Trong một báo cáo mới đây, Ngân hàng Thế giới (WB) cho biết, từ năm 1980 đến năm 2016, lũ lụt đã gây thiệt hại hơn 1.600 tỷ USD và gây tử vong trên 225.000 ca trên toàn cầu. Lũ lụt gây hậu quả nghiêm trọng ở các khu vực đô thị. Với tốc độ đô thị hóa nhanh chóng và biến đổi khí hậu, thiệt hại do lũ lụt tại các khu vực đô thị có thể tăng vào năm 2050.

Một trong những tác nhân trung gian gây ra tình trạng này là mạng lưới thoát nước - cấu phần quan trọng của hệ thống cơ sở hạ tầng đô thị - ở nhiều khu vực đô thị không được xây dựng, cải tạo kịp thời, thiết kế và phương pháp thi công chưa phù hợp để đáp ứng nhu cầu tiêu thoát nước sinh hoạt cũng như nước mưa trong bối cảnh dân số đô thị tăng nhanh và diễn biến của các trận mưa lớn bất thường; nhiều hệ thống tiêu thoát đã xuống cấp do thiếu các biện pháp quản lý chưa được bảo trì định kỳ... Trong bối cảnh đó, việc xây dựng các hệ thống thoát nước đô thị bền vững (SuDS), thoát nước thông minh (SDN) được xem là giải pháp thích ứng của các đô thị trên thế giới.

I. ĐÔ THỊ VÀ THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ

Đô thị - khu vực cư trú quan trọng

Theo các bằng chứng khảo cổ, đô thị đầu tiên trên thế giới là làng Uruk ở vùng Lưỡng Hà (Iraq ngày nay), được hình thành cách đây gần 5.000 năm. Khác với nông thôn, đô thị là nơi sinh sống tập trung với mật độ dân số cao của cộng đồng người với những hoạt động chủ yếu trong lĩnh vực phi nông nghiệp.

Tuy nhiên, trên thực tế, ở mỗi quốc gia và khu vực, trong từng giai đoạn lịch sử nhất định, việc xác định đô thị - nông thôn phụ thuộc vào những tiêu chí pháp lý, hành chính, chính trị, kinh tế hoặc văn hóa khác nhau. 

Nhiều quốc gia sử dụng quy mô dân số tối thiểu để xác định khu vực đô thị. Một số quốc gia lại căn cứ vào mật độ dân số và các tiêu chí khác như tỷ lệ người làm việc trong các lĩnh vực kinh tế phi nông nghiệp, cơ sở hạ tầng, cơ cấu kinh tế theo ngành,... để phân loại thành thị và nông thôn. 

Trong khi một số quốc gia lại phân định các khu vực đô thị theo quyết định hành chính, thường là nơi có trụ sở chính quyền, hội đồng thành phố hoặc khu vực quân sự, là thủ đô hay các trung tâm khu vực...

Tại Việt Nam, Luật Quy hoạch đô thị và nông thôn (năm 2024) định nghĩa: đô thị là nơi tập trung dân cư sinh sống có mật độ cao và chủ yếu hoạt động trong lĩnh vực phi nông nghiệp; là trung tâm chính trị, hành chính, kinh tế, văn hóa hoặc chuyên ngành, có vai trò thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội của quốc gia hoặc một vùng lãnh thổ. Đô thị được phân thành 6 loại gồm loại đặc biệt, loại I, loại II, loại III, loại IV và loại V theo quy định của pháp luật về phân loại đô thị.

Để tạo thuận lợi cho thực hiện các thống kê, so sánh quốc tế, tháng 3-2020, từ đề xuất của 6 tổ chức quốc tế gồm Liên minh châu Âu (EU), Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc (FAO), Tổ chức Lao động quốc tế (ILO), Tổ chức Hợp tác và Phát triển kinh tế (OECD), Chương trình Định cư con người của Liên hợp quốc (UN-Habitat) và WB; Ủy ban Thống kê Liên hợp quốc đã thông qua các tiêu chí toàn cầu về đô thị.

Theo đó, thành phố (đô thị) là khu vực có dân số từ 50.000 người trở lên trong các ô lưới dày đặc liền kề (lớn hơn 1.500 dân/km2); thị trấn, vùng bán dày đặc là khu vực có dân số từ 5.000 dân trở lên nằm trong các ô lưới liền kề với mật độ từ 300 dân/km2 trở lên.

Hệ thống thoát nước - cấu phần chính của hạ tầng đô thị

Cơ sở hạ tầng đô thị

Sự hình thành và phát triển của các đô thị có liên quan mật thiết đến việc hoàn thiện hệ thống cơ sở hạ tầng đô thị, bao gồm mạng lưới giao thông, năng lượng, truyền thông, quản lý nước (bao gồm hệ thống cung cấp nước và hệ thống thoát nước, xử lý nước thải)... 

Mỗi hệ thống này không chỉ đơn thuần là một tập hợp những công trình kỹ thuật mà là một mạng lưới tích hợp phức tạp được thiết kế để cung cấp các dịch vụ cụ thể một cách hiệu quả và đáng tin cậy cho người dân đô thị. 

Ở cấp độ cơ bản nhất, cơ sở hạ tầng đô thị là nền tảng cho phép các thành phố hoạt động. Thông qua các hệ thống hạ tầng tốt, các hoạt động tại đô thị mới có thể được vận hành hiệu quả, thúc đẩy sự phát triển xã hội và con người, trước hết là người dân đô thị.

Hệ thống thoát nước đô thị

Như đã đề cập, hệ thống thoát nước đô thị là một trong những cấu phần chính, quan trọng của cơ sở hạ tầng đô thị. Hệ thống này bao gồm mạng lưới thoát nước và nhà máy xử lý nước thải, được thiết kế và vận hành để quản lý nước thải và các dòng chảy bề mặt, chủ yếu là từ nước mưa, ngăn ngừa dịch bệnh và ngập lụt.

Các cuộc khai quật khảo cổ học tại những khu định cư ở lưu vực sông Ấn và sông Tigris đã tiết lộ việc sử dụng ống dẫn thoát nước có thể đã xuất hiện từ năm 3500 Trước công nguyên. 

Lịch sử cũng ghi nhận người La Mã là những nhà xây dựng vĩ đại, với nhiều công trình đường sá, cầu cống. Hệ thống cống lớn được La Mã xây dựng vào thế kỷ VI Trước công nguyên để thoát nước cho quảng trường ở Rome vẫn còn được sử dụng cho đến ngày nay.

Việc xây dựng hệ thống cống rãnh ở Pháp, bắt đầu ở Paris vào năm 1830, với những tuyến riêng lẻ. Từ năm 1854, các công trình này bắt đầu được xây dựng một cách có hệ thống theo bản vẽ quy hoạch tổng thể. Trong đó, các đường hầm được xây dựng để đảm nhận nhiều nhiệm vụ, gồm cung cấp đường ống dẫn khí đốt, điện cũng như đường ống dẫn nước sạch và nước bẩn. Các đường hầm này đủ lớn để công nhân có thể vào đó để làm sạch.

Trong suốt hàng thiên niên kỷ Trước công nguyên, việc xử lý nước thải hoặc thoát nước về cơ bản đều tuân theo cùng một triết lý. Tức là, cống rãnh được xây dựng chỉ để thoát nước mưa, nhằm giảm thiểu việc ứ đọng nước trên đường và các bề mặt khác.

Điều này được tuân thủ nghiêm ngặt đến mức vào thời La Mã, luật pháp đã được ban hành để cấm hoàn toàn việc xả bất cứ thứ gì ngoài nước mưa vào hệ thống cống thoát nước.

Điều này được áp dụng cho đến thế kỷ XIX, khi dân số đô thị tăng lên và việc xử lý chất thải, bao gồm cả nước thải từ sinh hoạt của cư dân đô thị trở nên quá tải đã làm tăng sự lây truyền các bệnh truyền nhiễm. Nhiều dịch bệnh xảy ra ở các thành phố như London (Anh) và Paris (Pháp) vào những năm 1840 và 1850 có quy mô lớn đến mức người ta buộc phải cho phép xả chất thải của con người vào hệ thống thoát nước mưa. 

Trong giai đoạn này, việc xây dựng hệ thống cống rãnh cũng được đẩy nhanh và mở rộng dưới sự bảo trợ của chính quyền. Hoạt động này cũng được xem là một phần của chiến lược chuyển đổi đô thị nhằm tạo nên sự “trật tự” trong quá trình phát triển của các thị trấn từ cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ nhất.

Những tiện ích mà hệ thống đường hầm ở Pháp mang lại đã giúp thiết kế này trở nên phổ biến tại nhiều hệ thống quản lý thoát nước, ở các đô thị châu Âu. Ngoài thoát nước mưa, các mạng lưới này dần dần được điều chỉnh để thực hiện các chức năng mới, đáng chú ý nhất là thoát nước thải từ các tòa nhà công cộng (bệnh viện, tòa nhà hành chính) và sau đó là từ các hộ gia đình.

II. HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA

Vai trò không thể xem nhẹ

Dù được thiết kế và xây dựng theo cách nào, hệ thống thoát nước đô thị cũng đảm nhận chức năng chính là tiêu thoát nước sinh hoạt và nước mưa cho khu vực đô thị. Theo WB, với tốc độ đô thị hóa và dân số đô thị tăng nhanh trong những thập niên qua, hiện nay hơn 50% dân số thế giới - trên 4 tỷ người - sống ở các thành phố. 

Vì vậy, hệ thống thoát nước tại các đô thị đã giải quyết được nhu cầu tiêu thoát lượng nước sinh hoạt ngày càng tăng cao của hàng tỷ người. Nếu không có hệ thống này, vấn đề vệ sinh cho cư dân đô thị sẽ không thể được giải quyết, thậm chí còn tạo môi trường phát sinh nhiều loại dịch bệnh, đe dọa tới sức khỏe của chính con người.

Cùng với đó, hệ thống thoát nước cũng giúp các đô thị tránh được nguy cơ lũ lụt do mưa lớn; bảo vệ an toàn và giảm chi phí bảo trì các tòa nhà, công trình hạ tầng. Bằng cách kiểm soát dòng nước, hệ thống thoát nước cũng làm giảm tình trạng xói mòn đất và duy trì tính toàn vẹn của cảnh quan; giúp những vùng đất dễ bị ngập lụt hoặc trước đây không sử dụng trở nên khả thi cho việc xây dựng hoặc sử dụng vào các mục đích khác, từ đó cho phép các đô thị quy hoạch sử dụng đất và xây dựng hiệu quả hơn...

Nhiều thách thức trong thoát nước đô thị

Một số tồn tại

Hiện nay, hệ thống thoát nước kém hiệu quả là một nguyên nhân quan trọng gây nên tình trạng ngập lụt đô thị. Theo ước tính,tại Anh, thiệt hại do lũ lụt đô thị từ hệ thống thoát nước lên tới 270 triệu bảng mỗi năm và có thể làm hư hại khoảng 80.000 ngôi nhà riêng tại Xứ Wales.

Thực tế cho thấy, hệ thống thoát nước ở nhiều khu vực đô thị được thiết kế từ nhiều thập niên trước, khi dân số và mức độ phát triển còn thấp. Khi các thành phố phát triển và đô thị hóa gia tăng, năng lực của các hệ thống được thiết kế thường dựa trên các mô hình thủy văn đơn giản và dữ liệu lượng mưa lịch sử, vốn có thể không phản ánh chính xác thực tế phức tạp của thủy văn đô thị hoặc biến đổi khí hậu,... đã khiến hệ thống này không đủ đáp ứng trong các sự kiện cực đoan, nhất là lượng mưa ngày càng tăng. 

Trong khi đó, tại nhiều nơi, tình trạng quy hoạch không đầy đủ, không hợp lý, thiếu kinh phí cũng dẫn đến cơ sở hạ tầng không đáp ứng yêu cầu. Đó là chưa kể hoạt động xây dựng thiếu quản lý tại nhiều đô thị, nhất là ở các quốc gia đang phát triển, còn loại bỏ nhiều ao, hồ - những công trình thoát nước tự nhiên; phá hủy những địa hình có độ dốc hợp lý, ngăn nước thoát đi tự nhiên hoặc làm phát sinh thêm những điểm trũng đọng nước...

Cùng với các cơ sở hạ tầng khác, nhiều hệ thống thoát nước ở các đô thị trên thế giới cũng đang trong tình trạng xuống cấp và cần được sửa chữa hoặc thay thế. Các đường ống và cống xuống cấp có thể dẫn đến tắc nghẽn và giảm khả năng lưu thông, tiêu thoát nước, làm tăng nguy cơ ngập lụt. 

Đặc biệt, hệ thống thoát nước chung (nơi nước mưa và nước thải được dẫn vào cùng một đường ống) tại nhiều thành phố, đặc biệt là các thành phố lâu đời, đang trở nên quá tải khi mưa lớn; đồng thời nước thải và nước mưa chưa qua xử lý được đổ trực tiếp vào sông ngòi và các nguồn nước khác, gây ra những rủi ro đáng kể về môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Ngoài ra, việc bảo trì hệ thống thoát nước không đầy đủ có thể khiến rác thải, trầm tích và thảm thực vật tích tụ trong cống và kênh rạch thoát nước mưa, nước thải, làm giảm hiệu suất hoạt động của hệ thống, thậm chí khiến dòng chảy bị tắc nghẽn, gây ra những hậu quả nghiêm trọng.

Những thách thức lớn

Các đô thị được xem là động lực của tăng trưởng và phát triển kinh tế, giúp toàn bộ khu vực, thậm chí cả quốc gia, trở nên thịnh vượng và năng lực cạnh tranh cao hơn. Tuy nhiên, đô thị hóa nhanh chóng cũng mang đến những thách thức đáng kể đối với hệ thống hạ tầng đô thị, nhất là hạ tầng thoát nước.

Về mặt kết cấu, trong quá trình phát triển đô thị, nhiều cảnh quan thiên nhiên - những bề mặt thấm nước - đã bị thay thế bởi các tòa nhà, bãi đậu xe và đường giao thông, vỉa hè. Những bề mặt này cản trở nước thấm vào đất, khiến hệ thống thoát nước ngày càng bị quá tải, gây ra lũ lụt và xói mòn do lượng nước mưa chảy tràn tăng cao.

Về mặt xã hội, theo WB, với tốc độ đô thị hóa và di cư từ nông thôn ra thành thị như hiện nay, dân số đô thị dự kiến sẽ tăng hơn gấp đôi vào năm 2050. Khi đó, cứ 10 người thì có gần 7 người sống ở các thành phố. 

Đáng chú ý là trên toàn cầu, 1,8 tỷ người - tức cứ 4 người thì có 1 người - sống ở các vùng có nguy cơ lũ lụt cao; phần lớn sống ở các đồng bằng ven sông và ven biển đang đô thị hóa nhanh chóng ở các nước đang phát triển. 

Đây là một trong những thách thức rất lớn đối với công tác thoát nước đô thị. Việc đáp ứng nhu cầu tiêu thoát nước từ sinh hoạt và các hoạt động của lượng cư dân đô thị khổng lồ này đòi hỏi lượng vốn đầu tư rất lớn.

Đặc biệt, theo nhiều dự báo, các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt, bất thường trong tương lai chắc chắn sẽ gây nhiều áp lực lên hệ thống thoát nước đô thị và gây ra lũ lụt trên diện rộng, thậm chí có thể phá vỡ hệ thống hoặc gây tắc nghẽn nghiêm trọng. Điều này ngày càng đáng lo ngại khi tần suất các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt do biến đổi khí hậu ngày càng tăng.

III. THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ BỀN VỮNG VÀ THÔNG MINH - GIẢI PHÁP CHIẾN LƯỢC

“Sự trở lại” với quá khứ

Quản lý nước, trong đó có thoát nước bền vững, không phải là một sáng kiến hiện đại mà đã khá phổ biến từ thời kỳ đồ đồng sớm, như việc thu gom nước mưa, lưu trữ nước trong các bể chứa và ao để làm chậm quá trình vận chuyển. Các vùng đất ngập nước nhân tạo, các phương pháp thấm và phi cấu trúc cũng được sử dụng trong thời cổ đại...

Tuy nhiên, cho đến những thế kỷ gần đây, nhất là từ cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, nhiều kỹ thuật thoát nước truyền thống đã bị thay thế bởi hệ thống “cơ sở hạ tầng xám” gồm mạng lưới đường ống, mương, rãnh thoát nước, cống và ao chứa, đập tràn, hệ thống bơm hỗ trợ thoát nước... 

Mặc dù vậy, khi đối mặt với những thách thức mới đang đặt ra, hệ thống này ngày càng bộc lộ nhiều hạn chế.

Trong bối cảnh đó, từ những năm 70 của thế kỷ XX, việc thiết kế SuDS, với triết lý chủ đạo là mô phỏng gần nhất có thể hệ thống thoát nước tự nhiên của các khu đất trước khi phát triển, đã bắt đầu được nhiều quốc gia, chính quyền đô thị, nhất là ở các nước châu Âu quan tâm. 

Khái niệm hiện đại về SuDS hay những kỹ thuật quản lý thoát nước bền vững như BMP (Thực hành quản lý tốt nhất), LID (Phát triển tác động thấp), WSUD (Thiết kế đô thị nhạy cảm với nước) và GI (Cơ sở hạ tầng xanh),... cũng dần trở nên phổ biến.

Thoát nước đô thị bền vững

Theo EU, trong môi trường tự nhiên, mưa rơi trên bề mặt thấm nước và thẩm thấu vào lòng đất. Ở các khu vực đô thị, nơi nhiều bề mặt bị che phủ bởi các tòa nhà, đường giao thông và vỉa hè, khả năng thẩm thấu tự nhiên bị hạn chế. Thay vào đó, mạng lưới thoát nước bao gồm đường ống và cống dẫn nước mặt vào các dòng chảy như sông, suối. 

Điều này không chỉ làm giảm khả năng thấm của đất mà còn làm giảm bốc hơi nước do mất đi lớp phủ xanh và trong một số trường hợp, còn gây ra lũ lụt ở hạ lưu và suy giảm chất lượng nước sông. 

Với SuDS, việc dẫn nước mặt trực tiếp qua mạng lưới đường ống và cống rãnh đến các dòng nước gần đó sẽ được thay thế bằng những “giải pháp xanh” mô phỏng các chế độ thoát nước tự nhiên nhằm giảm lưu lượng dòng chảy, tăng khả năng lưu trữ nước và giảm thiểu sự vận chuyển ô nhiễm ra môi trường nước. Điều này sẽ giúp giảm thiểu ngập lụt trên mặt nước, cải thiện chất lượng nước và nâng cao giá trị tiện ích, đa dạng sinh học của môi trường.

Cùng với việc triển khai SuDS, nhiều quốc gia, đô thị còn tích hợp SDN, tận dụng công nghệ tiên tiến để tạo ra cơ sở hạ tầng thích ứng, hiệu quả và bền vững hơn. Theo đó, các cảm biến hỗ trợ Internet vạn vật (IoT) được sử dụng để theo dõi mực nước, lưu lượng và tình trạng tắc nghẽn trên toàn bộ mạng lưới theo thời gian thực; hệ thống cổng và van thông minh có thể tự động điều chỉnh lưu lượng nước một cách linh hoạt, chuyển hướng lượng nước dư thừa khi cần thiết; các thông tin chi tiết dựa trên dữ liệu giúp các thành phố dự đoán và chuẩn bị ứng phó với lũ lụt trước khi xảy ra...

Tại Anh - quốc gia đi đầu trong cách tiếp cận này - quy định về SuDS và các tiêu chuẩn quốc gia cần thiết cho thiết kế, xây dựng, bảo trì và vận hành đã được đưa vào Đạo luật Quản lý lũ lụt và nước từ năm 2010. 

Theo đó, nước này đã sử dụng một chuỗi các kỹ thuật kết hợp bao gồm: kiểm soát nguồn nước, làm giảm lượng nước chảy vào mạng lưới thoát nước/sông thông qua việc chặn nước chảy tràn trên mái nhà để tái sử dụng sau này (ví dụ để tưới tiêu) hoặc để lưu trữ và thoát hơi nước sau đó; tạo những rãnh thoát nước có thảm thực vật hoặc rãnh lọc, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước mặt trước khi xả vào các dòng nước hoặc tầng chứa nước; làm chậm quá trình xả nước mặt vào các dòng nước bằng cách cung cấp nơi chứa nước trong các ao, hồ chứa hoặc vùng đất ngập nước; thiết kế hệ thống thấm nước như các rãnh thấm nước và máng thấm, mô phỏng quá trình bổ sung nước tự nhiên, cho phép nước ngấm vào lòng đất...

Tại SuDS mới nhất được ban hành năm 2025, Chính phủ Anh đã nêu rõ 11 nguyên tắc tiếp cận tự nhiên để quản lý nước và 7 tiêu chuẩn của hệ thống thoát nước bền vững. Trong đó, nguyên tắc đầu tiên là hệ thống thoát nước mặt phải được thiết kế, xây dựng, bảo trì và vận hành theo phương pháp quản lý nước tự nhiên, quản lý dòng chảy mặt tại hoặc gần bề mặt và càng gần nguồn càng tốt. 

Theo tiêu chuẩn SuDS, nước mưa phải được coi là một nguồn tài nguyên và được quản lý theo cách tránh tác động tiêu cực của dự án phát triển đến nguy cơ lũ lụt, hình thái và chất lượng nước của nguồn nước tiếp nhận và hệ sinh thái liên quan. 

Phương pháp SuDS phải được áp dụng sao cho ít nhất 5mm lượng mưa đầu tiên trong phần lớn các trận mưa không dẫn đến nước chảy tràn từ khu vực vào nguồn nước mặt hoặc hệ thống thoát nước thải. 

Phương pháp SuDS cũng được áp dụng để giải quyết vấn đề quản lý dòng chảy phát triển trong thời gian mưa lớn, có tính đến biến đổi khí hậu và sự mở rộng đô thị; bảo đảm rằng các hệ thống thoát nước mặt được thiết kế để dễ dàng và an toàn khi xây dựng, vận hành và bảo trì, đồng thời tính đến nhu cầu giảm thiểu tác động tiêu cực đến tài nguyên thiên nhiên và môi trường...

IV. KINH NGHIỆM THOÁT NƯỚC TẠI MỘT SỐ ĐÔ THỊ TRÊN THẾ GIỚI

Hệ thống thoát nước trên Quảng trường Potsdamer Platz (Đức)

Sau khi nước Đức thống nhất, vào những năm 90 của thế kỷ XX, Dự án phát triển Quảng trường Potsdamer Platz - một khu vực quan trọng nằm giữa Kênh đào Landwehr, Nhà hát Kulturforum và Thư viện Quốc gia Berlin - đã được triển khai. Một trong những mục tiêu của dự án này là giảm thiểu gánh nặng cho cơ sở hạ tầng thoát nước của Berlin khi đó.

Để đạt được mục tiêu này, việc thiết kế hệ thống thu gom nước mưa tại Potsdamer đã được chú trọng đặc biệt. Theo đó, mái các tòa nhà xung quanh quảng trường đảm nhận chức năng thu thập nước mưa, cấp nguồn nước này cho chính các tòa nhà trong khu vực để sử dụng cho hệ thống xả nhà vệ sinh, tưới tiêu và phòng cháy, chữa cháy. Lượng nước mưa dư thừa được đưa vào các bể chứa ngầm. Nguồn nước từ các bể ngầm này được sử dụng để giữ mực nước ổn định cho các hồ, ao.

Cùng với các mái nhà, một loạt ao, hồ đô thị và kênh đào kết nối cũng được xây dựng, với tổng diện tích khoảng 1,2ha để giữ lại nước mưa, hình thành các vùng đất ngập nước nhân tạo. Qua hệ thống tự nhiên này, nước thải được tuần hoàn, làm sạch, tạo môi trường sống tự nhiên cho các loại sinh vật và làm mát môi trường xung quanh, góp phần cải thiện chất lượng không khí trong môi trường đô thị. 

Bên cạnh các đặc điểm sinh thái và kỹ thuật, khu vực này đã trở thành một không gian xanh tự nhiên giữa lòng trung tâm thành phố Berlin vốn đã được xây dựng dày đặc, cho phép người dân dừng chân và tận hưởng cảnh quan mặt nước đẹp mắt.

Việc sử dụng hệ thống bể chứa kết hợp (CSO) cũng góp phần quan trọng vào việc nâng cao hiệu quả của hệ thống thoát nước đô thị tại Đức. Theo thống kê, hiện nước này có hơn 30.000 CSO với tổng dung tích lưu trữ hơn 33 tỷ mét khối đang hoạt động (mỗi CSO có sức chứa từ 50 đến gần 18.000m3 nước).

Hệ thống thoát nước trên Quảng trường Potsdamer Platz đã giành được nhiều giải thưởng về tính bền vững và được coi là sự kết hợp thành công giữa cơ sở hạ tầng xanh và xám, sự hài hòa giữa thiên nhiên và các cơ chế dựa trên công nghệ để thúc đẩy thích ứng với biến đổi khí hậu.

Đường hầm chống ngập khổng lồ tại Nhật Bản

Hệ thống thoát nước hiện đại đầu tiên của Nhật Bản được xây dựng tại khu vực Kanda của Tokyo vào năm 1884. Tuy nhiên, do địa hình núi dốc, mỗi khi mưa lớn, các dòng sông tại Tokyo rất dễ bị tràn; cộng với quá trình đô thị hóa nhanh chóng, nên tần suất ngập lụt tại đây gia tăng mạnh, kèm theo những con số thiệt hại liên tục tăng.

Trong bối cảnh đó, cộng với diện tích đất giới hạn, Nhật Bản đã xây dựng một hệ thống thoát nước ngầm khổng lồ tại ngoại ô Tokyo. Hệ thống thoát nước ngầm lớn nhất thế giới này được hoàn thành trong 17 năm (từ 1992 đến 2009).

Trung tâm của hệ thống này là đường hầm chống ngập được đầu tư 3 tỷ USD. Công trình gồm 5 giếng hình trụ lớn, cao khoảng 70m, đường kính khoảng 30m. Tất cả các giếng chứa này được nối thông với nhau bằng một đường hầm đường kính 10m, dài 6,3km. 

Ở cuối hệ thống, nước sẽ được trữ trong một bể kiểm soát áp lực khổng lồ có khả năng dự trữ lên đến 540.000m³ nước. Bể này có chức năng giảm áp lực của nước chảy cũng như kiểm soát dòng nước.

Theo thông số thiết kế, hệ thống có khả năng xả 200m3 nước/giây ra sông Edo, nhờ đó ngăn chặn nguy cơ ngập lụt. Công trình này cũng có khả năng chịu đựng mọi tác động của tự nhiên.

Ngoài công trình này, Tokyo cũng triển khai xây dựng và có chính sách ưu đãi thuế đối với việc xây dựng các công trình hạ tầng xanh phục vụ thoát nước như vỉa hè thấm nước, bể chứa nước mưa. Thủ đô Nhật Bản cũng đầu tư hệ thống thông minh như nền tảng Amesh tích hợp các cảm biến IoT và AI cung cấp khả năng dự báo lũ lụt theo thời gian thực để quản lý thích ứng.

Chiến lược “thành phố xanh” tại Portland (Mỹ)

Quản lý nước mưa là một nhiệm vụ đầy thách thức đối với hầu hết các đô thị trên toàn thế giới. Trong số nhiều chiến lược bền vững đang được áp dụng, chiến lược “đường phố xanh” của thành phố Portland (Oregon) được xem là một trong những chiến lược thành công nhất tại Mỹ, không chỉ hỗ trợ quản lý nước mưa mà còn mang thiên nhiên trở lại thành phố.

Với lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 900mm và khoảng 200km2 bề mặt không thấm nước từ mái nhà và vỉa hè, hệ thống cơ sở hạ tầng xám truyền thống đã khiến thành phố phải đối mặt với tình trạng tràn nước thải, ngập lụt và ô nhiễm nước.

Để giải quyết những vấn đề này, năm 2007, Portland đưa ra giải pháp mở rộng mạng lưới đường ống thoát nước kết hợp với phát triển cơ sở hạ tầng xanh. Theo đó, thành phố đã cải tạo dải cây xanh hiện có và trồng thêm cây xanh để tăng khả năng thấm nước cho đất. Lề đường cũng được xén bớt để dành chỗ mở rộng vỉa hè, trồng thêm cây xanh, thu hẹp lối đi dành cho người đi bộ đồng thời tăng diện tích bề mặt thấm nước. 

Các chậu cây xanh cũng được bố trí tại vị trí ngăn cách bãi đỗ xe trên đường với vỉa hè. Cuối cùng, thành phố tiến hành chuyển đổi nhiều không gian đô thị chưa sử dụng thành các không gian giống như công viên.

Bên cạnh đó, thành phố cũng đã xây dựng nhiều công cụ chính sách để hỗ trợ và mở rộng các nỗ lực quản lý nước mưa như đưa ra kế hoạch quản lý lưu vực sông, sổ tay quản lý nước mưa, chính sách đường phố xanh, chính sách mái nhà sinh thái trong xây dựng thành phố...

Bên cạnh nhiều lợi ích về môi trường và xã hội, chiến lược đường phố xanh của Portland đã giúp thành phố tiết kiệm khoảng 60 triệu USD chi phí thay thế đường ống thoát nước.

Thoát nước bền vững và thông minh tại Hull (Anh)

Hull là một trong những thành phố dễ bị ngập lụt nhất Vương quốc Anh. Vì vậy, đây cũng là thành phố đầu tiên tại Anh lập kế hoạch phòng ngừa rủi ro lũ lụt và tiếp cận với quan điểm bền vững để giảm bớt áp lực lên mạng lưới thoát nước. 

Theo đó, hội đồng thành phố đã đưa ra hướng dẫn (có tính ràng buộc pháp lý) về thoát nước bền vững cho các dự án xây dựng mới ở Hull, với mục tiêu là các dự án này sẽ không làm tăng nguy cơ lũ lụt cho các doanh nghiệp và cư dân gần đó.

Cụ thể, những nhà phát triển khu đất hoang sẽ phải giảm tối thiểu 50% lượng nước mặt chảy tràn bằng cách sử dụng các biện pháp thoát nước bền vững như tạo các bãi lau sậy, ao, rãnh thoát nước và thảm thực vật thủy sinh.

Trong khi đó, các doanh nghiệp đang tìm kiếm những không gian mở trong các dự án nhà ở mới cũng phải bảo đảm rằng những thiết kế của họ được thực hiện không làm gia tăng lượng nước mặt chảy vào mạng lưới thoát nước ở Hull, thông qua một loạt nguyên tắc thiết kế tiêu chuẩn, có tính đến việc vận hành, bảo trì lâu dài trong tương lai, bao gồm cả việc tái chế nước thải và bể chứa nước khi đưa ra kế hoạch xây dựng nhà mới.

Cùng với việc thực hiện những quy định này, Hull cũng là một đô thị điển hình trong việc ứng dụng hệ thống thoát nước thông minh. Việc tích hợp các cảm biến IoT và những giải pháp thoát nước bền vững để giải quyết vấn đề ngập lụt dai dẳng không chỉ giảm thiểu rủi ro ngập lụt mà còn cải thiện chất lượng nước và khả năng phục hồi của đô thị.

V. VIỆT NAM: HOÀN THIỆN HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC, GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ BỀN VỮNG

Trong tiến trình phát triển đất nước, hệ thống đô thị ở nước ta đã không ngừng được mở rộng; cơ sở hạ tầng đô thị, trong đó có hệ thống thoát nước không ngừng được quan tâm đầu tư. 

Tuy nhiên, trong quá trình này, công tác thoát nước cũng gặp nhiều khó khăn, thách thức, đòi hỏi phải có những giải pháp tích cực, hiệu quả và bền vững hơn, để góp phần phát triển bền vững các đô thị.

Định hướng và những kết quả tích cực

Năm 2009, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 1930/QĐ-TTg phê duyệt định hướng phát triển thoát nước đô thị và khu công nghiệp đến năm 2025 và tầm nhìn đến năm 2050; trong đó xác định mục tiêu hệ thống thoát nước được xây dựng đồng bộ bảo đảm thoát nước mưa và nước thải từ thu gom, chuyển tải đến xử lý cho từng lưu vực; ưu tiên đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước đồng bộ tại các đô thị lớn (loại đặc biệt, loại I, loại II), các đô thị là trung tâm du lịch hoặc có ảnh hưởng nhiều đến môi trường. 

Xây dựng hệ thống thoát nước chung kết hợp với các công trình tách nước thải đối với các đô thị đã cơ bản có hệ thống cống thoát; hệ thống thoát nước riêng đối với các đô thị mới, khu đô thị mới, đô thị nhỏ chưa có hệ thống thoát nước; sử dụng hiệu quả các hồ ao hiện có để điều hoà nước mưa và giảm ô nhiễm nguồn nước. Đến 2050, các đô thị lớn từ loại IV trở lên được xây dựng hoàn thiện hệ thống thoát nước bao gồm thoát nước mưa, thu gom và xử lý nước thải... 

Các đô thị được giải quyết triệt để tình trạng ngập úng cục bộ và toàn bộ nước thải được xử lý đạt quy chuẩn trước khi xả ra môi trường.

Cùng với đó, hệ thống các quy định điều chỉnh hoạt động thoát nước (bao gồm thoát nước mưa, thoát nước thải và xử lý nước thải) cũng từng bước được hoàn thiện, qua việc ban hành Nghị định số 88/2007/NĐ-CP, Nghị định số 80/2014/NĐ-CP về thoát nước và xử lý nước thải. 

Ngoài ra, một số nội dung có liên quan về hỗ trợ đầu tư, huy động nguồn lực đầu tư, quản lý dự án, tài sản, phí thoát nước,... cũng được quy định tại nhiều luật, nghị định, thông tư.

Về công tác quy hoạch, Thủ tướng Chính phủ, chính quyền địa phương đã phê duyệt quy hoạch chuyên ngành cấp, thoát nước cho 5 thành phố trực thuộc Trung ương. Bốn quy hoạch cấp nước, thoát nước và xử lý nước thải tại 3 vùng kinh tế trọng điểm và vùng đồng bằng sông Cửu Long; 18 đồ án quy hoạch chuyên ngành thoát nước đô thị đã được ban hành hoặc tích hợp trong quy hoạch vùng, quy hoạch địa phương...

Trên cơ sở đó, những năm qua, công tác quản lý thoát nước và xây dựng, cải tạo hệ thống thoát nước tại các đô thị đã không ngừng được quan tâm, tập trung đầu tư. Theo Bộ Xây dựng, đến nay, tỷ lệ thu gom nước thải của phạm vi phục vụ hệ thống thoát nước đô thị trên toàn quốc đạt khoảng 64%; có khoảng 70% số hộ gia đình đã đấu nối vào hệ thống thoát nước đô thị. Hệ thống thoát nước đã giải quyết được một phần nguy cơ ngập lụt đô thị.

Vẫn còn nhiều hạn chế

Tuy nhiên, cũng theo Bộ Xây dựng, hiện nay hệ thống thoát nước các khu dân cư thuộc những đô thị lớn, các lưu vực sông ở nước ta chủ yếu là hệ thống thoát nước chung. Nước thải sinh hoạt cùng với nước mưa được xả trực tiếp ra các cống, kênh, rạch vào các sông chính của lưu vực. 

Tình trạng ngập úng do mưa lũ ngày càng nặng nề do tác động biến đổi khí hậu cực đoan, tốc độ phát triển đô thị nhanh làm giảm bề mặt thấm và tình trạng san lấp ao, hồ, kênh rạch, gây ảnh hưởng lớn tới hệ thống lưu trữ, thoát nước.

Một trong những nguyên nhân quan trọng là do pháp luật quản lý lĩnh vực thoát nước và xử lý nước thải hiện chưa có luật chuyên ngành; quy hoạch thoát nước chưa đầy đủ, chưa đồng bộ, chất lượng dự báo còn hạn chế gây khó khăn cho việc định hướng, đầu tư xây dựng phát triển hệ thống thoát nước, đặc biệt là ở các đô thị. 

Hoạt động đầu tư phát triển thoát nước chưa đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường. Nguồn vốn đầu tư cho thoát nước và xử lý nước thải chủ yếu từ nguồn hỗ trợ phát triển chính thức (ODA), chưa tương xứng với nhu cầu thực tế do vốn đầu tư rất lớn (gấp từ 3 đến 10 lần so với đầu tư công trình cấp nước). 

Giá dịch vụ thoát nước và xử lý nước thải thấp chưa tạo động lực cho huy động tư nhân đầu tư. Đầu tư không đồng bộ giữa mạng lưới thoát nước và nhà máy xử lý nước thải nên không khai thác hết công suất thiết kế nhà máy xử lý nước thải, giảm hiệu quả đầu tư công trình (trung bình thực tế mới đạt khoảng 50% công suất thiết kế do mạng lưới thu gom, đấu nối thoát nước thải chưa được thực hiện). 

Nhiều hệ thống thoát nước mặt (nước mưa) tại các đô thị bị vượt tải, khả năng thoát nước không theo kịp thực tiễn của tác động biến đổi khí hậu và hiện tượng thời tiết cực đoan.

Cùng với đó, hệ thống thông tin, cơ sở dữ liệu về thoát nước và xử lý nước thải chưa đầy đủ, khó khăn trong việc đánh giá tình hình, lập quy hoạch, định hướng, đầu tư và quản lý nhà nước. Nhiều công trình thoát nước thiếu bền vững, hiệu quả; chất lượng dịch vụ, công tác quản lý vận hành còn nhiều hạn chế. 

Quy định về quản lý, thu gom, tái sử dụng nước mưa, tái sử dụng nước thải, bùn thải, giảm phát thải, sử dụng hiệu quả, tiết kiệm năng lượng, sử dụng nguồn năng lượng xanh theo mô hình kinh tế tuần hoàn, tận dụng thu hồi tài nguyên từ hệ thống thoát nước,... chưa đầy đủ và chưa được tuân thủ nghiêm ngặt...

Hoàn thiện hệ thống thoát nước, góp phần phát triển đô thị bền vững

Để giải quyết những tồn tại, hạn chế trên, từ đó nâng cao khả năng chống chịu, góp phần phát triển đô thị bền vững trong bối cảnh dân số đô thị tăng nhanh và tác động của biến đổi khí hậu ngày càng nghiêm trọng, theo các chuyên gia, vấn đề quan trọng nhất hiện nay là cần quán triệt quan điểm “Quy hoạch đô thị và phát triển kết cấu hạ tầng các đô thị phải đi trước một bước và tạo ra nguồn lực chủ yếu cho phát triển đô thị” như đã được xác định tại Nghị quyết số 06-NQ/TW, ngày 24-1-2022, của Bộ Chính trị về quy hoạch, xây dựng, quản lý và phát triển bền vững đô thị Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045.

Về kỹ thuật, cần chú trọng thực hiện những giải pháp được nêu tại Quy hoạch hệ thống đô thị và nông thôn thời kỳ 2021 - 2030, tầm nhìn đến năm 2050 (Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 891/QĐ-TTg). 

Đó là hoàn thiện hệ thống hạ tầng thoát nước mưa chống ngập tại các đô thị theo lưu vực và phân vùng thoát nước với những đặc điểm địa hình, cốt nền, thoát nước, ngập úng từng vùng, khu vực được định hướng cụ thể; giảm tình trạng ngập úng thường xuyên trong mùa mưa; duy trì, phát triển hồ điều hoà tạo cảnh quan trong đô thị; khuyến khích tái sử dụng nước mưa, tiết kiệm tài nguyên nước, giảm thiểu việc khai thác sử dụng nguồn nước dưới đất và nước mặt, hướng tới quản lý thoát nước bền vững.

Cùng với đó, thực hiện nghiêm Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật đã được Bộ Xây dựng ban hành và có hiệu lực từ ngày 1-7-2024. Theo đó, các đô thị và khu kinh tế, khu công nghiệp phải dành quỹ đất để xây dựng các hồ điều hòa nước mưa; phải bảo đảm tỷ lệ hợp lý giữa diện tích hồ điều hòa trên tổng diện tích đô thị, khu dân cư tập trung để hạn chế úng ngập.

Về nguồn lực, cần phát triển các chính sách và cơ chế phù hợp về tài chính cho lĩnh vực thoát nước đô thị, kể cả đầu tư và vận hành, bảo dưỡng. Các nguồn tài chính có thể bao gồm cả vốn vay, viện trợ, trái phiếu chính phủ, các chính sách thuế và phí, các mô hình hợp tác công tư và các nguồn tài chính sáng tạo khác, ví dụ như tính thuế tài sản.

Tại địa phương, các tỉnh, thành phố cần tập trung chỉ đạo thực hiện những giải pháp thoát nước đô thị hiệu quả, theo hướng liên kết vùng và tăng cường tính chủ động ở chính quyền cấp xã, phường. 

Các nhiệm vụ được xem xét trong bài toán phân tích chi phí - lợi ích tổng thể của xã hội. Cần điều tra khảo sát, đánh giá mức độ tác động của biến đổi khí hậu, đề xuất giải pháp, hình thành bản đồ khí hậu cho từng đô thị; tích hợp biến đổi khí hậu vào các chiến lược, quy hoạch, kế hoạch, cảnh báo rủi ro tại các đô thị.../.

Duy Anh - Thành Nam - Khôi Nguyên - Công Minh - Tiến Thắng