1 – Giới thiệu

Khi hiểu biết về tương tác giữa hạ tầng đường bộ và thủy văn ngày càng tăng, các nhà quy hoạch giao thông, người thiết kế và kỹ sư phải đối mặt với những thách thức mới và đang thay đổi. Sổ tay này cung cấp thông tin kỹ thuật về các phương pháp, công cụ và nguồn dữ liệu đang phát triển, hữu ích cho thủy văn đường bộ. Tài liệu này bổ sung cho sổ tay của FHWA Highway Hydrology, Hydraulic Design Series Number 2 (HDS-2) (FHWA 2002). Chương này mô tả mục đích và phạm vi, tổ chức nội dung, đối tượng sử dụng, và hệ đơn vị được dùng trong sổ tay.

1.1 Mục đích và phạm vi

Sổ tay cung cấp cái nhìn tổng quan và thông tin để xây dựng các ước lượng thủy văn phục vụ thiết kế hạ tầng cầu và đường bộ có tính chống chịu. Sổ tay đề cập các công cụ thủy văn mới đang dần phổ biến và các chủ đề mới ngày càng áp dụng cho dự án đường và cầu. Một số chủ đề phản ánh các thách thức tại những khu vực cụ thể của quốc gia.

Sổ tay hỗ trợ công tác quy hoạch, triển khai và quản trị các mạng lưới giao thông bền vững, chống chịu và tin cậy. FHWA mô tả tính bền vững là xem xét ba giá trị/nguyên tắc trọng yếu: xã hội, môi trường và kinh tế (FHWA 2022a). Mục tiêu của bền vững là thỏa mãn các nhu cầu xã hội và kinh tế cơ bản ở hiện tại và tương lai, sử dụng có trách nhiệm tài nguyên thiên nhiên, đồng thời duy trì hoặc cải thiện sức khỏe của môi trường – nền tảng của sự sống. Hình 1.1 minh họa ba giá trị này.

Thông thường, xã hội nhìn nhận tính bền vững qua lăng kính cân bằng nhu cầu của môi trường với nhu cầu kinh tế của phát triển đường và cầu. Sự cân bằng này giúp xác định mức khả thi (viable) như trong hình, nhưng đó chỉ là một phần. Cân bằng giữa môi trường và các giá trị xã hội tạo ra điều chấp nhận được (bearable) cho cả xã hội lẫn môi trường; còn cân bằng giữa xã hội và kinh tế tạo ra điều công bằng (equitable).

Tính bền vững đạt được khi cả ba giá trị (xã hội, môi trường, kinh tế) đều cân bằng. Các nhà quy hoạch và phân tích đôi khi gọi ba chiều cạnh này là “triple bottom line” của bền vững. Cách tiếp cận bền vững cho đường bộ nghĩa là giúp người ra quyết định lựa chọn cân bằng giữa các giá trị kinh tế, xã hội và môi trường để mang lại lợi ích cho người sử dụng đường hiện tại và tương lai. Với FHWA, một dự án đường bộ bền vững là dự án đáp ứng các nhu cầu xã hội và kinh tế cơ bản, sử dụng có trách nhiệm tài nguyên thiên nhiên, đồng thời duy trì hoặc cải thiện sức khỏe của môi trường.

Sổ tay này cũng đề cập các vấn đề mô hình thủy văn để hỗ trợ thiết kế thủy lực có tính chống chịu và độ tin cậy cao hơn, trong đó các điều kiện thủy văn–khí tượng tiềm ẩn trong tương lai được xác định và tính đến. Độ tin cậy gắn với khả năng chống chịu, vì một mạng lưới giao thông có tính chống chịu sẽ an toàn hơn và ít bị trễ/gián đoạn.

FHWA Order 5520 (FHWA 2014) nêu rằng: “Chính sách của FHWA là nỗ lực xác định rủi ro do biến đổi khí hậu và hiện tượng thời tiết cực đoan đối với các hệ thống giao thông hiện hữu và đang được quy hoạch. FHWA sẽ tích hợp việc cân nhắc những rủi ro này vào công tác quy hoạch, vận hành, chính sách và chương trình nhằm thúc đẩy chuẩn bị ứng phó và khả năng chống chịu; bảo vệ các khoản đầu tư của Liên bang; và bảo đảm an toàn, độ tin cậy và tính bền vững của hệ thống giao thông quốc gia.”

Kế hoạch Hành động vì Khí hậu của USDOT khẳng định rằng các thiết kế chống chịu và đáng tin cậy là cốt yếu để ứng phó với rủi ro lớn và ngày càng gia tăng do biến đổi khí hậu (USDOT 2021). Được xây dựng theo Mục 211 của Sắc lệnh Hành pháp 14008 (86 FR 7619, 27/01/2021), Kế hoạch này trình bày phương án của USDOT đối phó rủi ro khí hậu. Khung Chính sách FHWA về “Sử dụng nguồn lực từ Bipartisan Infrastructure Law để Xây dựng nước Mỹ Tốt đẹp hơn” cũng nhấn mạnh chính sách của FHWA là làm cho mạng lưới giao thông bền vững hơn và có khả năng chống chịu tốt hơn trước khí hậu đang thay đổi (FHWA 2021).

Resilience (Khả năng chống chịu)
Đối với một dự án, FHWA định nghĩa “khả năng chống chịu” là năng lực của dự án:
+ Dự báo, chuẩn bị và thích nghi với điều kiện thay đổi; và/hoặc
+ Chịu đựng, ứng phó, phục hồi nhanh sau các gián đoạn, bao gồm khả năng:
(A) chống chịu các mối nguy hoặc chịu được tác động từ các sự kiện thời tiết và thiên tai, hoặc giảm độ lớn hay thời lượng tác động của một sự kiện thời tiết gây gián đoạn hay thiên tai lên dự án; và
(B) có khả năng hấp thụ, khả năng thích nghi và khả năng phục hồi để giảm tính dễ tổn thương của dự án trước sự kiện thời tiết hoặc thiên tai khác. (23 U.S.C. § 101(a)(24), bổ sung bởi Mục 11101 của Bipartisan Infrastructure Law (BIL), ban hành trong Infrastructure Investment and Jobs Act, Pub. L. 117–58, 15/11/2021). Xem thêm FHWA Order 5520 (FHWA 2014).

Trong bối cảnh giao thông vận tải, rủi ro khí hậu có nhiều mặt, bao gồm rủi ro đối với an toàn, hiệu quả, công bằng và tính bền vững của kết cấu hạ tầng giao thông quốc gia cùng các cộng đồng mà hạ tầng đó phục vụ. USDOT thừa nhận Hoa Kỳ đang có một cơ hội “một lần trong cả một thế hệ” để xử lý rủi ro này – vốn đang gia tăng theo thời gian (USDOT 2021; xem thêm Sắc lệnh Hành pháp 14008 về ứng phó khủng hoảng khí hậu trong nước và quốc tế, 86 FR 7619 (2021)).

Giải quyết rủi ro biến đổi khí hậu cũng gắn chặt với việc thúc đẩy công bằng trong giao thông bởi các tác động không tương xứng của biến đổi khí hậu lên các nhóm dễ bị tổn thương, bao gồm người cao tuổi, trẻ em, cộng đồng thu nhập thấp và các cộng đồng người da màu. Trong quá khứ, các khoản đầu tư giao thông của Liên bang thường chưa xem xét đầy đủ khía cạnh công bằng giao thông cho tất cả thành viên cộng đồng, trong đó có các nhóm truyền thống bị phục vụ thiếu và đại diện thiếu (USDOT 2022). “Nhóm được phục vụ thiếu” bao gồm các nhóm thiểu số và thu nhập thấp, cũng như nhiều nhóm dân số khác gặp khó khăn khi tham gia vào quá trình giao thông và khi nhận được các lợi ích một cách công bằng (xem FHWA 2015). USDOT cam kết theo đuổi một cách tiếp cận toàn diện để thúc đẩy công bằng cho mọi người (USDOT 2022; xem thêm FHWA 2021a; và Sắc lệnh Hành pháp 13985, 86 FR 7009 (2021)). Công bằng trong giao thông hướng tới sự đối xử nhất quán và có hệ thống theo cách công bằng, chính trực và không thiên vị đối với mọi cá nhân, bao gồm những người thuộc các cộng đồng/nhóm dân cư vốn truyền thống bị phục vụ thiếu (USDOT 2022).

FHWA khuyến khích phát triển các dự án giải quyết biến đổi khí hậu và tính bền vững (FHWA 2021). Để làm được điều này, FHWA khuyến khích cân nhắc vấn đề khí hậu và bền vững trong suốt quá trình quy hoạch và phát triển dự án, bao gồm mức độ các dự án có hỗ trợ từ Liên bang phù hợp với các cam kết của Tổng thống về giảm khí nhà kính, tăng cường khả năng chống chịu khí hậu và công lý môi trường.

FHWA tin rằng sổ tay này sẽ hữu ích để điều chỉnh và tích hợp các khái niệm bền vững và khả năng chống chịu trong bối cảnh đường bộ và khí hậu đang thay đổi; qua đó đưa các cân nhắc về bền vững vào quy trình lập kế hoạch và phát triển dự án.

1.2 Cấu trúc

Sổ tay này gồm bảy chương, một bảng thuật ngữ, danh mục chữ viết tắt, phần tài liệu tham khảo, và hai phụ lục. Chương này, Chương 1, trình bày mục đích và phạm vi, cấu trúc, đối tượng sử dụng, và hệ đơn vị dùng trong sổ tay.

• Chương 2: Khái quát chính sách Liên bang liên quan đến thủy văn đường bộ. Bối cảnh này, cùng hệ thống đạo luật và quy định làm nền tảng, định hướng cho thiết kế thủy văn và thủy lực của tài sản hạ tầng giao thông.
• Chương 3: Mô tả tính dừng (stationarity) và không dừng (nonstationarity). Việc dùng dữ liệu thủy văn lịch sử thường giả định mô hình mưa và dòng chảy trong quá khứ sẽ tiếp diễn trong tương lai (tính dừng). Chương này nêu cách nhận diện tính không dừng và cách nhà thiết kế xử lý.
• Chương 4: Phác thảo các ứng dụng thủy văn dựa trên dòng chảy kiệt (low flow) và các công cụ ước tính dòng chảy kiệt. Ứng dụng gồm ước tính lưu lượng đầy bờ (bankfull flow), phân tích vận chuyển bùn cát, phục hồi sông suối, thiết kế thông hành sinh vật thủy sinh (aquatic organism passage), đánh giá hệ sinh thái, và phân tích chất lượng nước.
• Chương 5: Trình bày chi tiết phương pháp và thông tin để phân tích lũ đồng thời (coincident flooding), tập trung vào hai dạng chính: (1) lũ tại các dòng hợp lưu, và (2) sự đồng thời của lũ do mưa với nước dâng bão ven biển (gọi là ngập lụt hợp phần ven biển – coastal compound flooding).
• Chương 6: Tóm lược các nguồn dữ liệu mưa phân bố theo không gian đang phát triển và các công cụ phân tích Rainfall-Runoff sử dụng mưa không gian.
• Chương 7: Trình bày các chủ đề theo vùng hoặc chuyên biệt như cháy rừng và dòng chảy do mưa, địa hình karst, và thủy văn cổ (paleohydrology).

1.3 Độc giả mục tiêu

Độc giả mục tiêu gồm các cơ quan đường bộ Liên bang, Tiểu bang và địa phương chịu trách nhiệm phát triển hoặc sử dụng thủy văn để hỗ trợ quy hoạch, thiết kế, thi công, vận hành và bảo trì đường bộ và cầu. Những bên khác chịu trách nhiệm quy hoạch, vận hành, duy tu đường và cầu, cũng như những người quan tâm đến hiệu năng môi trường và khả năng chống chịu của hạ tầng giao thông, cũng có thể thấy sổ tay này hữu ích.

Sổ tay này không có hiệu lực như luật và không nhằm ràng buộc công chúng theo bất kỳ cách nào. FHWA trình bày các quy trình và cách tiếp cận nhằm cung cấp những minh họa và góc nhìn về các khái niệm/kỹ thuật khoa học và kỹ thuật nền tảng, không phải là các hướng dẫn hay yêu cầu mang tính bắt buộc.

1.4 Hệ đơn vị dùng trong sổ tay

Sổ tay này sử dụng đơn vị tập quán (English/customary). Tuy nhiên, trong một số trường hợp giới hạn, cả đơn vị tập quán và đơn vị SI (hệ mét) được dùng, hoặc chỉ đơn vị SI được dùng, vì đây là hệ đo lường phổ biến trên phạm vi quốc gia và quốc tế cho các chủ đề liên quan. Ở những trường hợp đó, sổ tay sẽ nêu cơ sở lựa chọn hệ đơn vị. Phụ lục A tóm tắt thông tin về các đơn vị và chuyển đổi đơn vị.

Hỗ trợ duy trì trang:

Tôi xây dựng trang này để chia sẻ các tài liệu kỹ thuật cốt lõi trong thiết kế hạ tầng giao thông.

Nếu bạn thấy nội dung hữu ích và muốn góp phần duy trì trang hoạt động bền vững, tôi rất trân trọng mọi sự ủng hộ.

Qua USD (Buy Me a Coffee)

BIDV • STK: 3101226659 • HOANG HAI HA