Trong bài báo, nhóm tác giả trình bày kết quả nghiên cứu về xác định bộ chỉ số đánh giá rủi ro, tính dễ bị tổn thương do BĐKH đối với tuyến đường bộ khu vực ven biển tỉnh Kiên Giang, tập trung vào loại hình hiểm họa gia tăng nhiệt độ cực trị do BĐKH. 
1. Đặt vấn đề
Tỉnh Kiên Giang là địa phương nằm sát cực mũi của đất nước Việt Nam, có hơn 200 km đường bờ biển, với hơn 137 hòn, đảo lớn nhỏ có nhân dân sinh sống, trong đó lớn nhất là đảo Phú Quốc có diện tích 589 km2.
Tổng chiều dài mạng lưới giao thông đường bộ trên địa bàn tỉnh khoảng 12.047 km, tỷ lệ cứng hóa toàn mạng đạt 72,9%, bao gồm, tuyến đường bộ ven biển có tổng chiều dài khoảng 244,5 km, điểm đầu tại TP Hà Tiên; điểm cuối giáp ranh tỉnh Cà Mau, hiện trạng mặt đường theo từng đoạn tuyến có cấu tạo bằng bê tông asphalt, bê tông xi măng và láng nhựa, chiều rộng mặt đường từ 7,0 m đến 12 m, chiều rộng nền rộng từ 12,0 m đến 17 m, nền đường thuộc loại nền đường đắp chiếm tỷ lệ trên 95% chiều dài tuyến [1].
Biến đổi khí hậu (BĐKH) và nước biển dâng (NBD) đã, đang diễn ra trên phạm vi toàn cầu. Nhân loại đã phải đương đầu với nhiều hệ lụy từ hiện tượng nóng lên của trái đất, mức NBD và các hiện tượng thời tiết cực đoan. Hệ thống các công trình đường bộ nói chung và tuyến đường bộ trong vùng ven biển nói riêng là những đối tượng nhạy cảm và chịu tác động ảnh hưởng lớn của BĐKH và NBD.
Tần suất, cường độ xuất hiện thiên tai ngày một gia tăng, biến đổi tăng yếu tố nhiệt độ cực trị, tạo nên các mối đe dọa đến chất lượng quản lý vận hành khai thác và bảo trì, gây suy giảm tuổi thọ, đẩy nhanh tốc độ hư hỏng, gia tăng kinh phí sửa chữa, tạo áp lực lớn đến nguồn lực ngân sách còn hạn chế của tỉnh cho công tác đảm bảo vận chuyển hàng hóa, hành khách thông suốt, êm thuận, an toàn, thúc đẩy phát triển kinh tế biển, cơ động trong các tình huống thiên tai, an ninh quốc phòng [2].
Để giải quyết thỏa đáng các tác động của BĐKH đối với đường bộ trong quá trình vận hành, các chiến lược thích ứng ở Việt Nam đã được đề ra [3, 4], yêu cầu tổ chức thực hiện đánh giá tác động, tính dễ bị tổn thương (TDBTT), rủi ro, tổn thất và thiệt hại do BĐKH.
Kết quả đánh giá tính dễ bị tổn thương, rủi ro cung cấp cho các chuyên gia quản lý xây dựng nói chung, quản lý khai thác công trình, các nhà hoạch định chính sách bức tranh tổng quan về rủi ro khí hậu, TDBTT và các khuyến nghị giải pháp quản lý tài sản, vận hành khai thác và bảo trì để tăng cường khả năng thích ứng của công trình đối với các hiểm họa do BĐKH gây ra.
Trong bài báo này, nhóm tác giả trình bày kết quả nghiên cứu về xác định bộ chỉ số đánh giá rủi ro, TDBTT do BĐKH đối với tuyến đường bộ khu vực ven biển tỉnh Kiên Giang, tập trung vào loại hình hiểm họa gia tăng nhiệt độ cực trị do BĐKH. Đánh giá mức độ rủi ro, TDBTT theo phương pháp “Chỉ số” bao gồm các biến: Hiểm họa (H); Mức độ phơi bày (E); Mức độ nhạy cảm (S) và khả năng thích ứng (AC).
2. Phương pháp nghiên cứu bộ chỉ số đánh giá rủi ro, TDBTT của tuyến đường bộ ven biển do BĐKH
2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến chất lượng tài sản đường bộ
Nhiệt độ không khí cao nhất của tỉnh Kiên Giang trong thời kỳ cơ sở từ năm 1986 đến năm 2005 là 340C, thấp nhất 21,50C, nhiệt độ không khí cao nhất theo số liệu do đạc tại Trạm Rạch Giá thời kỳ 1992÷2022 là 370C, nhiệt độ thấp nhất 170C [5]. Theo kịch bản BĐKH RCP 8,5 đến nửa thế kỷ nhiệt độ cao nhất tăng 4,70C so với thời kỳ cơ sở, cho thấy nhiệt độ không khí có thể đạt mức 38,70C [6].
Kết cấu mặt đường bê tông asphalt (BTN), láng nhựa chiếm tỷ lệ trên 80% diện tích mặt đường ở khu vực Nam bộ [7] trong đó có tỉnh Kiên Giang. Mặt đường BTN thông thường sau khoảng thời gian đưa vào sử dụng xuất hiện hư hỏng phổ biến như: Xô dồn nhựa, hằn lún vệt bánh xe, nứt dọc, nứt dạng hình lưới, bong bật ổ gà, từ đó gây suy giảm giá trị tài sản đường bộ và ảnh hưởng rất lớn đến công tác quản lý vận hành đảm bảo yêu cầu giao thông êm thuận, thông suốt, an toàn, quản lý giải pháp ứng dụng công nghệ, vật liệu thích ứng với nhiệt độ cao cực trị do BĐKH trong quá trình bảo trì công trình.
Nhiều yếu tố tác động vào mặt đường gây ra các hư hỏng, trong đó có nguyên nhân do nhiệt độ mặt đường cao hơn giới hạn nhiệt độ hóa mềm của loại nhựa sử dụng xây dựng mặt đường, phổ biến từ 460C÷550C. Khi tải trọng tác động tại thời điểm nhiệt độ mặt đường cao, tạo ra hư hỏng do cường độ chịu nén và khả năng chống biến dạng của lớp BTN suy giảm, đối với kết cấu áo đường có lớp mặt là BTN được thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN211-06[8] hoặc tiêu chuẩn TCCS 38: 2022/TCĐBVN, khi tính toán sử dụng giá trị mô đun đàn hồi của vật liệu BTN ở mức nhiệt độ 300C và 600C.
Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, có thể dự báo nhiệt độ mặt đường BTN cao nhất trên địa bàn tỉnh Kiên Giang từ (63÷75)0C phụ thuộc vào nhiệt độ không khí, số lượng trục xe tiêu chuẩn tích lũy và vận tốc khai thác bình quân [9]. Điều này cho thấy tính rủi ro, dễ bị tổn thương đối với mặt đường BTN từ hiểm họa tăng nhiệt độ cực trị do BĐKH là hiện hữu với mức độ khác nhau theo từng đơn vị không gian trong tỉnh.
2.2. Phương pháp chỉ số đánh giá rủi ro, TDBTT do gia tăng nhiệt độ cực trị đối với đường bộ
Tính dễ bị tổn thương (V) là xu hướng công trình bị ảnh hưởng tiêu cực do tác động của BĐKH, rủi ro (R) là sản phẩm của khả năng xảy ra và hậu quả. Đại lượng V và R được đánh giá định lượng theo công thức (1) và (2) thông qua các bộ chỉ số (E, S, AC) dựa trên nhiều bộ chỉ thị làm nên TDBTT của một đối tượng xem xét [4]. Phương pháp này cho kết quả là một số duy nhất và có thể được dùng để so sánh các đối tượng khác nhau.
Trong đó:
Ei - Mức độ phơi bày ở đơn vị không gian i, là sự hiện diện của bộ phận công trình ở khu vực có thể chịu ảnh hưởng tiêu cực do yếu tố gia tăng nhiệt độ cực trị;
Si - Mức độ nhạy cảm ở đơn vị không gian i, là phản ứng của công trình khi chịu tác động của thay đổi nhiệt độ môi trường;
Hi - Hiểm họa ở đơn vị không gian i, là các mối nguy có khả năng gây thiệt hại đáng kể đến kết cấu tuyến đường;
ACi - Khả năng thích ứng ở đơn vị không gian i, là khả năng của một hệ thống để điều chỉnh, sửa chữa và phản ứng với thiệt hại hoặc sự gián đoạn, AC có thể không áp dụng hoặc không thể đánh giá được trong nhiều trường hợp.
Quy trình đánh giá tính rủi ro, TDBTT do BĐKH được thực hiện 8 bước và mô tả chi tiết trên hình 1:
Xây dựng chuỗi ảnh hưởng của BĐKH nhằm giúp hiểu rõ hơn, hệ thống hóa và xếp hạng những yếu tố làm tăng TDBTT, rủi ro của đối tượng đánh giá. Xây dựng bộ chỉ số gồm các chỉ số thành phần Ei, Si, Hi, ACi. Các chỉ số được xây dựng trên cơ sở phân tích hợp lý, khả năng đo lường, độ bao phủ, tính phù hợp với hiện tượng được đo lường và mối quan hệ giữa các chỉ số.
Chỉ số TDBTT, rủi ro được xây dựng qua nhiều bước: (i) Xây dựng bộ chỉ số tổng quát; (ii) Kiểm tra xem xét dữ liệu của bộ chỉ số tổng quát, phân tích và lựa chọn chỉ số nào thể hiện tốt nhất cho yếu tố TDBTT sẽ chọn đưa vào bộ chỉ số rút gọn; (iii) Thị sát thực địa, nghiên cứu sâu các tài liệu, minh chứng cho việc lựa chọn các chỉ số.
Khảo sát, thu thập và sắp xếp dữ liệu các chỉ số thông qua các dữ liệu hiện có cùng với sự tham vấn của cơ quan quản lý trực tiếp của tuyến đường, thông qua điều tra ngoài thực địa. Các dữ liệu thu thập đựợc sẽ sắp xếp theo ma trận hình chữ nhật với các hàng thể hiện các đối tượng nghiên cứu và các cột thể hiện các chỉ số.
Trong nghiên cứu [11] đã giới thiệu phương pháp tỉ lệ các đặc tính dữ liệu và kết hợp với phương pháp chuyên gia, phương pháp phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy Process - AHP) [12] để chuẩn hóa bằng cách quy đồng nhất giá trị các chỉ số trong khoảng từ 0÷1. Sử dụng phương pháp tính bình quân dựa trên số lượng để xác định trọng số cho các chỉ số thành phần. Kết quả tính toán chỉ số TDBTT và rủi ro của từng đối tượng đối với từng loại tác động do BĐKH được phân hạng theo 05 mức độ từ thấp đến cao theo trình bày như bảng 1.
Bảng 1. Khung giá trị chỉ số và cấp độ tổn thương, rủi ro
3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
3.1. Giới thiệu chung về tuyến đường nghiên cứu
Đoạn đường ven biển lựa chọn nghiên cứu bắt đầu từ TP Rạch Giá (RG), lý trình Km0+00, tọa độ địa lý 10,010 vĩ bắc, 105,070 kinh đông, điểm cuối tại địa phận TP Hà Tiên (HT), tọa độ địa lý 10,730 vĩ bắc, 104,480 kinh đông, chiều dài 95 km, tuyến đi ngang địa phận TP Rạch Giá (RG) dài 20 km, huyện Hòn Đất (HĐ) dài 30 km, huyện Kiên Lương (KL) dài 30 km, TP Hà Tiên dài 15km. Quy mô đường cấp III đồng bằng, vận tốc thiết kế 80 km/h. Bề rộng nền đường 12m, bề rộng mặt đường 11m, tốc độ khai thác trung bình từ 20 km/h đến dưới 70 km/h.
3.2. Xây dựng chuỗi ảnh hưởng do gia tăng nhiệt độ cực trị
Việc gia tăng nhiệt độ cực trị có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực lên mặt đường bộ, ảnh hưởng đến chất lượng, độ bền, và an toàn giao thông, giảm tuổi thọ công trình, tăng chi phí bảo trì, chuỗi ảnh hưởng của đường bộ đối với yếu tố gia tăng nhiệt độ cực trị được thể hiện theo hình 2.
3.3. Định lượng chỉ số đánh giá mức độ phơi bày (E)
Chỉ số về mức độ phơi bày (E) phản ánh mức độ tiếp xúc giữa hiểm họa gia tăng nhiệt độ cực trị và tuyến đường. Chỉ số liên quan đến mức độ phơi bày được trình bày trong bảng 2:
Bảng 2. Định lượng chỉ số đánh giá mức độ phơi bày (E)
3.4. Định lượng chỉ số xác định mức độ nhạy cảm (S)
Giá trị chỉ số xác định mức độ nhạy cảm (S) của một số loại mặt đường đã được tổng hợp, khảo sát và trình bày trong bảng 3.
Bảng 3. Định lượng chỉ số xác định mức độ nhạy cảm (S)
3.5. Định lượng chỉ số đánh giá mức độ hiểm họa (H)
Hiểm họa là các mối nguy có khả năng gây thiệt hại đáng kể đến kết cấu tuyến đường, có thể thống kê được bằng tiền. Bảng 4 trình bày các chỉ số thành phần để xác định mức độ hiểm họa gia tăng nhiệt độ cực trị.
Bảng 4. Định lượng chỉ số xác định mức độ hiểm họa (H)
3.6. Định lượng chỉ số đánh giá mức độ khả năng thích ứng (AC)
Khả năng thích ứng (AC) được xác định thông qua yếu tố phản ánh tiềm lực, hành động, kế hoạch của tuyến đường có thể ứng phó với tác động của BĐKH nhằm giảm mức độ tổn thương, rủi ro. Chỉ số khả năng thích ứng (AC) được trình bày theo bảng 5:
Bảng 5. Định lượng chỉ số đánh giá khả năng thích ứng (AC) đối với hiểm họa gia tăng nhiệt độ không khí
3.7. Kết quả chi tiết đánh giá rủi ro và TDBTT do hiểm họa gia tăng nhiệt độ cực trị
Sau thời gian thu thập số liệu đặc tính dòng xe, nhiệt độ không khí trên từng đoạn tuyến theo đơn vị không gian và áp dụng hướng dẫn từ tính toán dự báo nhiệt độ lớp mặt đường BTN tại độ sâu 20mm, kết quả theo bảng 6.
Bảng 6. Kết quả xác định nhiệt độ lớp mặt đường bê tông asphalt
Sau khi chuẩn hóa số liệu, gán trọng số cho các biến, xác định được giá trị các biến Hi, Ei, Si, ACi, kết quả tính toán theo bảng 7:
Bảng 7. Tổng hợp kết quả đánh giá TDBTT, rủi ro đối với tuyến đường ven biển Kiên Giang
Kết quả đánh giá cấp độ rủi ro, TDBTT đối với hiểm họa nhiệt độ cực trị tăng cao do BĐKH của tuyến theo đơn vị không gian được trình bày theo bảng 8:
Bảng 8. Kết quả đánh giá V và R theo đơn vị không gian của tuyến đường ven biển
3.8. Khuyến nghị khung giải pháp quản lý vận hành khai thác và bảo trì công trình thích ứng hiểm họa tăng nhiệt độ cực trị
Để đối phó với tác động ngày càng nghiêm trọng của BĐKH, các công trình đường bộ tại vùng ven biển cần được quản lý và bảo trì bằng các giải pháp kỹ thuật và tổ chức phù hợp, nhằm giảm thiểu rủi ro và nâng cao khả năng chống chịu.
Mặt khác, việc quản lý tài sản công trình đường bộ và đảm bảo hoạt động vận hành, bảo trì hiệu quả là một yếu tố then chốt để bảo vệ và duy trì sự ổn định của hạ tầng giao thông trong bối cảnh BĐKH.
Do đó, việc phát triển và áp dụng các giải pháp quản lý tài sản và bảo trì công trình đường bộ cần xem xét một cách tổng thể và linh hoạt, kết hợp giữa các yếu tố kỹ thuật, môi trường và quản lý bền vững. Nhóm tác giả đề xuất khung giải pháp quản lý nhằm thích ứng với hiểm họa gia tăng nhiệt độ cực trị.
Bảng 9. Khung giải pháp chiến lược quản lý tài sản, vận hành và bảo trì đường bộ thích ứng gia tăng nhiệt độ cực trị
4. Kết luận
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu và phân tích như trên, có thể rút ra những kết luận sau:
- Phương pháp chỉ số thích hợp sử dụng khi cần xác định tương đối chính xác mức độ DBTT của công trình đường bộ mà không phải phụ thuộc quá lớn vào ý kiến chủ quan của người làm công tác đánh giá, cho phép đưa vào các phép tính một số lượng lớn tùy ý các chỉ tiêu, chỉ số các biến của mức độ rủi ro, TDBTT là độ phơi nhiễm, độ nhạy cảm, hiểm họa và khả năng thích ứng. Nhược điểm của phương pháp là công tác đánh giá phức tạp và cần có sự hỗ trợ của công cụ tính toán.
- Kết quả đánh giá R, V cung cấp cho các cơ quan quản lý khai thác công trình và các bên liên quan thấy được bức tranh tổng thể mức độ tác động của các hiện tượng thời tiết cực đoan gia tăng nhiệt độ cực trị ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng khai thác, suy giảm tuổi thọ, hư hỏng công trình để từ đó đưa ra các giải pháp quản lý vận hành và bảo trì công trình thích ứng trước các tác động bất lợi do BĐKH gây ra.
- Cấp độ rủi ro, TDBTT của công trình luôn bất định kể từ thời điểm được đánh giá, có thể giảm hoặc nghiêm trọng hơn tùy thuộc vào chiến lược ngắn hạn, trung hạn, dài hạn nhằm cải thiện khả năng thích ứng.
- Sử dụng kết quả đánh giá các đại lượng là V, R có thể xây dựng bản đồ tổn thương và rủi ro cho tuyến đường đối với từng loại tác động do BĐKH bằng phần mềm ArcGIS. Bản đồ giúp đưa ra cái nhìn trực quan về phân bố mức độ tổn thương và rủi ro theo từng đơn vị không gian.
* Tít bài do Tòa soạn đặt - Mời xem file PDF tại đây
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Sở Giao thông vận tải Kiên Giang, "Báo cáo Tình hình thực trạng kết cấu hạ tầng giao thông đường bộ trên địa bàn tỉnh Kiên Giang", tr. 5, 2022.
[2] UBND tỉnh Kiên Giang, "Báo cáo Quy hoạch chung tỉnh Kiên Giang. Phương án phòng chống thiên tai và biến đổi khí hậu", tr. 75, 2021.
[3] Thủ tướng Chính phủ, "Quyết định số 1422/QĐ-TTg Ban hành Kế hoạch quốc gia thích ứng với biến đổi khí hậu giai đoạn 2021 - 2030, tầm nhÌn đến năm 2050", tr. 3-10, 2024.
[4] Bộ Tài nguyên và Môi trường, "Thông tư số 01/2022/TT-BTNMT quy định chi tiết thi hành Luật Bảo vệ môi trường về ứng phó với biến đổi khí hậu", tr. 3, 2022.
[5] Đinh Thị Việt Hà, "Đánh giá xu thế biến đổi mưa, nhiệt độ tỉnh Kiên Giang", Tạp chí khí tượng thủy văn, tr. 4-15, 2023.
[6] Bộ Tài nguyên Môi trường, "Kịch bản biến đổi khí hậu phiên bản cập nhật năm 2020", NXB Tài Nguyên - Môi trường và Bản đồ Việt Nam, tr. 64, 2020.
[7] Nguyễn Thống Nhất, "Một số nguyên nhân hư hỏng mặt đường bê tông nhựa phổ biến ở Nam bộ và hướng giải quyết", Tạp chí Giao thông vận tải, vol. Số 7, tr. 2-10, 2014.
[8] Tiêu chuẩn ngành, "22TCN211-06: Áo đường mềm - Các yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế", tr. 67, 2006.
[9] Tiêu chuẩn cơ sở, "TCCS 38: 2022/TCĐBVN - Áo đường mềm - Các yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế", Bộ Giao thông vận tải, tr. 55, 2022.
[10] Đỗ Hoài Nam và cộng sự, "Đánh giá tính dễ bị tổn thương lập bản đồ rủi ro, xác định giải pháp thích ứng và phân tích chi phí lợi ích cho hệ thống đường bộ tại Việt Nam", Bộ Giao thông vận tải, tr. 43, 2020.
[11] Jeni Klugman, "Báo cáo Phát triển Con người 2009," Chương trình phát triển Liên hợp quốc (UNDP), tr. 11, 2009.
[12] Phạm Quang Thanh, "Áp dụng phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) để lựa chọn phương thức thực hiện dự án đầu tư xây dựng", Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng, vol. Tháng 7, tr. 4-15, 2019.
[13] Tiêu chuẩn Việt Nam, "TCVN 13567-1:2022 - Lớp mặt đường bằng hỗ hợp nhựa nóng, thi công và nghiệm thu", tr 49, 2022.
