> TS.KTS NGÔ LÊ MINH
(1)THS.KTS LÊ NGUYỄN HOÀNG VŨ
(2)TÓM TẮT:
Mục đích của bài báo này nhằm tìm hiểu, đề xuất mô hình trang trại xanh thông minh, thích ứng với biến đổi khí hậu cho khu ven biển huyện Cần Giờ, TP.HCM. Cần Giờ là huyện ngoại thành ven biển phía Đông Nam của thành phố, với đặc điểm địa hình trũng thấp, cốt nền trung bình cao từ 0 - 1,5 m so với mực nước biển. Những năm gần đây, huyện Cần Giờ bị ảnh hưởng ngày càng nhiều từ hiện tượng biến đổi khí hậu (BĐKH), đó là việc mất đất ở và đất canh tác tại một số vùng ven biển, ven sông, kênh rạch, khiến người dân phải di cư không mong muốn. Ngoài ra, sự xuất hiện của dịch bệnh Covid-19 đã gây ra tác động kép mang tính tiêu cực đến cuộc sống và các hoạt động kinh tế của người dân.
Từ khóa: Trang trại xanh thông minh; Mô hình phát triển; Biến đổi khí hậu; Cần Giờ - TP.HCM
1. GIỚI THIỆU
Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) thuộc danh sách 10 thành phố trên thế giới bị ảnh hưởng từ hiện tượng biến đổi khí hậu (BĐKH) và mực nước biển dâng cao (NBD). Có thể nói, BĐKH đang và sẽ là thách thức to lớn cho TP.HCM, khi mà liên tục phải đối mặt với tình trạng ngập lụt do triều cường vào mùa mưa, và nước mặn xâm nhập sâu trong mùa khô.
Tình trạng BĐKH có tính liên vùng, tại TP.HCM, khu vực đặc trưng là vùng trũng thấp và sông ngòi chằng chịt như các quận huyện phía Nam (huyện Nhà Bè, Bình Chánh và huyện Cần Giờ). Cần Giờ là huyện ngoại thành ven biển phía Đông Nam, với đặc điểm địa hình trũng thấp, cốt nền trung bình cao từ 0 - 1,5 m so với mực nước biển. Khu vực này đang chịu ảnh hưởng trực tiếp của BĐKH đến đời sống con người ở hai phương diện môi trường ở và sinh hoạt hằng ngày. Đây là khu vực được dự báo sẽ bị ngập ngày càng nặng khi mực nước biển dâng cao. Hậu quả chủ yếu của BĐKH&NBD đối với huyện Cần Giờ là tình trạng ngập lụt, xâm nhập mặn, thay đổi nhiệt độ, và sạt lở (Ngô L. M., 2021). Những tác động tiêu cực từ sạt lở đất ven sông và xói lở bờ biển gây tác động trực tiếp đến đời sống người dân trong khu vực này. Trong đó, các công trình nhà ở, đặc biệt là nhà ở nông thôn khu vực ven biển chịu ảnh hưởng nặng nề nhất. Hiện tượng ngập lụt gây hư hỏng các công trình nhà ở của người dân địa phương, suy giảm nguồn đất ở, tác động trực tiếp đến đời sống của người dân và cả các khu kinh tế (Hình 1). Hệ quả tất yếu là gia tăng đói nghèo, không còn cơ hội làm nông nghiệp, và buộc phải di cư về các khu trung tâm, gây thêm áp lực vốn đã rất lớn đến khu vực trung tâm TP. Huyện có thế mạnh về phát triển ngành thủy sản và kinh tế biển, và có tiềm năng về ngành du lịch sinh thái. Tuy nhiên, nguồn lợi từ thiên nhiên dần bị cạn kiệt, lại chịu tác động trực tiếp từ BĐKH&NBD trong một vài năm gần đây nên các KDC của huyện Cần Giờ đang đối mặt với việc mất đất canh tác, thậm chí cả một phần đất ở tại các xã An Thới Đông, Lý Nhơn và xã đảo Thạnh An (Mai T.
A., 2019). Ngoài ra, sự xuất hiện của dịch bệnh Covid-19 trong thời gian qua đã gây ra tác động kép mang tính tiêu cực đến cuộc sống và các hoạt động kinh tế của người dân (công việc
Mô hình trang trại xanh thông minh, thích ứng với biến đổi khí hậu cho khu ven biển huyện Cần Giờ, TP.HCM
(1) Trường Đại học Tôn Đức Thắng
(2) Trường Đại học Công nghệ TP.HCM
TỪ CHÍNH SÁCH ĐẾN CUỘC SỐNG
thủy hải sản, cùng với tập quán sinh sống, sản xuất bám biển, người dân khu vực ven biển càng không dễ dịch chuyển, di cư hay từ bỏ đi nơi khác (Arlene C. L. 2007).
Vậy, làm thế nào để phát triển bền vững các KDC tại huyện Cần Giờ, TP.HCM trước các tác động của BĐKH là một vấn đề cần tìm hiểu và nghiên cứu, khi mà trong tương lai, những mô hình kiến trúc nhà ở nông thôn ven biển hiện hữu có thể không còn đáp ứng được nhu cầu sinh sống và sản xuất nông nghiệp của người dân nơi đây. Từ đó, đề xuất một mô hình trang trại xanh thông minh, thích ứng với biến đổi khí hậu cho khu ven biển huyện Cần Giờ, TP.HCM.
2. KINH NGHIỆM VỀ ĐÔ THỊ THÔNG MINH
Khái niệm thành phố thông minh và bền vững đã trở thành chủ đề nóng trên phạm vi toàn cầu trong vài thập kỷ qua, đặc biệt là dưới những tác động ngày càng mạnh mẽ của biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, việc đánh giá những lợi ích&thách thức của các thành phố thông minh và bền vững là một thách thức lớn do tính chất phức tạp của các thành phố, nhất là những đô thị lớn như TP.HCM. Trong bối cảnh tốc độ đô thị hóa nhanh và chủ trương phát triển đô thị sáng tạo, TP.HCM đang hướng tới việc nâng cao chất lượng sống người dân và xây dựng một thành phố hiện đại, thông minh và bền vững.
Thành phố bền vững thông minh phản ánh sự chuyển đổi từ nền kinh tế công nghiệp sang nền kinh tế tri thức, từ những mô hình chưa được thực hiện thành mô hình hiện thực, từ tài
sản hữu hình sang tài sản vô hình (coi tri thức là một thứ giá Hình 1. Khu dân cư thị trấn Cần Thạnh tại huyện Cần Giờ [Nguồn: Ngô L. M., 2021].
trị), từ cấu trúc tuyến tính thành cấu trúc hệ thống đan xen, từ quy mô quốc gia sang qui mô toàn cầu (Carrillo, 2002). Từ đó, con người mong chờ những sự thay đổi lớn trong thời kỳ của nền kinh tế tri thức thế kỷ 21. Một thành phố bền vững là thành phố có tầm nhìn về tương lai, được xây dựng và phát triển để phục vụ cho các công dân của thành phố đó, cung cấp chất lượng cuộc sống tốt hơn trong hiện tại, đồng thời duy trì hoặc gia tăng niềm hạnh phúc & thịnh vượng cho các thế hệ tương lai. Theo (Mori và Yamashita, 2015), một thành phố bền vững thông minh có thể đem lại lợi ích tối đa về kinh tế xã hội cho dân cư của mình mà không làm mất đi tính công bằng giữa các thành phần, cũng như không suy giảm các thông số về môi trường sống.
Theo chuyên gia phân tích Jack Gold của J. Gold Associates, thành phố thông minh là nơi biến dữ liệu thu thập từ cảm biến thành hành động. Ông cho rằng thành phố thông minh là thành phố với cơ sở hạ tầng được quản lý tốt hơn với khả năng thay đổi được, dựa trên dữ liệu đầu vào và điều chỉnh để tận dụng tốt nhất các nguồn tài nguyên hay nâng cao tính bảo mật, an ninh. Theo đó, thành phố thông minh bền vững là một thành phố sáng tạo, có sử dụng công nghệ thông tin, truyền thông (ICT) và các phương tiện khác để nâng cao chất lượng cuộc sống, hiệu quả hoạt động và dịch vụ đô thị, đồng thời đáp ứng được nhu cầu của hiện tại cũng như tương lai về các mặt kinh tế, xã hội và môi trường (Hình 2). Mục tiêu chính của thành phố bền vững thông minh là nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân trên nhiều khía cạnh và ở những quy mô khác nhau, thông qua việc cung cấp và tiếp cận với các nguồn tài nguyên nước, năng lượng, giao thông và di động, giáo dục, y tế, môi trường, quản lý chất thải, nhà ở, công ăn việc làm, và sử dụng công nghệ thông tin. Với những hệ thống đô thị ngày càng phức tạp và quy mô gia tăng liên tục, thì công nghệ thông tin có thể coi như một nền tảng quan trọng để vượt qua những thách thức và tận dụng các cơ hội mới, hướng tới sự phát triển thông minh và bền vững cho thành phố.
Như vậy, hiện nay, thành phố thông minh được quan tâm và hiểu theo hướng là những thành phố ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông để nâng cao chất lượng cuộc sống người dân đô thị, dùng công nghệ kết nối các cảm biến, mạng không dây tốc độ cao, xử lý dữ liệu lớn, cải thiện chất Hình 2. Thành phố thông minh hướng đến việc nâng cao chất lượng cuộc sống người dân đô thị [Nguồn: Ngô L. M., 2019].
Hình 3&4. Thành phố hành chính mới Putrajaya, Malaysia [Nguồn: tác giả, 2017]
lượng phục vụ của chính quyền thành phố, giảm tiêu thụ năng lượng, và quản lý hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Một ví dụ như Putrajaya - thành phố hành chính mới và cũng là thành phố thông minh ở Malaysia, cách thủ đô Kuala Lumpur 30 km (Hình 3 & 4), được xây dựng trên một vùng đất diện tích 4.932 héc-ta (gần 50 km2). Thành phố được xây dựng năm 1995, hoàn thành 2002 theo sáng kiến của cựu Thủ tướng Mahathir Mohammad với mức đầu tư ban đầu 11 tỷ USD. Trước đây, thành phố tọa lạc ở trên mảnh đất là khu rừng trồng cao su và cây cọ dầu, từng là Trung tâm hành chính của chính phủ Liên bang. Thành phố được quy hoạch cho 250 nghìn dân, hiện nay mới chỉ có 65 nghìn dân. Hầu hết những người sinh sống làm việc ở đây là các công chức, nhân viên phục vụ trong các công sở hành chính của chính phủ. Thành phố Putrajaya đã có sự phát triển vượt bậc vào những năm 1990. Tuy vậy, với quan sát và trải nghiệm thực tế của tác giả tại thành phố Putrajaya cuối năm 2017 thì thành phố thông minh này đang thiếu sức sống, thiếu lịch sử và văn hóa. Thành phố chỉ nhộn nhịp vào ban ngày khi các công chức, nhân viên đến làm việc tại các công sở hành chính của chính phủ. Còn về đêm thì thành phố lại trở nên vắng vẻ hơn, bởi phần nhiều nhân viên hành chính quay trở về nhà mình tại thủ đô Kuala Lumpur. Do vậy, thành phố này còn thiếu
TỪ CHÍNH SÁCH ĐẾN CUỘC SỐNG
sức sống về đêm, chưa thể sầm uất và nhộn nhịp cho mọi đối tượng. Chính phủ Malaysia sẽ cần phải đầu tư và tìm cách lôi kéo người dân ở lại thành phố thông minh này nhiều hơn nữa trong thời gian tới.
3. KINH NGHIỆM VỀ TRANG TRẠI NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH
Tại Italia, hãng thiết kế Studiomobile đã đề xuất một mẫu nhà kính nổi để cải thiện an ninh lương thực ở những khu vực có ít đất canh tác. Jellyfish Barge bao gồm một nhà vườn nổi bằng kính, được nâng đỡ bởi một giá đỡ bằng gỗ, có diện tích 70 m2. Nó nổi nhờ 96 thùng phi nhựa tái chế được dính bên dưới, và có dạng mô-đun. Vì vậy, cũng có thể được gắn vào bất kỳ số lượng đơn vị Jellyfish Barge nào khác. Nhà kính có thể bơm nước mà nó nổi lên để tưới tiêu, cho dù đó là nước sông, nước mặn hay thậm chí là nước ô nhiễm. Nước được tạo ra phù hợp cho việc tưới tiêu bằng cách xử lý nó với 7 dạng thu năng lượng mặt trời trên nhà nổi. Ngoài ra, còn có một hệ thống hứng nước mưa và có khả năng sản xuất tổng cộng 150 lít nước ngọt mỗi ngày. Jellyfish Barge cũng có hệ thống thủy canh, rất hiệu quả và có thể tiết kiệm nước hơn tới 70% so với hệ thống thủy canh tiêu chuẩn. Hệ thống này có thể sử dụng khoảng 15% nước biển để tăng hiệu quả. Một
hệ thống tự động cung cấp khả năng giám sát và điều khiển từ xa đối với hệ thống thủy canh. Mô hình hiện đang hướng tới việc tập trung vào việc tối ưu hóa hệ thống và giảm chi phí xây dựng (Hình 5).
Ngoài ra, còn có thể ứng dụng kết hợp mô hình Vườn - Ao - Chuồng (VAC) và Aquaponics. Đó là hệ thống trồng cây kết hợp nuôi cá, sự tích hợp này mang lại lợi ích thiết thực và tính độc đáo của mô hình. Thay vì bổ sung phân bón và các hóa chất để trồng cây, Aquaponics sử dụng chất thải từ cá nhờ sự chuyển hóa từ các loài vi sinh vật thành chất dinh dưỡng cần thiết và đầy đủ cho sự phát triển của cây. Ngược lại, thay vì phải xử lý rồi xả nước từ nuôi cá ra môi trường, Aquaponics sử dụng cây trồng để làm sạch nước và trả lại cho bể cá. Nước này có thể được tái sử dụng vô thời hạn và chỉ cần thay thế khi nó bị bay hơi. Đây là một hệ thống tuần hoàn khép kín và đang được áp dụng tại Việt Nam (Hình 6).
4. MÔ HÌNH TRANG TRẠI XANH THÔNG MINH CHO KHU VEN BIỂN HUYỆN CẦN GIỜ
Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), đứng trước bối cảnh toàn cầu đang phải đối mặt với các loại thiên tai, dịch bệnh khó lường, không gian sinh sống của con người sẽ có những thay đổi trong thời gian tới. Nhà ở và nơi sản xuất không chỉ Hình 6. Ứng dụng kết hợp mô hình Vườn - Ao - Chuồng (VAC) và Aquaponics [Nguồn: https://www.pinterest.com ].
đảm bảo tính riêng tư, tiện nghi thoải mái và khả năng tiếp cận các dịch vụ, mà còn phải đáp ứng các yêu cầu mới về vệ sinh môi trường và an toàn phòng tránh được thiên tai. Tức là, nhà ở cần được trang bị những tính năng tự bảo vệ, tự điều chỉnh, hay tự thích nghi với môi trường xung quanh, cho phép con người sinh sống một cách tiện nghi và an toàn hơn.
Nhằm mục đích tìm hiểu, đề xuất mô hình trang trại xanh thông minh, thích ứng với biến đổi khí hậu cho khu ven biển huyện Cần Giờ, TP.HCM, nghiên cứu này đã điều tra, thu thập các thông tin về mức độ ảnh hưởng của BĐKH đối với cuộc sống và sinh hoạt của người dân tại huyện Cần Giờ. Những kết quả khảo sát từ năm 2019-2021 là những cơ sở khoa học để đề xuất những khả năng ứng dụng mô hình trang trại xanh thông minh cho khu ven biển huyện Cần Giờ, TP.HCM.
Đó là những giải pháp:
a) Giải pháp trang trại đứng quy mô nhỏ tự phục vụ Dựa vào bài học kinh nghiệm và kết hợp mô hình Aquaponics và Jellyfish Barge (đã trình bày trong phần 3 ở trên), giải pháp đề xuất trang trại đứng quy mô nhỏ, theo xu hướng sinh thái và có khả năng tự phục vụ cho hộ gia đình ven biển. Mô hình này có tính thích ứng BĐKH và dịch bệnh, bao gồm 2 giải pháp kỹ thuật là dùng kết hợp sàn nổi Floating Green-floor và nhà xanh nổi Floating Green-house. Tổng hợp lại, nhóm tác giả đề xuất giải pháp tổ chức mô hình kiến trúc khu vực nông thôn ven biển thích ứng BĐKH tại huyện Cần Giờ (Hình 7). Trong quá trình áp dụng các giải pháp này, cần xem xét trong mối tương quan với đặc thù các điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của huyện Cần Giờ để tính toán lượng ứng dụng sao cho phù hợp nhất với đặc thù từng khu dân cư, nhằm mang lại hiệu quả cao nhất.
b) Mô hình trang trại xanh thông minh cho khu ven biển huyện Cần Giờ
Mô hình này đề nghị áp dụng cho các hộ gia đình từ 4 - 5 người, quy hoạch liền kề theo tuyến, với quy mô diện tích trung bình mỗi khu đất là 100 m2 (lấy 5 x 20 m làm điển hình), mật độ xây dựng 50 - 80%, mật độ xây dựng cho nhà chính là 50%, tương đương 50 m2 (5 x 10 m). Phần còn lại là các khu chức năng như sân, vườn, nhà phụ... Hệ kết cấu BTCT, các thành phần cấu tạo khác như tường bao xây gạch xanh, tường ngăn bằng vách nhẹ như tấm cemboard, gỗ công nghiệp. Tầng 1 bố trí các không gian không thiết yếu như phòng khách, không gian sinh hoạt chung, để xe, kho…
nhà vệ sinh được bố trí tách rời, khu vực phía sau nhà ở cuối hướng gió; Tầng 2 bố trí các không gian thiết yếu như phòng ngủ (khi cần có thể chuyển đối thành phòng bếp - ăn), vệ sinh. Cần bố trí 2 phòng ngủ cho hộ từ 4 - 5 người. Các không gian trống trong nhà, cũng như ban công có thể ứng dụng các giải pháp xanh, sử dụng giải pháp vườn đứng (thủy canh) nhằm mang lại vẻ đẹp thẩm mỹ, tạo vi khí hậu cho ngôi nhà, cung cấp nguồn thực phẩm hàng ngày, đảm bảo khả năng tự cung tự cấp khi có thiên tại hay dịch bệnh (Hình 8).
Mô hình nhà xanh nổi - Floating Green-house được lắp dựng riêng rẽ hoặc theo nhóm mô đun. Thành phần chính của mô hình là tre, gỗ, ETFE (ethylene tetrafluoroethylene) hoặc poly cacbonat và đế làm bằng phuy nhựa tái chế. Mô hình tận dụng lượng bức xạ mặt trời để làm bay hơi nước, để
nguội rồi chắt lấy nước tinh khiết. Năng lượng mặt trời làm nóng nước đến mức bốc hơi. Khi nước bay hơi, hơi nước bốc lên, ngưng tụ lại thành nước sạch khi nguội đi và nhỏ xuống, tích tụ lại. Có nhiều loại thu năng lượng mặt trời, bao gồm thu năng lượng mặt trời tập trung quy mô lớn, thu dạng hộp và hố, và thu từ chai nước hoặc túi nhựa. Mô hình nhà xanh nổi - Floating Green-house yêu cầu cung cấp năng lượng cho quạt và máy bơm được cung cấp bởi các hệ thống khai thác năng lượng tái tạo được tích hợp trong cấu trúc (tiêu thụ điện năng thấp được cung cấp bởi các tấm pin mặt trời và các hệ thống năng lượng tái tạo khác) (Hình 9).
KẾT LUẬN
TP.HCM đang trong quá trình đô thị hóa nhanh chóng, có điều kiện thuận lợi để ứng dụng công nghệ vào việc phát triển kinh tế - xã hội và các lĩnh vực khác. Thành phố đã xác định được mục tiêu phát triển và xây dựng một đô thị thông minh, sáng tạo và khoa học. Tuy nhiên, dưới ảnh hưởng của hiện tượng BĐKH, TP.HCM và các khu vực lân cận cũng đang phải đối mặt với nhiều tác động theo hướng tiêu cực. Độ ẩm không khí giảm, mực nước biển và mực triều cường có xu hướng tăng cao hàng năm. Đây là vấn đề cần được tìm hiểu, nghiên cứu sớm ở nhiều lĩnh vực như quy hoạch, xây dựng, kiến trúc nhà ở, trong đó có cả nhà ở vùng ven biển huyện Cần Giờ. Đây là khu vực được dự đoán sẽ chịu tác động của BĐKH nhiều nhất, đặc biệt là vấn đề xâm nhập mặn và ngập do BĐKH đối với nhà ở của người dân.
Bài báo này tìm hiểu những kinh nghiệm về nhà nổi và trang trại xanh thích ứng với BĐKH và dịch bệnh, từ đó gợi ý một số giải pháp về mô hình trang trại xanh thông minh cho huyện Cần Giờ. Việc ứng dụng kết hợp mô hình VAC và Aquaponics (canh tác theo phương đứng) tích hợp vào ngôi nhà giúp đảm bảo cho khả năng tự cung tự cấp nguồn lương thực, thực phẩm cho người dân khu vực này không những khi xảy ra dịch bệnh, mà còn kể cả khi BĐKH diễn biến cực đoan. Các thiết kế linh hoạt và thích ứng không gian sống Hình 7. Giải pháp tổng hợp cho mô hình nhà nổi và trang trại xanh [Nguồn: tác giả, 2021].
TỪ CHÍNH SÁCH ĐẾN CUỘC SỐNG
được nghiên cứu và đề xuất, nhằm đảm bảo an toàn, tài sản và sinh kế của cư dân. Các giải pháp đề xuất cho khu vực nông thôn ven biển huyện Cần Giờ trong nghiên cứu này hướng đến khả năng thích ứng với BĐKH, giúp các trang trại xanh hơn, thông minh và linh hoạt hơn tại huyện Cần Giờ.
Từ đó, các giải pháp được đề xuất có thể được xem xét áp dụng cho các vùng nông thôn ven biển khác, góp phần giảm thiểu nguy cơ gây tổn thương cho cộng đồng tại các khu vực ven biển Việt Nam.v
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Arlene C. L. (2007). Living With Floods: The Settlements of the Vietnam MeKong Delta.
Hình 9. Mô hình nhà xanh nổi - Floating Green-house [Nguồn: tác giả, 2021].
[2] Carrillo, F. J. (2002). Capital systems: Implications for a global knowledge agenda. Journal of Knowledge Management, 6(4), 379-399.
[3] Egger, S. (2006). Determining a sustainable city model. Environmental Modelling and Software, 21(9), 1235-1246.
[4] Mai T. A., (2019). Report on environmental protection and response to climate change. Department of Meteorology, Hydrology and Climate Change, Department of Natural Resources and Environment, HCMC.
[5] Mori, K., & Yamashita, T. (2015). Methodological framework of sustainability assessment in city sustainability index (CSI): A concept of constraint and maximisation indicators. Habitat International, 45, 10-14.
[6] Ngo, Le-Minh, Hai-Yen Hoang (2019). Climate Change and Sea-Level Rise Response Solutions for Can Gio District, Ho Chi Minh City: Potential to Adapt Ideas from Selected Developed Countries. In: Huong L.T.T., Pomeroy G.M. (eds) AUC 2019 - Proceedings of the 15th International Asian Urbanization Conference. Advances in 21st Century Human Settlements. Springer, Singapore.
[7] Ngo, L. M.; Kieu, L.T.; Hoang, H.-Y.; Nguyen, H.-B (2020). Experiences of Housing Adapted to Sea Level Rise and Applicability for Houses in the Can Gio District, Ho Chi Minh City, Vietnam. Sustainability 2020, 12, 3743.
[8] Ngo L. M., (2021). Assessment of the impact of flooding due to climate change on housing in Nha Be, Can Gio (HCMC), and propose planning and architectural solutions to respond. Scientific project of Ho Chi Minh City Department of Science and Technology.
[9] World Ocean Review (2019). Coping with Rising Sea Levels. World Ocean Review. https://worldoceanreview.com/en/wor-5/improving-coastal-protection/
coping-with-rising-sea-levels.