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

SË 100 . 201956 Hạ tầng xanH cHo đô tHị tHícH ứng với Hạn Hán trường hợp tỉnh ninh thuận, Việt nam & taÙC giaÛ QuY hOạCh Trong những thập kỷ qua, các khái niệm bền vững (sustainability), phục hồi (resilience) được rất nhiều học giả nghiên cứu. Theo nền tảng khoa học sinh thái này, đô thị (ĐT) được xem là một hệ thống hợp nhất giữa tự nhiên và xã hội. Theo đó, không gian đô thị (KGĐT) cần được quy hoạch dựa trên nền tảng của tự nhiên, tận dụng được các chức năng sinh thái để có thể tự điều tiết và cân bằng với các điều kiện khí hậu khắc nghiệt tại địa phương, hướng đến phát triển bền vững. Nhiều nghiên cứu chứng minh rằng không gian trung hòa và linh hoạt nhất để đô thị đạt được điều này chính là Hạ tầng xanh (HTX) [1]. Nghiên cứu này chọn thành phố Phan Rang – Tháp Chàm (PR-TC) - khu vực đô thị hóa cao nhất tại tỉnh Ninh Thuận, ven biển miền Trung, vốn được xem là một thành phố ven biển chịu nhiều tác động lớn của biến đổi khí hậu (BĐKH), hạn hán, bão, lũ quét, xâm ngập mặn và nước biển dâng - để khảo sát cấu trúc và khả năng thích ứng của HTX. Hình ảnh và số liệu được chiết xuất từ chỉ số thực vật chuẩn hóa (Normalinsed Difference Vegetation Index - NDVI) của hình ảnh viễn thám. Kết quả cho thấy không gian xanh tại PR-TC rất có tiềm năng để phát triển thành mạng lưới HTX linh hoạt và thích ứng, hướng tới phục hồi với hạn hán và phát triển bền vững. Từ khóa: bền vững, thích ứng, phục hồi, không gian xanh, hạ tầng xanh. The 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. nguYễn QuOáC Vinh Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM, Việt Nam 57SË 100 . 2019 I Giới thiệu tổng quan Với áp lực về môi trường ngày một tăng tại các khu vực ĐT, các học giả đã tập trung nghiên cứu về tính bền vững và khả năng thích nghi, phục hồi của nó. Những khái niệm này đều dựa trên nền tảng của khoa học sinh thái, theo đó một thành phố về cơ bản được xem như là một hệ sinh thái - xã hội phức hợp. Đặc biệt, khái niệm phục hồi nhấn mạnh rằng hệ sinh thái ĐT phải trải qua bốn giai đoạn từ hình thành đến khai thác, duy trì, thay đổi và tái tổ chức, để có thể trở lại trạng thái ổn định sau các tấn công gây xáo trộn từ bên ngoài. Để đạt được điều đó, ĐT phải được quy hoạch và thiết kế chú trọng vào vai trò và chức năng của các không gian tự nhiên, vốn có khả năng linh hoạt cao giúp tăng cường khả năng thích ứng với những biến động của điều kiện khí hậu (ĐKKH) địa phương, và BĐKH. Cùng với các khái niệm ĐT bền vững và phục hồi, khái niệm HTX dựa trên những quan điểm cơ bản của khoa học sinh thái, cung cấp những nguyên tắc cơ bản, là công cụ quy hoạch thích ứng, phục hồi và bền vững hữu hiệu, thu hút quan sự tâm lớn của giới quy hoạch và quản trị ĐT. Trong bối cảnh của Ninh Thuận nói chung và PR-TC nói riêng, khô hạn, nóng bức là một trong những điều kiện đầy thách thức và tác động nhiều đến đời sống người dân, cản trở và hạn chế vai trò hỗ trợ của hệ sinh thái. Nguyên nhân chủ yếu do sự gia tăng không gian xây dựng - hay mặt không thấm (MKT)[2], không gian xanh thấp và thiếu kết nối. Nhiều nghiên cứu về quá trình đô thị hóa (ĐTH) đã nhận định có sự tương quan nghịch giữa nhiệt độ với không gian xanh, và tương quan thuận với MKT[2][3]. Bên cạnh đó, nhiệt độ cao cũng được xem là một trong những hậu quả của hạn hoặc liên quan đến hạn, và được dùng làm chỉ số để đánh giá mức độ hạn[4][5]. Như vậy, không gian xanh được xem là một trong những yếu tố cốt lõi để giải quyết thách thức về điều kiện nóng và khô hạn tại PR-TC. Bài báo gồm ba phần: (i) Các khái niệm về ĐT phục hồi và HTX ĐT, (ii) Các bài học kinh nghiệm về triển khai mạng lưới HTX trên thế giới, (iii) Bối cảnh khu vực nghiên cứu và kết quả đánh giá. Dựa vào kết quả hình ảnh và số liệu từ công nghệ viễn thám và GIS, hình ảnh Google, một đánh giá bước đầu về quy mô và tính kết nối được thực hiện: PR-TC có nhiều tiềm năng để phát triển thành ĐT thích ứng do có diện tích thực phủ cao, nhưng được phân bổ rải rác thiếu tập trung và thiếu kết nối, đặc biệt là thiếu kết nối với thủy hệ trên địa bàn thành phố. II Đô thị phục hồi và hạ tầng xanh đô thị II.1 Thích ứng và đô thị thích ứng với hạn hán Khái niệm thích ứng xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1973, đề cập đến các hệ thống và khả năng đối phó với các tấn công và xáo trộn từ bên ngoài khi vẫn giữ nguyên cấu trúc và chức năng cũ[6]. Sau đó, các học giả lại diễn giải nó theo chu trình thích nghi (adaptive cycle) trải qua bốn giai đoạn: (i) tăng trưởng và khai thác, (ii) duy trì, (iii) sụp đổ hoặc phóng thích, (iv) thay đổi và tái cấu trúc [7]. Giới quy hoạch ĐT bắt đầu quan tâm đến khái niệm này vào cuối những năm 1990. Theo đó, thành phố được xem là một hệ thống sinh thái tự nhiên - xã hội (SES), được hỗ trợ bởi các vai trò của tự nhiên, gồm: (i) cung cấp thực phẩm và nước, (ii) điều tiết lũ lụt, hạn hán và bệnh tật, (iii) hỗ trợ hình thành đất và chu kỳ dinh dưỡng, và (iv) mang lại giá trị văn hóa như giải trí, tinh thần, tôn giáo và các lợi ích phi vật thể khác [8]. Trong số nhiều định nghĩa về ĐT phục hồi, khung Sendai có nhận định: khả năng của một thành phố đối mặt với các mối nguy hiểm để chống lại, hấp thụ, thích nghi và phục hồi sau tác động của mối nguy đó [9]. S. Meerow miêu tả khả năng thích ứng của ĐT là khả năng duy trì hoặc nhanh chóng trở lại các chức năng mong muốn, thích ứng với thay đổi và chuyển biến các hệ thống giới hạn khả năng thích ứng hiện tại hoặc tương lai[10]. Trong quy hoạch, một số học giả cho rằng quy hoạch không gian đóng vai trò quan trọng để thúc đẩy khả năng phục hồi của ĐT[11]. Một nghiên cứu cho thấy với một cấu trúc phù hợp, ĐT có thể giảm thiểu các mối nguy hiểm từ bên ngoài, thông qua các chỉ số đánh giá khả năng thích ứng[11]. Một số nghiên cứu khác đề xuất giữ vài khu vực trong thành phố không phát triển như: không gian mở, không gian xanh, không gian mặt nước như một mô hình đa dạng sinh học, là một phần của chiến lược thích ứng thông qua “các điều kiện nuôi dưỡng để thích ứng và đổi mới sau xáo trộn” [12]. Hơn nữa, tăng cường không gian xanh ĐT được xem là một phương pháp tiếp cận có thể giảm thiểu hiện tượng đảo nhiệt đô thị (ĐNĐT)[13], đa dạng sinh học và tăng khả năng chống chịu rủi ro hạn hán [14]. II.2 Hạ tầng xanh đô thị Cảnh quan tự nhiên Theo quan điểm của Victor Gruen, cảnh quan đô thị (cityscape) là môi trường đô thị (MTĐT) gồm công trình, MKT và hạ tầng kỹ thuật, còn cảnh quan tự nhiên (landscape) là môi trường tự nhiên (MTTN) mà cảnh quan thiên nhiên chiếm ưu thế. Như vậy hai cảnh quan này hoàn toàn khác biệt về mặt ý nghĩa. Vậy cảnh quan ĐT và cảnh quan tự nhiên có thể tích hợp trong MTĐT. Trong cuốn sách “Design with Nature” xuất bản năm 1969, Mc Harg đã đề xuất nhiều nguyên tắc sinh thái để quy hoạch và thiết kế ĐT[15]. Nhưng trong một thời gian dài, do nhiều lý do, sinh thái chỉ được sử dụng hạn chế theo ngữ nghĩa của cái gọi là “môi trường” (environment), vốn được cho rằng là cái gì đó “tự nhiên” mà không thuộc về thành phố. Nhưng chắc chắn rằng các môi trường kinh tế, xã hội, văn hóa đều được bao bọc bởi MTTN. Từ công viên tới hạ tầng xanh đô thị Công viên: Là một loại cảnh quan tự nhiên trong lòng ĐT. Quy mô khác vai trò sẽ khác[16]. Công viên nhỏ - công viên đô thị. Thường chỉ để gợi về hoặc đại diện cho tự nhiên ở vài chức năng nào đó, do chúng không có quá trình tiến hóa tự điều chỉnh, cũng không là những hệ sinh thái thích ứng hướng đến phát triển bền vững. Nó như là một biểu tượng từ chính tư duy sinh thái của người thiết kế (Designer Ecology) hơn là thiết kế mang tính sinh thái (Ecological Design). Chúng chỉ được xem là một thành phần của tự nhiên khi chúng được kết nối với những công viên với quy mô tương tự về mặt chức năng, thông qua một mạng lưới HTX đủ mạnh. Công viên lớn: Là những hệ sinh thái phức hợp. Nó có khả năng phục hồi khi cần phải thích ứng để thay đổi. Thường có quy mô lớn hơn nhiều so với những công viên ĐT cả về sự đa dạng sinh học. Nên chúng có thể cùng với mạng lưới HTX, với hệ sinh thái điều tiết rất hiệu quả các ĐKKH tại địa phương. Quy hoπch & t∏c gi∂ SË 100 . 201958 Hạ tầng xanh đô thị. Về mặt không gian là những không gian mở, mặt nước, công viên trung tâm, rừng, hành lang xanh, cây lề đường, và kể cả những không gian mở tại vùng nông thôn. Kết nối các công viên lớn nhỏ trong ĐT tạo thành mạng lưới HTX sẽ mang lại nhiều lợi ích cho MTĐT. Nó hỗ trợ các quá trình sinh lý của tự nhiên như: thủy văn, đa dạng sinh học, kết nối các dòng thông tin, vật chất Ngoài ra, với những ĐT tọa lạc tại các vùng có ĐKKH khô hạn như PR- TC, không gian xanh còn giúp giảm nhiệt độ, giảm hiện tượng ĐNĐT, giảm nhu cầu sử dụng nước, trung hòa sự phân hóa về không gian và nâng cao khả năng thích ứng[1][3]. Nhìn chung, những điểm cần lưu ý trong quy hoạch hệ thống HTX: “tiếp cận đa cấp độ”, “cấu trúc mô hình cảnh quan” và “tính kết nối”. III Bài học kinh nghiệm về ứng dụng mạng lưới hạ tầng xanh Những bài học kinh nghiệm dưới đây về việc triển khai HTX tại nhiều cấp, được thu thập từ các châu lục khác nhau trên thế giới (châu Á, châu Âu và châu Mỹ), cho thấy sự đa dạng về địa lý, bối cảnh nhưng định hướng chung vẫn là phát triển phù hợp, thích nghi với điều kiện tự nhiên của 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 của ngập lụt thường xuyên. Hiện đang chịu nhiều áp lực từ quá trình ĐTH và phát triển hạ tầng. Để giải quyết vấn đề này, Kongian Yu - kiến trúc sư cảnh quan của ĐH Beijing đã quy hoạch thành phố dựa trên hạ tầng sinh thái nhằm hỗ trợ cho các chức năng của tự nhiên: vô sinh (abiotic), hữu sinh (biotic) và văn hóa (cultural). Quy hoạch giới hạn sự phát triển tràn lan thiếu kiểm soát của ĐT, với tên gọi “các hình mẫu an toàn” (security patterns): (i) tối thiểu, (ii) trung bình, và (iii) tối đa. Sản phẩm này gồm bộ hướng dẫn sinh thái cảnh quan về: (i) tiếp cận đa cấp độ, (ii) mối liên hệ và quá trình của hình mẫu, và (iii) sự kết nối, đặc biệt với các mạng lưới thủy văn đa năng. Những hướng dẫn quy hoạch HTX với đề xuất quan điểm không gian rất rõ ràng cũng bao gồm trong sản phẩm này. Vành đai thủy tại Staten, thành phố New York: HTX cấp khu vực. Dân số thấp, sinh thái tự nhiên ít bị xâm phạm. Những năm 80, chính quyền tích hợp quản lý nguồn nước với vùng ngập rộng 4.000ha. Quy hoạch gồm 2 thành phần cơ bản tách biệt: hệ thống cống thoát và thu nước mưa. Hệ thống nước mưa được xem là một ví dụ về HTX hợp nhất giữa thu nước mưa đa năng và các vùng ngập vào quy hoạch hạ tầng ĐT một cách hoàn chỉnh. Tiêu chí xanh tại thành phố Berlin: HTX cấp công trình. Thuộc khu vực khá biệt lập như một hòn đảo đô thị. Theo chương trình này, mỗi khu đất phải giảm thiểu được tác động của chính nó tại khu vực. Mục tiêu chính là chống lại việc “rò rỉ” nước, quy định các công trình xây mới hoặc cải tạo phải đạt tiêu chí xanh. “Xanh” nhằm vào các chức năng: giảm bốc hơi, giữ hoặc thấm nước mặt, loại bỏ tạp chất, bụi, tái tạo thổ nhưỡng và gia tăng môi trường sống cho thực vật và động vật. IV Bối cảnh khu vực nghiên cứu và kết quả IV.1 Bối cảnh tỉnh Ninh Thuận và thành phố Phan Rang – Tháp Chàm Ninh Thuận là một tỉnh ven biển vùng Duyên hải Nam Trung bộ Việt Nam, tọa lạc tại: 11o18’14” đến 12o 09’15” độ vĩ Bắc, 108o 09’08” đến 109o 14’25” độ kinh Đông. Thủy văn: tổng diện tích các lưu vực sông là 3.092km2, gồm 46 sông, suối và 04 tầng chứa nước chính, trong đó lưu vực sông Dinh chiếm phần lớn diện tích với 3.000km2, các lưu vực còn lại chiếm 92km2. Khí tượng: khô (75% - 77%), nóng (26oC - 27oC) và gió mạnh (2,3m/s - 5 m/s mạnh nhất là 25m/s) và tốc độ bốc hơi cao. Khí hậu cực đoan: xen kẽ giữa hạn hán và lũ lụt. Tuy nhiên lũ lụt giảm nhiều nhờ việc quy hoạch và xây dựng nhiều hồ chứa, đập và đê trên địa bàn. Không gian tỉnh được chia thành ba tiểu vùng khí hậu. Khu vực ven biển (III) có mức độ hạn hán tồi tệ nhất với lượng mưa trung bình khoảng 500 - 700 mm/năm, khu vực nghiên cứu - thành phố PR-TC - thuộc tiểu vùng này. Khu vực đồng bằng (II) cũng bị 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 và mặt nước tại Ninh Thuận và thành phố Phan Rang – Tháp Chàm Nền tảng giúp tăng cường năng lực thích ứng của MTĐT với các rủi ro từ thiên tai, từ BĐKH chính là cách thức tổ chức không gian mở, không gian xanh, không gian mặt nước và các không gian xây dựng trong ĐT[12], vốn liên quan chặt chẽ với nhiệt độ[3]. Các yếu tố trên sẽ được tiến hành khảo sát, phân tích và đánh giá tại 02 cấp độ: lưu vực sông Dinh và thành phố PR-TC. Cấp độ lưu vực Các bản đồ đánh giá điều kiện tự nhiên lưu vực sông Dinh gồm: bản đồ địa hình, bản đồ mạng lưới thủy văn, bản đồ phân bố nhiệt độ bề mặt (Land Surface Temperature - LST) được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau như ảnh viễn thám, GIS để khảo sát tổng thể về tỉnh Ninh Thuận (Hình 2). 02 loại mặt phủ quan trọng của mạng lưới HTX là thực vật (dày - rừng hoặc cây trồng lâu năm, và thưa - cây bụi, đồng cỏ, hoặc đất nông nghiệp) và mặt nước được khảo sát về quy mô và tính kết nối (Hình 3). Bản đồ và số liệu được chiết xuất từ hình ảnh viễn thám, dựa theo chỉ số thực vật chuẩn hóa của Ninh Thuận (NDVI) tại thời điểm 11/4/2019 (Earth Explorer), bản đồ Google (8/2019), và một số hình ảnh khảo sát trực quan tại địa điểm (9/2019). Hình 1: Vị trí thành phố PR-TC trong tiểu vùng khí hậu. (Nguồn: tác giả) Quy hoπch & t∏c gi∂ Đánh giá - Nhận xét Không gian xanh: (i) thực phủ dày (rừng, cây lâu năm): chiếm tỉ lệ khá cao diện tích toàn thành phố (23,01%), đa phần là các khu vực chưa phát triển ĐT, phân tán tại khu vực trung tâm, dày hơn ở phía Tây Bắc, (ii) thực phủ thưa (cây bụi, đồng cỏ hoặc nông nghiệp): chiếm tỉ lệ cao (55,38%), rải đều trên địa bàn. Không gian mặt nước: chủ yếu là sông Dinh, Đầm Nại và một số hồ điều tiết trong nội thành. Tính kết nối: (i) Quy mô: nhìn chung diện tích không gian xanh khá cao do PR-TC không phải là ĐT trọng điểm tại khu vực miền Trung, và mới ĐTH từ những năm 1990. (ii) Kết nối: Theo bản đồ mạng lưới thủy văn trên lưu vực sông Dinh (Hình 2b) và thủy hệ (Hình 3c), dòng chảy có xu hướng đổ từ Tây Bắc xuống Đông Nam theo sông Dinh ra biển Đông. Nhưng sự kết nối của không gian xanh với nhau và với thủy hệ rất yếu (Hình 3a). Các trục giao thông đối nội và đối ngoại phân hóa mạnh không gian tự nhiên lưu vực[17]: tại PR-TC, trục Quốc Lộ 1A theo hướng Tây Nam- Đông Bắc, các trục giao thông chính của PR-TC theo hướng Đông Nam-Tây Bắc xé không gian tự nhiên thành các tiểu vùng nhỏ, thiếu kết nối. Nhìn chung, về quy mô, sự phân bổ diện tích không gian xanh, mặt nước và không gian mở trên toàn thành phố là khá cao. Về tính kết nối, mặc dù có diện tích khá cao nhưng lại được phân bố không đều, phân tán và thiếu kết nối. Tuy nhiên, với thực trạng này, PR-TC hoàn toàn có tiềm năng 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 Hình 3: Không gian mặt phủ thành phố PR-TC. (a) Thực phủ dày, (b) Thực phủ thưa, (c) Thủy hệ. (Nguồn: Tác giả) 59SË 100 . 2019 SË 100 . 201960 để phát triển mạng lưới HTX thích ứng với hạn hán. V Kết luận Thành phố - “SES”, là một hệ thống sinh thái - xã hội phức hợp, không chỉ năng động mà còn tự tổ chức và chủ động điều chỉnh để thích ứng với các tấn công từ bên ngoài như thiên tai hoặc BĐKH, có thể hoặc không thể dự báo. Trường hợp của PR-TC, một thành phố nghèo có mức độ khô hạn và nóng bức nhất tại Việt Nam cũng có thể được định hướng và phát triển để thích ứng với mọi hoàn cảnh. Từ các nhận định về mối quan hệ giữa việc gia tăng nhiệt độ đô thị với không gian xanh và MKT, bài báo tiến hành khảo sát thực trạng không gian xanh, không gian mặt nước trên địa bàn thành phố để bước đầu đánh giá quy mô, cấu trúc và khả năng kết nối của những không gian này. Kết quả cho thấy PR-TC hoàn