Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đối với các công trình kết cấu hạ tầng giao thông

1.2 Biểu hiện của biến đổi khí hậu Biến đổi khí hậu trái đất được biểu hiện thông qua các hiện tượng khí hậu cơ bản như: Thứ nhất, sự nóng lên của khí quyển trên phạm vi toàn cầu; Thứ ha

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

-o0o -

BÀI TẬP TIỂU LUẬN MÔN: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

ĐỀ TÀI:

ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐỐI VỚI CÁC CÔNG

TRÌNH KẾT CẤU HẠ TẦNG GIAO THÔNG

SVTH: Hồ Thanh Trâm - 2012252 GVHD: PGS.TS Võ Lê Phú

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 2

PHẦN NỘI DUNG 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 3

1.1 Biến đổi khí hậu là gì? 3

1.2 Biểu hiện của biến đổi khí hậu 3

1.3 Kịch bản biến đổi khí hậu ở Việt Nam 4

1.3.1 Nhiệt độ trung bình 4

1.3.2 Nhiệt độ cực trị 5

1.3.3 Lượng mưa năm 5

1.3.4 Lượng mưa cực trị 5

1.3.5 Gió mùa và một số hiện tượng khí hậu cực đoan 5

1.3.6 Kịch bản nước biển dâng và nguy cơ ngập do biến đổi khí hậu 6

CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA BĐKH VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN HỆ THỐNG CÁC CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG 8

2.1 Hệ thống công trình cảng biển 8

2.2 Cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ, đường sắt 10

CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ 12

PHẦN KẾT LUẬN 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

PHẦN MỞ ĐẦU

Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đã và đang diễn ra trên phạm vi toàn cầu Ngày nay, nhân loại, các tổ chức Quốc tế, Chính phủ các quốc gia trên thế giới đang tích cực hợp tác để cùng hành động, triển khai các giải pháp ứng phó nhằm giảm thiểu rủi ro, thiệt hại do những tác động ảnh hưởng tiêu cực của biến đổi khí hậu trái đất Việt Nam

là quốc gia nằm ở bờ Tây của Thái Bình Dương, có đường bờ biển dài hơn 3.200 km, lãnh thổ có chiều ngang hẹp, sông ngòi và địa hình có độ dốc lớn theo hướng Tây - Đông nên được dự báo là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của biến đổi khí hậu và nước biển dâng Trong nhiều năm qua, dưới tác động ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, Việt Nam đã phải đương đầu với nhiều hiện tượng khí hậu cực đoan, tần suất và cường độ xuất hiện thiên tai ngày một gia tăng gây ra nhiều tổn thất

về con người, về tài sản và cho các công trình kết cấu hạ tầng v.v…Tác động ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng đã để lại nhiều ảnh hưởng tiêu cực đối với môi trường tự nhiên, môi trường kinh tế, môi trường xã hội và nó thực sự trở thành nguy cơ tiềm ẩn đe doạ đến sự phát triển bền vững của đất nước Hệ thống công trình kết cấu hạ tầng giao thông vận tải (gồm các công trình bến cảng,đường thuỷ, đường bộ, đường sắt…) là một trong số các đối tượng nhạy cảm với các tác động ảnh hưởng tiêu cực của biến đổi khí hậu Thiên tai và biến đổi khí hậu ảnh hưởng trực tiếp đến quy hoạch, thiết

kế, xây dựng, bảo trì, an toàn và vận hành khai thác các công trình kết cấu hạ tầng giao thông Vì vậy, đã đến lúc chúng ta cần phải nhận thức sâu sắc hơn về những tác động của biến đổi khí hậu lên hệ thống các công trình kết cấu hạ tầng giao thông hiện hữu và

nỗ lực triển khai các giải pháp khắc phục, phòng ngừa; nghiên cứu đề xuất các giải pháp

kỹ thuật thích hợp nhằm phòng tránh rủi ro thiên tai; thích nghi với biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho các công trình sẽ xây dựng trong tương lai

PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 1.1 Biến đổi khí hậu là gì?

Theo điều 1, điểm 2 Công ước khung của Liên Hiệp Quốc về BĐKH (UNFCCC) năm 1992, biến đổi khí hậu là sự biến đổi của khí hậu do hoạt động của con người gây

ra một cách trực tiếp hoặc gián tiếp làm thay đổi thành phần khí quyển toàn cầu và do

sự biến động tự nhiên của khí hậu quan sát được trong những thời kí so sánh được (United Nations, 1992)

Theo IPCC (2007): “BĐKH là sự biến đổi trạng thái của hệ thống khí hậu, có thể được nhận biết qua sự biến đổi trung bình và sự biến động của các thuộc tính của nó, được duy trì trong một thời gian đủ dài, điển hình là hàng thập kỷ hoặc dài hơn”

Theo Bộ Tài nguyên và Môi trường (2010): “BĐKH là sự biến đổi trạng thái của khí hậu so với trung bình và/hoặc sự dao động của khí hậu duy trì trong một khoảng thời gian dài, thường là vài thập kỷ hoặc dài hơn”

Hiểu một cách đơn giản, biến đổi khí hậu (BĐKH) là sự thay đổi hệ thống khí hậu bao gồm khí quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai do các nguyên nhân từ vận động của tự nhiên, từ hoạt động của loài người trong một thời gian dài nhiều thập niên, nhiều thế kỷ gây ra Biến đổi khí hậu có thể diễn ra trong một phạm vi địa lý nhất định và cũng có thể diễn ra trên phạm vi toàn cầu

1.2 Biểu hiện của biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu trái đất được biểu hiện thông qua các hiện tượng khí hậu cơ bản như:

Thứ nhất, sự nóng lên của khí quyển trên phạm vi toàn cầu;

Thứ hai, sự thay đổi thành phần & chất lượng bầu khí quyển bao quanh trái đất;

Thứ ba, quá trình tan băng kéo theo sự dâng lên của mức nước biển;

Thứ tư, sự dịch chuyển của các đới khí hậu đã tồn tại hàng nghìn năm trên các vùng

địa lý khác nhau của trái đất;

Thứ năm, thay đổi cường độ, tần suất hoạt động của các quá trình hoàn lưu khí

quyển, chu trình tuần hoàn của nước trong tự nhiên;

Ngoài ra, những biểu hiện xấu của biến đổi khí hậu hiện hữu rõ ràng trong đời sống hàng ngày mà chúng ta hoàn toàn có thể cảm nhận rõ hay nhìn thấy như: Hạn hán xuất hiện nhiều hơn, những cơn bão xuất hiện nhiều và mạnh hơn, hiện tương lũ quét và sạt

lở đất,

1.3 Kịch bản biến đổi khí hậu ở Việt Nam

Kịch bản biến đổi khí hậu năm 2020 được cập nhật trên cơ sở Báo cáo đánh giá lần thứ 5 (AR5) của Ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu năm 2013; Báo cáo đặc biệt

về sự ấm lên toàn cầu vượt ngưỡng 1.5°C (IPCC, 2018); Báo cáo đặc biệt về biến đổi khí hậu và đất (IPCC, 2019); Báo cáo đặc biệt về thay đổi đại dương và thay đổi băng quyển (IPCC, 2019) và kế thừa từ Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam của Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố năm 2016; số liệu quan trắc khí tượng thủy văn và mực nước biển cập nhật đến năm 2018, số liệu địa hình cập nhật đến năm 2020; xu thế biến đổi của khí hậu và nước biển dâng ở Việt Nam cập nhật đến năm 2018; các mô hình khí hậu toàn cầu và mô hình khí hậu khu vực độ phân giải cao cho khu vực Việt Nam; các nghiên cứu của Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu Để xem xét đánh giá các tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng lên

hệ thống các công trình kết cấu hạ tầng giao thông hiện hữu của Việt Nam, dưới đây xin giới thiệu tóm tắt nội dung một số điểm chính yếu có liên quan của “Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam” như sau:

1.3.1 Nhiệt độ trung bình

Nhiệt độ không khí trung bình năm ở tất cả các vùng của Việt Nam đều có xu thế tăng so với thời kỳ cơ sở (1986-2005); mức tăng phụ thuộc vào các kịch bản RCP và vùng khí hậu

Theo kịch bản RCP4.5: Nhiệt độ trung bình năm trên toàn quốc vào giữa thế kỷ có mức tăng 1,2÷1,7oC; đến cuối thế kỷ, có mức tăng 1,6÷2,4oC Nhìn chung, nhiệt độ phía Bắc tăng cao hơn phía Nam

Theo kịch bản RCP8.5: Nhiệt độ trung bình năm trên toàn quốc vào giữa thế kỷ có mức tăng 1,7÷2,3oC; đến cuối thế kỷ, có mức tăng 3,2÷4,2oC

1.3.2 Nhiệt độ cực trị

Nhiệt độ cực trị có xu thế tăng ở tất cả các vùng khí hậu Đến cuối thế kỷ, theo kịch bản RCP4.5, nhiệt độ tối cao trung bình năm tăng phổ biến từ 1,7÷2,6°C, trong đó, mức tăng phổ biến phía Bắc từ 2,0÷2,6°C, phía Nam từ 1,7÷2,9°C Nhiệt độ tối thấp trung bình năm tăng 1,7÷2,1oC Theo kịch bản RCP8.5, nhiệt độ tối cao trung bình năm tăng 3,2÷4,7oC, cao nhất là ở các tỉnh miền núi phía Bắc, với mức tăng phổ biến 4,0÷4,7oC Nhiệt độ tối thấp trung bình tăng phổ biến 3,3÷4,1oC Nhiệt đố tối thấp trung bình năm tăng nhanh hơn nhiệt độ tối cao

1.3.3 Lượng mưa năm

Lượng mưa năm có xu thế tăng ở tất cả các vùng khí hậu Lượng mưa mùa mưa, mùa khô có xu thế tăng trên đa phần diện tích cả nước Mưa cực trị có xu thế tăng Theo kịch bản RCP4.5: Lượng mưa năm có xu thế tăng trên phạm vi cả nước, với mức tăng phổ biến 10÷15% vào giữa thế kỷ và 10÷20% vào cuối thế kỷ

Theo kịch bản RCP8.5: vào giữa thế kỷ 21, lượng mưa năm có xu thế tăng phổ biến

từ 10÷15% trên hầu hết cả nước; ở các trạm đảo, ven biển Đông Bắc lượng mưa có thể tăng từ 20÷30% Đến cuối thế kỷ, lượng mưa năm có xu thế tăng phổ biến từ 10÷25%, đáng lưu ý là một phần diện tích thuộc Đông Bắc lượng mưa có thể tăng trên 40%

1.3.4 Lượng mưa cực trị

Theo kịch bản RCP4.5, đến cuối thế kỷ, lượng mưa lớn nhất 1 ngày tăng phổ biến 20÷30%, lên đến 30÷40% ở đa phần diện tích của Bắc Bộ

Theo kịch bản RCP8.5, đến cuối thế kỷ, lượng mưa lớn nhất 1 ngày tăng phổ biến 25÷40%, ở đa phần diện tích Bắc Bộ có thể tăng lên đến 40÷50%

1.3.5 Gió mùa và một số hiện tượng khí hậu cực đoan

Biến đổi khí hậu có khả năng làm thay đổi tần suất, cường độ, quy luật hoạt động của các hiện tượng khí hậu cực đoan Một số kết quả dự tính có thể được tóm tắt như sau:

Số lượng bão và áp thấp nhiệt đới có xu thế ít biến đổi nhưng có phân bố tập trung hơn vào cuối mùa bão, đây cũng là thời kỳ bão hoạt động chủ yếu ở phía Nam Bão mạnh đến rất mạnh có xu thế gia tăng

Gió mùa mùa hè (GMMH): Theo kịch bản RCP4.5 đến cuối thế kỷ 21, thời điểm bắt đầu có xu thế biến đổi không nhiều, thời điểm kết thúc GMMH có xu thế muộn hơn,

độ dài mùa GMMH ở Việt Nam có xu thế gia tăng và cường độ mạnh hơn so với thời

kỳ cơ sở Tương tự, theo kịch bản RCP8.5, đến cuối thế kỷ 21, thời điểm bắt đầu GMMH ở Việt Nam có xu thế ít biến đổi, thời điểm kết thúc có xu thế muộn hơn, độ dài mùa GMMH ở Việt Nam có sự gia tăng và cường độ có xu thế mạnh hơn so với thời

kỳ cơ sở

Số ngày rét đậm, rét hại ở các tỉnh miền núi phía Bắc, Đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ đều giảm

Số ngày nắng nóng (số ngày nhiệt độ cao nhất Tx ≥ 35oC) và nắng nóng gay gắt (số ngày nhiệt độ cao nhất Tx ≥ 37oC) có xu thế tăng trên phần lớn cả nước, lớn nhất là

ở Bắc Trung Bộ, Đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ

Hạn hán: Theo kịch bản RCP4.5, đến cuối thế kỷ 21, số tháng hạn tăng trên đa phần diện tích của Bắc Trung Bộ, Tây Nguyên và một phần diện tích Đồng bằng Bắc Bộ và Nam Trung Bộ và có xu thế giảm trên đa phần diện tích Bắc Bộ và Trung Trung Bộ Theo kịch bản RCP8.5, số tháng hạn tăng trên đa phần diện tích cả nước và có xu thế giảm ở một phần diện tích khu vực Tây Bắc, Trung Bộ và cực Nam của Nam Bộ

1.3.6 Kịch bản nước biển dâng và nguy cơ ngập do biến đổi khí hậu

Kịch bản nước biển dâng chỉ xét đến sự thay đổi mực nước biển trung bình do biến đổi khí hậu, mà không xét đến ảnh hưởng của các yếu tố khác gây nên sự dâng cao mực nước biển như: nước dâng do bão, nước dâng do gió mùa, thủy triều, quá trình nâng/hạ địa chất và các quá trình khác

Kịch bản nước biển dâng trung bình toàn khu vực Biển Đông

Vào cuối thế kỷ, mực nước biển dâng ở khu vực Biển Đông (Bảng 1) được tóm tắt

như sau:

- Theo kịch bản RCP2.6, mực nước biển dâng khoảng 46 cm (28 cm ÷ 70 cm);

- Theo kịch bản RCP4.5, mực nước biển dâng khoảng 55 cm (34 cm ÷ 81 cm);

- Theo kịch bản RCP8.5, mực nước biển dâng khoảng 77cm (51 cm ÷ 106 cm)

Bảng 1 Kịch bản nước biển dâng cho toàn khu vực Biển Đông (cm)

Kịch bản

RCP

Các mốc thời gian của thế kỷ 21

2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100

RCP 2.6

14 (8 ÷ 19)

20 (11 ÷ 26)

25 (14 ÷ 33)

30 (17 ÷ 41)

34 (20 ÷ 48)

38 (23 ÷ 55)

42 (25 ÷ 62)

46 (28 ÷ 70)

RCP4.5

12 (8 ÷ 18)

18 (11 ÷ 25)

23 (14 ÷ 33)

29 (18 ÷ 42)

35 (22 ÷ 51)

42 (26 ÷ 61)

48 (30 ÷ 71)

55 (34 ÷ 81)

RCP8.5

14 (10÷19)

20 (14÷27)

28 (20÷37)

34 (23 ÷ 47)

43 (28 ÷ 59)

52 (35 ÷ 72)

64 (42 ÷ 88)

77 (51÷106)

Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường (2021), Kịch bản biến đổi khí hậu

Nguy cơ ngập vì nước biển dâng do biến đổi khí hậu

Nếu mực nước biển dâng 100cm, nguy cơ ngập đối với các tỉnh như sau:

Đồng bằng sông Cửu Long là khu vực có nguy cơ ngập cao (47,29% diện tích) Trong đó, Cà Mau và Kiên Giang là tỉnh có nguy cơ ngập cao nhất (tương ứng 79,62%

và 75,68% diện tích) Khoảng 13,20% diện tích Đồng bằng sông Hồng; 1,94% diện tích tỉnh Quảng Ninh có nguy cơ bị ngập Khoảng 1,53% diện tích các tỉnh ven biển miền Trung từ Thanh Hóa đến Bình Thuận có nguy cơ bị ngập Trong đó, tỉnh Thừa Thiên Huế có nguy cơ cao nhất (5,49% diện tích), Bình Thuận là tỉnh có nguy cơ ngập thấp nhất (0,19% diện tích) Khoảng 17,15% diện tích TP Hồ Chí Minh; khoảng 4,84% diện tích Bà Rịa - Vũng Tàu có nguy cơ bị ngập

CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA BĐKH VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN HỆ

THỐNG CÁC CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Những năm qua, biến đổi khí hậu đã tàn phá, làm hư hỏng rất nhiều công trình xây dựng, cảng biển, đường bộ… Những tác động và thiệt hại gây ra do biến đổi khí hậu tới GTVT, xây dựng CTGT là không thể tính hết, chính vì vậy, ứng phó thế nào với tác động của biến đổi khí hậu với lĩnh vực GTVT là điều cần đặt ra một cách cấp thiết

2.1 Hệ thống công trình cảng biển

Mực nước biển dâng

Những tác động chính của mực nước biển dâng được thể hiện trước hết qua sự biến đổi của các đặc trưng thủy động lực các thủy vực cửa sông ven biển Những biến đổi

đó sẽ dẫn tới hiện tượng chuyển dịch về phía đất liền của giới hạn mực nước cao trung bình (MHWM) và các giới hạn của triều với hệ quả giảm kích thước các bãi biển, ước tính vào khoảng từ 50-100 lần giá trị mực nước biển dâng

Đồng thời các điều kiện biên biển đối với mực nước lũ thiết kế cũng bị thay đổi làm gia tăng nguy hiểm của ngập lụt ven biển và gây tác hại đến cơ sở hạ tâng bảo vệ

bờ Mực nước biển dâng cũng gây nên những biến đổi trong chế độ lưu thông nước giữa biển và cửa sông, đầm phá ảnh hưởng đến khả năng thoát lũ của lưu vực Biến đổi các đặc trưng thủy động lực được thể hiện trước hết thông qua biến đổi mực nước liên quan đến chế độ triều thiên văn và triều khí tượng

Chiều cao sóng tính toán tại chân công trình cũng sẽ tăng đồng biến với giá trị mức nước biển dâng và sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ ổn định của các công trình bảo

vệ khu nước (đê chắn sóng, kè bảo vệ bờ), giảm hiệu năng của đê chắn sóng do chiều cao sóng nhiễu xạ trong bể cảng cũng gia tăng (làm giảm mức độ tĩnh lặng của khu nước) Thiệt hại về kinh tế do chiều cao sóng tại chân công trình gia tăng đáng kể đến

là gia tăng chi phí duy tu, sửa chữa công trình bảo vệ bờ, bảo vệ khu nước;

Chiều cao sóng vùng gần bờ biển tăng lên, đới sóng vỡ khi đó sẽ có xu thế dịch chuyển sâu vào gần bờ hơn, năng lượng sóng vỡ vùng gần bờ gia tăng, đồng thời vận tốc dòng chảy ven bờ do sóng vỡ tạo ra cũng tăng lên dẫn đến nguy cơ xâm thực, xói lở

bờ biển gia tăng mức độ; nguy cơ mức độ sa bồi luồng tàu vào cảng cũng cũng vì thế

sẽ gia tăng Thiệt hại đối với luồng dẫn tàu vào cảng là sự suy giảm khả năng thông qua tàu thuyền do thiếu độ sâu và công việc nạo vét duy tu luồng lạch sẽ gia tăng cả về chi lẫn thời gian thực hiện

Tăng nhiệt độ

Nhiêt độ tăng lên sẽ có tác động ảnh hưởng tiêu cực đến các hạng mục công trình đường ray cần trục, đường sắt trong cảng, kết cấu mặt đường bãi trong cảng, hệ thống cung cấp năng lượng vì :

Thứ nhất, hệ thống các đường ray cần trục, ray đường sắt trong cảng sẽ dễ bị cong

vênh, tăng mức độ hư hỏng và dẫn đến phải tăng chi phí duy tu, bảo dưỡng; Kết cấu mặt đường bãi dễ bị nứt, hằn lún vệt bánh xe kéo giảm thời gian phục vụ và tăng chi phí duy tu, sửa chữa;

Thứ hai, tiêu thụ năng lượng gia tăng để đảm bảo duy trì nhiệt độ bảo quản hàng

hoá trong các kho lạnh, container lạnh

Tăng lượng mưa

Một khi lượng mưa 01 ngày lớn nhất gia tăng (đặc biệt ở những vùng có dự báo tăng 40%-70%) dễ gây ra nguy cơ úng ngập lãnh thổ cảng nhiều hơn vì hệ thống thu thoát nước mưa của các cảng đã xây dựng trước đây chưa tính đến tác động tăng lượng mưa do biến đổi khí hậu Chi phí khắc phục hư hại và cải tạo nâng cấp hệ thống thu thoát nước mưa trong cảng cũng là một thiệt hại về kinh tế đáng kể đến

Tăng tần suất xuất hiện các hiện tượng khí hậu cực đoan

Gia tăng tần suất hoạt động của bão mạnh và siêu mạnh là một trong các yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến cảng biển

Bão siêu lớn với gió giật trong bão xuất hiện với tần suất lớn hơn đồng nghĩa với rủi ro do hư hỏng và thiệt hại về kinh tế lớn hơn với các thiết bị thông tin hàng hải, hư hỏng các các công trình kiến trúc cũ trong cảng thời gian dừng bốc xếp và vận tải trong cảng cũng tăng lên