Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Hội An thuộc tỉnh Quảng Nam là đô thị di sản nằm ở vùng hạ lưu sông Thu Bồn và sông Đế Võng, nơi có địa hình trũng thấp và thường xuyên chịu ảnh hưởng nặng nề bởi thiên tai. Thống kê lịch sử khí tượng thủy văn cho thấy trong giai đoạn từ năm 1977 đến 2004, địa phương đã hứng chịu 38 trận lũ với đỉnh lũ vượt mức báo động 2 (trên 1,7m), trong đó đỉnh lũ lịch sử từng đạt mốc 3,40m vào năm 1964 và 3,28m vào năm 2007. Tác động cộng hưởng giữa bão lớn, mưa cực đoan, triều cường và việc xả lũ từ các hồ thủy điện thượng nguồn đã khiến mức độ ngập lụt ngày càng khốc liệt, gây thiệt hại ước tính hàng nghìn tỷ đồng cho khu vực miền Trung và làm tê liệt hoạt động kinh tế - xã hội địa phương.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là sự suy giảm khả năng vận hành của hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật trước áp lực ngập lụt gia tăng do biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu nhằm đánh giá hiện trạng, dự báo diễn biến ngập lụt theo các kịch bản phát thải, phân tích mức độ phơi bày và tính nhạy cảm, từ đó lượng hóa chỉ số tổn thương và đề xuất giải pháp thích ứng cho 4 phân hệ hạ tầng thiết yếu: giao thông, cấp nước, thoát nước và cấp điện. Phạm vi nghiên cứu bao quát 11 phường, xã trên phần đất liền thành phố Hội An với khung thời gian dự báo đến các năm 2020, 2050 và 2100. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học định lượng giúp bảo vệ mạng lưới 125,33 km đường giao thông, hệ thống cấp nước công suất 6.500 m3/ngày đêm và giảm thiểu nguy cơ mất an toàn cho hơn 75.000 cư dân đô thị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng khung lý thuyết đánh giá tính dễ bị tổn thương của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC 2007, 2012), xác định tính dễ bị tổn thương (Vulnerability - V) là hàm số phụ thuộc vào 3 thành tố: Mức độ phơi bày trước hiểm họa (Exposure - E), Mức độ nhạy cảm (Sensitivity - S) và Năng lực thích ứng (Adaptive Capacity - AC) theo công thức V = f(E, S, AC).

Bên cạnh đó, đề tài kết hợp phương pháp luận đánh giá chỉ số tổn thương vùng ven biển của Balica và các cộng sự (2012), mô hình chỉ số tổn thương xã hội SoVI của Cutter (2009) cùng phương pháp phân tích đa tỷ lệ không gian của McLaughlin và Cooper (2010). Các khái niệm then chốt được chuẩn hóa bao gồm:

  • Mức độ phơi bày: Sự hiện diện của tài sản hạ tầng kỹ thuật tại những vị trí địa lý có nguy cơ ngập sâu hoặc ngập vĩnh viễn.
  • Mức độ nhạy cảm: Trạng thái dễ bị hư hỏng, đứt gãy công năng của đường sá, đường ống, cột điện khi tiếp xúc với dòng nước lũ.
  • Năng lực thích ứng: Khả năng chống chịu nội tại, mức độ dự phòng công nghệ, tính liên kết mạng lưới và năng lực tài chính nhằm khôi phục hoạt động sau thiên tai.
  • Nguy cơ ngập vĩnh viễn: Khả năng mất đất và hạ tầng hoàn toàn do mực nước biển dâng theo kịch bản biến đổi khí hậu trung bình.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu triển khai trên cỡ mẫu toàn diện gồm 11 đơn vị hành chính cấp phường, xã thuộc vùng đất liền thành phố Hội An. Phương pháp chọn mẫu chỉ tiêu kết hợp khảo sát hiện trường và phỏng vấn sâu cán bộ chuyên trách tại các phòng ban chuyên môn đô thị giúp thu thập dữ liệu sơ cấp chuẩn xác. Nguồn dữ liệu thứ cấp được tổng hợp từ Niên giám thống kê thành phố Hội An năm 2011, hồ sơ Đề án Điều chỉnh quy hoạch chung xây dựng thành phố Hội An đến năm 2030, cùng kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng do Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích là sự kết hợp giữa mô hình toán thủy lực MIKE 11, MIKE 21 và công nghệ hệ thông tin địa lý (ArcGIS). Mô hình thủy lực cho phép mô phỏng chính xác chế độ dòng chảy phức tạp của lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn trên nền mô hình số độ cao tỷ lệ 1/5.000 đến 1/25.000. Phương pháp chồng xếp bản đồ GIS giúp định lượng diện tích, độ sâu ngập của từng tuyến đường, mạng lưới cấp thoát nước và trạm biến áp theo từng kịch bản ngập lụt năm 2020, 2050 và 2100. Timeline nghiên cứu được thực hiện từ đầu năm 2013 với các mốc kiểm chứng thực địa sau các đợt lũ lớn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích không gian trên mô hình số độ cao cho thấy tổng diện tích ngập lụt trên đất liền của Hội An có xu hướng tăng theo thời gian: từ 2.975 ha (năm 2020) lên 3.002 ha (năm 2050) và đạt 3.246 ha (năm 2100). Đáng chú ý, mức độ ngập sâu từ 3m đến 4m có sự gia tăng đột biến, chiếm tỷ trọng từ 17,47% tổng diện tích ngập năm 2020 lên 24,21% năm 2050 và chạm ngưỡng 41,45% vào năm 2100. Xã Cẩm Châu là địa bàn chịu ảnh hưởng nặng nhất với diện tích ngập dự báo lên tới 590 ha (tương đương 97% diện tích tự nhiên) vào năm 2100, trong khi phường Tân An ghi nhận tỷ lệ ngập thấp nhất chỉ khoảng 8%.

Nguy cơ ngập vĩnh viễn do mực nước biển dâng (dự báo dâng 11,7cm vào năm 2020; 30,1cm vào năm 2050 và 73,7cm vào năm 2100) sẽ làm mất hoàn toàn 53,46 ha đất vào năm 2020, 69,64 ha vào năm 2050 và lên đến 487,38 ha vào năm 2100 nếu không có đê bao bảo vệ. Trong đó, đất nông nghiệp chịu tổn thất lớn nhất với 311,71 ha ngập vĩnh viễn vào năm 2100, tiếp theo là đất ở với 53,61 ha và đất giao thông mất 25,98 ha.

Thực trạng các phân hệ hạ tầng bộc lộ tính tổn thương cao:

  • Hệ thống giao thông: Tỷ lệ đường bê tông nhựa toàn đô thị mới đạt khoảng 62%, đất giao thông chỉ chiếm 12% đất xây dựng dân dụng (thấp hơn quy chuẩn 13%). Riêng xã Cẩm Kim có 100% đường giao thông là đường bê tông xi măng và đường đất, hoàn toàn cô lập khi ngập sâu trên 1m.
  • Hệ thống cấp nước: Nhà máy nước công suất 6.500 m3/ngày đêm chỉ phục vụ khu vực nội thị; 100% hộ dân tại Cẩm Kim, Cẩm Thanh phụ thuộc vào giếng đào có miệng giếng thấp (1-1,5m), dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt nghiêm trọng trong các đợt lũ sâu 2-4m.
  • Hệ thống thoát nước và cấp điện: Toàn bộ 29,3 km kênh mương ngoại thị chưa được kiên cố hóa; 123 trạm biến áp phân phối 22/0,4kV dạng treo cột bộc lộ nguy cơ mất an toàn do cột điện xuống cấp và thiếu giải pháp ngầm hóa.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân dẫn đến mức độ tổn thương cao của hạ tầng kỹ thuật Hội An xuất phát từ sự tương tác phức tạp giữa điều kiện tự nhiên trũng thấp (cao độ trung bình 0,5 - 1,7m) và các áp lực nhân sinh. Việc suy giảm diện tích rừng dừa nước Cẩm Thanh, phá rừng dương phòng hộ ven biển Cửa Đại để xây dựng khu nghỉ dưỡng, kết hợp tình trạng khai thác cát lòng sông Thu Bồn đã làm thay đổi dòng chảy tự nhiên. Hơn nữa, quá trình đô thị hóa nhanh làm bê tông hóa bề mặt, giảm hệ số thấm tự nhiên, khiến ngay cả những vùng có cao độ trên 4m vẫn bị ngập tới 167,85 ha vào năm 2020 và 366,85 ha vào năm 2100.

Dữ liệu nghiên cứu phản ánh trực quan qua bản đồ phân vùng tổn thương và bảng ma trận điểm số thích ứng, khẳng định các phường ngoại thị như Cẩm Kim, Cẩm Nam, Cẩm Thanh, Cẩm Châu nằm trong nhóm điểm nóng dễ tổn thương nhất. So sánh với các nghiên cứu tại lưu vực sông Đáy hay vùng ven biển Đà Nẵng, công trình này chỉ rõ tính đặc thù của một đô thị di sản: cơ sở hạ tầng vừa phải bảo tồn kiến trúc cổ kính vừa phải nâng cấp tải trọng chống lũ, đòi hỏi các giải pháp phi công trình song hành cùng công trình thích ứng linh hoạt.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giảm thiểu mức độ tổn thương và củng cố độ bền vững cho hạ tầng kỹ thuật đô thị Hội An giai đoạn 2024 - 2030, tầm nhìn 2050, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp trọng tâm:

  1. Nâng cấp và kiên cố hóa hệ thống giao thông đường bộ kết hợp phát triển giao thông thủy: Thực hiện mục tiêu nhựa hóa 80% diện tích đường chính và đường khu vực đến năm 2030; nâng tỷ lệ đất giao thông trên đất dân dụng đạt tối thiểu 13-16%, mật độ đường đạt 6,5-8,0 km/km2. Xây dựng cầu cứng thay thế bến phà Cẩm Kim và nạo vét luồng lạch sông Hội An, sông Cổ Cò để thiết lập 9 tuyến bến thuyền cứu hộ khẩn cấp. Chủ thể thực hiện: Sở Giao thông Vận tải Quảng Nam và Ủy ban nhân dân thành phố Hội An. Timeline: 2024 - 2028.

  2. Mở rộng và bảo vệ mạng lưới cấp nước sạch đô thị: Đẩy nhanh dự án nâng công suất Nhà máy nước Hội An từ 6.500 m3/ngày đêm lên 21.000 m3/ngày đêm, lắp đặt thêm 0,96 km đường ống cấp I và hàng chục km đường ống cấp II để nâng tỷ lệ phủ nước sạch đạt 100% dân số đô thị (150.000 người vào năm 2030). Xây dựng bệ giếng cao trên 2,5m và phát bao nilông bảo vệ miệng giếng ngầm tại Cẩm Kim, Cẩm Thanh. Chủ thể thực hiện: Công ty Cổ phần Cấp thoát nước Quảng Nam. Timeline: 2024 - 2027.

  3. Xây dựng hệ thống thoát nước mưa - nước thải riêng biệt và kiên cố hóa kênh mương: Vận hành hiệu quả trạm xử lý nước thải công suất 6.700 m3/ngày đêm tại thôn 8 xã Cẩm Thanh; kiên cố hóa 29,3 km hệ thống kênh mương thoát nước ngoại thị, nâng cấp tuyến mương Ba Mồi (lưu vực 130 ha) và mương Thanh Hà (lưu vực 100 ha) bằng bê tông cốt thép có nắp đan chịu lực. Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý Dự án Đô thị thành phố Hội An. Timeline: 2025 - 2030.

  4. Cải tạo lưới điện và ngầm hóa hạ tầng kỹ thuật trung tâm: Gia cố chân đế và nâng cao sàn thao tác cho 123 trạm biến áp phân phối 22/0,4kV vượt đỉnh lũ lịch sử 3,40m; triển khai ngầm hóa 100% đường dây tải điện tại 4 phường phố cổ (Minh An, Sơn Phong, Cẩm Phô, Tân An) nhằm đảm bảo an toàn điện lưới trong thiên tai. Chủ thể thực hiện: Công ty Điện lực Quảng Nam (Điện lực Hội An). Timeline: 2024 - 2030.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và hệ thống dữ liệu của luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

  1. Cơ quan quản lý nhà nước và nhà hoạch định chính sách: Ủy ban nhân dân thành phố Hội An, Sở Xây dựng, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Nam có thể sử dụng bản đồ dự báo ngập lụt và chỉ số tổn thương để tích hợp vào Quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội và Kế hoạch hành động ứng phó biến đổi khí hậu giai đoạn 2025 - 2035.

  2. Đơn vị tư vấn quy hoạch và kỹ sư công trình hạ tầng: Các viện quy hoạch đô thị, công ty tư vấn xây dựng tham khảo các thông số thủy lực, cao độ ngập lũ lịch sử (đỉnh lũ 3,28m - 3,40m) để tính toán cốt nền xây dựng chuẩn xác cho các dự án giao thông, mạng lưới cấp thoát nước ven biển.

  3. Các tổ chức quốc tế và tổ chức phi chính phủ: Các mạng lưới đô thị chống chịu biến đổi khí hậu (như ACCCRN, WB, ADB) sử dụng cơ sở dữ liệu định lượng về 11 phường, xã làm căn cứ tài trợ vốn ODA cho các dự án tăng cường năng lực thích ứng và bảo tồn di sản.

  4. Giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh: Các nhà nghiên cứu chuyên ngành Biến đổi khí hậu, Quản lý môi trường, Quản lý đô thị khai thác mô hình phương pháp luận tích hợp giữa IPCC và GIS-MIKE để phát triển đề tài luận văn tại các đô thị duyên hải khác.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tần suất và quy luật xuất hiện lũ lụt tại thành phố Hội An diễn biến như thế nào? Lũ lụt tại Hội An diễn ra thường niên từ tháng 9 đến tháng 12, cao điểm tập trung vào tháng 10 (chiếm 42,1%) và tháng 11 (chiếm 44,7% tổng số trận lũ). Trong giai đoạn 1977 - 2004, địa phương ghi nhận 38 trận lũ lớn trên báo động 2, đỉnh lũ lịch sử đạt 3,40m năm 1964 và xuất hiện hiện tượng lũ chồng lũ liên tiếp.

  2. Mức độ ngập sâu từ 3m đến 4m biến đổi ra sao theo các mốc thời gian kịch bản? Theo kết quả mô hình thủy lực MIKE-GIS, tỷ lệ diện tích ngập sâu từ 3m đến 4m tăng trưởng rất nhanh: chiếm 17,47% tổng diện tích ngập vào năm 2020 (khoảng 519 ha), tăng lên 24,21% vào năm 2050 (khoảng 726 ha) và đạt mức đỉnh 41,45% vào năm 2100 (tương đương 1.345 ha).

  3. Nguy cơ ngập vĩnh viễn do nước biển dâng đe dọa loại hình sử dụng đất nào nhiều nhất? Đất nông nghiệp chịu thiệt hại nặng nề nhất trước nguy cơ ngập vĩnh viễn với diện tích mất đi lần lượt là 14,19 ha năm 2020, 18,39 ha năm 2050 và tăng vọt lên 311,71 ha vào năm 2100, tập trung chủ yếu tại các vùng trũng thấp ven sông của xã Cẩm Châu và Cẩm Thanh.

  4. Vì sao hệ thống cấp nước sạch tại Hội An lại có tính tổn thương cao khi xảy ra thiên tai? Công suất nhà máy nước Hội An hiện hữu chỉ đạt 6.500 m3/ngày đêm, chưa bao phủ được các khu vực ngoại thị như Cẩm Kim, Cẩm Thanh. Hàng nghìn hộ dân phải dùng giếng đào cao 1-1,5m, khi lũ ngập sâu từ 2m đến 4m sẽ gây ô nhiễm nguồn nước mặt và tê liệt hoàn toàn nguồn nước uống.

  5. Đâu là giải pháp cấp bách nhất đối với mạng lưới giao thông đường bộ đô thị? Giải pháp cấp bách nhất là nâng tỷ lệ nhựa hóa đường chính và đường khu vực lên 80%, mở rộng tỷ lệ đất giao thông đô thị vượt mốc 13% theo quy chuẩn, đồng thời xây dựng cầu cứng vượt sông thay thế đò ngang tại xã đảo Cẩm Kim nhằm duy trì tuyến giao thông cứu hộ thông suốt.

Kết luận

  • Luận văn đã định lượng thành công tính dễ bị tổn thương của 4 phân hệ hạ tầng kỹ thuật tại 11 phường, xã thuộc vùng đất liền thành phố Hội An dưới tác động của biến đổi khí hậu.
  • Mô hình thủy lực MIKE-GIS dự báo diện tích ngập lụt đô thị sẽ mở rộng từ 2.975 ha (năm 2020) lên 3.246 ha (năm 2100), trong đó diện tích ngập sâu từ 3m đến 4m tăng gấp 2,37 lần.
  • Nguy cơ ngập vĩnh viễn do mực nước biển dâng đe dọa xóa sổ 487,38 ha đất tự nhiên (chiếm gần 10% diện tích đất liền thành phố) vào năm 2100, ảnh hưởng nghiêm trọng nhất đến 311,71 ha đất nông nghiệp.
  • Đóng góp khoa học cốt lõi của nghiên cứu là xây dựng bản đồ phân vùng tổn thương chi tiết đến cấp xã/phường, chỉ rõ các điểm nóng xung yếu gồm Cẩm Kim, Cẩm Nam, Cẩm Châu và Cẩm Thanh.
  • Lộ trình triển khai các giải pháp nâng cấp hạ tầng giai đoạn 2024 - 2030 cần ưu tiên hoàn thành nâng công suất cấp nước lên 21.000 m3/ngày đêm, nhựa hóa 80% đường giao thông và gia cố an toàn cho 123 trạm biến áp phân phối.

Để khai thác toàn diện bộ cơ sở dữ liệu GIS và các giải pháp kỹ thuật chuyên sâu phục vụ công tác quy hoạch, quý bạn đọc, nhà nghiên cứu và các cơ quan quản lý vui lòng tham khảo chi tiết toàn văn luận văn thạc sĩ chuyên ngành Biến đổi khí hậu của tác giả Trương Văn Thịnh.