Hạ tầng xanh cho đô thị thích ứng với hạn hán - Trường hợp tỉnh Ninh Thuận, Việt Nam

Bài viết trình bày đô thị phục hồi và hạ tầng xanh đô thị; bài học kinh nghiệm về ứng dụng mạng lưới hạ tầng xanh; bối cảnh của khu vực nghiên cứu và kết quả.

QuY hOạCh & tC gi Hạ tầng xanH cHo đô tHị tHícH ứng với Hạn Hán trường hợp tỉnh ninh thuận, Việt nam nguYễn QuC Vinh Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM, Vieät Nam T he emerging concepts of sustainability, resilience have been studied during the past decades Basing on the eclogocal science, a city is considered as ecological-social systems Of which, urban spaces must naturally be planned, taking advantage of ecosystem services in order to self-organise and balance with local extreme wearther events, moving towards sustainability Many researches proved that the most moderate and flexible spaces are Green Infrastructure (GI) [1] This study selected the case of capital city Phan Rang – Thap Cham (PR-TC) - the most urbanized area of Ninh Thuan province (NT), in the center of Vietnam, which has been known as one of the coastal cities that are affected by CC, drought, storms, flash floods, and sea level rise - to examine its GI’s structure and adaptive possibility Maps and figures are extracted from Normalised Difference Vegetation Index (NDVI) of remote sensing image Results illustrates that green spaces in PR-TC are very potential to become a flexible and adaptive GI, towards drought resilience and sustainability Key words: sustainability, adaptive, resilience, green space, green infrastructure Trong thập kỷ qua, khái niệm bền vững (sustainability), phục hồi (resilience) nhiều học giả nghiên cứu Theo tảng khoa học sinh thái này, đô thị (ĐT) xem hệ thống hợp tự nhiên xã hội Theo đó, không gian đô thị (KGĐT) cần quy hoạch dựa tảng tự nhiên, tận dụng chức sinh thái để tự điều tiết cân với điều kiện khí hậu khắc nghiệt địa phương, hướng đến phát triển bền vững Nhiều nghiên cứu chứng minh không gian trung hòa linh hoạt để đô thị đạt điều Hạ tầng xanh (HTX) [1] Nghiên cứu chọn thành phố Phan Rang – Tháp Chàm (PR-TC) - khu vực đô thị hóa cao tỉnh 56 SË 100 2019 Ninh Thuận, ven biển miền Trung, vốn xem thành phố ven biển chịu nhiều tác động lớn biến đổi khí hậu (BĐKH), hạn hán, bão, lũ quét, xâm ngập mặn nước biển dâng - để khảo sát cấu trúc khả thích ứng HTX Hình ảnh số liệu chiết xuất từ số thực vật chuẩn hóa (Normalinsed Difference Vegetation Index - NDVI) hình ảnh viễn thám Kết cho thấy không gian xanh PR-TC có tiềm để phát triển thành mạng lưới HTX linh hoạt thích ứng, hướng tới phục hồi với hạn hán phát triển bền vững Từ khóa: bền vững, thích ứng, phục hồi, không gian xanh, hạ tầng xanh Quy h oπc h & t∏c gi∂ I Giới thiệu tổng quan hồi, khung Sendai có nhận định: khả thành phố đối mặt với mối nguy hiểm để chống lại, hấp thụ, thích nghi phục hồi sau tác động mối nguy [9] S Meerow miêu tả khả thích ứng ĐT khả trì nhanh chóng trở lại chức mong muốn, thích ứng với thay đổi chuyển biến hệ thống giới hạn khả thích ứng tương lai[10] Trong quy hoạch, số học giả cho quy hoạch không gian đóng vai trò quan trọng để thúc đẩy khả phục hồi ĐT[11] Một nghiên cứu cho thấy với cấu trúc phù hợp, ĐT giảm thiểu mối nguy hiểm từ bên ngoài, thông qua số đánh giá khả thích ứng[11] Một số nghiên cứu khác đề xuất giữ vài khu vực thành phố không phát triển như: không gian mở, không gian xanh, không gian mặt nước… mô hình đa dạng sinh học, phần chiến lược thích ứng thông qua “các điều kiện nuôi dưỡng để thích ứng đổi sau xáo trộn” [12] Hơn nữa, tăng cường không gian xanh ĐT xem phương pháp tiếp cận giảm thiểu tượng đảo nhiệt đô thị (ĐNĐT)[13], đa dạng sinh học tăng khả chống chịu rủi ro hạn hán [14] Trong bối cảnh Ninh Thuận nói chung PR-TC nói riêng, khô hạn, nóng điều kiện đầy thách thức tác động nhiều đến đời sống người dân, cản trở hạn chế vai trò hỗ trợ hệ sinh thái Nguyên nhân chủ yếu gia tăng không gian xây dựng - hay mặt không thấm (MKT)[2], không gian xanh thấp thiếu kết nối Nhiều nghiên cứu trình đô thị hóa (ĐTH) nhận định có tương quan nghịch nhiệt độ với không gian xanh, tương quan thuận với MKT[2][3] Bên cạnh đó, nhiệt độ cao xem hậu hạn liên quan đến hạn, dùng làm số để đánh giá mức độ hạn[4][5] Như vậy, không gian xanh xem yếu tố cốt lõi để giải thách thức điều kiện nóng khô hạn PR-TC Bài báo gồm ba phần: (i) Các khái niệm ĐT phục hồi HTX ĐT, (ii) Các học kinh nghiệm triển khai mạng lưới HTX giới, (iii) Bối cảnh khu vực nghiên cứu kết đánh giá Dựa vào kết hình ảnh số liệu từ công nghệ viễn thám GIS, hình ảnh Google, đánh giá bước đầu quy mô tính kết nối thực hiện: PR-TC có nhiều tiềm để phát triển thành ĐT thích ứng có diện tích thực phủ cao, phân bổ rải rác thiếu tập trung thiếu kết nối, đặc biệt thiếu kết nối với thủy hệ địa bàn thành phố II.2 Hạ tầng xanh đô thị Cảnh quan tự nhiên Theo quan điểm Victor Gruen, cảnh quan đô thị (cityscape) môi trường đô thị (MTĐT) gồm công trình, MKT hạ tầng kỹ thuật, cảnh quan tự nhiên (landscape) môi trường tự nhiên (MTTN) mà cảnh quan thiên nhiên chiếm ưu Như hai cảnh quan hoàn toàn khác biệt mặt ý nghóa Với áp lực môi trường ngày tăng khu vực ĐT, học giả tập trung nghiên cứu tính bền vững khả thích nghi, phục hồi Những khái niệm dựa tảng khoa học sinh thái, theo thành phố xem hệ sinh thái - xã hội phức hợp Đặc biệt, khái niệm phục hồi nhấn mạnh hệ sinh thái ĐT phải trải qua bốn giai đoạn từ hình thành đến khai thác, trì, thay đổi tái tổ chức, để trở lại trạng thái ổn định sau công gây xáo trộn từ bên Để đạt điều đó, ĐT phải quy hoạch thiết kế trọng vào vai trò chức không gian tự nhiên, vốn có khả linh hoạt cao giúp tăng cường khả thích ứng với biến động điều kiện khí hậu (ĐKKH) địa phương, BĐKH Cùng với khái niệm ĐT bền vững phục hồi, khái niệm HTX dựa quan điểm khoa học sinh thái, cung cấp nguyên tắc bản, công cụ quy hoạch thích ứng, phục hồi bền vững hữu hiệu, thu hút quan tâm lớn giới quy hoạch quản trị ĐT II Đô thị phục hồi hạ tầng xanh đô thị II.1 Thích ứng đô thị thích ứng với hạn hán Khái niệm thích ứng xuất lần vào năm 1973, đề cập đến hệ thống khả đối phó với công xáo trộn từ bên giữ nguyên cấu trúc chức cũ[6] Sau đó, học giả lại diễn giải theo chu trình thích nghi (adaptive cycle) trải qua bốn giai đoạn: (i) tăng trưởng khai thác, (ii) trì, (iii) sụp đổ phóng thích, (iv) thay đổi tái cấu trúc [7] Giới quy hoạch ĐT bắt đầu quan tâm đến khái niệm vào cuối năm 1990 Theo đó, thành phố xem hệ thống sinh thái tự nhiên - xã hội (SES), hỗ trợ vai trò tự nhiên, gồm: (i) cung cấp thực phẩm nước, (ii) điều tiết lũ lụt, hạn hán bệnh tật, (iii) hỗ trợ hình thành đất chu kỳ dinh dưỡng, (iv) mang lại giá trị văn hóa giải trí, tinh thần, tôn giáo lợi ích phi vật thể khác [8] Trong số nhiều định nghóa ĐT phục Vậy cảnh quan ĐT cảnh quan tự nhiên tích hợp MTĐT Trong sách “Design with Nature” xuất năm 1969, Mc Harg đề xuất nhiều nguyên tắc sinh thái để quy hoạch thiết kế ĐT[15] Nhưng thời gian dài, nhiều lý do, sinh thái sử dụng hạn chế theo ngữ nghóa gọi “môi trường” (environment), vốn cho “tự nhiên” mà không thuộc thành phố Nhưng chắn môi trường kinh tế, xã hội, văn hóa bao bọc MTTN Từ công viên tới hạ tầng xanh đô thị Công viên: Là loại cảnh quan tự nhiên lòng ĐT Quy mô khác vai trò khác[16] Công viên nhỏ - công viên đô thị Thường để gợi đại diện cho tự nhiên vài chức đó, chúng trình tiến hóa tự điều chỉnh, không hệ sinh thái thích ứng hướng đến phát triển bền vững Nó biểu tượng từ tư sinh thái người thiết kế (Designer Ecology) thiết kế mang tính sinh thái (Ecological Design) Chúng xem thành phần tự nhiên chúng kết nối với công viên với quy mô tương tự mặt chức năng, thông qua mạng lưới HTX đủ mạnh Công viên lớn: Là hệ sinh thái phức hợp Nó có khả phục hồi cần phải thích ứng để thay đổi Thường có quy mô lớn nhiều so với công viên ĐT đa dạng sinh học Nên chúng với mạng lưới HTX, với hệ sinh thái điều tiết hiệu ĐKKH địa phương SË 100 2019 57 Quy h oπch & Hạ tầng xanh đô thị Về mặt không gian không gian mở, mặt nước, công viên trung tâm, rừng, hành lang xanh, lề đường, kể không gian mở vùng nông thôn Kết nối công viên lớn nhỏ ĐT tạo thành mạng lưới HTX mang lại nhiều lợi ích cho MTĐT Nó hỗ trợ trình sinh lý tự nhiên như: thủy văn, đa dạng sinh học, kết nối dòng thông tin, vật chất… Ngoài ra, với ĐT tọa lạc vùng có ĐKKH khô hạn PRTC, không gian xanh giúp giảm nhiệt độ, giảm tượng ĐNĐT, giảm nhu cầu sử dụng nước, trung hòa phân hóa không gian nâng cao khả thích ứng[1][3] Nhìn chung, điểm cần lưu ý quy hoạch hệ thống HTX: “tiếp cận đa cấp độ”, “cấu trúc mô hình cảnh quan” “tính kết nối” III Bài học kinh nghiệm ứng dụng mạng lưới hạ tầng xanh Những học kinh nghiệm việc triển khai HTX nhiều cấp, thu thập từ châu lục khác giới (châu Á, châu Âu châu Mỹ), cho thấy đa dạng địa lý, bối cảnh định hướng chung phát triển phù hợp, thích nghi với điều kiện tự nhiên địa phương[1] Thành phố Taizhou, Trung Quốc: HTX cấp ĐT Thành phố có dân số 5.5 triệu dân, diện tích 1.000km2 ĐT chịu ảnh hưởng ngập lụt thường xuyên Hiện chịu nhiều áp lực từ trình ĐTH phát triển hạ tầng Để giải vấn đề này, Kongian Yu - kiến trúc sư cảnh quan ĐH Beijing quy hoạch thành phố dựa hạ tầng sinh thái nhằm hỗ trợ cho chức tự nhiên: vô sinh (abiotic), hữu sinh (biotic) văn hóa (cultural) Quy hoạch giới hạn phát triển tràn lan thiếu kiểm soát ĐT, với tên gọi “các hình mẫu an toàn” (security patterns): (i) tối thiểu, (ii) trung bình, (iii) tối đa Sản phẩm gồm hướng dẫn sinh thái cảnh quan về: (i) tiếp cận đa cấp độ, (ii) mối liên hệ trình hình mẫu, (iii) kết nối, đặc biệt với mạng lưới thủy văn đa Những hướng dẫn quy hoạch HTX với đề xuất quan điểm không gian rõ ràng bao gồm sản phẩm 58 SË 100 2019 t∏c gi∂ Vành đai thủy Staten, thành phố New York: HTX cấp khu vực Dân số thấp, sinh thái tự nhiên bị xâm phạm Những năm 80, quyền tích hợp quản lý nguồn nước với vùng ngập rộng 4.000ha Quy hoạch gồm thành phần tách biệt: hệ thống cống thoát thu nước mưa Hệ thống nước mưa xem ví dụ HTX hợp thu nước mưa đa vùng ngập vào quy hoạch hạ tầng ĐT cách hoàn chỉnh Tiêu chí xanh thành phố Berlin: HTX cấp công trình Thuộc khu vực biệt lập đảo đô thị Theo chương trình này, khu đất phải giảm thiểu tác động khu vực Mục tiêu chống lại việc “rò rỉ” nước, quy định công trình xây cải tạo phải đạt tiêu chí xanh “Xanh” nhằm vào chức năng: giảm bốc hơi, giữ thấm nước mặt, loại bỏ tạp chất, bụi, tái tạo thổ nhưỡng gia tăng môi trường sống cho thực vật động vật IV Bối cảnh khu vực nghiên cứu kết IV.1 Bối cảnh tỉnh Ninh Thuận thành phố Phan Rang – Tháp Chàm Ninh Thuận tỉnh ven biển vùng Duyên hải Nam Trung Việt Nam, tọa lạc tại: 11o18’14” đến 12o 09’15” độ vó Bắc, 108o 09’08” đến 109o 14’25” độ kinh Đông Thủy văn: tổng diện tích lưu vực sông 3.092km2, gồm 46 sông, suối 04 tầng chứa nước chính, lưu vực sông Dinh chiếm phần lớn diện tích với 3.000km2, lưu vực lại chiếm 92km2 Khí tượng: khô (75% - 77%), nóng (26oC 27oC) gió mạnh (2,3m/s - m/s mạnh 25m/s) tốc độ bốc cao Khí hậu cực đoan: xen kẽ hạn hán lũ lụt Tuy nhiên lũ lụt giảm nhiều nhờ việc quy hoạch xây dựng nhiều hồ chứa, đập đê địa bàn Không gian tỉnh chia thành ba tiểu vùng khí hậu Khu vực ven biển (III) có mức độ hạn hán tồi tệ với lượng mưa trung bình khoảng 500 - 700 mm/năm, khu vực nghiên cứu - thành phố PR-TC - thuộc tiểu vùng Khu vực đồng (II) bị Hình 1: Vị trí thành phố PR-TC tiểu vùng khí hậu (Nguồn: tác giả) hạn hán với lượng mưa từ 750 đến 1.200 mm/năm Khu vực miền núi (I) có lượng mưa 1.000 - 1.700 mm/năm IV.2 Không gian xanh mặt nước Ninh Thuận thành phố Phan Rang – Tháp Chàm Nền tảng giúp tăng cường lực thích ứng MTĐT với rủi ro từ thiên tai, từ BĐKH cách thức tổ chức không gian mở, không gian xanh, không gian mặt nước không gian xây dựng ĐT[12], vốn liên quan chặt chẽ với nhiệt độ[3] Các yếu tố tiến hành khảo sát, phân tích đánh giá 02 cấp độ: lưu vực sông Dinh thành phố PR-TC Cấp độ lưu vực Các đồ đánh giá điều kiện tự nhiên lưu vực sông Dinh gồm: đồ địa hình, đồ mạng lưới thủy văn, đồ phân bố nhiệt độ bề mặt (Land Surface Temperature LST) thu thập từ nhiều nguồn khác ảnh viễn thám, GIS… để khảo sát tổng thể tỉnh Ninh Thuận (Hình 2) 02 loại mặt phủ quan trọng mạng lưới HTX thực vật (dày - rừng trồng lâu năm, thưa - bụi, đồng cỏ, đất nông nghiệp) mặt nước khảo sát quy mô tính kết nối (Hình 3) Bản đồ số liệu chiết xuất từ hình ảnh viễn thám, dựa theo số thực vật chuẩn hóa Ninh Thuận (NDVI) thời điểm 11/4/2019 (Earth Explorer), đồ Google (8/2019), số hình ảnh khảo sát trực quan địa điểm (9/2019) Đánh giá - Nhận xét Không gian xanh: (i) thực phủ dày (rừng, lâu năm): chiếm tỉ lệ cao diện tích toàn thành phố (23,01%), đa phần khu vực chưa phát triển ĐT, phân tán khu vực trung tâm, dày phía Tây Bắc, (ii) thực phủ thưa (cây bụi, đồng cỏ nông nghiệp): chiếm tỉ lệ cao (55,38%), rải địa bàn Không gian mặt nước: chủ yếu sông Dinh, Đầm Nại số hồ điều tiết nội thành Tính kết nối: (i) Quy mô: nhìn chung diện tích không gian xanh cao PR-TC ĐT trọng điểm khu vực miền Trung, ĐTH từ năm 1990 (ii) Kết nối: Theo đồ mạng lưới thủy văn lưu vực sông Dinh (Hình 2b) thủy hệ (Hình 3c), dòng chảy có xu hướng đổ từ Tây Bắc xuống Đông Nam theo sông Dinh biển Đông Nhưng kết nối không gian xanh với với thủy hệ yếu (Hình 3a) Các trục giao thông đối nội đối ngoại phân hóa mạnh không gian tự nhiên lưu vực[17]: PR-TC, trục Quốc Lộ 1A theo hướng Tây NamĐông Bắc, trục giao thông PR-TC theo hướng Đông Nam-Tây Bắc xé không gian tự nhiên thành tiểu vùng nhỏ, thiếu kết nối Hình 3: Không gian mặt phủ thành phố PR-TC (a) Thực phủ dày, (b) Thực phủ thưa, (c) Thủy hệ (Nguồn: Tác giả) Nhìn chung, quy mô, phân bổ diện tích không gian xanh, mặt nước không gian mở toàn thành phố cao Về tính kết nối, có diện tích cao lại phân bố không đều, phân tán thiếu kết nối Tuy nhiên, với thực trạng này, PR-TC hoàn toàn có tiềm Hình 2: Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Dinh, vùng tỉnh Ninh Thuận (a) Bản đồ địa hình, (b) Bản đồ mạng lưới thủy văn, (c) Bản đồ phân bố nhiệt độ (Nguồn: Tác giả) Cấp độ đô thị SË 100 2019 59 để phát triển mạng lưới HTX thích ứng với hạn hán V Kết luận Thành phố - “SES”, hệ thống sinh thái - xã hội phức hợp, không động mà tự tổ chức chủ động điều chỉnh để thích ứng với công từ bên thiên tai BĐKH, dự báo Trường hợp PR-TC, thành phố nghèo có mức độ khô hạn nóng Việt Nam định hướng phát triển để thích ứng với hoàn cảnh Từ nhận định mối quan hệ việc gia tăng nhiệt độ đô thị với không gian xanh MKT, báo tiến hành khảo sát thực trạng không gian xanh, không gian mặt nước địa bàn thành phố để bước đầu đánh giá quy mô, cấu trúc khả kết nối không gian Kết cho thấy PR-TC hoàn toàn định hướng phát triển thành ĐT thích ứng với hạn hán Nó tiền đề để xây dựng hệ thống nguyên tắc tổ chức mạng lưới HTX cấp Ninh Thuận, nâng cao khả thích ứng với ĐKKH nói chung với hạn hán nói riêng, hướng đến phát triển bền vững Conf., vol 45, p 00095, 2018 [5] WMO and GWP, Handbook of drought indicators and indices, no 1173 2016 [6] C S Holling, “Resilience and stability of ecological systems Annual Review of Ecology and Systematics,” 1973 [7] C S Holling and L H Gunderson, “Resilience and adaptive cycles,” Panarchy Underst Transform Hum Nat Syst., pp 25–62, 2002 [8] Millenium Ecosystem Assessment, Millenium Ecosystem Assessment: ecosystems and human well-being 2005 [9] S Framework and D R Reduction, “Sendai Framework for Disaster Risk Reduction 2015-2030,” no March, pp 1–25, 2015 [10] S Meerow, J P Newell, and M Stults, “Defining urban resilience: A review,” Landsc Urban Plan., vol 147, pp 38–49, 2016 [11] Fleischhauer and M Fleischhauer, “The role of spatial planning in strengthening urban resilience,” Resil Cities to Terror other Threat Proc NATO Adv Res Work Urban Struct Resil under Multi-Hazard Threat Lessons 9/11 Res Issues Futur Work, pp 273–298, 2008 [12] N M Ni’mah and S Lenonb, “Urban greenspace for resilient city in the future: Case study of Yogyakarta City,” in IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2017, vol 70, no 1, pp 0–8 [13] Dissanayake, Morimoto, Ranagalage, and Murayama, “Land-Use/ 60 Tài liệu Tham khảo: Land-Cover Changes and Their Impact on Surface Urban Heat Islands: [1] J Ahern, “Green infrastructure for cities: the spatial dimension,” Cities Case Study of Kandy City, Sri Lanka,” Climate, vol 7, no 8, p 99, 2019 Futur Integr Sustain Water Landsc Manag., no May, pp 267–283, 2007 [14] N D Crossman, “Drought Resilience , Adaptation and Management [2] T T Vân, “Nghiên cứu biến đổi nhiệt độ đô thị tác động Policy (DRAMP) Framework,” Support Tech Guidel., no July, p 17, 2018 trình đô thị hóa phương pháp viễn thám GIS, trường hợp khu vực [15] I McHarg, Design with nature New York, USA: John Wiley & Sons, thành phố Hồ Chí Minh,” 2011 Inc, 1992 [3] N Q Vinh, N T Khanh, and P T Anh, “The inter-relationships [16] N M Lister, “Sustainable large park: Ecological design or design between LST, NDVI, NDBI in Remote Sensing to Achieve Drought ecology?,” in Large Park, 2007, pp 35–57 Resilience in Ninh Thuan, Vietnam,” 2019 [17] Forman, R.T., and D.Sperling, “Road ecology: science and solutions,” [4] W Szalińska, I Otop, and T Tokarczyk, “Urban drought,” E3S Web Choice Rev Online, vol 40, no 11, pp 40-6438-40–6438, 2003 SË 100 2019 ... hoạch thích ứng, phục hồi bền vững hữu hiệu, thu hút quan tâm lớn giới quy hoạch quản trị ĐT II Đô thị phục hồi hạ tầng xanh đô thị II.1 Thích ứng đô thị thích ứng với hạn hán Khái niệm thích ứng. .. tầng xanh đô thị Cảnh quan tự nhiên Theo quan điểm Victor Gruen, cảnh quan đô thị (cityscape) môi trường đô thị (MTĐT) gồm công trình, MKT hạ tầng kỹ thuật, cảnh quan tự nhiên (landscape) môi trường. .. thành phố nghèo có mức độ khô hạn nóng Việt Nam định hướng phát triển để thích ứng với hoàn cảnh Từ nhận định mối quan hệ việc gia tăng nhiệt độ đô thị với không gian xanh MKT, báo tiến hành khảo