ThS. Nguyễn Việt Dũng, ThS. Vương Thu Hoài

Viện Quy hoạch môi trường, Hạ tầng kỹ thuật đô thị và nông thôn

1. Khái niệm và cách tiếp cận của thoát nước bền vững và hạ tầng xanh

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và đô thị hóa nhanh chóng, các thành phố hiện đại đang phải đối mặt với hàng loạt thách thức về môi trường, đặc biệt là vấn đề quản lý nước mưa và bảo vệ hệ sinh thái đô thị. Hai khái niệm nổi bật trong chiến lược phát triển đô thị thích ứng và bền vững là thoát nước đô thị bền vững (Sustainable Urban Drainage Systems – SUDS) và hạ tầng xanh (Green Infrastructure – GI). Dù có những điểm giao thoa nhất định, hai khái niệm này xuất phát từ các cách tiếp cận khác nhau và phục vụ các mục tiêu riêng biệt trong quản lý đô thị.

Khái niệm “Hệ thống thoát nước đô thị bền vững – Sustainable Urban Drainage System (SUDS)” là một hệ thống các giải pháp kỹ thuật và sinh thái nhằm mô phỏng chu trình tự nhiên của nước mưa trong khu vực đô thị. Mục tiêu chính của SUDS là giảm thiểu lượng dòng chảy bề mặt, giảm thiểu nguy cơ ngập lụt, đồng thời cải thiện chất lượng nước thải trước khi xả ra môi trường tiếp nhận. Cách tiếp cận này ưu tiên việc giữ nước tại chỗ, tăng khả năng thấm và bốc hơi, làm chậm dòng chảy, thay vì sử dụng các phương pháp thoát nước tập trung truyền thống. Một số giải pháp điển hình bao gồm: mái xanh, mặt đường thấm nước, rãnh thoát nước sinh học, bể điều tiết nước mưa, và vườn mưa.

Hạ tầng xanh (GI) là một hệ thống tích hợp các yếu tố tự nhiên và bán tự nhiên trong không gian đô thị nhằm duy trì các chức năng sinh thái, tăng khả năng chống chịu khí hậu, đồng thời cải thiện chất lượng sống cho cư dân. Hạ tầng xanh không chỉ giới hạn ở chức năng quản lý nước mưa, mà còn bao gồm nhiều thành phần như công viên đô thị, hành lang xanh, khu vực trồng cây, mặt nước tự nhiên, và các kết nối sinh thái. Cách tiếp cận của GI mang tính hệ thống và toàn diện hơn, với mục tiêu tạo ra một mạng lưới không gian xanh liên kết, phục vụ đa chức năng: bảo tồn đa dạng sinh học, giảm hiệu ứng đảo nhiệt, hỗ trợ giao thông phi cơ giới, và thúc đẩy sức khỏe cộng đồng.

Mặc dù cả hai cùng hướng đến mục tiêu phát triển bền vững đô thị và có thể tích hợp trong thiết kế tổng thể, SUDS và GI vẫn có những điểm khác biệt căn bản về mục tiêu, phạm vi và cách tiếp cận. Thứ nhất, SUDS tập trung vào quản lý nước mưa đô thị với trọng tâm là kiểm soát số lượng và chất lượng dòng chảy, trong khi GI nhấn mạnh đến việc tạo lập và duy trì mạng lưới sinh thái đô thị phục vụ nhiều mục tiêu môi trường và xã hội. Thứ hai, SUDS chủ yếu là các giải pháp kỹ thuật chuyên biệt, có thể tích hợp vào các dự án quy hoạch hạ tầng hoặc công trình riêng lẻ; ngược lại, GI là một khái niệm quy hoạch tổng thể, yêu cầu sự phối hợp đa ngành và liên kết không gian cấp vùng hoặc đô thị. Thứ ba, về mối quan hệ, SUDS có thể được xem là một cấu phần của hạ tầng xanh, trong đó đóng vai trò chuyên biệt về chức năng thủy học.

Các hình trên cho thấy phát triển các không gian xây dựng làm thay đổi chu trình nước trong tự nhiên. Chu trình tự nhiên của nước xuất phát từ mưa, và quay trở lại nước ngầm thông qua sự thoát hơi nước, xâm nhập và dòng chảy. Tuy nhiên, đô thị hóa phần lớn đã phá vỡ quá trình này. Các bề mặt không thấm nước (giao thông, công trình…) hoàn toàn thay đổi chu trình tự nhiên của dòng chảy [2].

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang diễn ra với các hiện tượng cực đoan (mưa lớn, bão…) dòng chảy bề mặt tại đô thị có thể dẫn đến lũ lụt, ngập úng. Đô thị hóa, bê tông hóa làm tăng dòng chảy bề mặt do tạo ra nhiều các bề mặt không thấm nước như vỉa hè, các tòa nhà, hệ thống đường, dòng chảy nước mưa trực tiếp vào cống, mương, ao hồ nguồn tiếp nhân cuối còn gây ra hiện tượng xói mòn và bồi lắng. Ngoài ra trong quá trình sản xuất và hoạt động của con người, các chất ô nhiễm dễ dàng theo dòng chảy bề mặt tới các nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm làm thay đổi các tính chất hóa học của nước và cả hệ thống chu trình nước bị ảnh hưởng, đó cũng là lý do vì sao chất lượng nước mưa đô thị cũng là một vấn đề lớn cần giải quyết.

Hệ thống thoát nước truyền thống thường được thiết kế để tiêu thoát nhanh nhất. 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 và ô nhiễm ở các khu vực hạ lưu tăng. Việc dẫn nước mưa còn làm mất khả năng bổ sung tại chỗ cho nước ngầm. Phát hiện và khắc phục những tồn tại trên, các nghiên cứu mới đã áp dụng các giải pháp kỹ thuật thay thế, theo phương thức tiếp cận mới hướng tới duy trì các đặc điểm dòng chảy tự nhiên 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 thẩm thấu, đồng thời kiểm soát ô nhiễm – đó là cách tiếp cận thoát nước bền vững.

Trái lại, Hệ thống thoát nước đô thị bền vững là hệ thống thoát nước hoạt động dựa trên việc tận dụng chức năng của hê sinh thái tự nhiên nhằm xây dựng hệ thống thoát nước với một nguyên lý khác so với các nguyên lý thoát nước mưa truyền thống. Đó là thay vì làm thế nào để thoát nhanh nước mưa ra khỏi đô thị bằng các hệ thống kênh thẳng, cống ngầm, cống hộp thì SUDS làm chậm lại các quá trình nêu trên và đưa nước mưa phục vụ cộng đồng với những giải pháp kỹ thuật mà trong đó sử dụng triệt để các khả năng lưu giữ và làm sạch của hệ sinh thái tự nhiên vào việc cải thiện chất lượng nước, bổ cập nguồn nước ngầm cộng với việc làm hài hoà cảnh quan thiên nhiên; trong đó, xử lý ô nhiễm do nguồn thải phân tán và chống ngập là những vấn đề chủ yếu và cấp bách. [3]

Chu trình nước trong: tự nhiên (trái); tại khu vực phát triển đô thị chưa có hệ thống thoát nước bền vững (giữa); và khu vực đô thị có áp dụng thoát nước bền vững (phải). [4]

Hệ thống thoát nước bền vững đem lại những lợi ích cụ thể như:

Lồng ghép, cải thiện tính sinh thái trong các không gian xây dựng đô thị [3]:

• Hỗ trợ và chuyển đổi hệ thống thoát nước truyền thống theo chu trình nước sinh thái tự nhiên.
• Giảm diện tích bề mặt không thấm nước.
• Tăng khả năng thẩm thấu.
• Cải thiện chất lượng vi khí hậu và môi trường.
• Tăng thêm không gian cây xanh cho đô thị.
• Giảm thiểu hiện tượng “đảo nhiệt đô thị”.
• Hỗ trợ phục hồi tăng cường đa dạng sinh học.
• Hỗ trợ quá trình xử lý nước tự nhiên, bảo vệ môi trường nước

Giảm tải cho hệ thống hạ tầng thoát nước.

• Giảm tải cho mạng lưới thoát nước hiện hữu.
• Giảm tải cho nhà máy xử lý nước.
• Giảm thiểu rủi ro lũ lụt và ngập úng cũng như ứng phó với các hiện tượng thời tiết cực đoan trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Gia tăng và cải thiện cảnh quan và sức khỏe cộng đồng dân cư đô thị.

• Tạo khả năng tiếp cận tới không gian cây xanh và mặt nước cho người dân đô thị.
• Tạo ra các không gian để thư giãn, phục hồi sức lao động.
• Tạo cơ hội để người dân gắn kết và có trách nhiệm hơn với môi trường.
• Tạo ra không gian cho giáo dục, tăng cường nhận thức về các vấn đề sinh thái và môi trường đô thị.

Cách tiếp cận của hệ thống thoát nước bền vững dựa trên mối quan hệ chặt chẽ giữa các cấp độ quản lý thoát nước từ cấp quản lý nhỏ nhất là công trình (tại nguồn) cho đến các cấp ở quy mô lớn hơn như khu vực và cuối cùng là cấp vùng với phạm vi rộng hơn, sau đó nước mưa mới được đưa tới nguồn tiếp nhận như sông, kênh, hồ chính v.v…

• Tại cấp công trình nước mưa cần được thu giữ càng nhiều càng tốt để giảm thiểu lượng dòng chảy bề mặt cũng như giảm tải cho hệ thống thoát nước chung đô thị. Ở cấp độ quản lý nguồn, nước mưa được quản lý dòng chảy càng gần nguồn càng tốt với các giải pháp như mái xanh, thu nước mưa và tái sử dụng, mặt lát thấm.
• Kiểm soát ở cấp độ khu vực thường được áp dụng cho một khu vực cụ thể (ví dụ: khu dân cư, khu phố…) với các giải pháp điển hình như dải lọc, mương xanh, hào thấm, lọc sinh học
• Quản lý nước mưa cấp độ vùng, dòng chảy được lưu trữ tước khi thoát ra nơi tiếp nhận cuối cùng với các giải pháp như ao hoặc hồ giữ nước, đất ngập nước nhân tạo.

Các cấp độ quản lý thoát nước bền vững

Có rất nhiều giải pháp cho hệ thống thoát nước bền vững và được gắn kết với nhau theo các cấp độ quản lý để định hướng cho công tác quy hoạch và thiết kế phù hợp với bối cảnh của mỗi địa phương. Bảng sau đây trình bày các giải pháp SUDS phổ biến.

Nguồn: [1]

Các giải pháp thoát nước bền vững thường được lồng ghép trong quy hoạch và thiết kế của hạ tầng xanh, không gian xanh trong đô thị. Mặc dù, SUDS có chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn so với hệ thống thoát nước truyền thống. Nhưng theo kinh nghiệm của một số quốc gia phát triển (ví dụ như Đan Mạch), công tác vận hành, chăm sóc, bảo trì hệ thống yêu cầu phải thực hiện thường thường xuyên, đồng thời với chi phí nhân công lao động cao là yếu tố hạn chế trong đối với việc áp dụng và duy trình SUDS. Tuy nhiên, ở nhiều đô thị của Việt Nam, xu hướng tự trồng rau tại nhà (sân thượng, ban công, vườn) đang trở nên phổ biến trong những năm gần đây. Do đó, đây chính là yếu tố tiềm năng và vô cùng quan trọng trong việc kết hợp giữa mô hình nông nghiệp đô thị với hệ thống thoát nước bền vững để hạn chế được thách thức nêu trên khi áp dụng SUDS. Cách tiếp cận này rất phù hợp để áp dụng cho cấp độ quản lý tại nguồn và khu vực. Chính vì vậy, giải pháp SUDS được áp dụng vào các công trình nhằm thu gom nước mưa phục vụ cho nông nghiệp đô thị và giảm tải cho hệ thống thoát nước chung của đô thị gián tiếp giảm thiểu rủi ro ngập lụt.

2. Nông nghiệp đô thị

Cùng với sự phát triển của đô thị hóa, diện tích đất canh tác nông nghiệp đang ngày càng bị thu hẹp. Sự phát triển của nông nghiệp đô thị nhằm đáp ứng yêu cầu về lương thực và thực phẩm tại một số địa phương. Nông nghiệp đô thị đang là một khuynh hướng phát triển mạnh mẽ ở các đô thị lớn ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Theo quan điểm của Fao (The Food and Agriculture Organisation), nông nghiệp đô thị được định nghĩa là một ngành sản xuất ở khu vực đô thị và vùng ngoại ô nhằm cung cấp lương thực, thực phẩm tại chỗ cho đô thị

Các không gian nông nghiệp trong đô thị có thể là một trong những giải pháp nhằm giải quyết những vẫn đề môi trường tại các khu vực đô thị – là một bộ phận cấu thành của hạ tầng xanh (cung cấp không gian xanh, điều hòa vi khí hậu, hỗ trợ tiêu thoát nước…), đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Bên cạnh đó, ở các khu vực đô thị ngày nay, người dân đang có xu hướng chuyển sang hình thức tự cung cấp các nguồn thực phẩm do sự thiếu minh bạch về nguồn gốc xuất xứ cũng như băn khoăn về chất lượng của các sản phẩm trên thị trường. Đã bắt đầu hình thành những phong trào trồng rau quả trên sân thượng, vườn nhà,… với nhiều quy mô và hình thức canh tác khác nhau. Việc hỗ trợ phong trào này không những làm tăng khả năng phục hồi của môi trường, mà còn gián tiếp tăng cường các mối quan hệ xã hội, đặc biệt là với đối tượng phụ nữ và người cao tuổi.

Lợi ích của nông nghiệp đô thị [5]

3. Kinh nghiệm thực tiễn tại Việt Nam

Dựa trên ý tưởng này, Viện quy hoạch môi trường, Hạ tầng kỹ thuật đô thị và nông thôn (trực thuộc Viện Quy hoạch đô thị và nông thôn Quốc gia) đã phối hợp với tổ chức tư vấn đa ngành NIRAS – Đan Mạch thực hiện dự án nghiên cứu về Thoát nước đô thị bền vững kết hợp với nông nghiệp đô thị, thí điểm tại thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc. Mục tiêu của dự án nghiên cứu là áp dụng rộng rãi hệ thống thoát nước đô thị bền vững kết hợp nông nghiệp đô thị quy mô nhỏ nhằm tăng cường khả năng chống chịu với BĐKH cho đô thị; giảm thiểu rủi ro, hậu quả của lũ lụt, ngập úng tới cộng đồng dân cư và các công trình hạ tầng; tăng cường nhận thức và nâng cao năng lực về ứng phó BĐKH và SUDS; tạo công ăn việc làm góp phần giảm nghèo.

Ngoài ra, dự án sẽ có ý nghĩa vô cùng thực tiễn đối với ngành xây dựng nói chung và thành phố Vĩnh Yên nói riêng. Một số ý nghĩa chính của dự án đem lại là:

– Góp phần cụ thể hóa và thực hiện các nội dung của Chương trình mục tiêu, Chiến lược quốc gia về ứng phó với BĐKH; Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh cũng như  Đề án “Phát triển các đô thị Việt Nam ứng phó với biến đổi khí hậu giai đoạn 2013 – 2020”.

– Góp phần nâng cao nhận thức và tăng cường năng lực cho các bên liên quan về ứng phó, giảm thiểu BĐKH cũng như mô hình thoát nước đô thị bền vững kết hợp nông nghiệp đô thị trong công tác quy hoạch và phát triển đô thị (từ cấp trung ương tới địa phương).

– Kết quả áp dụng thí điểm tại thành phố Vĩnh Yên tạo lập cơ sở cho Bộ Xây dựng soạn thảo, ban hành hướng dẫn về hạ tầng xanh, SUDS kết hợp nông nghiệp đô thị.

– Tạo tiền đề để nhân rộng việc áp dụng hệ thống thoát nước bền vững kết hợp nông nghiệp đô thị tới các tỉnh thành khác với chi phí cho công tác ứng phó thấp hơn các giải pháp kỹ thuật khác.

– Chuyển giao kiến thức, kinh nghiệm và tăng cường hợp tác quốc tế.

– Tạo lập hình ảnh và giới thiệu kinh nghiệm áp dụng hệ thống SUDS kết hợp với nông nghiệp/vườn đô thị của thành phố Vĩnh Yên tới cộng đồng quốc tế cũng như trong khu vực.

             – Kết nối với các dự án có liên quan, ví dụ: Vĩnh Yên là một trong ba thành phố thuộc phạm vi dự án “thành phố Xanh” của Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB) và sẽ thực hiện phát triển tích hợp với cải thiện môi trường đô thị thông qua thực hiện kế hoạch hành động thành phố xanh (GCAPs).

            – Góp phần cải thiện môi trường và phát triển đô thị Vĩnh Yên ứng phó giảm thiểu biến đổi khí hậu và bền vững.

Kết quả của dự án đã thiết lập hệ thống thoát nước bền vững tại 04 hộ gia đình và trường mầm non Đống Đa trên địa bàn thành phố Vĩnh Yên với tiêu chí góp phần giảm thiểu ngập lụt; dễ dàng can thiệp thực hiện; có sự tham gia của cộng đồng; gắn với nông nghiệp đô thị và có khả năng nhân rộng.

Sơ đồ nguyên lý hệ thống thoát nước bền vững từ công trình kết hợp nông nghiệp đô thị [5]

4. Kết luận

Đối với mô hình kết hợp nông nghiệp đô thị có thể nhân rộng tại các công trình như nhà chung cư, các công trình công cộng như trường học hoặc các hộ/tổ chức kinh doanh nông sản.

Để áp dụng và quản lý thoát nước bền vững cho các khu đô thị, cần thiết xem xét, xây dựng, cập nhật, bổ sung các hướng dẫn, tiêu chuẩn thiết kế thoát nước theo cách tiếp cận mới 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, từ quản lý thoát nước tại nguồn, theo lưu vực tới phạm vi cấp vùng làm thế nào để đảm bảo vòng tuần hoàn tự nhiên tối ưu của yếu tố nước trong môi trường. 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, đồng thời cần lồng ghép sớm từ khâu quy hoạch (đặc biệt là chức năng sinh thái tự nhiên) để giảm thiểu các chi phí cho việc xây dựng, cải tạo các hệ thống hạ tầng đô thị. Những cố gắng này không chỉ đến từ phía các cơ quan quản lý nhà nước mà các chủ đầu tư cũng cần phải nhận thức được tầm quan trọng của công tác quản lý thoát nước đối với sức khỏe cộng đồng, môi trường sinh thái, lợi ích lâu dài của hình ảnh doanh nghiệp.

Nguồn: Kỷ yếu Hội thảo khoa học “Phát triển hạ tầng xanh hướng tới xây dựng đô thị bền vững”