Ngập úng là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa ngập úng

Ngập úng là hiện tượng nước không thể thoát ra khỏi bề mặt địa hình trong một khoảng thời gian nhất định, dẫn đến việc nước đọng lại tại chỗ hoặc tràn lan trên diện rộng. Tình trạng này xảy ra khi lượng nước vượt quá khả năng tiêu thoát tự nhiên hoặc do hệ thống thoát nước nhân tạo bị quá tải, hư hỏng hoặc thiết kế kém hiệu quả.

Ngập úng không chỉ là hiện tượng vật lý đơn thuần mà còn là vấn đề kinh tế - xã hội và môi trường. Ở các đô thị, ngập úng thường gắn với tình trạng phát triển nhanh chóng nhưng thiếu kiểm soát, trong khi ở nông thôn, hiện tượng này thường chịu tác động lớn từ điều kiện địa hình và khí hậu.

Ngập úng được phân biệt với lũ lụt theo quy mô và nguồn nước. Trong khi lũ thường liên quan đến sự dâng cao của sông, hồ hay biển, ngập úng thường do mưa lớn cục bộ hoặc khả năng tiêu thoát nước không đáp ứng kịp.

Nguyên nhân gây ra ngập úng

Hiện tượng ngập úng phát sinh từ sự tương tác của nhiều yếu tố tự nhiên và con người. Một trong những nguyên nhân chính là lượng mưa lớn vượt ngưỡng thiết kế của hệ thống thoát nước. Tại các khu đô thị, chỉ cần mưa khoảng 100 mm trong vài giờ là có thể gây ngập nặng nếu hệ thống tiêu thoát yếu kém.

Hệ thống thoát nước đô thị thường được xây dựng từ nhiều thập kỷ trước và không được nâng cấp phù hợp với tốc độ đô thị hóa. Cống rãnh nhỏ, bị bồi lắng hoặc tắc nghẽn do rác thải làm giảm đáng kể khả năng tiêu nước. Ngoài ra, việc san lấp kênh rạch và xây dựng nhà ở trên đất trũng khiến nước không có lối thoát tự nhiên.

• Gia tăng lượng mưa cực đoan do biến đổi khí hậu
• Hệ thống thoát nước không được bảo trì định kỳ
• Đô thị hóa thiếu quy hoạch tích hợp yếu tố môi trường
• Tăng diện tích bề mặt không thấm nước (bê tông, nhựa đường)

Việc sử dụng bề mặt phủ cứng quá nhiều khiến khả năng thấm hút nước của đất giảm rõ rệt. Trước đây, nước mưa có thể thẩm thấu vào lòng đất, nay bị chặn lại và tích tụ nhanh chóng trên bề mặt, làm tăng nguy cơ ngập cục bộ.

Phân loại ngập úng

Ngập úng có thể được phân loại theo nguyên nhân hình thành, đặc điểm địa lý hoặc quy mô tác động. Phân loại giúp nhận diện nguyên nhân cốt lõi và đưa ra giải pháp phù hợp về kỹ thuật và quản lý.

Theo đặc điểm hình thành, ngập úng được chia thành ba loại phổ biến:

• Ngập úng cục bộ: Xảy ra tại các điểm thấp trũng trong đô thị như ngã tư, hẻm nhỏ, khu dân cư không có hệ thống thoát nước. Thường xuất hiện nhanh sau cơn mưa lớn và rút chậm.
• Ngập úng diện rộng: Tác động đến nhiều khu vực trong thành phố hoặc cả vùng, thường do hệ thống tiêu thoát nước chính bị quá tải hoặc sự cố lớn trong mạng lưới hạ tầng.
• Ngập úng do triều cường hoặc nước biển dâng: Xảy ra ở các thành phố ven biển, kết hợp giữa nước từ biển và mưa lớn nội địa. Ví dụ điển hình là TP.HCM với triều cường gây ngập ngay cả khi không có mưa (Bộ TNMT thường xuyên cập nhật hiện tượng này).

Bảng dưới đây tóm tắt sự khác biệt cơ bản giữa các loại ngập úng:

Loại ngập	Phạm vi	Nguyên nhân chính	Ví dụ
Ngập cục bộ	Diện tích nhỏ	Mưa lớn, thoát nước kém	Hẻm nhỏ bị ngập sau mưa
Ngập diện rộng	Nhiều quận/huyện	Hệ thống thoát nước quá tải	Ngập khắp thành phố sau bão
Ngập do triều cường	Ven biển, vùng trũng thấp	Nước biển dâng, triều cao	TP.HCM ngập do triều tháng 10

Ảnh hưởng của ngập úng

Ngập úng gây ra hàng loạt hậu quả trên nhiều phương diện. Trong lĩnh vực kinh tế, thiệt hại chủ yếu là do gián đoạn giao thông, hư hỏng tài sản, giảm năng suất lao động và chi phí khắc phục hậu quả. Tại các đô thị lớn, chỉ vài giờ ngập có thể gây tổn thất hàng chục tỷ đồng.

Ngập úng ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống xã hội. Người dân di chuyển khó khăn, học sinh phải nghỉ học, bệnh viện hoạt động kém hiệu quả. Nhiều gia đình sống trong vùng ngập lâu ngày phải rời bỏ nơi ở do điều kiện sinh hoạt xuống cấp.

Tác động về sức khỏe cũng không thể xem nhẹ. Nước ngập pha trộn với nước thải, rác thải sinh hoạt và dầu mỡ từ đường phố tạo môi trường lý tưởng cho vi khuẩn, muỗi truyền bệnh. Một số bệnh thường bùng phát sau đợt ngập:

• Sốt xuất huyết
• Bệnh về da liễu
• Bệnh tiêu chảy do ô nhiễm nguồn nước

Về môi trường, ngập úng kéo dài làm ô nhiễm đất, nước ngầm và cả không khí do sự phân hủy hữu cơ. Xói mòn đất, mất cân bằng hệ sinh thái và sạt lở bờ kênh rạch là những hệ lụy lâu dài không thể bỏ qua.

Tác động của biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu là yếu tố gia tốc khiến ngập úng trở nên trầm trọng và khó dự báo hơn. Nhiệt độ toàn cầu tăng kéo theo băng tan và mực nước biển dâng, làm thay đổi quy luật mưa và dòng chảy. Số lượng các trận mưa lớn, mưa cực đoan gia tăng rõ rệt trong 30 năm qua tại Đông Nam Á.

Không chỉ làm tăng lượng mưa, biến đổi khí hậu còn khiến chu kỳ mưa thay đổi bất thường: xuất hiện các đợt mưa trái mùa, mưa rải rác kéo dài hoặc mưa lớn tập trung trong thời gian ngắn. Những hiện tượng này làm rối loạn hoạt động của hệ thống tiêu thoát nước vốn chỉ thiết kế theo số liệu khí tượng quá khứ.

Trong các thành phố ven biển như TP.HCM, Đà Nẵng hay Cà Mau, mực nước biển dâng khiến nước triều xâm nhập vào hệ thống cống rãnh, đẩy nước mưa dội ngược trở lại mặt đường. Tác động cộng hưởng giữa triều cường, mưa và hệ thống cống quá tải khiến nguy cơ ngập úng kéo dài ngày càng cao.

• Theo IPCC, mực nước biển trung bình toàn cầu có thể tăng 0,6–1,1 mét vào năm 2100 nếu không cắt giảm khí nhà kính.
• Ở Việt Nam, tốc độ mực nước biển dâng khoảng 3,4 mm/năm, nhanh hơn mức trung bình toàn cầu (theo Bộ Tài nguyên và Môi trường).

Giải pháp kỹ thuật giảm thiểu ngập úng

Giải pháp kỹ thuật là trụ cột quan trọng trong việc phòng và giảm thiểu ngập úng, đặc biệt ở các đô thị lớn. Các biện pháp này bao gồm từ nâng cấp hạ tầng cứng (infrastructure) đến ứng dụng công nghệ hiện đại.

Một trong những giải pháp thiết yếu là cải tạo hệ thống thoát nước đô thị: thay thế cống ngầm quá nhỏ, bổ sung trạm bơm công suất lớn tại các điểm trũng, và tích hợp các hồ điều tiết làm nơi trữ nước tạm thời. Ngoài ra, cần thiết kế lại cao độ mặt đường và mặt cắt ngang hợp lý để nước dễ chảy về hướng tiêu thoát.

Khái niệm “đô thị sponge” (sponge city) được Trung Quốc khởi xướng năm 2014 đang trở thành xu hướng toàn cầu. Đô thị được thiết kế như một “miếng bọt biển” hấp thụ nước mưa và trả lại cho môi trường qua hệ thống thẩm thấu tự nhiên và bán tự nhiên như:

• Mái nhà xanh (green roof)
• Vỉa hè thấm nước (permeable pavement)
• Vườn mưa (rain garden)
• Bãi lọc sinh học (bio-retention area)

Hệ thống thoát nước hiện đại còn áp dụng mô hình kiểm soát dòng chảy mưa bằng cách tính toán lưu lượng nước mặt theo công thức phổ biến:

$Q = CiA$, trong đó:

• $Q$: Lưu lượng dòng chảy (m³/s)
• $C$: Hệ số dòng chảy (phụ thuộc vào loại bề mặt)
• $i$: Cường độ mưa (mm/h)
• $A$: Diện tích lưu vực (ha)

Việc xác định đúng các thông số trên là nền tảng để thiết kế và mô phỏng hiệu quả hệ thống tiêu thoát nước.

Vai trò của quy hoạch đô thị

Ngập úng không chỉ là vấn đề kỹ thuật mà còn là hệ quả của quy hoạch không đồng bộ, thiếu tầm nhìn dài hạn. Để chống ngập hiệu quả, quy hoạch đô thị cần tích hợp yếu tố địa hình, thuỷ văn, hạ tầng và biến đổi khí hậu ngay từ đầu.

Nhiều thành phố lớn trên thế giới đã đưa bản đồ nguy cơ ngập vào quy hoạch tổng thể. Ở Việt Nam, việc quy hoạch cần chú trọng các điểm sau:

1. Bảo tồn hệ thống sông rạch và không gian trữ nước tự nhiên
2. Không xây dựng ở vùng trũng, thấp, thường xuyên ngập
3. Thiết lập hành lang thoát nước mưa, hành lang bảo vệ kênh rạch
4. Kiểm soát mật độ xây dựng và tỷ lệ bê tông hóa

Ngoài ra, quy hoạch cần đi kèm chính sách kiểm soát chặt chẽ quá trình cấp phép xây dựng, không hợp thức hóa các công trình cản trở dòng chảy hoặc san lấp hệ thống tiêu nước tự nhiên.

Các nghiên cứu và mô hình dự báo

Nhiều công cụ mô phỏng và mô hình thủy văn được phát triển để dự báo ngập úng và đưa ra các kịch bản ứng phó. Trong đó nổi bật là:

• SWMM (Storm Water Management Model): Do EPA (Mỹ) phát triển, mô phỏng dòng chảy mưa đô thị và hiệu suất hệ thống cống.
• MIKE FLOOD: Tích hợp giữa mô hình thủy văn (MIKE 11) và mô hình 2 chiều (MIKE 21), sử dụng rộng rãi ở châu Á và châu Âu.
• InfoWorks ICM: Cho phép mô phỏng chi tiết kết hợp mưa, dòng chảy và thủy lực trong mạng lưới đô thị.

Các mô hình này cần dữ liệu đầu vào chi tiết về mưa, địa hình, lớp phủ bề mặt và hệ thống cống rãnh. Việc thu thập, quản lý và cập nhật dữ liệu chính xác là yếu tố quyết định độ tin cậy của mô phỏng.

Bảng so sánh một số đặc điểm kỹ thuật giữa ba mô hình phổ biến:

Mô hình	Cơ quan phát triển	Ứng dụng chính	Khả năng mô phỏng 2D
SWMM	EPA (Hoa Kỳ)	Dòng chảy mưa đô thị	Không
MIKE FLOOD	DHI (Đan Mạch)	Lũ, ngập kết hợp sông - đô thị	Có
InfoWorks ICM	Innovyze	Hệ thống cống và dòng chảy đô thị	Có

Ví dụ điển hình tại Việt Nam

Tại TP.HCM, hiện tượng ngập đã trở thành vấn đề kinh niên. Dự án chống ngập trị giá 10.000 tỷ đồng khởi công từ năm 2016 với mục tiêu kiểm soát triều cường, bao gồm đê bao dài 7,8 km và 6 cống ngăn triều lớn. Tuy nhiên, tiến độ chậm trễ, thiếu vốn và bất đồng trong cơ chế điều hành đã khiến dự án nhiều lần đình trệ.

Hà Nội cũng đối mặt với tình trạng ngập sau mưa lớn, đặc biệt là khu vực nội đô cũ. Hệ thống cống nhỏ, chằng chịt và bị lấn chiếm khiến việc nâng cấp tiêu thoát nước gặp khó khăn. Nhiều dự án cải tạo kênh mương và hồ điều hòa như hồ Linh Đàm, hồ Tây, hồ Bảy Mẫu... đã được triển khai nhưng hiệu quả chưa đồng đều.

Các chuyên gia đề xuất cần kết hợp đồng bộ cả ba yếu tố: cải tạo hạ tầng, điều chỉnh quy hoạch và ứng dụng công nghệ dự báo để giải quyết triệt để ngập úng tại các đô thị lớn.

Tài liệu tham khảo

1. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). AR6 Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability.
2. World Bank. Urban Flooding in Vietnam.
3. World Economic Forum. How sponge cities could help urban areas cope with climate change.
4. Environmental Protection Agency (EPA). Storm Water Management Model (SWMM).
5. DHI Group. MIKE FLOOD.
6. Innovyze. InfoWorks ICM.
7. Bộ Tài nguyên và Môi trường Việt Nam. www.monre.gov.vn.