Quá trình đô thị hóa đã thu hẹp đáng kể diện tích thảm thực vật có khả năng thấm lọc và lưu giữ nước, trong khi cường độ mưa ngày càng cao do tác động của biến đổi khí hậu. Kết quả là: Thời gian tập trung dòng chảy bề mặt bị rút ngắn, lưu lượng đỉnh lũ nhanh chóng gia tăng, hệ thống thoát nước bị quá tải. Chất lượng nước bề mặt cũng bị suy giảm do mất đi cơ hội xử lý chất ô nhiễm nhờ quá trình tự làm sạch của các lớp phủ thực vật và các vi sinh vật có trong đất.

Trước quá trình đô thị hóa ngày càng diễn ra mạnh mẽ, hệ thống thoát nước bền vững đòi hỏi phải có những giải pháp thay thế bề mặt phủ không thấm nước thành những bề mặt phủ có khả năng thấm lọc và lưu giữ nước gần giống như trong điều kiện tự nhiên. Bài báo này đề xuất những giải pháp thay thế một số bề mặt phủ không thấm nước bằng những mảng cây xanh nhân tạo, đáp ứng được những yêu cầu thoát nước mặt bền vững nhằm giảm tình trạng ngập lụt và các chất gây ô nhiễm, đồng thời cải thiện mỹ quan cho đô thị.

• Đặt vấn đề:

Đã có nhiều nghiên cứu đề cập đến mối tương quan giữa bề mặt phủ (trong đó có mảng xanh) và dòng chảy tràn trên bề mặt. Ở những nơi có bề mặt phủ tự nhiên, nước mưa rơi xuống chỉ tạo ra 10% dòng chảy bề mặt, còn lại chủ yếu nước được thấm và bốc hơi. Ngược lại, ở những nơi tốc độ đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ, sẽ có ít nhất 55% dòng chảy tràn trên bề mặt được hình thành.

Ngoài ra, nước chảy trên bề mặt chứa nồng độ đáng kể các chất gây ô nhiễm. Theo số liệu nghiên cứu của nước ngoài, ở thành phố Lyon và Boudeaux (Pháp), nồng độ các chất này thay đổi rất lớn: Chất rắn lơ lửng SS là 18 – 736 mg/l; BOD5:10 – 80 mg/l; COD: 60 – 210 mg/l. Nước bề mặt còn chứa các chất độc hại như chì, kẽm, đồng, niken, crom, phốt phát…Vì vậy, việc nghiên cứu các giải pháp thay thế một số bề mặt phủ không thấm nước bằng những mảng xanh nhân tạo có khả năng thấm lọc và lưu giữ nước là hết sức cần thiết.

• Các giải pháp xây dựng những mảng xanh nhân tạo đáp ứng yêu cầu thoát nước mặt bền vững:

1. Mái nhà xanh

Trong đô thị, các khu nhà liền kề, biệt thự chiếm một tỷ lệ đáng kể. Vì vậy, những mái nhà được xây dựng bằng bê tông thông thường cần được phủ kín bởi lớp thực vật. Khi nước mưa rơi xuống, nó sẽ được giữ lại trực tiếp trên mái nhà. Thông qua việc bốc hơi, thoát hơi nước qua lá cây và quá trình thấm, lọc qua lớp đất sẽ hạn chế dòng chảy bề mặt. Theo một nghiên cứu ở Anh, giải pháp mái nhà xanh đã giảm được 50% lượng nước bề mặt thoát ra từ các mái nhà (Newton et al, 2007) đồng thời còn tạo ra một lớp cách nhiệt rất tốt cho ngôi nhà.

Giải pháp mái nhà xanh khá phù hợp với điều kiện thời tiết, khí hậu ở Việt Nam, đặc biệt là các tỉnh miền Nam – nơi có cường độ mưa lớn và quanh năm chịu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời.

2. Vỉa hè bê tông trồng cỏ

Ý tưởng thiết kế kết cấu các bãi đỗ xe, đường dạo, sân chơi…bằng bê tông thông thường cần được thay đổi. Thay vào đó là giải pháp kết cấu vỉa hè bê tông trồng cỏ. Kết cấu này vừa tạo ra vẻ đẹp như những bãi cỏ tự nhiên, cải thiện môi trường, vừa giúp giảm tải cho hệ thống thoát nước mặt, thậm chí tại những khu vực môi trường đất tự nhiên có khả năng thấm tốt, không cần xây dựng hệ thống thoát nước.
Hình vẽ số 2 là một đề xuất về kết cấu điển hình vỉa hè bê tông trồng cỏ có thể áp dụng cho các khu vực giao thông tĩnh ở Hà Nội.

3. Hố cây thấm lọc

Hệ thống hố cây trồng được xây dựng theo kiểu kết cấu truyền thống như hiện nay cần phải được cải tạo kết hợp với hệ thống lọc cát, sỏi để tăng khả năng thấm lọc và lưu giữ nước.

4. Mương thực vật

Trong đó người ta sử dụng các loại vật liệu có lỗ rỗng (vật liệu tự nhiên như cát, sỏi hoặc những vật liệu nhân tạo như những khối bằng chất dẻo, hình tổ ong có độ bền cao) để thực hiện quá trình thấm lọc và lưu giữ nước mưa, phía trên bề mặt là lớp phủ thực vật. Nước sau khi qua mương thực vật có thể được thấm hoặc không thấm ra bên ngoài tùy thuộc vào môi trường đất tự nhiên.
Trong đô thị, có rất nhiều bộ phận có thể thay thế bằng mương thực vật để thoát nước, xử lý chất gây ô nhiễm và tạo cảnh quan kiến trúc. Từ những hệ thống rãnh thoát nước được xây bao quanh các khu nhà, trường học, bệnh viện… đến những dải đất trũng dọc theo các con sông, bờ hồ …đều có thể biến thành những dải mương thực vật.

Ở Việt Nam hiện nay, dải phân cách trên các tuyến đường đều được thiết kế cao hơn so với mặt đường. Giải pháp đó đã làm hạn chế quá trình dòng chảy trên bề mặt, vì vậy việc thiết kế dải phân cách thành những dải mương thực vật là cần thiết. Dải phân cách được thiết kế lõm ở giữa để thu gom và vận chuyển nước bề mặt, lớp đất phía trên được phủ kín bởi lớp thảm thực vật. Tại những nơi môi trường đất tự nhiên có khả năng thấm tốt, không cần xây dựng hệ thống cống thoát nước mặt cho tuyến đường.

Dải phân cách thiết kế theo kiểu mương thực vật không chỉ để điều tiết giao thông hay tạo cảnh quan kiến trúc cho đô thị mà nó còn rất hiệu quả trong lĩnh vực thoát nước. Có thể thấy được vấn đề đó qua ví dụ tính toán dưới đây.

5. Hồ chứa nước có thảm thực vật

Ở những vùng đất trũng, các khu công viên hay không gian mở, cần xây dựng các hồ khô. Nơi đây là những bãi cỏ hay thảm thực vật để chứa nước trong một thời gian nhất định trong khi mưa và sau khi mưa, sau đó nước sẽ cạn dần và trở lại trạng thái khô.

Đối với hồ được chứa nước thường xuyên – hồ ướt cần tạo ra những vườn hoa trên mặt hồ bằng cách rải các thảm xốp nổi trên bề mặt với những lỗ nhỏ, ở đó trồng các loại hoa vàng, đỏ thuộc họ dong riềng hoặc các loại cây có rễ dài có thể hấp thu mạnh các chất hữu cơ, vô cơ chứa trong nước hồ.

6. Bãi lọc trồng cây

Đối với những nơi mà dòng chảy bề mặt có nguy cơ chứa nồng độ các chất gây ô nhiễm cao như khu công nghiệp cần xây dựng những bãi lọc trồng cây trong các khuôn viên cây xanh, không gian mở… Bãi lọc trồng cây được thiết kế giống như những đầm lầy tự nhiên. Nhờ sự có mặt của các loài thực vật và vận tốc dòng chảy nhỏ nên các chất bẩn dễ dàng được giữ lại.

Trên đây là những giải pháp xây dựng những mảng xanh nhân tạo trong đô thị để đảm bảo yêu cầu thoát nước mặt bền vững. Hiệu quả của các giải pháp phụ thuộc rất nhiều yếu tố: Thời gian mưa, cường độ mưa, tốc độ thấm của môi trường đất tự nhiên, vật liệu của kết cấu, độ dốc của địa hình, điều kiện vận hành, quản lý…Vì vậy, tùy từng điều kiện cụ thể mà áp dụng các giải pháp khác nhau và giữa chúng cần có sự phối hợp chặt chẽ.

Hình vẽ số 10 là một đề xuất về cách bố trí kết hợp giữa các mảng xanh trong đô thị để đảm bảo thoát nước mặt bền vững. Nước mưa từ các mái nhà trong đó có mái nhà xanh được thu gom, chảy vào những bồn hoa kết hợp làm mương thực vật hoặc thoát vào hệ thống hố cây thấm lọc. Sau đó, nước chảy về hệ thống cống ngầm của đường phố để xả ra hệ thống hồ khô và hồ ướt. Cuối cùng, nước thoát được xả ra nguồn tiếp nhận bằng trạm bơm kết hợp với cửa phao điều tiết.

• Kết luận:

Những mảng xanh không chỉ đóng vai trò quan trọng trong cảnh quan kiến trúc của đô thị mà nó còn là bộ phận quan trọng trong hệ thống thoát nước bền vững.Vì vậy, việc thay thế một số bề mặt phủ không thấm nước trong đô thị bằng những mảng cây xanh nhân tạo có khả năng thấm và lưu giữ nước, đảm bảo thoát nước mặt bền vững là một hướng đi đúng đắn. Bài viết đã đề xuất một số giải pháp có thể áp dụng được cho các đô thị ở Việt Nam và một số ví dụ cụ thể cho Thành phố Hà Nội. Để áp dụng các giải pháp này có hiệu quả, cần phải lồng ghép ngay từ khâu quy hoạch đồng thời cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng.

Nguyễn Thị Hồng
Bộ môn Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị – Viện Kỹ thuật Xây dựng
Trường Đại học Giao thông – Vận tải