Những thay đổi mới trong thiết kế thoát nước mưa của TCVN 7957:2023 so với TCVN 7957:2008

1. Tổng quan về TCVN 7957:2023 và TCVN 7957:2008

Hệ thống thoát nước mưa là yếu tố cốt lõi trong quản lý hạ tầng đô thị, giúp giảm thiểu ngập lụt, bảo vệ tài sản và đảm bảo an toàn công cộng. Tuy nhiên, với sự gia tăng của các hiện tượng thời tiết cực đoan do biến đổi khí hậu và tốc độ đô thị hóa nhanh tại Việt Nam, tiêu chuẩn TCVN 7957:2008 đã không còn đáp ứng đầy đủ các yêu cầu hiện đại. Để giải quyết vấn đề này, TCVN 7957:2023, có hiệu lực từ ngày 27/7/2023, đã được ban hành với các cập nhật quan trọng về thiết kế hệ thống thoát nước mưa. Bài viết này phân tích chi tiết các thay đổi trong TCVN 7957:2023 so với TCVN 7957:2008, tập trung vào thoát nước mưa, và đánh giá ý nghĩa của chúng đối với các kỹ sư và nhà quy hoạch đô thị tại Việt Nam.

2. Các thay đổi chính trong TCVN 7957:2023 so với TCVN 7957:2008

2.1. Bổ sung hệ số K liên quan đến biến đổi khí hậu

TCVN 7957:2023 giới thiệu hệ số K vào công thức tính cường độ mưa, nhằm phản ánh tác động của biến đổi khí hậu. Hệ số này đảm bảo rằng cường độ mưa tính toán luôn lớn hơn hoặc bằng giá trị trong TCVN 7957:2008, giúp hệ thống thoát nước mưa chịu được các trận mưa lớn hơn. Biến đổi khí hậu đã làm tăng tần suất và cường độ mưa tại Việt Nam, như các đợt ngập lụt nghiêm trọng ở TP.HCM vào năm 2022. Tại các đô thị lớn như TP.HCM, hệ số K trong TCVN 7957:2023 cho phép thiết kế hệ thống thoát nước mưa chịu được cường độ mưa tăng do biến đổi khí hậu, cải thiện khả năng chống ngập so với tiêu chuẩn cũ.

2.2. Bổ sung hệ số phân bố mưa β

Hệ số phân bố mưa β được TCVN 7957:2023 áp dụng cho các lưu vực có diện tích lớn hơn 500 ha, như khu công nghiệp hoặc đô thị mở rộng. Hệ số này điều chỉnh phân bố mưa theo thời gian và không gian, cải thiện độ chính xác trong mô hình hóa lưu lượng nước. Trong TCVN 7957:2008, việc thiếu hệ số β có thể dẫn đến thiết kế không tối ưu ở các khu vực có mưa không đồng đều. Ở các khu công nghiệp lớn, hệ số β trong TCVN 7957:2023 giúp mô hình hóa chính xác lưu lượng mưa cho các lưu vực trên 500 ha, cải thiện hiệu quả thiết kế hệ thống thoát nước mưa.

2.3. Thay đổi trong công thức tính thời gian mưa t₀

TCVN 7957:2008 cho phép kỹ sư chọn thời gian mưa t₀ trong khoảng 5-10 phút dựa trên kinh nghiệm. Ngược lại, TCVN 7957:2023 yêu cầu tính t0 bằng công thức cụ thể, dựa trên các thông số như kích thước lưu vực, loại bề mặt, và điều kiện thoát nước. Thay đổi này tăng độ chính xác trong thiết kế, đặc biệt ở các khu vực có hệ thống thoát nước chưa hoàn thiện. Công thức mới đảm bảo rằng hệ thống thoát nước mưa được tối ưu hóa cho các điều kiện địa phương cụ thể.

2.4. Thay đổi trong công thức tính thời gian dòng chảy mưa t
Trong TCVN 7957:2023 yêu cầu tính thời gian dòng chảy mưa đến điểm tính toán t thay đổi bằng công thức cụ thể tại mục 4.1.9:

t = t₁ + mt₂

Trong đó:
• t₁: Thời gian nước mưa chảy trên bề mặt đến rãnh đường hoặc giếng thu nước mưa (phút), phụ thuộc vào chiều dài, độ dốc địa hình và mặt phủ, thường lấy từ 10-15 phút. Được xác định theo công thức t₁ = t₀ + t_r (với t_r chính là t₁ trong TCVN 7957:2008)
• t₂: Thời gian nước chảy trong cống đến tiết diện tính toán, xác định theo chỉ dẫn tại điều 4.1.12 của TCVN 7957:2023.
• m: Hệ số quan hệ đến giảm vận tốc, với m= 2 cho cống ngầm và m= 1,2 cho mương máng.

Công thức này tăng độ chính xác trong thiết kế, đặc biệt ở các khu vực có hệ thống thoát nước chưa hoàn thiện. Hệ số m phản ánh sự khác biệt về vận tốc dòng chảy giữa cống ngầm (chịu ma sát lớn hơn) và mương máng (ma sát thấp hơn), giúp mô phỏng chính xác thời gian dòng chảy.

2.5. Cập nhật bảng tra các hằng số khí hậu

TCVN 7957:2023 đã cập nhật bảng tra các hằng số khí hậu A, C, b, n, được sử dụng trong tính toán lưu lượng mưa. Đặc biệt, tiêu chuẩn mới bổ sung dữ liệu cho tỉnh Bình Dương, một khu vực phát triển nhanh với nhiều khu công nghiệp. Trong TCVN 7957:2008, bảng hằng số khí hậu thiếu dữ liệu địa phương, dẫn đến thiết kế không tối ưu ở một số khu vực. Tại các khu công nghiệp ở Bình Dương, như VSIP, các hằng số khí hậu A, C, b, n được cập nhật trong TCVN 7957:2023 giúp thiết kế hệ thống thoát nước mưa phù hợp với đặc điểm thời tiết địa phương, tăng khả năng chịu tải mưa lớn.

2.6. Các biện pháp bền vững và linh hoạt

TCVN 7957:2023 khuyến khích sử dụng các giải pháp bền vững như bề mặt thấm nước, vườn mưa, và hồ chứa tạm thời để giảm ngập lụt và ô nhiễm đô thị. Tiêu chuẩn cũng cho phép linh hoạt trong việc lựa chọn loại hệ thống thoát nước (riêng biệt, kết hợp, hoặc hỗn hợp) dựa trên địa hình, khí hậu, và yêu cầu vệ sinh. Những quy định này phản ánh xu hướng thiết kế hiện đại, giúp hệ thống thoát nước mưa không chỉ hiệu quả mà còn thân thiện với môi trường.

3. Ý nghĩa của các thay đổi đối với thiết kế và quản lý đô thị

3.1. Tăng cường khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu

Hệ số K và bảng hằng số khí hậu cập nhật giúp hệ thống thoát nước mưa sẵn sàng đối phó với các trận mưa lớn hơn do biến đổi khí hậu. Điều này đặc biệt quan trọng ở các đô thị như TP.HCM, nơi ngập lụt mùa mưa gây thiệt hại hàng trăm tỷ đồng mỗi năm. Các hệ thống thiết kế theo TCVN 7957:2023 có khả năng chịu tải cao hơn, giảm thiểu rủi ro kinh tế và xã hội.

3.2. Nâng cao độ chính xác trong thiết kế

Hệ số β và công thức tính t₀ cho phép mô hình hóa lưu lượng mưa chi tiết hơn, phù hợp với đặc điểm địa phương. Điều này giúp giảm nguy cơ thiết kế không đủ công suất hoặc quá mức, tối ưu hóa chi phí xây dựng và vận hành.

3.3. Thúc đẩy sử dụng dữ liệu địa phương

Việc bổ sung dữ liệu cho Bình Dương và cập nhật hằng số khí hậu nhấn mạnh tầm quan trọng của dữ liệu địa phương. Các kỹ sư cần hợp tác với cơ quan khí tượng để thu thập thông tin chính xác, nâng cao chất lượng dự án hạ tầng. Điều này cũng khuyến khích đầu tư vào cơ sở dữ liệu khí hậu quốc gia.

3.4. Thách thức trong triển khai

Các thay đổi trong TCVN 7957:2023 đòi hỏi quy trình thiết kế phức tạp hơn, bao gồm sử dụng phần mềm tính toán tiên tiến và dữ liệu khí hậu cập nhật. Việc đào tạo đội ngũ kỹ thuật và đầu tư vào công nghệ là cần thiết để đảm bảo áp dụng tiêu chuẩn hiệu quả.

4. Kết luận

TCVN 7957:2023 là một bước tiến quan trọng trong thiết kế hệ thống thoát nước mưa tại Việt Nam. Các cập nhật như hệ số K, hệ số β, công thức tính t₀, và bảng hằng số khí hậu mới giúp tăng độ chính xác và khả năng thích ứng của hệ thống trước biến đổi khí hậu và đô thị hóa. Đối với các kỹ sư và nhà quy hoạch đô thị, việc áp dụng tiêu chuẩn này mang lại cơ hội xây dựng hạ tầng bền vững, giảm thiểu ngập lụt và bảo vệ môi trường. Để triển khai hiệu quả, cần đầu tư vào dữ liệu khí hậu, công cụ thiết kế, và đào tạo chuyên môn.

Bảng tóm tắt các thay đổi chính trong TCVN 7957:2023 so với TCVN 7957:2008