1. Khái quát chung về quy hoạch không gian và quy hoạch sử dụng đất theo hướng tiếp cận đô thị thông minh
1.1. Tiếp cận khái niệm Quy hoạch không gian thông minh
Quy hoạch đô thị thực chất là việc tổ chức không gian, kiến trúc, hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật, cảnh quan đô thị, hệ thống công trình hạ tầng xã hội và nhà ở. Tất cả phải đảm bảo các tiêu chuẩn theo quy định của pháp luật có liên quan để tạo ra môi trường sống lý tưởng cho người dân. Theo định hướng phát triển đô thị thông minh, quy hoạch không gian thông minh tiếp cận theo các vấn đề như sau:
1.1.1. Tiếp cận cấu trúc, hình thái đô thị thông minh
Đô thị thích ứng với biến đổi khí hậu (BĐKH) cần thiết có cấu trúc phi tập trung, đảm bảo cho đô thị thực hiện được các chiến lược linh hoạt và giảm thiểu rủi ro.
Hệ thống không gian mở dựa trên khung thiên nhiên sẽ là cấu trúc cơ bản định hình nên đô thị. Hệ thống không gian mở gồm các vùng xanh tự nhiên, các không gian mặt nước, các khu vực thấp trũng thoát nước tự nhiên, khu vực có nguy cơ chịu lũ quét, nước biển dâng.
Hệ thống không gian mở vừa là không gian liên kết các khu vực chức năng, vừa là không gian giới hạn của khu vực phát triển đô thị, đảm nhiệm vai trò kiểm soát phát triển đô thị.
Hướng phát triển đô thị cần quan tâm tránh các khu vực nhiều nguy cơ do BĐKH.
Phát triển đô thị đa trung tâm và đô thị sử dụng giao thông công cộng
Thông qua mô hình quy hoạch cảnh quan có thể được sử dụng để hỗ trợ cho việc quản lý cảnh quan dựa trên mô hình không gian 3D. Mô hình này gồm 3 phần: Tìm kiếm khu vực có cảnh quan, phân tích chỉ số và lập mô hình mô phỏng.
1.1.2. Phân khu chức năng đô thị thông minh
Các khu vực xây dựng được bố trí phi tập trung theo nguyên tắc không phát triển các khu vực kiên cố quy mô lớn, nhằm giảm thiểu rủi ro trong trường hợp có sự cố.
Khuyến khích sử dụng đất hỗn hợp với các chức năng không ô nhiễm, quy hoạch hệ thống công trình dịch vụ công cộng cân bằng để giảm thiểu giao thông con lắc.
Phát triển mạng lưới công trình hạ tầng xã hội có quy mô và chất lượng xây dựng tốt, phân bố phù hợp với mật độ dân số, gắn với chức năng làm nơi sơ tán cho dân cư đô thị và dân cư các khu vực nông thôn lân cận trong tình huống rủi ro, khẩn cấp.
Áp dụng mô hình đô thị nén, quy mô nhỏ tại các khu vực trung tâm phát triển mới an toàn, giúp giảm tiêu thụ năng lượng và tiết kiệm đất đai.
Quy hoạch đô thị (QHĐT) với hệ thống giao thông công cộng, nối kết trung tâm các khu vực chức năng một cách thuận lợi. Tăng cường giao thông đi bộ và xe đạp. Hướng tới nguyên tắc 15 phút cho cư dân đô thị.
Tính toán, cân đối mật độ xây dựng, tầng cao, hệ số sử dụng đất tối ưu nhằm tăng khả năng thẩm thấu nước tự nhiên, tăng khả năng thông gió, chiếu sáng tự nhiên và giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị.
Khoanh vùng bảo vệ với khu vực đất đai không gian mở: Các khu vực rừng đầu nguồn, rừng ngập mặn, rừng ngăn cát bay, cát nhảy…
Quy hoạch các khu tái định cư và có biện pháp di dời đối với khu vực dân cư hiện hữu nhiều nguy cơ, rủi ro.
Thông qua ứng dụng hỗ trợ xác định vị trí công trình, nhà quy hoạch có phân tích vùng phục vụ của hạ tầng công cộng thông qua loại hình và nhu cầu từng loại bằng phương pháp phân tích không gian có ứng dụng GIS. Mô hình này gồm 4 phần: Phân bố vị trí công trình công cộng đô thị, phân tích nhu cầu sử dụng công trình công cộng, phân tích khả năng phục vụ, phân tích việc sắp xếp vị trí công trình.
Ngoài ra, có thể ứng dụng mô hình đánh giá sự phù hợp cung cấp các công trình công cộng đô thị nhằm ngăn chặn việc quá tải trong sử dụng các công trình công cộng thường xảy ra tại các khu có mật độ phát triển cao. Mô hình này gồm 4 phần: Phân tích hiện trạng sử dụng của các công trình công cộng, phân tích nhu cầu hoạt động của đô thị, phân tích khả năng phục vụ, đánh giá cung cầu trong sử dụng công trình công cộng đô thị.
1.1.3. Phát triển không gian đô thị
- Hình ảnh không gian toàn đô thị
Thân thiện môi trường, hòa hợp với thiên nhiên, chung sống với các ảnh hưởng của BĐKH.
Các khu vực xây dựng tập trung (có các biện pháp bảo vệ kiên cố) cân bằng và đan xen với các vùng không gian mở; diện tích mặt nước tương ứng phù hợp với diện tích không gian mở, đảm bảo yêu cầu thoát nước mặt đô thị, tạo cảnh quan và điều hòa khí hậu.
- Các khu vực trung tâm
Thiết kế các không gian quảng trưởng biến đổi, đan xen trong khu vực trung tâm, có vai trò như một nơi trữ nước tạm thời trong trường hợp mưa lớn.
Xây dựng công trình cao tầng, hệ số sử dụng đất cao, dành không gian mặt đất cho cây xanh và thấm nước.
Vùng cảnh quan, sinh thái, cây xanh mặt nước.
Bảo vệ các vùng cảnh quan sinh thái.
Tổ chức không gian mặt nước phù hợp với địa hình tự nhiên khuyến khích kết nối liên thông, liên hoàn hệ thống mặt nước đảm bảo chức năng thoát nước đô thị và tạo cảnh quan.
Thiết kế các không gian cây xanh, mặt nước tầng bậc, phong phú để phù hợp với biến đổi các mực nước dâng.
Các khu vực xây mới nên được bố trí tại các khu vực cao, an toàn, áp dụng mô hình đô thị nén, mật độ cao, cao tầng và có nhiều không gian xanh. Không gian cây xanh công viên, vườn hoa cần bố trí đan xen, liên hoàn trong lõi đô thị.
- Khu vực cải tạo, chỉnh trang
Khai thác đất trống hoặc chuyển đổi chức năng một số khu vực trong lõi đô thị cũ tạo các không gian cây xanh công cộng.
Cải tạo, chỉnh trang, nâng cấp hạ tầng khu dân cư hiện trạng; Giải tỏa các công trình xây dựng lấn chiếm để trả lại khoảng đất lưu thông cho cây xanh và mặt nước.
Giải tỏa, tái định cư khu vực nguy cơ cao do tác động của các yếu tố BĐKH.
Cải tạo tôn nền công trình và nâng cao vỉa hè tại các khu vực cần thiết.
- Kiến trúc công trình
Tạo vỏ xanh cho công trình, khuyến khích trồng vườn trên mái nhà, khuyến khích sử dụng các thiết bị năng lượng mặt trời. Khuyến khích áp dụng tiêu chí công trình xanh cho xây dựng các công trình công cộng.
Khuyến khích giảm chỉ tiêu diện tích m2 sàn/người.
Xác định địa điểm và thiết kế hướng xây dựng công trình giúp tối đa hóa thông gió tự nhiên; sử dụng các biện pháp che nắng giúp tránh năng hướng tây chiếu trực tiếp vào mùa hè, sử dụng các loại vật liệu (kính, gỗ, bê tông…) hợp lý nhằm tạo vi khí hậu tốt nhất, đồng thời phát huy giải pháp chiếu sáng tự nhiên giúp giảm thiểu tiêu thụ năng lượng.
- Cây xanh đô thị
Bảo tồn và phát triển hệ thống cây xanh hiện có. Nghiên cứu trồng mới cây xanh phù hợp với điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng địa phương, cây có nhiều bóng mát và có chi phí duy trì, bảo dưỡng ít.
Đường phố, vỉa hè: Giảm các diện tích mặt lát, khuyến khích các vật liệu lát có khả năng thẩm thấu nước. Sử dụng đèn năng lượng mặt trời cho chiếu sáng công viên, đường phố.
- Mô hình cung cấp dịch vụ
Chính phủ mở và sự tham gia của người dân: Xây dựng Cổng thông tin Chính phủ mở. Cung cấp dịch vụ công triển khai trên mạng ở mức độ cao, mang lại sự thuận lợi và tiện dụng cho người dân.
+ Lĩnh vực y tế: theo dõi sức khỏe và điều trị từ xa, dịch vụ chăm sóc sức khỏe từ xa
+ Lĩnh vực giáo dục và văn hóa: E-learning, làm việc từ xa, du lịch thông minh, cung cấp các thông tin liên quan đến lĩnh vực văn hóa…
+ Lĩnh vực an toàn: Các dịch vụ cấp cứu, cứu hỏa, cảnh báo sớm thảm họa, giám sát qua video và đảm bảo an ninh cho người dân.
Để xây dựng không gian đô thị thông minh như trên, trong quy hoạch xây dựng đô thị cần phải dựa trên nền tảng công nghệ. Xây dựng một hệ cơ sở dữ liệu lớn (big data) cho quy hoạch phát triển đô thị thông minh cần phải được đặc biệt lưu ý. Cơ sở dữ liệu đô thị từ lúc thiết kế, thi công dự án - công trình cho đến khi vận hành cần được số hóa và lưu trữ sử dụng lâu dài. Thiết kế quy hoạch cần phải ứng dụng hệ thông tin địa lý GIS và kết hợp số hóa để đưa lên trên nền tảng internet giống với cách google đang làm lớp bản đồ google map để Nhà nước, doanh nghệp và người dân cùng sử dụng được.
Định hướng phát triển không gian đô thị thông minh sẽ được hỗ trợ bởi những ứng dụng thông minh như:
Mô hình cải tạo đô thị: Sử dụng để đánh giá khu vực đô thị không phát triển và xuống cấp nhằm xác định các khu vực “tối” bên trong đô thị. Mục đích của mô hình này nhằm hỗ trợ quy hoạch không gian liên quan đến luật quy hoạch cải tạo đô thị (phục hồi lại đô thị, xây dựng lại đô thị và tái phát triển đô thị). Mô hình này gồm 3 phần: phân tích không gian sử dụng, phân tích các phương án cải tạo, phân tích khu vực cải tạo.
Mô hình tái phát triển đô thị: Được sử dụng nhằm xác định vị trí và phân tích các đặc điểm của khu vực tái phát triển và đặc điểm của khu vực xung quanh thông qua việc sử dụng phân tích không gian bằng GIS. Cơ sở của mô hình này xuất phát từ việc xét đến nâng cấp công trình, phục hồi lại chức năng, yêu cầu thị trường và chính sách công. Mô hình này gồm 3 phần: Tìm kiếm khu vực cần tái phát triển, phân tích tiềm năng, khảo sát điều kiện của khu ở.
Mô hình phân tích đa biến, được sử dụng để phân loại các số liệu quy hoạch minh họa bằng hình ảnh sự phân bố của các biến, trình bày các số liệu thống kê liên quan đến quy hoạch không gian. Mô hình này gồm 4 phần: Công cụ báo cáo, số liệu thống kê cơ bản, phân tích dữ liệu không gian, phân tích kiểu không gian cung cấp dưới dạng bảng biểu, biểu đồ, phân tích dạng mô hình không gian.
1.2. Tiếp cận khái niệm Quy hoạch sử dụng đất thông minh
- Đất ở đô thị
Phát triển đô thị nén tại vùng lõi và phân tán tại các khu vực xung quanh, hạn chế việc phát triển theo chiều rộng đô thị. Do các đô thị càng lớn thì thường khả năng thích ứng BĐKH càng kém.
Hạn chế phát triển đất ở đô thị ven các vị trí đầu mối hạ tầng kỹ thuật quan trọng (nhường cho hệ thống hạ tầng huyết mạch như Quốc lộ, tỉnh lộ…) trên hành lang tiêu thoát nước, thoát lũ của khu vực (lưu vực sông ngòi, kênh rạch…)
Đất ở không nên tập trung mà nên phát triển theo hình thức phân tán, xen kẽ là các khoảng trống dành cho cây xanh mặt nước, giúp tăng chất lượng môi trường, cũng như tăng khả năng thích ứng với các tác động của BĐKH.
- Đất nông nghiệp
Bố trí ngoài phạm vi phát triển đô thị. Phát triển mô hình nông nghiệp sinh thái. Việc các khu vực sản xuất nông nghiệp nằm xen kẽ giữa các khu vực dân cư nội thị có thể trở thành một lợi thế giúp tăng khả năng thẩm thấu, tiêu thoát nước cho đô thị, từ đó nâng cao năng lực thích ứng BĐKH. Tuy nhiên, sản lượng thu hoạch sẽ bị ảnh hưởng. Do đó, cần có sự cân nhắc để hài hòa giữa các lợi ích.
- Đất thương mại, dịch vụ
Đối với các đô thị vùng sông nước, thông thường, đất dành cho mục đích thương mại, dịch vụ đặt tại các vị trí có giao thông đường thủy tiếp cận một cách thuận lợi. Tuy nhiên, trong điều kiện BĐKH hiện tại, tác động của biến đổi đến khu vực ven sông, rạch là không hề nhỏ; Cùng với đó là nhu cầu giải quyết các vấn đề ngập lụt với giải pháp tăng bề mặt thẩm thấu, tăng vùng điều tiết… Do đó, khu vực này phải lùi sâu vào phía trong hoặc đưa ra mô hình “nổi” có khả năng thích ứng tốt hơn.
Đối với các khu vực thương mại, dịch vụ nằm tập trung tại các khu vực trung tâm thì cần có các giải pháp bảo vệ cục bộ.
- Đất y tế, giáo dục
Nên tập trung tại các khu vực được bảo vệ, an toàn tích hợp chức năng sơ tán khi rủi ro BĐKH xảy ra. Tập trung xây dựng tại các khu vực có cốt nền cao, thích ứng tốt với ngập lụt và các tác động của BĐKH.
- Đất giao thông đô thị
Giao thông có thể trở thành hệ thống đê bao bảo vệ đô thị khỏi ngập lụt.
Tránh xây dựng mạng lưới hạ tầng giao thông chia cắt các lưu vực thoát nước, chắn dòng thoát lũ. Trong trường hợp bất khả kháng phải tính toán giải pháp đảm bảo tiêu thoát tốt nhất.
- Đất công nghệp
Lựa chọn loại hình, quy mô phát triển các ngành công nghiệp phù hợp với điều kiện tự nhiên. Khai thác tối đa các điều kiện thuận lợi, đảm bảo cự ly an toàn với khu vực đô thị
Vị trí gần các cảng sông, biển tạo thuận lợi cho vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu…song vẫn tính đến các tác động của BĐKH và NBD.
- Mô hình công nghệ thông minh trong quy hoạch sử dụng đất
Mô hình dự báo nhu cầu sử dụng đất nhằm ước tính nhu cầu trong tương lai của từng loại đất. Mô hình gồm 2 phần: Mô hình tầm vĩ mô và mô hình tầm vi mô. Mô hình vĩ mô nhằm dự đoán nhu cầu sử dụng đất tổng thể tính đến sự thay đổi của các yếu tố bên ngoài như dân số và tăng trưởng kinh tế, trong khi đó mô hình vi mô xác định nhu cầu đất tổng thể tại mức độ của đô thị với quy mô nhỏ.
Mô hình tìm kiếm loại đất phù hợp: là mô hình hỗ trợ đưa ra các quyết định không gian nhằm chọn lựa được loại đất phù hợp một cách có hệ thống và theo định hướng nhất định. Mô hình này hỗ trợ các bên liên quan trong quá trình đưa ra quyết định bằng việc sử dụng công nghệ GIS và phương pháp đánh giá theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm 4 thành phần khác nhau: Phân tích hiện trạng sử dụng đất, phân tích tiềm năng, phân tích mức độ phù hợp và phân tích các khả năng khác nhau trong việc lựa chọn loại đất thích hợp.
Mô hình quy hoạch sử dụng đất: Là hệ thống hỗ trợ quy hoạch không gian dựa trên GIS nhằm phân tích tính phù hợp của từng loại đất, xác định yêu cầu sử dụng đất, mô hình hóa sự thay đổi sử dụng đất theo từng kịch bản chính sách khác nhau. Quá trình phân tích được thực hiện theo các bước sau: (1) Phân tích hiện trạng đánh giá từng loại đất, (2) Đánh giá khả năng sử dụng của đất để dự đoán các khu vực đất có thể sử dụng được, (3) Dự báo nhu cầu sử dụng đất dựa trên mô hình dự đoán nhu cầu đất, (4) Phân tích tính phù hợp của từng loại đất nhằm xác định tính phù hợp của từng vị trí khác nhau của từng nhu cầu phân tích đa tiêu chí, (5) Xác định vị trí theo yêu cầu của dự án tùy thuộc vào loại đất sử dụng và tại từng vị trí khác nhau.
- Nhóm giải pháp kiến trúc
+ Lựa chọn kiểu dáng, hình khối công trình tiết kiệm năng lượng. Hình khối nhà cao tầng nếu là khối trụ tròn, khối đa diện đều, khối trụ vuông khối trụ chữ nhật thì sẽ tiết kiệm năng lượng hơn các khối có hình thù lồi lõm phức tạp khác.
+ Tận dụng chiếu sáng tự nhiên: Loại cửa sổ cao và hẹp thì sẽ tận dụng ánh sáng tự nhiên tốt hơn loại cửa thấp mà rộng (so với cùng một diện tích của cửa). Cửa dễ dàng đóng mở nhưng cũng đảm bảo yêu cầu che nắng.
+ Sử dụng vật liệu hấp thu năng lượng tự nhiên như kính, film mỏng: Bề mặt kính trong các công trình xây dựng không chỉ thụ động tiết kiệm năng lượng tức là chỉ ngăn nhiệt từ ngoài vào trong mà giảm thiểu truyền tải nhiệt ra ngoài, kính còn có khả năng chủ động thu năng lượng chuyển hóa thành dạng năng lượng phục vụ sinh hoạt của tòa nhà. Sử dụng kính và các vật liệu hấp thu năng lượng khác nhau như film phù hợp với điều kiện khí hậu nóng ẩm ở Việt Nam.
Sử dụng vật liệu xây dựng phù hợp, thân thiện môi trường: Vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường là những vật liệu có thể giúp giảm trọng tải, cách âm cách nhiệt tốt, tiết kiệm năng lượng. Gạch đất nung tác động lớn đến môi trường gây ô nhiễm nhiệt. Vì vậy, nên giảm sử dụng đất gạch đất sét nung, chuyển sang dùng gạch không nung với tỷ lệ 50-70%.
+ Sử dụng cây xanh để cải thiện vi khí hậu: Không gian xung quanh công trình được xanh hóa sẽ tạo môi trường không khí sạch hơn, mát hơn, ít phải sử dụng điều hòa không khí và tiết kiệm điện năng một cách rõ rệt.
+ Quản lý các tòa nhà, quản lý cơ sở hạ tầng cơ bản và các phương tiện hỗ trợ của thành phố, ghi nhận và xử lý những góp ý của người dân về hạ tầng đô thị.
Nhìn chung, việc ứng phó với các vấn đề môi trường, BĐKH là một nội dung liên quan rất lớn đến các xử lý giúp cân bằng lại môi trường tự nhiên. Ngoài việc thay đổi ý thức con người thì cách ứng dụng những công nghệ thân thiện với môi trường cũng sẽ giúp đem lại hiệu quả cao hơn trong mục tiêu ứng phó với BĐKH. Để giải quyết được mục tiêu ứng phó với BĐKH bằng “đô thị thông minh” cần có những nghiên cứu khoa học nhằm đưa ra giải pháp hợp lý với từng đô thị. Trong đó, sẽ bao gồm cả các giải pháp thông minh gắn với công nghệ hiện đại và cả sự thông minh không cần công nghệ.
(Còn tiếp kỳ sau)
TS. Trần Hữu Hà
(Nguồn: Tạp chí Xây dựng & Đô thị, Số 90/2023)