Lũ quét xảy ra khi lượng mưa vượt quá khả năng hấp thụ hoặc dẫn nước của hệ thống thoát nước và mặt đất. Ở các thành phố, một số yếu tố làm trầm trọng thêm hiện tượng này:
Bề mặt không thấm nước: đô thị hóa thay thế cảnh quan thiên nhiên bằng các bề mặt không thấm nước như bê tông, nhựa đường và mái nhà. Những vật liệu này ngăn nước mưa thấm vào đất, làm tăng đáng kể lượng nước chảy tràn trên bề mặt.
Hệ thống thoát nước cũ kỹ: nhiều thành phố có cơ sở hạ tầng thoát nước mưa lỗi thời, khó có thể ứng phó với cường độ mưa hiện đại, thường dẫn đến tắc nghẽn và chảy tràn.
Biến đổi khí hậu: sự nóng lên toàn cầu đã làm gia tăng các kiểu thời tiết, dẫn đến các cơn bão thường xuyên và nghiêm trọng hơn. Các khu vực đô thị phải đối mặt với rủi ro cao hơn khi cường độ mưa tăng lên.
Địa hình: độ dốc tự nhiên và đô thị quy hoạch kém có thể dẫn nước vào các khu vực trũng thấp, làm tăng khả năng xảy ra lũ lụt cục bộ.
Chiến lược phòng ngừa lũ quét ở khu vực đô thị
Để giảm thiểu lũ quét hiệu quả, các thành phố phải áp dụng phương pháp tiếp cận toàn diện kết hợp công nghệ hiện đại, cơ sở hạ tầng được cải thiện và quy hoạch bền vững.
Hạ tầng xanh
Hạ tầng xanh được thiết kế dựa vào thiên nhiên để quản lý nước mưa, giúp các thành phố giảm lượng nước chảy tràn, tăng khả năng hấp thụ nước và cải thiện khả năng phục hồi sinh thái. Các yếu tố của hạ tầng xanh đô thị gồm:
Vườn mưa: là các vùng trũng nông, được trồng cây để thu gom và hấp thụ nước chảy tràn từ các bề mặt không thấm nước; giúp lọc các chất ô nhiễm, giảm lưu lượng đỉnh và làm đẹp không gian đô thị.
Mái nhà xanh: bao gồm thảm thực vật được trồng trên mái nhà, giúp hấp thụ lượng mưa và giảm lượng nước chảy tràn. Chúng cũng cung cấp khả năng cách nhiệt, làm giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị.
Rừng đô thị: giúp tăng độ thấm của đất, chặn nước mưa và làm chậm dòng chảy bề mặt, cải thiện chất lượng không khí và tính thẩm mỹ.
Cải tạo hệ thống thoát nước
Hiện đại hóa hệ thống thoát nước mưa là rất quan trọng đối với các thành phố thường xuyên phải đối mặt với tình trạng ngập lụt.
Hệ thống thoát nước công suất lớn: mở rộng và nâng cấp hệ thống thoát nước để xử lý khối lượng nước lớn hơn có thể làm giảm nguy cơ tràn trong những trận mưa lớn.
Hệ thống thoát nước thông minh: được trang bị cảm biến theo dõi mực nước theo thời gian thực, cho phép quản lý lũ chủ động và giảm thời gian phản ứng.
Các giải pháp sáng tạo như bể chứa nước mưa và hệ thống thoát nước phi tập trung:
Trong đó, bể chứa nước mưa được thiết kế để tạm thời chứa nước mưa dư thừa, đóng vai trò là vùng đệm, giảm tác động tức thời của lượng mưa lớn. Bể chứa nước mưa có thể là tự nhiên hoặc nhân tạo. Chúng được đặt ở vị trí chiến lược tại các khu vực dễ xảy ra lũ lụt để chặn dòng chảy và ngăn lũ lụt hạ lưu. Các bể chứa nước hiện đại còn cung cấp mục đích giải trí cho cư dân (sử dụng đa mục đích).
Các hệ thống thoát nước phi tập trung tập trung vào việc phân phối các giải pháp quản lý nước mưa trên toàn thành phố thay vì chỉ dựa vào cơ sở hạ tầng trung tâm. Những yếu tố căn bản của hệ thống này gồm:
Vỉa hè thấm: việc thay thế nhựa đường truyền thống bằng vỉa hè thấm cho phép nước thấm qua bề mặt và thấm xuống đất, làm giảm dòng chảy bề mặt.
Mương sinh học: có chứa thảm thực vật được thiết kế để làm chậm và lọc nước mưa; hiệu quả cao trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm và giảm nguy cơ lũ lụt.
Thu gom nước mưa: trong các thùng hoặc bể ngầm giúp giảm thiểu dòng chảy đồng thời cung cấp nguồn nước có giá trị cho các mục đích sử dụng không phải để uống như tưới tiêu.
Bên cạnh đó, các thành phố cần vận dụng công nghệ hiện đại để giảm nhẹ nguy cơ lũ lụt. Những tiến bộ về công nghệ đã cách mạng hóa quy hoạch đô thị và quản lý thảm họa thiên nhiên, cung cấp các công cụ mới để chống lũ quét hiệu quả.
Các mô hình dự báo thời tiết tiên tiến và cảm biến hỗ trợ IoT giúp các thành phố theo dõi lượng mưa, mực nước và các khu vực dễ bị lũ lụt theo thời gian thực. Hệ thống cảnh báo sớm cho phép chính quyền đưa ra cảnh báo kịp thời, giảm thiểu thiệt hại và cứu sống người.
Trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn ngày càng được sử dụng nhiều để dự đoán các mô hình lũ lụt dựa trên dữ liệu lịch sử, dự báo lượng mưa và địa hình đô thị. Điều này cho phép các thành phố lập kế hoạch cải thiện hệ thống thoát nước và ứng phó khẩn cấp hiệu quả hơn.
Quy hoạch đô thị bền vững là điều cần thiết để giảm thiểu rủi ro lũ quét. Bằng cách tích hợp khả năng chống chịu lũ lụt vào thiết kế thành phố, các khu vực đô thị có thể thích ứng tốt hơn với các điều kiện khí hậu thay đổi.
Quản lý phân vùng và sử dụng đất: các khu vực dễ bị lũ lụt có thể được thiết kế như các không gian xanh hoặc khu vực mật độ thấp để giảm thiểu thiệt hại về tài sản. Các quy định nghiêm ngặt có thể ngăn chặn việc xây dựng ở các khu vực có nguy cơ cao.
Quản lý nước mưa tích hợp (ISM): kết hợp kỹ thuật, sinh thái và sự tham gia của cộng đồng để quản lý nước mưa một cách toàn diện. Quá trình này đòi hỏi một loại hình hợp tác mới và thay đổi các hoạt động trong toàn bộ quá trình: từ giai đoạn chiến lược và quy hoạch tổng thể đến giai đoạn hiện thực hóa.
Các tòa nhà chống lũ: bằng cách kết hợp vật liệu chống lũ và thiết kế nâng cao công trình có thể bảo vệ các công trình ở những khu vực dễ bị tổn thương, ví dụ nâng cao nền móng, chống thấm tầng hầm và lắp đặt thiết bị ngăn dòng chảy ngược.
Dưới đây là những ví dụ thành công trong việc giảm thiểu lũ quét đô thị:
Chương trình ABC Waters của Singapore
Singapore đã triển khai một mạng lưới rộng lớn các hồ chứa, cơ sở hạ tầng xanh và các chương trình giáo dục theo sáng kiến Active, Beautiful, Clean (ABC) Waters. Chương trình này tăng cường khả năng chống chịu lũ lụt đồng thời cải thiện tính thẩm mỹ và đa dạng sinh học của đô thị. ABC là viết tắt của ba từ Active (chủ động), Beautiful (đẹp) và Clean (sạch) với hàm ý hướng tới vai trò chủ động hơn của con người trong việc bảo vệ nguồn nước và cảnh quan luôn sạch đẹp.
Cơ quan Nguồn nước quốc gia Singapore (PUB) - đơn vị chủ quản của chương trình ABC Waters, cho biết sẽ xây dựng thêm các “khu vườn mưa” tại tám trường học trong năm 2016. Theo PUB, các khu vườn này sẽ là nơi vừa học vừa chơi của học sinh, nơi các em có thể tìm hiểu thêm về nước và thiên nhiên.
Chương trình ABC Waters là một minh chứng về sự thành công và những nỗ lực không ngừng của Chính phủ Singapore vì một môi trường và nguồn nước bền vững trong 10 năm qua. Dưới sự chủ trì của PUB, tổng cộng đã có 32 dự án thuộc chương trình ACB Waters được hoàn thành trên khắp Singapore, đem lại nhiều giá trị cộng đồng và môi trường cho đảo quốc sư tử. Chính phủ Singapore cũng đã kêu gọi sự tham gia tích cực hơn nữa từ các đơn vị tư nhân và cơ quan công quyền khác. 54 dự án thuộc dạng này vẫn đang được triển khai và sẽ sớm hoàn thành trong thời gian tới.
Hình 1: Sông Kallang - Công viên Bishan-Ang Mo Kio một dự án hàng đầu thuộc Chương trình ABC Waters là hệ thống kênh mương nhỏ tự nhiên không “bê tông hóa” thành cống hộp kín.
Kế hoạch quản lý lũ quét của Copenhagen
Copenhagen đã xây dựng một kế hoạch toàn diện để quản lý lũ quét, bao gồm xây các hồ chứa nước ngầm, các bề mặt thấm và các công viên đa chức năng đóng vai trò như các khu vực chứa nước lũ.
Hình 2: Kế hoạch quản lý Cloudburst là một chiến lược toàn thành phố của Đan Mạch để ứng phó với các sự kiện mưa lớn cực đoan.
Kế hoạch hạ tầng Xanh của Thành phố New York
Thành phố New York đầu tư mạnh vào mái nhà xanh, vườn mưa và mương thoát nước sinh học để giảm thiểu tác động của nước mưa. Kế hoạch này nhằm mục đích giảm 40% lượng nước chảy tràn trong vòng 20 năm.
Hình 3: Sáng kiến mái nhà xanh được triển khai rộng rãi ở NewYork.
Khi đô thị hóa diễn ra nhanh hơn và rủi ro khí hậu gia tăng, các thành phố phải phát triển để chủ động giải quyết các thách thức về lũ quét. Các xu hướng mới nổi bao gồm:
Các giải pháp dựa trên thiên nhiên: việc khai thác khả năng quản lý nước thông qua các vùng đất ngập nước, rừng ngập mặn và hệ sinh thái đô thị đang trở nên phổ biến như một giải pháp thay thế bền vững cho cơ sở hạ tầng cứng.
Sự tham gia của cộng đồng: việc giáo dục cộng đồng về rủi ro lũ lụt và kêu gọi họ tham gia các quy trình lập kế hoạch đảm bảo rằng các giải pháp là thiết thực, được chấp nhận rộng rãi và được thực hiện hiệu quả.
Hợp tác liên ngành: Chính phủ, doanh nghiệp và tổ chức phi lợi nhuận phải hợp tác với nhau để tài trợ và triển khai các chiến lược phòng chống lũ lụt sáng tạo. Quan hệ đối tác công tư có thể đẩy nhanh tiến độ và tập hợp các nguồn lực.
Có thể thấy, lũ quét gây ra mối đe dọa đáng kể đối với các khu vực đô thị. Tuy nhiên, bằng cách hiểu được nguyên nhân sinh ra lũ quét, áp dụng các chiến lược sáng tạo, cũng như áp dụng công nghệ hiện đại, các thành phố có thể giảm bớt rủi ro liên quan đến vấn đề này. Quy hoạch đô thị hiệu quả và phát triển cơ sở hạ tầng bền vững sẽ là chìa khóa để kiến tạo những thành phố kiên cường có khả năng chống chịu các thách thức do biến đổi khí hậu gây ra. Đầu tư vào các giải pháp này ngay hôm nay không chỉ đảm bảo an toàn cho con người và giảm thiệt hại về tài sản mà còn nâng cao chất lượng cuộc sống cho cư dân thành thị, tạo ra môi trường xanh hơn, an toàn hơn và bền vững hơn cho các thế hệ tương lai.
https://toposmagazine.com/flash-flood/
ND: Mai Anh