Chương trình hành động thích ứng biến đổi khí hậu tới hạ tầng giao thông nông thôn Việt Nam: Tăng cường giải pháp sinh học trong bảo trì đường bộ

Việt Nam trong bối cảnh hiện nay, để có thể thích ứng biến đổi khí hậu và phát triển bền vững đối với cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ, cần phải xem xét nhiều giải pháp nhằm tận dụng mọi nguồn lực của xã hội và phù hợp với điều kiện của mỗi công trình.

1. Khái quát về biến đổi khí hậu ở Việt Nam trong những năm gần đây

Các nghiên cứu gần đây của một số tổ chức quốc tế đã xếp Việt Nam là một trong năm quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của biến đổi khí hậu (BĐKH) toàn cầu (WB-2007, AFAP-2012). Có một số đánh giá sau đây về những thay đổi đã diễn ra ở khí hậu Việt Nam do BĐKH toàn cầu:

• Xu hướng giảm số giờ ánh sáng mặt trời;
• Tăng nhiệt độ đáng kể;
• Lượng mưa thay đổi đáng kể;
• Nhiều hiện tượng cực đoan có xu hướng gia tăng;
• Hoạt động của gió mùa là thay đổi;
• Mực nước biển trung bình ngày càng dâng cao.

Kết quả nghiên cứu từ số liệu vệ tinh cho thấy, mực nước trung bình trên khu vực biển Việt Nam từ năm 1993 đến 2010 tăng khoảng 4,7 mm/năm. Mực nước biển trung bình tại khu vực ven biển Trung Trung Bộ và khu vực ven biển Tây Nam Bộ có xu hướng tăng mạnh hơn các khu vực khác trong dải ven biển Việt Nam. Theo dự báo, vào cuối thế kỷ 21, mực nước biển dâng do BĐKH (chỉ xét đến mực nước biển trung bình mà không xét đến các nhân tố khác gây sự dâng lên của mực nước biển) trên toàn Việt Nam trung bình khoảng 77 cm với kịch bản RCP8.5. Trong đó, khu vực có mức dâng cao nhất là từ Mũi Cà Mau đến Kiên Giang (52 cm đến 106 cm). Do BĐKH, vào cuối thế kỷ 21, nếu mực nước biển dâng 100 cm và không có các giải pháp ứng phó, khoảng 16,8% diện tích đồng bằng sông Hồng, 1,5% diện tích các tỉnh ven biển miền Trung từ Thanh Hóa đến Bình Thuận, 17,8% diện tích Tp. Hồ Chí Minh, 38,9% diện tích đồng bằng sông Cửu Long có nguy cơ bị ngập, đồng thời trên 4% hệ thống đường sắt, trên 9% hệ thống quốc lộ và khoảng 12% hệ thống tỉnh lộ của Việt Nam sẽ bị ảnh hưởng.

2. Tác động chính của BĐKH tới hạ tầng kết cấu đường bộ ở Việt Nam 

Tác động của BĐKH đối với cơ sở hạ tầng đường bộ ở Việt Nam được biểu hiện rõ rệt nhất trên các mặt: tác động của nước và tác động của nhiệt độ.

Nhiệt độ là yếu tố chính có tác động trực tiếp lên kết cấu mặt đường. Sự gia tăng nhiệt độ cực đại là nguyên nhân làm suy giảm nhanh cường độ và độ ổn định kết cấu mặt đường. Khi nhiệt độ mặt đường quá cao (vượt xa nhiệt độ thiết kế), vật liệu mặt đường nhựa bị mềm hoá, làm giảm lực liên kết giữa hạt cốt liệu và làm cho các lớp áo đường bị biến dạng, tách lớp… khi xuất hiện lực hãm của xe. Sự gia tăng biên độ nhiệt độ ngày đêm của các lớp mặt đường diễn ra trong thời gian dài khiến các lớp mặt đường liên tục thay đổi trạng thái do nhựa bị chảy dẻo, bị co ngót, biến dạng và hình thành các hư hỏng như hằn lún vệt bánh xe, chảy nhựa, lún sóng, xô dồn… Đối với mặt đường bê tông xi măng, nhiệt độ thay đổi làm xuất hiện ứng suất nhiệt bất lợi trong tấm, gây nứt vỡ tấm bê tông xi măng ngay cả trong điều kiện ít xe chạy. Các dạng hư hỏng này sẽ càng trầm trọng hơn với sự kéo dài của mùa nóng.

Nước là nguyên nhân đáng kể gây nên phá hoại và hư hỏng của công trình đường bộ. Nước có tính phân cực mạnh, xâm nhập vào các vị trí trong các lớp móng, lớp cấp phối và cả các lớp áo đường có chất lượng lu lèn kém, sẽ gây ra một số dạng hư hỏng như lún cục bộ, nứt lề đường, biến dạng…  

Mưa sẽ tạo nên dòng chảy mặt, thấm vào nền đất, làm tăng trọng lượng và làm giảm cường độ của nền đường (lực dính và góc nội ma sát của đất giảm khi độ ẩm tăng lên), xuất hiện các dòng thấm trong khối đất nên gây nên hiện tượng trượt đất từ sườn đồi xuống đường và trượt mái taluy của đường. Sự xuất hiện của đợt mưa lớn, kéo dài và tập trung sinh ra lũ lụt có thể gây ra hư hỏng cho các công trình cầu trên đường như: sạt lở kè ở mố cầu, hư hỏng đường đầu cầu, xói cục bộ trụ cầu hoặc cuốn trôi cả cầu… 

Sự gia tăng của lượng mưa vượt quá năng lực thoát nước của công trình đường bộ (đặc biệt là những đoạn đường có các yếu tố hình học được thiết kế, xây dựng với quan điểm châm chước về yếu tố thuỷ văn), tạo nguy cơ bị ngập và xói lở nền đường.  

Bên cạnh các nguy cơ tiềm ẩn do mưa lớn, mưa kéo dài thì hạn hán là một trong những thiên tai phổ biến, diễn ra từ từ nhưng có tác động lớn đến môi trường, kinh tế – xã hội, và gián tiếp tác động tới tuổi thọ của các công trình giao thông. Sau lũ lụt và bão, hạn hán được xếp vào loại thiên tai thường xuyên xảy ra ở Việt Nam. Hiện trên thế giới, chưa có một định nghĩa thống nhất về hạn và các chỉ tiêu xác định hạn do sự xuất hiện của hạn ở các nơi trên thế giới rất khác nhau về tính chất và tác động. Tuy nhiên trong tài liệu về hạn hán của Tổ chức Khí tượng thế giới (WMO), các định nghĩa về hạn hán đều được đưa ra dựa trên tình trạng thiếu hụt mưa trong một thời gian tương đối dài.

Dưới tác động của BĐKH, hạn hán có khả năng gia tăng ở thế kỷ 21 trong một số mùa và tại hầu hết các vùng khí hậu của Việt Nam, do lượng mưa giảm và/hoặc tăng quá trình bốc hơi. Các đợt hạn nặng đã và đang xuất hiện nhiều hơn ở nhiều nơi, đặc biệt là hạn cực khắc nghiệt; trong đó, tần suất hạn cao chủ yếu xảy ra tập trung từ tháng 1 đến tháng 4 và từ tháng 5 đến tháng 8. Hạn vào mùa đông chủ yếu xảy ra ở khu vực Bắc Bộ, Nam Bộ, Tây Nguyên; hạn mùa hè thịnh thành ở Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ; hạn mùa đông tần suất cao hơn hạn mùa hè và tần suất hạn mùa đông có thể lên đến 100% ở một số nơi thuộc Tây Nguyên và Nam Bộ.

Dự tính trong thế kỷ 21, theo mô hình kịch bản phát thải khí nhà kính cao RCP 8.5, hạn hán có thể xuất hiện nhiều hơn và kéo dài hơn ở hầu hết các vùng khí hậu của Việt Nam. Rủi ro hạn hán được dự báo tăng lên với tốc độ tương đối cao trong suốt thế kỷ 21 với thời gian mỗi đợt hạn kéo dài hơn, đặc biệt là trên các vùng hạn hán nhiều như Nam Trung Bộ, Tây Nguyên. 

Đối với các cơ sở hạ tầng của đường giao thông, hiện tượng hạn hán (do suy giảm lượng mưa trong thời gian dài) làm cho nguồn nước mặt và nước ngầm sụt giảm nghiêm trọng. Mực nước ngầm giảm làm cho nền đất khô đi và bị rỗng, rất dễ xuất hiện hiện tượng sụt lún, co rút nền đường. Đồng thời, hạn hán có thể làm suy giảm hệ thực vật bề mặt gây ra các nguy cơ bào mòn, xói lở, lũ bùn, lũ đá… khi vào mùa mưa, làm phá hoại công trình đường bộ, ách tắc cầu cống…

Hạn hán gây suy giảm thảm thực vật che phủ sườn dốc và tạo nên các nguy cơ xói mòn, gia tăng lũ quét, khi có mưa lớn xuất hiện, điển hình là các trận lũ quét tại Lai Châu (06/2019), Hà Giang (11/2012), Yên Bái (07/2019), Sơn La (08/2018) đã gây ra thiệt hại rất lớn về người và tài sản. Nhiều công trình giao thông bị sạt lở, vùi lấp hoặc cuốn trôi gây ách tắc giao thông trong một thời gian dài. Hạn hán cũng đã dẫn tới hiện tượng hạ mức nước ngầm, co rút nền đường và gây sạt lở nền đường trên diện rộng ở đồng bằng Sông Mê Kông trong thời gian gần đây, điển hình là xuất hiện hơn 1000 điểm sụt lún ở Cà Mau trong mùa khô 2019 – 2020.

Thập kỷ vừa qua ghi nhận mối liên hệ rất chặt chẽ giữa hạn hán và lũ lụt ở khu vực miền Trung và Tây nguyên. Tình trạng mùa khô kéo dài, thảm phủ suy tàn do thay đổi mục tiêu canh tác dẫn tới mất cân bằng lượng nước trên cả chiều rộng địa lý và chiều sâu tầng nước ngầm, tạo nên các sự cố ngập lụt, trượt lở đất trên diện rộng với hậu quả rất nghiêm trọng ở Quảng Trị, Quảng Nam, Huế, Kon Tum, Đăk Lăk… trong thời gian qua. 

3. Một số đề xuất thích ứng BĐKH trong hạ tầng giao thông địa phương ở các dự án do ADB và WB tài trợ tại Việt Nam

BĐKH là một phạm trù bao hàm cả yếu tố kỹ thuật, xã hội và địa chính trị. Dự báo kịch bản BĐKH do đó phụ thuộc cả vào việc quan trắc các thông số trong quá khứ cũng như dựa trên các dự báo về xu hướng và cam kết phát thải khí nhà kính trên thế giới. Hệ lụy của BĐKH mang đến là các hiện tượng thời tiết cực đoan không thể dự báo, đo đạc về quy mô, thông số về thời điểm xuất hiện, làm thay đổi các quy luật khí hậu thông thường, dẫn tới khó có thể đưa ra các thông số định lượng phục vụ thiết kế cho công trình giao thông. Với bản chất vật lý và cách tiếp cận như vậy, việc sử dụng các kết quả dự báo ở các kịch bản BĐKH vào các bài toán tính toán kỹ thuật chi tiết hiện nay đang gặp nhiều trở ngại. Trên thực tế, trong các tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế, bảo trì công trình cầu, đường bộ hiện nay, chưa có quy định sử dụng kịch bản BĐKH trong thiết kế và chưa chỉ ra kịch bản nào sẽ được áp dụng.  

Trước các nguy cơ xuất hiện những yếu tố bất lợi về dòng chảy (tốc độ, lưu lượng), có hai xu hướng quan điểm ngược nhau: đó là thiết kế công trình kiên cố, vượt lũ với chi phí cao, hoặc thiết kế công trình thích ứng với lũ và chấp nhận ngập trong thời gian lũ ngắn với chi phí thấp. Cả hai phương án này cần phải được cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo sự phù hợp về mặt kinh tế và kỹ thuật. Nhìn chung, nhóm giải pháp kỹ thuật (vật liệu, kết cấu…) đều cần chi phí tốn kém để thụ động chống đỡ các tác động của BĐKH xuất hiện tại vị trí công trình, trong nhiều trường hợp nhu cầu kinh phí vượt quá khả năng đáp ứng của địa phương.

Trong số nhóm các giải pháp thiết kế thích ứng BĐKH được nghiên cứu trong các dự án giao thông, nhóm giải pháp sinh học đã được các nhà tài trợ khuyến khích áp dụng rộng rãi vì hiệu quả cao, chi phí thấp, dễ áp dụng và phù hợp với mục tiêu phát triển bền vững.

Trên các mặt tác động của BĐKH, tác động của dòng nước là phức tạp nhất và khó lường trước. Việc kìm hãm tốc độ dòng chảy, giảm năng lượng phá hoại, chống xói mòn, chống sạt lở… hoàn toàn có thể thực hiện bằng các biện pháp sinh học đơn giản. Nghiên cứu thích ứng BĐKH công bố trong dự án LRAMP cho thấy nếu thảm phủ lưu vực bị suy kiệt sẽ dẫn tới tăng lưu lượng lũ về công trình tới 50%. Nếu chỉ phòng ngừa bằng giải pháp thiết kế công trình để chống đỡ, ngăn ngừa là chưa đủ vì chi phí sẽ rất tốn kém, cần phải song hành với các giải pháp sử dụng thảm thực vật để làm chậm dòng lũ, giảm lưu lượng lũ xuất hiện và giảm năng lượng dòng lũ tại vị trí công trình. 

Giải pháp sinh học được đề xuất áp dụng là sử dụng các loại thực vật phù hợp khí hậu thổ nhưỡng địa phương để bảo vệ mái dốc, che phủ trên các sườn dốc. Các loại thực vật thường được áp dụng là cỏ voi, lạc dại, chít, tre (trúc), phi lao, bần, đước… Nhờ có hệ rễ phong phú, các loại thực vật này có tác dụng che phủ chống xói mòn, chống rửa trôi, cân bằng lượng nước trong đất theo mùa, và đặc biệt là có khả năng kìm hãm sự xuất hiện của các dòng lũ trên các sườn dốc lớn nhờ chiều dày của thảm thực vật. 

Giải pháp sinh học cũng được xác định là một hướng đi rất phù hợp để tăng cường sự phát triển bền vững, vì ngoài việc bảo vệ mái dốc, các loại thực vật trên có thể được canh tác và khai thác trong các mô hình phát triển kinh tế hộ gia đình, với sự tham gia thuận lợi của cộng đồng.

Giải pháp sinh học được nhiều dự án nghiên cứu thí điểm và đề xuất áp dụng (UNDP, ADB) để hạn chế xói mòn đất và tăng ổn định của nền đường hoặc mái taluy nền đường hay sườn dốc. Nhiều địa phương đã trồng cây phát triển kinh tế như trồng cây chít ở Sơn La, Bắc Kạn, Hòa Bình, Hà Giang, trồng trúc sào ở Cao Bằng, Hà Giang, Bắc Kạn, trồng cây cỏ voi, lạc dại… Qua đánh giá tại các khu vực được che phủ, các tác động của dòng chảy đã được kiểm soát rất tốt trên nhiều mặt.  

Ở các hành lang đường bộ, quảng trường, sân vườn, cây lạc dại là loại thực vật được trồng phổ biến để làm cảnh, phủ xanh đất trống và ngăn chặn cỏ dại mọc. Tuy nhiên qua nghiên cứu thích ứng BĐKH, lạc dại được đánh giá là cây có nhiều triển vọng, phù hợp với nhiều vùng sinh thái và khả năng ứng dụng cho các cơ cấu cây trồng trên đất dốc ở Việt Nam, đặc biệt là các tỉnh miền núi; thích nghi với vùng nhiệt đới, đặc biệt là nhiệt đới ẩm như Việt Nam. Lạc dại là cây họ đậu sinh khối lớn, hàm lượng chất dinh dưỡng trong thân lá cao nên khả năng cải tạo đất rất tốt, phát huy được cả chức năng bảo vệ mái dốc, chống xói mòn lẫn phát triển kinh tế hộ gia đình dựa trên giá trị sinh học của cây lạc dại.

Ở khu vực đồng bằng, mặc dù nguy cơ xói mòn, rửa trôi công trình đường bộ không còn là nguy cơ lớn, nhưng vẫn cần áp dụng các giải pháp thích ứng để bảo vệ công trình trong giai đoạn khai thác. Ở 14 tỉnh hợp phần đường trong dự án LRAMP, các mô hình bảo trì với sự tham gia của cộng đồng, giao khoán các đoạn đường cho các hội phụ nữ quản lý, bảo trì đã mang lại hiệu quả rất lớn. Các tuyến đường tự quản được khơi thông cống rãnh, dọn rác kết hợp với trồng hoa, cây cảnh hai bên đã tạo nên diện mạo nông thôn mới khang trang, môi trường được cải thiện, mỹ quan và chất lượng không gian sống được nâng lên rất cao. Có thể thấy rằng sự xuất hiện của các thảm thực vật hai bên hành lang đường ở khu vực đồng bằng là một điểm sáng đặc biệt trong không gian kiến trúc đồng bằng, kết hợp khéo léo giữa bảo vệ công trình đường bộ, bảo vệ môi trường với nâng cao ý thức cộng đồng, hướng tới các hoạt động bình đẳng giới, phát triển con người. 

Giải pháp trồng phi lao, trồng cây dứa dại chắn cát ven biển được áp dụng nhiều ở Quảng Bình, Quảng Nam và các tỉnh ven biển, nơi có nhiều cồn cát trắng. Những thảm thực vật này sẽ ngăn cản sự di động của các cồn cát do gió và do sóng biển. Theo kinh nghiệm của các nhà quản lý tại địa phương, đây là giải pháp sinh học thích hợp và hiệu quả, đồng thời có chi phí thấp hơn nhiều so với các giải pháp xây dựng công trình. Giải pháp này có thể áp dụng rộng rãi cho toàn bộ khu vực ven biển miền trung, từ Thanh Hóa cho tới Bình Thuận.

Đối với khu vực ngập nước ven biển, tác động của sóng gây nên hiện tượng sạt lở bờ sông, bờ biển. các địa phương ven biển đang áp dụng rất hiệu quả giải pháp trồng cây đước (Quảng Nam, Bến Tre), mắm, bần (Bến Tre). Với đặc điểm tác động của sóng và địa chất đất yếu nói chung ở khu vực ngập nước hoặc ven biển, các giải pháp sinh học có nhiều lợi thế hơn so với các giải pháp kỹ thuật xây dựng, đặc biệt là về chi phí xây dựng và tính bền vững. Để chống lại sạt lở do tác động của sóng biển, nếu phải xây dựng kè kiên cố bảo vệ trên nền đất yếu sẽ rất tốn kém so với việc trồng các cánh rừng ngập mặn chắn sóng từ xa. Ngoài ra, những lợi thế về mặt môi trường và phát triển kinh tế xen kẽ trong rừng là rất lớn. Đây là giải pháp có thể áp dụng rộng rãi ở tất cả các tỉnh ven biển và các khu vực ngập nước vì dễ thực hiện, chi phí thấp và có thể huy động sự tham gia của cộng đồng.

4. Kết luận

Nằm trong nhóm các quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của BĐKH, các tác động của BĐKH đối với các lĩnh vực kinh tế xã hội và cơ sở hạ tầng giao thông là rất lớn và khó lường. Nhằm thích ứng BĐKH và phát triển bền vững đối với cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ, cần phải xem xét nhiều giải pháp đồng thời tận dụng mọi nguồn lực của xã hội và phù hợp với điều kiện và bối cảnh của mỗi công trình.

Trong bối cảnh nền kinh tế còn  nhiều khó khăn, việc sử dụng các giải pháp thích ứng sinh học để bảo vệ mái dốc là một hướng đi quan trọng, vừa giải quyết được các nguy cơ trực tiếp tác động đến công trình đường bộ, vừa giúp phát triển kinh tế, cải thiện cảnh quan và nâng cao chất lượng không gian sống của cộng đồng.

XEM THÊM:

• Biến đổi khí hậu ở Việt Nam: Dự báo những tác động đến công trình và giải pháp ứng phó
• Tổ chức hệ thống dân cư và nhà ở nhằm giảm thiểu bất lợi do thiên tai ở Đồng bằng Sông Cửu Long
• “Chúng ta là KTS, chắc chắn phải làm đúng nghề, đúng trách nhiệm với đồng bào nông thôn nghèo khó”- KTS Nguyễn Tấn Vạn