Ứng dụng kết quả phân tích ảnh viễn thám Sentinel-2 trong quản lý thoát nước mặt các đô thị vùng ĐBSCL theo hướng bền vững

  • Cập nhật: Thứ sáu, 5/2/2021 | 2:04:34 Chiều

Trường hợp nghiên cứu điển hình tại Thành phố Vĩnh Long, Tỉnh Vĩnh Long.

Tóm tắt: Giải pháp thoát nước bền vững là cơ sở quan trọng để giải quyết vấn đề phát triển đô thị trong điều kiện bất lợi về tự nhiên và tác động của biến đổi khí hậu trong vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Tuy nhiên, việc thu thập dữ liệu liên quan công tác quản lý thoát nước mặt còn gặp nhiều vấn đề bất cập. Với đặc thù địa hình thấp trũng và bằng phẳng của vùng ĐBSCL, tiềm năng thoát nước mặt theo hướng bền vững phụ thuộc nhiều vào tính chất bề mặt của đô thị. Vì vậy, nghiên cứu này đề xuất phương pháp xây dựng bản đồ bề mặt lớp phủ đô thị từ ảnh viễn thám. Sau đó kết hợp phương pháp phân tích thống kê không gian của GIS để đánh giá khả năng thấm nước tự nhiên của bề mặt đô thị và góp phần hỗ trợ quản lý quy hoạch, thiết kế hệ thống thoát nước đô thị hướng đến bền vững. Với nguồn dữ liệu mở của vệ tinh Sentinel-2 từ Chương trình Copernicus, nghiên cứu đã xây dựng một số bản đồ liên quan đến lớp phủ đô thị và phân tích thống kê nhằm xác định đặc trưng phân bố của các khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên và mức độ liên kết của các khu vực này tại Thành phố Vĩnh Long.
Từ khóa: thoát nước đô thị bền vững, Sentinel-2, phân tích thống kê không gian, GIS, ĐBSCL.
Abstract: Sustainable urban drainage system (SUDS) is an important theory for solving urban development in unfavorable natural conditions and the impacts of climate change in the Mekong Delta. However, the database related to stormwater drainage management still faces many shortcomings. Therefore, this study proposes a method to develop the set of maps of the urban land cover surface from remote sensing images. By using the spatial statistical analysis of GIS, the research assesses the natural permeability of the urban surface and determine the coefficient of surface water drainage prospect toward to SUDS. With the open data source of the Sentinel-2 satellite from the Copernicus Program, the research has developed maps related to the urban land cover and statistical analysis to determine the distribution characteristics of permeable spaces and the level of interleaving of these spaces in Vinh Long City.
Keywords: SUDS, Sentinel-2, spatial statictis analysis, GIS, Mekong Delta
1. Tổng quan về việc đánh giá, theo dõi dữ liệu bề mặt thoát nước tự nhiên theo hướng bền vững của đô thị trong vùng ĐBSCL
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là khu vực chịu nhiều tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng như ngập úng, xâm nhập mặn và sự gia tăng của các hiện tượng thời tiết cực đoan. Những khu vực thành thị trong vùng chịu ảnh hưởng lớn do tập trung đông dân cư và có nhiều khu vực dễ bị tổn thương. Trong đợt triều cường năm 2020, nhiều đô thị trong vùng như Cần Thơ, Vĩnh Long, Cà Mau, Bạc Liêu, Sa Đéc, Sóc Trăng đều bị tác động kép của triều cường và mưa lớn gây ngập trên diện rộng (Trần Hữu Hiệp, 2020). Ngoài việc bị ảnh hưởng bởi sụt lún và hệ thống đê bao nội đồng, quá trình đô thị hóa cũng là nguyên nhân chính làm thay đổi dòng chảy tự nhiên của nước mưa, gia tăng áp lực đến hệ thống thoát nước đô thị hiện hữu và gây ngập úng. Báo cáo tổng kết Chương trình Thoát nước và Chống ngập đô thị Ứng phó với Biến đổi khí hậu (FPP) của Tổ chức Hợp tác Đức (GIZ) cũng nhận định rằng sự phát triển đô thị nhanh, thiếu kiểm soát, xây dựng nhà ở tại vùng đồng bằng ngập lũ và công trình làm "bê tông hóa” bề mặt đô thị ngăn cản nước mưa thấm tự nhiên xuống mặt đất tại vùng ĐBSCL (Tim McGrath, 2020).
Trong bối cảnh trên, giải pháp thoát nước đô thị bền vững (Sustainable Urban Drainage System – SUDS) có thể được xem là chìa khóa để đảm bảo phục hồi dòng tuần hoàn nước tự nhiên, giảm thiểu tác động của đô thị hóa đến vấn đề ngập úng trong vùng. Các chuyên gia của Cục Hạ tầng kỹ thuật – Bộ Xây dựng cho rằng cách tiếp cập thoát nước đô thị bền vững SUDS là rất cần thiết để kiểm soát dòng chảy nước mặt nhưng vẫn duy trì đặc tính tự nhiên của dòng chảy; bổ cập nguồn nước ngầm do hệ số thấm nước được gia tăng; góp phần xanh hóa đô thị, làm đẹp cảnh quan, môi trường thông qua việc phát triển các hồ điều hòa, kênh mương hở và các thảm thực vật (Trần Đức Hạ, Nguyễn Hồng Tiến, Đặng Thị Thanh Huyền, 2020). Về mặt pháp lý, QCVN 01:2019 cũng quy định việc quy hoạch hệ thống thoát nước mặt phải tăng diện tích mặt phủ thấm hút nước cho các công trình giao thông, sân bãi, hạ tầng kỹ thuật và các khu vực công cộng khác, đảm bảo thể tích lưu trữ và điều hòa nước mặt (Bộ Xây Dựng, 2019). 
Tuy nhiên, phương pháp xác định các đặc điểm của bề mặt thấm nước tự nhiên trong đô thị nhằm đáp ứng các mục tiêu của SUDS chưa được hướng dẫn cụ thể, gây khó khăn trong việc quy hoạch thoát nước, lập kế hoạch hoặc quy định quản lý thoát nước nhằm hướng tới giải pháp thoát nước bền vững và ứng phó biến đổi khí hậu. Bên cạnh đó, việc quản lý dữ liệu về tính chất bề mặt của đô thị trong các báo cáo, quy định quản lý của cơ quan chuyên môn hiện nay còn nhiều hạn chế. Đối với cơ quan chuyên môn về quản lý xây dựng, các dữ liệu quản lý liên quan đến chức năng sử dụng đất, chưa có dữ liệu về tính chất các bề mặt đô thị. Vì vậy, để mục tiêu "tăng diện tích mặt phủ thấm hút nước” trong QCVN 01:2019 trở thành một tiêu chí hoặc chỉ số trong quy hoạch thoát nước, kế hoạch quản lý thoát nước mặt, cần có một phương pháp tiếp cận mới trong việc đánh giá bề mặt thấm nước tự nhiên của đô thị.
kha-nang-thoat-nuoc-tp-vinh-long-1
Hình 1 Sơ đồ vị trí của thành phố Vĩnh Long
Thành phố Vĩnh Long là đô thị tỉnh lỵ có quy mô trung bình trong vùng ĐBSCL (Hình 1). Mặc dù tình hình quy hoạch, xây dựng, phát triển đô thị và đầu tư hạ tầng kỹ thuật trên địa bàn Thành phố phát triển mạnh mẽ, nhưng thực trạng thoát nước mặt của đô thị còn nhiều khó khăn hạn chế. Trong những năm gần đây, mưa lớn và triều cường thường xuyên gây ngập úng trong các khu vực trung tâm đô thị như Phường 1, 3, 8 và 9 (Sông Hậu, Thế Quân, 2020). Vừa qua, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt chủ trương đầu tư dự án "Phát triển đô thị và tăng cường khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu thành phố Vĩnh Long, tỉnh Vĩnh Long” do Ngân hàng thế giới và Chính phủ Hà Lan tài trợ. Trong đó có mục tiêu kết hợp việc đầu tư các công trình với việc phát triển hệ thống cơ sở hạ tầng xanh, tăng thêm diện tích mặt nước để tạo thêm cơ sở cho thành phố Vĩnh Long trong việc thích ứng với biến đổi khí hậu cũng như hướng tới một thành phố xanh, bền vững (Thủ tướng Chính phủ, 2020). Vì vậy, thành phố Vĩnh Long được chọn là trường hợp nghiên cứu điển hình nhằm xác định các đặc điểm bề mặt thoát nước tự nhiên đô thị, từ đó lồng ghép về định hướng thoát nước đô thị bền vững một cách định lượng hóa trong các nội dung điều chỉnh liên quan đến quy hoạch thoát nước và quy định quản lý thoát nước, cũng như hỗ trợ ra quyết định đối với các dự án phát triển hạ tầng kỹ thuật đô thị thích ứng biến đổi khí hậu trong tương lai.
2. Một số công trình nghiên cứu liên quan về phân tích bề mặt thấm nước tự nhiên của đô thị
Sentinel-2 là vệ tinh quan sát Trái đất được cơ quan hàng không vũ trụ châu Âu phát triển, và là một phần thuộc chương trình Copernicus nhằm thực hiện công tác theo dõi, hỗ trợ và cung cấp các dịch vụ như: giám sát rừng, biến động lớp phủ hay quản lý thiên tai. Hệ thống này gồm hai vệ tinh Sentinel 2A và 2B có hệ thống chụp ảnh ở 13 kênh phổ từ dải sóng nhìn thấy, cận hồng ngoại và hồng ngoại sóng ngắn. Với độ phân giải lên đến 10m và thời gian lặp lại nhanh, Sentinel-2 sẽ là một công cụ hỗ trự đắc lực trong quan trắc bề mặt trái đất. Độ phân giải không gian từ 10m (Red, Green, Blue, NIR) đến 20m (6 kênh hồng ngoại sóng ngắn và red-edge) và 60m (3 kênh hiệu chỉnh khí quyển). Độ phân giải thời gian: 5 ngày ( kết hợp cả hai vệ tinh) và kích thước ảnh là 100km x 100km (Thales Alenia Space, 2018).
Ứng dụng GIS, đặc biệt là ảnh viễn thám trong quan trắc trái đất là lĩnh vực khoa học phát triển vượt trội trong thời gian gần đây. Nghiên cứu tiêu biểu gần đây của nhóm tác giả Rudong Xu với đề tài Trích xuất bề mặt không thấm nước ở đô thị có độ chính xác cao từ hình ảnh đa phổ Sentinel-2 thông qua phân tích hỗn hợp phổ tuyến tính (MLSMA). Với phương pháp này, nhóm đã trích xuất bản đồ bề mặt không thấm nước với độ phân giải lên đến 10m, với độ chính xác lên đến 93% (Rudong Xu, Jin Liu, 2018). Tuy nhiên kết quả phân tích chủ yếu tập trung bề mặt không thấm nước và chưa xác định các không gian thoát nước tự nhiên trong đô thị.
Tại Việt Nam, công trình nghiên cứu Nghiên cứu sử dụng GIS xây dựng bản đồ hệ số dòng chảy tỉnh Bắc Kạn của TS. Doãn Thị Nội đã đề xuất phương pháp xác định hệ số dòng chảy dựa trên đặc tính bề mặt theo bản đồ raster về tính chất bề mặt, quy mô và độ dốc. Từ đó tác giả đã tính toán chính xác hơn lưu lượng mưa tại một lưu vực điển hình của Bắc Kạn (Doãn Thị Nội, 2018). Tuy nhiên, phương pháp này vẫn đòi hỏi cần có các bản đồ dữ liệu đầu vào và khó cập nhật thường xuyên sự thay đổi bề mặt lớp phủ đô thị. Một nghiên cứu tiêu biểu khác là đề tài của nhóm tác giả Lê Văn Trung và Nguyễn Nguyên Vũ (Đại học Cần Thơ). Trong đó nhóm tác đã đã áp dụng phương pháp phân tích chỉ số thực vật đã chuẩn hoá NDVIs với nguồn dữ liệu vệ tinh Landsat để xác định tỷ lệ bề mặt không thấm nước của TP. Cần Thơ từ 1997 đến 2016 (Lê Văn Trung, Nguyễn Nguyên Vũ, 2018). Tuy nhiên, nghiên cứu chủ yếu tập trung phân tích về tỷ lệ của bề mặt không thấm, chưa xem xét đến sự phân bố của các không gian thoát nước tự nhiên tại đô thị. 
Những công trình nghiên cứu liên quan cho thấy tiềm năng của việc phân tích bề mặt đô thị nhờ ứng dụng GIS, đặc biệt là dữ liệu viễn thám. Nghiên cứu của tác giả Doãn Thị Nội cho thấy có thể phân tích hệ số dòng chảy theo từng khu vực với công cụ tính toán raster, tuy nhiên nguồn dữ liệu đầu vào chưa đáp ứng yêu cầu cập nhật thường xuyên do sự thay đổi của bề mặt đô thị. Nghiên cứu của nhóm tác giả Lê Văn Trung và nghiên cứu của nhóm tác giả Rudong Xu cho thấy phân tích chỉ số thực vật (NDVI) là cơ sở để xác định tính chất bề mặt đô thị với dữ liệu ảnh vệ tinh. So sánh giữa hai nghiên cứu, có thể thấy nguồn ảnh Sentinel-2 cung cấp độ phân giải cao hơn, có thể đưa ra kết quả phân tích trong khu vực trung tâm đô thị chính xác hơn. Tuy nhiên, để phân tích sự phân bố của các khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên trong đô thị, phương pháp phân tích phải bổ sung các bước trung gian để đưa các kết quả thống kê không gian về khả năng tiếp cận đến các khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên. Từ đó có thể đánh giá toàn diện hơn về hiệu quả thấm nước tự nhiên của bề mặt đô thị.
3. Phương pháp xây dựng bản đồ và các chỉ số đánh giá khả năng thoát nước mặt theo hướng bền vững tại các đô thị vùng ĐBSCL
Đối với hệ thống thoát nước đô thị thông thường, khả năng thoát nước mặt được xác định dựa trên lưu lượng và thời gian nước mưa từ nguồn đến nguồn tiếp nhận (Hoàng Văn Huệ, 2002). Nhưng đối với hệ thống thoát nước theo hướng bền vững, CIRIA đã nêu khả năng thoát nước mặt theo hướng bền vững của đô thị dựa trên khả năng làm chậm tốc độ dòng chảy, khả năng lưu giữ nước và giảm vận chuyển ô nhiễm môi trường nước (B. Woods-Ballard, R. Kellagher, P. Martin, Christopher Jefferies, R. Bray, P. Shaffer, 2015). Vì vậy, tỷ lệ bề mặt thấm nước tự nhiên là giá trị tiềm năng để đánh giá khả năng thoát nước mặt theo hướng bền vững của đô thị.
Nội dung phân tích tổng quan và các công trình nghiên cứu liên quan cho thấy để đánh giá về khả năng thoát nước tự nhiên của các khu vực đô thị trong vùng ĐBSCL không chỉ dựa vào tỷ lệ bề mặt thấm nước tự nhiên, mà còn phân tích về sự phân bố của các khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên trong đô thị. Để đạt được kết quả phân tích như vậy, nghiên cứu đề xuất áp dụng quy trình phân tích như Sơ đồ 1. Nguồn ảnh vệ tinh có thể truy cập từ Copernicus Open Access Hub (https://scihub.copernicus.eu). Kết hợp với ranh khu vực đô thị (Area of Interest) được số hóa, nghiên cứu có thể chọn lọc các dữ liệu ảnh vệ tinh phù hợp cho việc phân tích. Do ảnh vệ tinh Sentinel-2 là viễn thám thụ động nên hình ảnh ghi nhận bề mặt trái đất bị ảnh hưởng bởi mây che phủ. Thông thường thời gian tháng 1 đến tháng 4 có độ phủ mây thấp nên dữ liệu ảnh thường được truy xuất trong thời gian này. 
 kha-nang-thoat-nuoc-tp-vinh-long-2
Sơ đồ 1 Quy trình được đề xuất nhằm xác định tỷ lệ bề mặt không thấm nước và hệ số phân bố bề mặt thấm nước tự nhiên với ảnh vệ tinh Sentinel-2
Phương pháp phân tích kết hợp giữa hai chỉ số NDVI và NDWI được sử dụng để phân lập bề mặt không thấm nước, các bề mặt thực vật thấm nước, bề mặt đất tự nhiên và mặt nước. Chỉ số khác biệt chuẩn hóa thực vật (NDVI) được xác định dựa trên sự phản xạ khác nhau của thực vật thể hiện giữa kênh phổ đỏ thấy được (RED) và kênh phổ cận hồng ngoại (NIR), dùng để biểu thị mức độ tập trung của thực vật trên mặt đất. Sự khác biệt giữa độ phản xạ của quang phổ đỏ và NIR càng cao, tức là càng nhiều chất diệp lục được tìm thấy ở các thảm thực vật. Giá trị NDVI nằm trong khoảng từ -1 đến +1. Điểm ảnh được bao phủ bởi thực vật sẽ có giá trị NDVI gần giá trị +1, NDVI gần giá trị 0, có nghĩa là không có thực vật và có thể là khu vực đô thị. Giá trị NDVI gần giá trị -1, thì điểm ảnh đó thường là bị bao phủ bởi nước (Normalized difference vegetation index, 2020). Tương tự chỉ số khác biệt chuẩn hóa về nước (NDWI) dựa trên kênh phổ cận hồng ngoại (NIR) và kênh phổ hồng ngoại sóng ngắn (SWIR) để xác định tính chất bề mặt là mặt nước; và chỉ số khác biệt chuẩn hóa về bề mặt xây dựng (NDBI) dựa trên kênh phổ cận hồng ngoại (NIR) và kênh phổ hồng ngoại sóng ngắn (SWIR) để xác định tính chất bề mặt là xây dựng công trình (Sentinel-2 Imagery: Normalized Difference Built-Up Index (NDBI), 2020). Căn cứ tài liệu kỹ thuật của Sentinel-2 (Thales Alenia Space, 2018) kết hợp phân tích kiểm tra thực địa, ngưỡng giá trị phân lập được đưa ra trong Bảng 2.
Bảng 2. Ngưỡng phân lập các bề mặt phủ đô thị với nguồn ảnh Sentinel-2 tại khu vực nghiên cứu
kha-nang-thoat-nuoc-tp-vinh-long-3
Theo quan điểm về SUDS (B. Woods-Ballard, R. Kellagher, P. Martin, Christopher Jefferies, R. Bray, P. Shaffer, 2015), không gian mặt nước và không gian thực vật được xem là các khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên. Phép phân tích tiệm cận với công cụ QGIS được sử dụng nhằm xác định khoảng cách tối thiểu từ một điểm bất kỳ trong đô thị đến các không gian này. Dựa trên công cụ thống kê giá trị raster của QGIS, nghiên cứu có thể xác định các giá trị thống kê về khoảng cách tiếp cận khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên như: giá trị tối đa, trung bình, độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên (Coefficient of variation). Hệ số biến thiên giúp xác định độ phân tán của các dữ liệu trong một chuỗi dữ liệu so với giá trị trung bình. Trong nghiên cứu này, hệ số biến thiên có ý nghĩa giúp xác định mức độ chênh lệch về khoảng cách tối thiểu để tiếp cận bề mặt thấm nước tự nhiên giữa các khu vực trong đô thị.
Kết quả phân lập bề mặt phủ đô thị giúp xác định tỷ lệ các loại bề mặt này trong phạm vi các phường, xã hoặc theo lưu vực thoát nước của đô thị. Mặt khác, kết quả phân tích tiệm cận khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên trong đô thị giúp xác định đặc điểm phân bố giữa không gian này với các không gian có bề mặt không thấm nước. Hệ số biến thiên theo kết quả thống kê khoảng cách tiệm cận là cơ sở quan trọng để đánh giá mức độ đan xen của khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên giữa các khu vực đô thị hóa có tỷ lệ bề mặt không thấm nước cao. Hay nói cách khác là đánh giá mức độ xốp của bề mặt đô thị. Từ đó, có thể đánh giá khả năng áp dụng các giải pháp thoát nước mặt theo hướng bền vững tại các đô thị. 
4. Kết quả phân tích 
Với bộ dữ liệu ảnh vệ tinh Sentinel-2 được chụp ngày 16-3-2020, độ phủ mây thấp đảm bảo kết quả phân tích chính xác dành cho khu vực thành phố Vĩnh Long. Áp dụng quy trình trong Sơ đồ 1, kết quả đạt được là bản đồ chỉ số thực vật -NDVI (Hình 2), bản đồ lớp phủ mặt nước (Hình 3), bản đồ lớp phủ thực vật (Hình 4) và bản đồ bề mặt không thấm nước (Hình 5). Dựa vào bản đồ địa giới đơn vị hành chính cấp phường xã của thành phố Vĩnh Long, nghiên cứu đã thực hiện phân tích thống kê không gian để có kết quả tỷ lệ bề mặt không thấm nước của các khu vực trong thành phố Vĩnh Long như Bảng 3.
 kha-nang-thoat-nuoc-tp-vinh-long-4
Hình 2 Bản đồ phân tích chỉ số NDVI tại thành phố Vĩnh Long ngày 16-3-2020 với dữ liệu ảnh Sentinel-2
kha-nang-thoat-nuoc-tp-vinh-long-5 
Hình 3 Bản đồ lớp phủ mặt nước tại thành phố Vĩnh Long ngày 16-3-2020 với dữ liệu ảnh Sentinel-2, ngưỡng NDWI > 0.2
 kha-nang-thoat-nuoc-tp-vinh-long-6
Hình 4 Bản đồ lớp phủ thực vật được trích xuất từ phân tích NDVI tại thành phố Vĩnh Long ngày 16-3-2020 với dữ liệu ảnh Sentinel-2, ngưỡng NDVI > 0.4
kha-nang-thoat-nuoc-tp-vinh-long-7
Hình 5 Bản đồ bề mặt không thấm nước được phân tích kết hợp NDVI, NDBI và NDWI tại thành phố Vĩnh Long ngày 16-3-2020 với dữ liệu ảnh Sentinel-2
Bảng 3 Tỷ lệ bề mặt không thấm nước của các khu vực trong thành phố Vĩnh Long
kha-nang-thoat-nuoc-tp-vinh-long-8

Do đặc điểm của ranh giới hành chính thường bao gồm các sông rạch lớn, nên nghiên cứu đã tính toán tỷ lệ bề mặt không thấm nước dựa trên diện tích lưu vực (không bao gồm các sông rạch lớn) để đảm bảo kết quả chính xác hơn. Số liệu từ Bảng 3 cho thấy có sự chênh lệch đáng kể giữa các đơn vị hành chính trong thành phố Vĩnh Long về tỷ lệ bề mặt không thấm nước. Tuy nhiên, để đánh giá toàn diện hơn, nghiên cứu đã phân tích tiệm cận để xác định khoảng cách tối thiểu để tiếp cận các bề mặt thấm nước tự nhiên đối với các khu vực còn lại trong phạm vi thành phố Vĩnh Long (Hình 6). Thuật toán tiệm cận raster cho biết khoảng cách ngắn nhất từ mỗi điểm ảnh chủ thể (có tính chất là bề mặt không thấm nước) đến điểm ảnh mục tiêu (có tính chất là bề mặt thấm nước tự nhiên). Khoảng cách này được quy đổi về đơn vị mét dựa trên độ phân giải của ảnh vệ tinh phân tích (20m tương ứng một điểm ảnh).
 kha-nang-thoat-nuoc-tp-vinh-long-8
Hình 6.Bản đồ phân tích khoảng cách tiếp cận khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên tại thành phố Vĩnh Long ngày 16-3-2020 với dữ liệu ảnh Sentinel-2
Bản đồ phân tích khoảng cách tiếp cận tối thiểu từ khu vực có bề mặt không thấm nước đến các khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên cho thấy sự chênh lệch đáng kể về giá trị này trong thành phố Vĩnh Long. Những khu vực màu đỏ đậm có khoảng cách tiếp cận khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên lên đến gần 280m. Những vùng này tập trung tại các khu vực đô thị hiện hữu như Phường 1, Phường 2 và Phường 4, Phường 8. Kết quả phân tích thống kê trong Bảng 4 cũng chứng minh cho nhận định trên. Khoảng cách tiếp cận trung bình đến các khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên tại các phường trung tâm (1,2,3,4,5,8,9) đều cao hơn so với các phường xã ngoại thành từ 3 đến 8 lần. Trong khi đó, hệ số biến thiên cho thấy mức độ chênh lệch giữa khoảng cách tiếp cận khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên tại các khu vực. Đối với toàn bộ khu vực thành phố Vĩnh Long, hệ số này là 1.88 chứng tỏ có độ chênh lệch đáng kể giữa phân bố khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên trong phạm vi nghiên cứu.
Bảng 4 Bảng kết quả thống kê khoảng cách tiếp cận khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên tại thành phố Vĩnh Long ngày 16-3-2020 với dữ liệu ảnh Sentinel-2
kha-nang-thoat-nuoc-tp-vinh-long-10
5. Bàn luận
Do ảnh hưởng của khí quyển nên việc lựa chọn thời gian ghi nhận của ảnh vệ tinh tại khu vực ĐBSCL gặp khó khăn. Ngưỡng giá trị phân lập bề mặt đô thị cần có những nghiên cứu để tăng cường độ chính xác cao hơn đáp ứng nhu cầu phân tích trong các thời điểm, vị trí phân tích khác nhau. Tại thành phố Vĩnh Long, mặc dù tỷ lệ bề mặt không thấm nước toàn đô thị chưa cao (16.28% tính theo diện tích lưu vực), nhưng sự phân bố không đồng đều của các không gian thoát nước trong đô thị dẫn đến sự mất cân bằng dòng tuần hoàn nước tự nhiên. Tại các phường trung tâm, giá trị khoảng cách tiếp cận trung bình và khoảng cách tối đa đến các không gian thoát nước này cao hơn các khu vực xung quanh nhiều và tương ứng mức độ rủi ro ngập úng tại các khu vực này đang hứng chịu. Mức độ đan xen giữa bề mặt thấm nước với các bề mặt không thấm nước thấp đã làm giảm độ xốp của đô thị. Từ đó làm giảm khả năng thoát nước theo hướng bền vững tại trung tâm thành phố Vĩnh Long. 
Trong điều kiện địa hình thấp trũng của vùng, sự đan xen giữa bề mặt thấm nước với các bề mặt không thấm nước là yếu tố quan trọng đánh giá tiềm năng thoát nước mặt theo hướng bền vững. Và tiêu chí này có thể được đánh giá thông qua phương pháp phân tích khoảng cách tiệm cận như trong bài viết đã trình bày. Những khu vực trong vùng có khoảng cách tiếp cận khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên càng lớn sẽ càng chịu nhiều rủi ro ngập úng hơn do các bề mặt xung quanh có tỷ lệ không thấm nước cao. Bên cạnh đó, những khu vực này khó thoát nước mặt hơn, có thể chịu tác động của hiện tượng đảo nhiệt đô thị nhiều hơn, thiếu các không gian mở và hệ sinh thái thiếu sự đa dạng sinh học. 
6. Kết luận
Với độ phân giải thời gian là 5 ngày và độ phân giải không gian là 20m, nguồn ảnh dữ liệu mở từ vệ tinh Sentinel-2 có ý nghĩa rất lớn để đáp ứng nhu cầu dữ liệu phân tích bề mặt đô thị tại vùng ĐBSCL nói riêng và tại Việt Nam nói chung. Bên cạnh đó, phát triển đô thị thích ứng với yếu tố nước với các giải pháp như SUDS là hướng đi đúng đắn của các thành phố vùng ĐBSCL vốn chịu nhiều tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Thông qua nghiên cứu, có thể thấy tác nhân bên trong ảnh hưởng đến hiệu quả thấm nước tự nhiên của bề mặt đô thị chính là sự gia tăng của các bề mặt không thấm nước. Tuy nhiên, để đánh giá toàn diện hơn về khả năng triển khai quy hoạch, thiết kế các giải pháp thoát nước mặt theo hướng bền vững của đô thị, ngoài việc đánh giá tỷ lệ bề mặt không thấm nước, cần có đánh giá bổ sung về sự phân bố đan xen của các khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên thông qua phương pháp phân tích tiệm cận raster. Sự phân bố này quyết định độ xốp của bề mặt đô thị. Tính chất này tỷ lệ nghịch với khoảng cách tiếp cận trung bình đến các khu vực có bề mặt thấm nước tự nhiên trong đô thị. Để đánh giá nâng cao, hệ số biến thiên áp dụng trong bài viết này có thể dùng kết hợp với tỷ lệ bề mặt không thấm nước nhằm xác định mức độ rủi ro ngập úng do độ xốp thấp của đô thị. Những kết quả phân tích dùng để theo dõi đặc điểm, sự thay đổi của bề mặt không thấm nước và bề mặt thấm nước tự nhiên trong đô thị. Từ đó, dữ liệu có thể dùng trong tính toán lưu lượng nước mưa hiện hữu, đề xuất các căn cứ để lập quy hoạch thoát nước theo hướng bền vững, hoặc xây dựng các chỉ tiêu, chỉ số định lượng trong kế hoạch, quy định quản lý thoát nước của địa phương. 
----------------------
Tài liệu tham khảo
- B. Woods-Ballard, R. Kellagher, P. Martin, Christopher Jefferies, R. Bray, P. Shaffer. (2015). The SuDS Manual (C753). London: CIRIA.
- Bộ Xây Dựng. (2019). Thông tư 22/2019/TT-BXD Ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về "Quy hoạch xây dựng” (QCVN 01:2019/BXD). Hà Nội: Bộ Xây Dựng.
- Doãn Thị Nội. (2018). Nghiên cứu sử dụng GIS xây dựng bản đồ hệ số dòng chảy tỉnh Bắc Kạn. Tạp chí GTVT, 10.
- Hoàng Văn Huệ. (2002). Mạng lưới thoát nước. Hà Nội: NXB Khoa học & Kỹ thuật.
- Lê Văn Trung, Nguyễn Nguyên Vũ. (2018). Ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá xu thế đô thị hóa tại thành phố Cần Thơ. CHUYÊN SAN KHOA HỌC TRÁI ĐẤT & MÔI TRƯỜNG, 2, 57-62.
- Normalized difference vegetation index. (2020, 12). Retrieved from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Normalized_difference_vegetation_index
- Rudong Xu, Jin Liu, and Jianhui Xu. (2018). Extraction of High-Precision Urban Impervious Surfaces from Sentinel-2 Multispectral Imagery via Modified Linear Spectral Mixture Analysis. Sensors (Basel), 18 (9)(2873).
- Sentinel-2 Imagery: Normalized Difference Built-Up Index (NDBI). (2020, 12). Retrieved from ESRIARCGIS: https://www.arcgis.com/home/item.html?id=3cf4e98f035e47279091dc74d43392a5
- Sông Hậu, Thế Quân. (2020). Báo Vĩnh Long - Nhiều điểm ngập sâu- đi lại và sinh hoạt bị ảnh hưởng. (Tỉnh ủy Vĩnh Long) Được truy lục từ http://baovinhlong.com.vn/phong-su-ky-su/202010/tp-vinh-long-nhieu-diem-ngap-sau-di-lai-va-sinh-hoat-bi-anh-huong-3027020/#.X8hkr2j7SUk
- Tim McGrath. (2020). Báo cáo Tổng kết Chương trình FPP. Hà Nội: GIZ.
- Thales Alenia Space. (2018, March 20 ). Sentinel-2 Products Specification Document. Retrieved from https://sentinel.esa.int/documents/247904/685211/Sentinel-2-Products-Specification-Document
- Thủ tướng Chính phủ. (2020). Quyết định số 785/QĐ-TTg ngày 8/6/2020 về việc phê duyệt chủ trương đầu tư dự án "Phát triển đô thị và tăng cường khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu thành phố Vĩnh Long, tỉnh Vĩnh Long”. Hà Nội: Văn phòng Chính phủ.
- Trần Đức Hạ, Nguyễn Hồng Tiến, Đặng Thị Thanh Huyền. (2020). Đánh giá sự thích ứng với ngập lụt đô thị và quản lý thoát nước của Việt Nam dưới tác động của biến đổi khí hậu. Hà Nội: GIZ - NXB Xây Dựng.
- Trần Hữu Hiệp. (2020, 11). Từ đồng khô sang phố ngập! Được truy lục từ BÁO NGƯỜI LAO ĐỘNG ĐIỆN TỬ: https://nld.com.vn/moi-truong/tu-dong-kho-sang-pho-ngap-20201115210149265.htm
- UBND Tỉnh Vĩnh Long. (2020). Quyết định số 86/QĐ-UBND ngày 13/01/2020, phê duyệt Đồ án điều chỉnh Quy hoạch chung thành phố Vĩnh Long đến năm 2035. Vĩnh Long: UBND Tỉnh Vĩnh Long.
- VIWASE. (2008). TCVN 7957:2008 về thoát nước - Mạng lưới và công trình bên ngoài. Hà Nội: Bộ Khoa học và Công nghệ.

› HUỲNH TRỌNG NHÂN
Trường ĐH Xây dựng Miền Tây
  •  
Các tin khác

Bài viết này phân tích 3 nội dung trong xây dựng và thực thi “Chương trình cấp nước sạch cho người dân tại Thành phố Hồ Chí Minh đạt tỷ lệ 100% theo Nghị quyết Hội đồng nhân dân Thành phố giai đoạn 2016 - 2020” của Tổng công ty Cấp nước Sài Gòn như một nghiên cứu trường hợp điển hình nhằm chia sẻ tới các đơn vị khác của Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng và các địa phương khác nói chung.

Khí nhà kính có thể phát thải từ tất cả khâu trên một hệ thống thoát nước, kể cả khi chưa có hoặc đã có mạng lưới thu gom, hoặc chưa có hoặc đã có công trình xử lý. Vấn đề khí thải từ nước thải được xem xét một cách toàn diện là quan điểm trong Hướng dẫn kiểm toán khí nhà kính cho các quốc gia.

Với ngành nước, sản phẩm nước tinh khiết đóng chai, nước đã khử muối, nước uống trực tiếp tại vòi có thể được coi là những sản phẩm mới. Đổi mới, cải tiến quy trình sản xuất, áp dụng các tiến bộ công nghệ, nhất là đối với các nước đang phát triển, cho phép nâng cao năng lực sản xuất của doanh nghiệp. Hiện đại hoá máy móc, thiết bị hay đổi mới công nghệ là hết sức quan trọng đối với mỗi doanh nghiệp.

Chín cuộc hội thảo khoa học trong suốt Tuần lễ Nước Thế giới mang đến cơ hội quan trọng cho các nhà nghiên cứu cũng như những người thực hành, những người ra quyết định khám phá, tìm hiểu và chia sẻ các chủ đề liên quan đến chủ đề của năm 2021 là “Xây dựng khả năng phục hồi nhanh hơn”.