Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu và hiện tượng nước biển dâng đang tạo ra những thách thức chưa từng có đối với sự phát triển bền vững của hệ thống đô thị duyên hải trên toàn cầu. Báo cáo đánh giá của Ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) chỉ ra rằng nhiệt độ trung bình toàn cầu đã tăng khoảng 0,74°C trong thế kỷ qua và tốc độ dâng của mực nước biển đạt từ 1,8 mm/năm đến 3,1 mm/năm. Tại Việt Nam, hơn 35% dân số sinh sống tập trung ở dải ven biển và khoảng 50% các đô thị lớn gắn liền với các vùng kinh tế trọng điểm đang đối mặt với rủi ro thiên tai gia tăng.

Thị xã Cửa Lò (tỉnh Nghệ An) là đô thị du lịch biển trọng điểm được quy hoạch theo Quyết định số 2355/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ, sở hữu địa hình trũng thấp và nhạy cảm trước tác động tiêu cực của triều cường, bão lũ và ngập lụt cục bộ. Nghiên cứu tập trung giải quyết vấn đề cốt lõi: Đánh giá mức độ tổn thương của hệ thống hạ tầng kỹ thuật đô thị Cửa Lò dưới tác động của biến đổi khí hậu theo kịch bản trung bình do Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố, đồng thời xác lập hệ thống giải pháp thích ứng khả thi.

Mục tiêu cụ thể của luận văn bao gồm: nhận diện hiện trạng kỹ thuật đô thị, lượng hóa các tác động tiềm tàng đến 4 phân hệ hạ tầng trọng yếu (nền xây dựng, cấp nước, thoát nước - xử lý nước thải, giao thông), và đề xuất định hướng quy hoạch thích ứng cho giai đoạn từ năm 2017 đến năm 2030, tầm nhìn 2050. Nghiên cứu được triển khai trên phạm vi không gian toàn thị xã Cửa Lò với trọng tâm là 7 phường nội thị, dựa trên chuỗi số liệu quan trắc khí tượng thủy văn từ năm 2007 đến năm 2017 gắn liền với quá trình thực hiện Nghị quyết số 60/2007/NQ-CP và Quyết định số 158/2008/QĐ-TTg của Chính phủ. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học giúp giảm thiểu từ 30% đến 50% thiệt hại kinh tế do ngập úng và triều cường cho các công trình công cộng tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng khung lý thuyết đánh giá tính dễ bị tổn thương do biến đổi khí hậu của IPCC, trong đó tính dễ bị tổn thương (Vulnerability) được xác định là hàm số tương tác giữa mức độ phơi bày (Exposure), độ nhạy cảm (Sensitivity) và năng lực thích ứng (Adaptive Capacity). Bên cạnh đó, luận văn kế thừa lý thuyết phát triển đô thị sinh thái và mô hình tăng trưởng du lịch bền vững theo các nguyên tắc của Hội nghị thượng đỉnh Rio-92.

Ba kịch bản biến đổi khí hậu chính được sử dụng làm hệ quy chiếu là kịch bản phát thải trung bình B2 và các kịch bản nồng độ khí nhà kính đại diện RCP4.5, RCP6.0 của Bộ Tài nguyên và Môi trường, dự báo mực nước biển dâng tại dải ven biển Nghệ An đạt mức 22 cm vào năm 2050 và dao động từ 53 cm đến 56 cm vào năm 2100. Các khái niệm học thuật then chốt được chuẩn hóa bao gồm: ngưỡng xâm nhập mặn (độ mặn vượt quá 4‰), năng lực thích ứng của công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị, và vùng đệm an toàn thủy triều.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu kết hợp giữa dữ liệu thứ cấp và dữ liệu sơ cấp thực địa. Dữ liệu thứ cấp bao gồm chuỗi số liệu khí tượng thủy văn 35 năm (1980-2015) thu thập từ Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia, hồ sơ quy hoạch sử dụng đất và báo cáo kinh tế - xã hội của UBND thị xã Cửa Lò. Dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua phương pháp khảo sát hiện trạng tại 7 phường nội thị, tập trung lấy mẫu chuyên sâu tại 2 phường ven biển xung yếu là Nghi Thủy và Nghi Tân.

Cỡ mẫu điều tra thực địa bao gồm 120 điểm khảo sát cao độ nền, 45 mẫu kiểm tra chất lượng nguồn nước ngầm - nước mặt, cùng bảng hỏi tham vấn 25 chuyên gia đầu ngành trong lĩnh vực quy hoạch đô thị và biến đổi khí hậu. Phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích được áp dụng nhằm phản ánh chính xác các vùng có địa hình thấp dưới +2,0 m và các khu vực tiếp giáp trực tiếp với biển và sông Cấm.

Phương pháp phân tích trọng tâm gồm:

  • Phương pháp ma trận nhận dạng tác động môi trường để phân loại thứ tự rủi ro của từng công trình hạ tầng.
  • Phương pháp chồng lớp bản đồ số trên nền tảng hệ thống thông tin địa lý (GIS) nhằm mô phỏng kịch bản ngập lụt ứng với mức nước dâng 50 cm.
  • Phương pháp chỉ số thích ứng tổng hợp để lượng hóa mức độ sẵn sàng ứng phó của hệ thống kỹ thuật.

Timeline nghiên cứu được chia làm 3 giai đoạn: thu thập dữ liệu cơ sở (2007-2015), phân tích mô hình hóa ngập lụt (2016) và hoàn thiện hệ thống giải pháp (2017).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu chỉ ra những tác động trực tiếp và nghiêm trọng của biến đổi khí hậu lên hệ thống hạ tầng đô thị Cửa Lò qua 4 khía cạnh cụ thể:

  • Nền xây dựng đô thị: Địa hình Cửa Lò có cao độ trung bình thấp, phần lớn diện tích dao động từ +1,2 m đến +2,5 m so với mực nước biển. Theo kịch bản nước biển dâng 50 cm kết hợp với triều cường và nước dâng do bão (mức nước dâng do bão tại khu vực Nghệ An từng ghi nhận đạt mức kỷ lục 440 cm và dự báo cực đại có thể lên tới 500 cm), khoảng 18,5% diện tích đất xây dựng đô thị sẽ nằm trong vùng ngập thường xuyên, gây nguy cơ xói lở bờ biển với tốc độ từ 1,5 m đến 3,0 m mỗi năm tại các bãi tắm chính.
  • Hệ thống cấp nước: Trạm xử lý nước Cửa Lò với công suất khai thác từ nguồn nước ngầm khu vực Nam Cấm đối mặt với hiện tượng suy thoái chất lượng. Khi nhiệt độ mùa khô tăng cao và lượng mưa giảm từ 10% đến 15%, trữ lượng khai thác an toàn giảm 20% đến 30%. Nguy cơ ranh mặn 4‰ lấn sâu vào tầng chứa nước ngầm tăng thêm 1,2 km dọc lưu vực sông Cấm.
  • Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải: Hạ tầng thoát nước hiện hữu là hệ thống chung cho cả nước mưa và nước thải sinh hoạt với đường kính ống hạn chế. Khi xuất hiện các trận mưa cực đoan có lượng mưa vượt 150 mm đến 200 mm trong 24 giờ, khoảng 65% các tuyến cống chính tại khu trung tâm bị quá tải, gây ngập úng cục bộ kéo dài từ 4 đến 8 giờ trên 70% các tuyến trục giao thông ven biển.
  • Hệ thống hạ tầng giao thông: Toàn bộ tuyến đường ven biển như đường Bình Minh, đường trục dọc số 1, 2 và hệ thống đường gom nội bộ chịu tác động cơ học mạnh từ sóng lớn và nước mặn tràn bờ. Hiện tượng ngập mặn làm suy giảm từ 25% đến 35% tuổi thọ của lớp bê tông nhựa mặt đường, làm gia tăng chi phí duy tu định kỳ lên khoảng 40% so với điều kiện thời tiết tiêu chuẩn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tính dễ bị tổn thương cao của Cửa Lò bắt nguồn từ đặc thù địa hình bãi cát trũng hẹp, kết hợp với mật độ xây dựng bê tông hóa tăng nhanh trong giai đoạn 2010-2016 làm giảm hơn 45% diện tích thấm tự nhiên. So sánh với các đô thị du lịch biển lân cận như Sầm Sơn hay Đồng Hới, Cửa Lò có tần suất chịu ảnh hưởng trực tiếp từ bão nhiệt đới cao hơn (trung bình 1 đến 2 cơn bão/năm trong giai đoạn 1980-2010), trong khi khẩu độ các công trình tiêu thoát lũ chưa được thiết kế để đón đầu kịch bản biến đổi khí hậu tương lai.

Dữ liệu nghiên cứu được trực quan hóa qua biểu đồ phân vùng nguy cơ ngập lụt và bảng ma trận đánh giá năng lực thích ứng của từng hạng mục hạ tầng kỹ thuật. Kết quả này phản ánh rõ nét sự thiếu hụt các hồ điều hòa trung gian và hệ thống đê kè sinh thái mềm, tạo cơ sở để chuyển dịch từ giải pháp công trình thụ động sang quản lý rủi ro thiên tai dựa vào hệ sinh thái.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm tăng cường khả năng chống chịu của đô thị du lịch Cửa Lò trước kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng trung bình của Bộ Tài nguyên và Môi trường, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược:

  • Tái điều chỉnh cốt nền xây dựng và kiến thiết kè bảo vệ: Ban hành quy chuẩn quản lý cốt nền xây dựng khống chế tối thiểu từ +2,8 m đến +3,2 m cho các phân khu quy hoạch mới ven biển. Xây dựng và kiên cố hóa 10 km tuyến đê kè biển kết hợp mỏ kè giảm sóng sinh thái mềm trước năm 2025 nhằm giảm 80% nguy cơ sạt lở bãi tắm. Chủ thể thực hiện: UBND thị xã Cửa Lò phối hợp với Sở Xây dựng Nghệ An.
  • Hiện đại hóa mạng lưới cấp nước sạch chống xâm nhập mặn: Lắp đặt hệ thống cảm biến quan trắc độ mặn tự động 24/7 tại các trạm bơm và giếng khai thác Nam Cấm. Xây dựng bổ sung nhà máy nước mặt công suất 20.000 m³/ngày đêm lấy nước ngọt từ thượng nguồn sông Lam để giảm phụ thuộc vào nước ngầm, đảm bảo cấp nước sạch đạt 100% cho 60.000 dân cư và 3 triệu lượt khách du lịch đến năm 2030. Chủ thể thực hiện: Công ty Cổ phần Cấp nước Nghệ An và Ban Quản lý Đô thị Cửa Lò.
  • Phân tách và mở rộng công suất hệ thống thoát nước - xử lý nước thải: Thực hiện dự án tách rời hoàn toàn hệ thống thoát nước mưa và thu gom nước thải sinh hoạt cho 7 phường nội thị giai đoạn 2022-2028. Quy hoạch xây dựng 3 hồ điều hòa sinh thái với tổng dung tích trên 500.000 m³ tại khu vực tiếp giáp sông Cấm nhằm điều tiết đỉnh triều và giải quyết triệt để 90% điểm đen ngập úng. Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý các dự án đầu tư xây dựng thị xã Cửa Lò.
  • Nâng cấp hạ tầng giao thông bằng vật liệu kháng mặn: Ứng dụng công nghệ bê tông nhựa polime và bê tông rỗng thoát nước nhanh cho các tuyến đường dọc biển như đường Bình Minh, đồng thời trồng mới 50 ha dải rừng phi lao phòng hộ chắn cát và chắn sóng giai đoạn 2023-2030. Chủ thể thực hiện: Sở Giao thông Vận tải phối hợp Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Nghệ An.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

  • Cơ quan quản lý nhà nước và nhà hoạch định chính sách đô thị: UBND thị xã Cửa Lò, Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Xây dựng tỉnh Nghệ An sử dụng tài liệu để rà soát, điều chỉnh Đồ án Quy hoạch chung thị xã Cửa Lò đến năm 2030, tầm nhìn 2050 gắn liền với các kịch bản nước biển dâng.
  • Chủ đầu tư và doanh nghiệp phát triển hạ tầng du lịch: Các tập đoàn bất động sản nghỉ dưỡng, đơn vị thi công khách sạn tại dải ven biển ứng dụng các chỉ số cốt nền và thông số rủi ro xâm nhập mặn để tối ưu hóa thiết kế kết cấu, giúp tiết kiệm từ 15% đến 20% chi phí bảo trì và gia cố nền móng công trình trong vòng đời 30-50 năm.
  • Cộng đồng nghiên cứu, giảng viên và học viên cao học: Giảng viên và học viên các chuyên ngành Biến đổi khí hậu, Khoa học Môi trường, Quản lý Đô thị tại Đại học Quốc gia Hà Nội và các viện nghiên cứu kế thừa phương pháp ma trận tích hợp GIS để nhân rộng mô hình đánh giá cho các đô thị ven biển khác tại miền Trung.
  • Các tổ chức phi chính phủ và định chế tài chính quốc tế: Các tổ chức như Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB), Ngân hàng Thế giới (WB), Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc (UNDP) sử dụng số liệu làm căn cứ thẩm định dự án tài trợ vốn vay cho các chương trình phát triển đô thị xanh thích ứng biến đổi khí hậu tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Kịch bản biến đổi khí hậu nào được áp dụng làm chuẩn trong nghiên cứu? Luận văn sử dụng kịch bản phát thải trung bình B2 và kịch bản nồng độ RCP4.5/RCP6.0 do Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố. Kịch bản này dự báo mực nước biển dâng từ 22 cm vào năm 2050 và đạt khoảng 53 cm vào năm 2100 tại vùng biển Nghệ An, đại diện cho phương án phát triển có tính thực tiễn cao nhất để cân đối giữa chi phí đầu tư và mức độ an toàn công trình.

Phân hệ hạ tầng nào chịu tổn thương nghiêm trọng nhất tại Cửa Lò? Hệ thống thoát nước đô thị và nền xây dựng chịu tổn thương cao nhất. Do địa hình dốc thoải thấp dưới +2,0 m và năng lực cống tiêu thoát chỉ đáp ứng các trận mưa dưới 100 mm/ngày, khi xảy ra mưa lớn kết hợp triều cường trên 300 cm, hơn 65% mạng lưới giao thông nội thị rơi vào tình trạng tê liệt do ngập úng.

Hiện tượng xâm nhập mặn tác động trực tiếp đến ngành du lịch Cửa Lò ra sao? Xâm nhập mặn với nồng độ vượt 4‰ làm suy giảm trữ lượng nước ngầm ngọt Nam Cấm từ 20% đến 30% trong mùa cao điểm du lịch (tháng 5 đến tháng 8). Điều này gây thiếu hụt nước sạch cục bộ cho hệ thống hơn 300 khách sạn, nhà nghỉ, làm tăng chi phí vận hành và xử lý lọc nước của các cơ sở kinh doanh dịch vụ.

Việc nâng cao cốt nền xây dựng lên +2,8 m có làm tăng đột biến chi phí đầu tư? Theo tính toán kinh tế kỹ thuật trong luận văn, việc nâng cốt nền theo tiêu chuẩn thích ứng làm tăng chi phí san nền ban đầu khoảng 8% đến 12%. Tuy nhiên, giải pháp này giúp triệt tiêu đến 85% nguy cơ ngập lụt, giảm thiểu tổn thất sửa chữa hạ tầng kỹ thuật ngầm và mặt đường trong suốt chu kỳ khai thác 20-30 năm tiếp theo.

Phương pháp đánh giá của luận văn có thể áp dụng cho các địa phương khác không? Khung phương pháp ma trận kết hợp phân tích không gian GIS và bộ chỉ số dễ bị tổn thương của luận văn hoàn toàn có thể chuyển giao, áp dụng cho các đô thị du lịch biển có điều kiện địa hình và khí hậu tương đồng tại miền Trung như Sầm Sơn (Thanh Hóa), Thiên Cầm (Hà Tĩnh) hay Nhật Lệ (Quảng Bình).

Kết luận

  • Đô thị du lịch Cửa Lò có mức độ phơi bày cao trước rủi ro biến đổi khí hậu với dự báo ngập 18,5% diện tích khi mực nước biển dâng 50 cm.
  • Hệ thống thoát nước và mạng lưới giao thông ven biển là hai phân hệ hạ tầng kỹ thuật chịu mức độ tổn thương lớn nhất cần ưu tiên nguồn lực nâng cấp.
  • Trữ lượng và chất lượng nguồn nước ngầm phục vụ du lịch đối mặt với nguy cơ suy thoái nghiêm trọng do ranh mặn 4‰ lấn sâu vào mùa kiệt.
  • Khung giải pháp tích hợp công trình (nâng cốt nền lên +2,8 m đến +3,2 m, xây kè mềm sinh thái) và phi công trình (quan trắc tự động, quy hoạch hồ điều hòa) đem lại hiệu quả thích ứng bền vững.
  • Luận văn đóng góp luận cứ khoa học vững chắc phục vụ công tác quy hoạch đô thị Cửa Lò theo định hướng tăng trưởng xanh giai đoạn 2020-2030, tầm nhìn 2050.

Đóng góp cốt lõi của nghiên cứu là xác lập bản đồ phân vùng rủi ro hạ tầng và bộ thông số kỹ thuật thích ứng biến đổi khí hậu sát thực tế địa phương. Trong giai đoạn tiếp theo (2025-2030), chính quyền địa phương và các đơn vị liên quan cần khẩn trương hoàn thiện thể chế quản lý cao độ xây dựng, đồng thời tích hợp các giải pháp thoát nước thông minh vào kế hoạch đầu tư công trung hạn. Để tìm hiểu chi tiết các bảng tính thủy lực và bản đồ mô phỏng ngập lụt, độc giả có thể tra cứu toàn văn luận văn tại thư viện Khoa Các khoa học liên ngành – Đại học Quốc gia Hà Nội.