. Đối với bể chứa nước mưa đặt trên mặt đất, cặn lắng phải được loại bỏ bằng
đường ống thải dưới đáy bể. Phía bên trong bể chứa phải được làm sạch từ một đến
năm năm một lần, phụ thuộc vào lượng cặn lắng. Cặn rác mắc trên tấm lưới lọc nên
được loại bỏ thường xuyên.
Nên dừng việc thu trữ hoặc tạm ngưng sử dụng nước mưa trong suốt quá
trình và sau khi làm sạch đường ống. Nước mưa thu trữ từ sân hoặc các điểm đỗ xe
tốt hơn hết là nên dùng trong các công trình vệ sinh kể cả là đã qua quá trình lọc
sạch. Nước mưa thu gom từ các đường bộ lớn, đường tàu thường chứa dầu, bụi
bẩn, muội và các hợp chất độc hại khác nên trước khi sử dụng cần có quá trình lọc
và chỉ sử dụng cho các công trình vệ sinh hoặc tưới cây, rửa đường.
Nước mưa rơi xuống và kéo theo các chất bẩn lơ lửng trong không khí. Nước
mưa trong các thành phố thường chứa các hợp chất độc hại như SO 2, NOx phát sinh
từ khói khí thải của các phương tiện giao thông và các cơ sở sản xuất. Cũng như
vậy bụi bẩn và muội chứa các hợp chất có hại thâm nhập và đọng lại trên khu vực
gom nước mưa như mái nhà. Đây chính là những nguyên nhân khiến nước mưa bị
nhiễm bẩn. Sau những đợt khô hạn kéo dài thì hiện tượng ô nhiễm đầu cơn càng
đặc biệt nghiêm trọng, vì thế trong khoảng từ 1-5mm lượng nước mưa đầu cơn
thường nhiễm bẩn đến mức không dùng cho bất cứ mục đích nào. Do đó cần phải
loại bỏ nước mưa đầu cơn khỏi hệ thống thu nước mưa.
Ngoài ra còn có lưu ý nếu nước mưa sử dụng cho mục đích vệ sinh mà trong
bể chứa thiếu nước sẽ không sử dụng được, nên điều cần thiết là bổ sung nguồn
nước cấp của thành phố hoặc khu dân cư để đảm bảo đủ lượng nước khi trời không
mưa. Những công trình ứng dụng nước mưa với quy mô lớn được thiết kế có sử
dụng nguồn nước bổ sung tự động của thành phố với van nổi hoặc gậy điều khiển
bằng điện cực để kiểm soát bổ sung nước khi mực nước trong bể chứa thấp hơn
mực nước quy định. Nước trong bể chứa cũng có thể được cung cấp một cách đơn
giản bằng việc mở van bằng tay khi cần thiết.
Không chỉ nước mưa chảy tràn sau khi các bể chứa đầy mà cả nước mưa đã
sử dụng cho các mục đích như rửa xe, làm mát cũng nên được đưa trở lại vào lòng
đất. Đây là cách thức hoàn trả dần nước cho các vùng dưới lòng đất. Nước thấm
xuống đất sẽ thúc đẩy các quá trình tái nạp lại và kiểm soát “hiện tượng đảo nhiệt”
tại các khu vực đô thị. Ngoài ra lượng nước sau sử dụng này khi ngấm xuống đất có
thể góp phần vào duy trì và khôi phục nguồn nước ngầm đang ngày càng cạn kiệt.


4. MỘT SỐ THIẾT KẾ CÁC CƠ SỞ CÓ HỆ THỐNG THU TRỮ VÀ SỬ
DỤNG NƯỚC MƯA Ở NHẬT BẢN.
Nhật bản được biết đến như là một trong những nước có nền kỹ thuật hiện
đại bậc nhất trên thế giới với nhiều ứng dụng công nghệ thực tiễn, được đưa vào áp
dụng trong cuôc sống hiệu quả. Không những thế Nhật Bản còn là nước đi đầu về
tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, tái chế và xây dựng một cuộc sống thân thiện, bảo
vệ môi trường. Cũng như Việt Nam, Nhật Bản là một nước có lượng mưa trung
bình hằng năm khá cao vì thế việc ứng dụng khoa học công nghệ vào việc sử dụng
triệt để nguồn nước mưa đã được Nhật Bản nghiên cứu từ rất lâu. Hơn hết đây là
những công trình hoàn toàn có thể áp dụng tại Việt Nam.
4.1. Ngôi nhà do kiến trúc sư Kiyoshi Sato thiết kế.

Hình 5. Mẫu nhà do kiến trúc sư Kiyoshi Sato thiết kế
Thông số:
Loại nhà: nhà xây kiểu đứng độc lập, bê tông chịu lực.
Diện tích sàn: 130m2.
Mục đích sử dụng nước mưa: xả nước bồn cầu, tưới cây, nước làm mát điều
hòa không khí, giặt giũ.
Diện tích vùng thu gom nước mưa: mái nhà 64 m2.
Bể chứa nước mưa: ngầm dưới lòng đất, dung tích 40m3.
Đây là kiểu nhà cây theo kiểu đứng độc lập từ năm 1987 tại Nhật Bản, nó
được coi là một hình mẫu kiến trúc đi tiên phong trong việc ứng dụng hệ thống sử
dụng nước mưa hoàn hảo.


Ngôi nhà có bể chứa ngầm dưới lòng đất với dung tích 40 m 3 để thu nước
mưa từ mái nhà. Nước mưa chủ yếu được sử dụng trong các công trình vệ sinh, xả
bồn cầu, và nếu còn đủ có thể dùng cho việc giặt giũ quần áo.
Ngôi nhà cho thấy rõ ý tưởng sử dụng nước mưa theo quy mô hộ gia đình.
Việc sử dụng nước mưa để làm mát mái bằng cách giăng các đường ống dẫn nước
mưa thu được ngay trên mái nhà. Ngày nay nhiều hộ gia đình ở Nhật Bản còn lắp
đặt thiết bị năng lượng mặt trời đặt trên mái nhà để phục vụ cho máy bơm bơm
nước mưa thu được lên mái để làm mát. Điều này có thể giúp nhiệt độ phòng thấp
hơn so với bình thường 30C. Ngoài ra nhiều người cũng làm mát mái nhà bằng cách
đặt rải rác bể chứa nước mini trên mái nhà.
4.2. Nhà tập thể thân thiện với môi trường ở thành phố Koganei

Hình 6. Nhà tập thể thân thiện với môi trường ở thành phố Koganei.
Đây là một khu tập thể 3 tầng có áp dụng các công nghệ kiến trúc hàng đầu
để bảo vệ môi trường: toàn bộ ngôi nhà được phủ xanh, hệ thống làm mát không


khí theo phương pháp bức xạ từ dưới tầng hầm, hệ thống ứng dụng nước mưa, các
pin và thiết bị tự động chạy bằng năng lượng mặt trời.
Trên mái nhà người ta làm khung giàn và đổ đất để có thể trồng rau. Đất và
cây trồng trong những bồn nhỏ treo trên giàn có tác dụng ngăn bớt ánh nắng mặt
trời và giảm sự bức xạ nhiệt từ mái che tới các phòng. Thêm vào đó là giảm bớt sự
ngập úng xung quanh tòa nhà khi mưa to nhờ thấm nước mưa từ trên mái.
Nước mưa thu trữ được sử dụng để tưới cây, trên ban công và phía ngoài
ngôi nhà được phủ đầy màu xanh tạo nên không khí trong lành. Nước mưa thu
được từ mái nhà được chứa trong bể ngầm rồi được bơm lên bể chứa đặt trên mái
nhà bằng bơm chạy bằng năng lượng mặt trời.


KẾT LUẬN
Có thể nói mưa chính là quà tặng từ thiên nhiên ban tặng cho chúng ta. Tuy
nhiên để thấy được tầm quan trọng của nước mưa thì không phải ai cũng biết được,
vì thế chúng ta đang lãng phí và bỏ quên một nguồn tài nguyên quý giá.
Một nghiên cứu vừa được công bố trên Tạp chí Science Advanced của Mỹ
cho thấy 4 tỷ người trên hành tinh (tương đương 2/3 nhân loại) đang sống trong
tình trạng thiếu nước ngọt và ít nhất một tháng trong năm họ không được đáp ứng
đầy đủ nhu cầu về nước sạch. Và trong tương lai số lượng này sẽ tăng lên nhanh
chóng, con người sẽ thiếu nước trầm trọng, một phần vì ô nhiễm, một phần vì khai
thác sử dụng lãng phí trong quá khứ. Vì thế việc tận dụng nguồn nước mưa đã được
nghĩ đến và ứng dụng thành công ở một số quốc gia, điển hình là Nhật Bản và Đức.
Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, lại có đường bờ biển trải dài do
đó lượng mưa hàng năm là rất lớn. Nước mưa thực chất vẫn được nhân dân thu trữ
từ lâu tuy nhiên ngày nay việc thu trữ chỉ còn ở các khu nông thôn để sử dụng trong
đời sống hàng ngày.
Với khoa học kỹ thuật hiện đại ngày nay, chúng ta cần đưa việc thu trữ, tận
dụng nước mưa phổ cập rộng rãi hơn, đặc biệt là ở các khu vực thành phố, các khu
đô thị, những nơi đang chịu ảnh hưởng xấu về vấn đề môi trường bởi quá trình đô
thị hóa, bê tông hóa. Việc thu trữ nước mưa ngoài lợi ích góp phần làm giảm áp lực
lên các cống thoát nước, giảm ngập lụt trong thành phố, còn có rất nhiệu lợi ích
khác như tiết kiệm một khoản chi phí lớn cho chính quyền cũng như các hộ gia
đình và các lợi ích về môi trường.
Nên nghiên cứu kĩ hơn về lý thuyết sử dụng nước mưa để thúc đẩy việc sử
dụng thực tế trên quy mô cả nước. Cần phải biến lý thuyết thành ứng dụng thực tế,
cần phải có sự trao đổi thông tin về lý thuyết và thực tiễn sử dụng nước mưa giữa
những người dân, các cấp chính quyền địa phương hay cấp quốc gia, các kỹ sư và
cả những nhà khoa học, đồng thời cần học hỏi các công nghệ hay ứng dụng của các
nước đã thành công trong việc ứng dụng mô hình thu trữ và sử dụng nước mưa này.
Nếu thực hiện được điều này thì đây chắc chắn là một bước đi thành công để
hướng tới sự phát triển bền vững ở nước ta.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4513:1988 Cấp nước bên trong- Tiêu chuẩn
thiết kế - PCCC.
- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4054:2005 Đường ô tô - Yêu cầu thiết kế.
- Brad Lancaster (2006) - Rainwater harvesting for drylands: Guiding
principles to welcome rain into your life and landscape .
Lloyd S. D, Wong T. H. F, Porter B (2002) - The planning and construction
of an urban stormwater management scheme.
- Nguyễn Hướng Điền, Trần Công Minh (2001) - Nghiên cứu chu kỳ dao
động của lượng mưa ở Việt Nam.
- Nước mưa và chúng ta 100 cách sử dụng nước mưa (1995).
- Lưu Văn Quân, Nguyễn Tuấn Anh (2013) Thực trạng sử dụng hồ điều hòa
trong hệ thống thoát nước mưa ở một số đô thị thuộc đồng bằng bắc bộ Việt
Nam.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×