Nghiên cứu ảnh hưởng của quy hoạch đô thị đến đảo nhiệt độ thị sử dụng mô hình số mô phỏng (thí điểm tại Hà Nội)

MTXD - Tóm tắt:  Dưới sự phát triển cực đoan của biến đổi khí hậu (BĐKH), vấn đề đảo nhiệt đô thị (UHI) đang là mối quan tâm ngày càng rộng rãi trên phạm vi lãnh thổ nhiều nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Trong phát triển đô thị bền vững, các thông tin khí hậu và môi trường là các yếu tố quan trọng hàng đầu, giúp dự báo BĐKH theo các kịch bản quy hoạch, từ đó đưa ra những khuyến cáo, định hướng chiến lược điều chỉnh quy hoạch nhằm giảm thiểu BĐKH. Phương pháp hiệu quả để nghiên cứu các cơ chế phức tạp của sự hình thành khí hậu đô thị ở giai đoạn quy hoạch đô thị là mô hình mô phỏng số, với mục đích là đánh giá mức độ ảnh hưởng của đảo nhiệt đô thị liên quan đến khu vực, cũng như đánh giá hiêu quả của các biện pháp giảm thiểu theo các kịch bản khác nhau đối với khu vực đó. Trong nghiên cứu này các tác giả đã đánh giá các hiệu quả của các biện pháp giảm thiểu tác động của đảo nhiệt đô thị, áp dụng cho khu đô thị Văn Phú, Hà Đông, thông qua các kịch bản về sự thay đổi trong cải thiện cơ sở hạ tầng xanh, tăng thêm diện tích cây xanh trong khu vực. Cuối cùng, các khuyến nghị được đưa ra để giảm thiểu đảo nhiệt đô thị. Dựa theo các kết quả mô phỏng chế độ nhiệt cho thấy giải pháp thay đổi hạ tầng và tăng diện tích cây xanh đều đem lại hiệu quả trong việc góp phần giảm thiểu tối đa hiện tượng đảo nhiệt đô thị và đảm bảo mức tiện nghi nhiệt của người dân trong môi trường đô thị. Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung phát triển mô hình hồi quy tương quan đa biến để đánh giá hiệu quả giảm thiểu đảo nhiệt đô thị thông qua cải thiện cơ sở hạ tầng xanh.

Từ khóa: Quy hoạch đô thị; đảo nhiệt đô thị; không gian xanh; tiện nghi nhiệt; vi khí hậu

1. Giới thiệu

Môi trường đô thị là nơi diễn ra các quá trình bức xạ, nhiệt, động lực và thủy lực làm biến đổi khí hậu. Một đặc điểm giúp phân biệt khu vực thành thị với khu vực nông thôn là khả năng phát tán nhiệt kém hơn vào ban đêm. Thành phố tích lũy năng lượng nhiệt vào ban ngày và chỉ giải phóng một phần vào không gian xung quanh vào ban đêm [1], [2]. Cấu trúc môi trường đô thị đặc trưng bởi các tòa nhà cao tầng với mật độ xây dựng cao kết hợp với khối nhiệt lớn của vật liệu xây dựng dẫn đến tốc độ gió giảm [3]. Trong điều kiện hiện tại, khi có nhu cầu giảm thiểu hậu quả của quá trình đô thị hóa, kiến thức về mô hình hóa các hiện tượng vật lý khác nhau trong thành phố trở nên quan trọng. Giám sát mức tiêu thụ năng lượng đô thị, mô tả và định lượng tác động đảo nhiệt đô thị (UHI) và nghiên cứu tiện nghi nhiệt bên trong và bên ngoài nhà của cư dân đô thị có liên quan rộng rãi đến sự phát triển kiến thức về sự tương tác giữa quy hoạch , khí hậu và năng lượng. Tăng nhiệt bề mặt đô thị là một trong những hiện tượng được thảo luận nhiều nhất trong các tài liệu khoa học những năm gần đây, nó góp phần vào sự nóng lên toàn cầu và dẫn đến nhu cầu xem xét lại các chính sách quy hoạch đô thị bền vững [4]. Ngoài vấn đề đảo nhiệt đô thị, điều kiện khí hậu và chất lượng không khí trong đô thị cũng rất quan trọng đối với sức khỏe con người và là những yếu tố ảnh hưởng đến hệ động - thực vật cũng như hệ thống nông nghiệp. Để xác định và phân tích thông tin khí hậu có liên quan, khí hậu đô thị có thể được mô tả ở cấp độ vi mô, trung bình và vĩ mô. Vi khí hậu có thể được quy về các khu vực hoặc công trình có mức phân giải ảnh chi tiết với khoảng cách lên đến vài mét (ví dụ: các khu phức hợp xây dựng hoặc cây cối). Vi khí hậu ảnh hưởng chủ yếu đến sức khỏe của con người, cũng như thực vật và động vật. Các chỉ số khí tượng liên quan là: (i) nhiệt độ, (ii) hướng và tốc độ gió, (iii) độ bốc hơi, độ ẩm tương đối và (iv) bức xạ mặt trời. Ví dụ, bề mặt không thấm nước trong đô thị có tác động tiêu cực đến vi khí hậu, có nhiệt độ rất nóng vào ban ngày và nguội dần vào ban đêm [5]. Ngoài ra, các bề mặt này có rất ít hoặc không có khả năng lọc các chất gây ô nhiễm không khí và các hạt bụi. Các tác động tiêu cực đến vi khí hậu chủ yếu là do khí thải cũng như những trở ngại đối với quá trình trao đổi không khí (chẳng hạn như các công trình xây dựng) và việc giảm số lượng khu vực mở, khoảng không xanh rất quan trọng đối với một vi khí hậu lành mạnh [6].

Việt Nam là quốc gia chịu tác động mạnh BĐKH, đặc biệt là sự gia tăng nắng nóng cực đoan. Các đô thị của Việt Nam đều đang trong quá trình mở rộng, phát triển, và làm cho hiện tượng đảo nhiệt trong các đô thị lớn ở Việt Nam ngày càng trầm trọng. Để cải thiện sự thoải mái và an toàn của môi trường thành phố, một trong những cách hiệu quả nhất là cải thiện cơ sở hạ tầng xanh. Phát triển cơ sở hạ tầng xanh là nhiệm vụ quan trọng trong việc hình thành chiến lược quy hoạch đô thị nhằm giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị và cải thiện hệ sinh thái đô thị. Các biện pháp được đề xuất bao gồm không gian xanh, đài phun nước, mặt nước nhân tạo, phủ xanh mái và mặt tiền công trình. Nghiên cứu đã chứng minh tổng lượng nhiệt truyền vào tòa nhà có mái xanh có thể giảm 50- 60% so với tòa nhà có mái thông thường [10]. Ở vùng khí hậu khô, nóng, việc tăng độ ẩm không khí thông qua cảnh quan có thể làm giảm nhiệt độ tới 5 độ, do đó làm tăng sự thoải mái về nhiệt vào mùa hè [11]. Cây cối và thảm thực vật có tác dụng giảm nhẹ khí hậu hiệu quả nhất khi được trồng ở những vị trí “chiến lược” xung quanh các tòa nhà hoặc để che mát vỉa hè hoặc đường phố. Những biện pháp này ngày càng trở nên phổ biến trong cuộc chiến chống lại nhiệt độ tăng cao ở các siêu đô thị vào mùa hè [7]. Sự kết nối giữa hệ sinh thái và đô thị phải là nền tảng cho sự phát triển bền vững của các khu đô thị. Mặt khác, việc thiếu không gian mở và không gian xanh, mật độ xây dựng cao, đô thị nén, chất lượng không khí kém và tắc nghẽn giao thông liên tục có thể dẫn đến suy thoái môi trường đô thị [8], [9].

Trong quản lý, giám sát môi trường đô thị bằng cách sử dụng dữ liệu quan trắckhí tượng không phải lúc nào cũng cung cấp khả năng tìm kiếm nhanh chóng các đảo nhiệt đô thị. Một phương pháp hiệu quả để nghiên cứu các cơ chế phức tạp của sự hình thành khí hậu đô thị ở giai đoạn quy hoạch đô thị là mô hình số. Trong hai thập kỷ qua, các phương pháp lập mô hình số đã nhận được sự phát triển mạnh mẽ. Chúng được thực hiện trong các hệ thống máy tính và phần mềm hiện đại. Các mô hình số giúp nghiên cứu các quá trình truyền nhiệt và khối lượng phi tuyến phức tạp trong môi trường không đồng nhất, điều này đặc biệt quan trọng khi nghiên cứu các vấn đề khí hậu đô thị. Nhờ sự ra đời của công nghệ thông tin mới, các mô hình số không ngừng được cải tiến. Nhờ mô hình số, có thể đánh giá hiệu quả của các chiến lược giảm thiểu khí hậu đô thị bằng cách sử dụng các kịch bản dự báo thử nghiệm khác nhau và do đó, nó chắc chắn có hiệu quả trong việc giải quyết các vấn đề về quy hoạch nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững của các vùng lãnh thổ.

Để mô hình hóa các quá trình truyền nhiệt và khối nhiệt trong môi trường đô thị, các phương pháp cân bằng năng lượng (Energy Balance Model, EBM) và động lực học chất lỏng tính toán (Computational Fluid Dynamics, CFD) được sử dụng rộng rãi. Trong đó phương pháp CFD là một công cụ mạnh mẽ để mô hình hóa vi khí hậu của môi trường đô thị cho phép tính toán các trường nhiệt, vận tốc và bức xạ, cũng như trong đánh giá tiện nghi nhiệt bên ngoài [12].

Khả năng tạo ra mô hình máy tính ba chiều mô phỏng môi trường đô thị, có tính đến các ảnh hưởng khí hậu ở quy mô khác nhau, cả trong thành phố và trong ranh giới của vùng lân cận, là một lợi thế đáng kể của tổ hợp phần mềm và điện toán đang được xem xét. ENVI-met cho phép tính toán các đặc tính động của môi trường không khí, đặc tính nhiệt động và dòng bức xạ, có tính đến các quá trình truyền nhiệt và khối nhiệt xảy ra trên bề mặt đất, tường và mái của các tòa nhà cũng như các khu vực cây xanh. ENVI-met là mô hình vi khí hậu 3D được thiết kế để mô phỏng sự tương tác của bề mặt, thực vật và không khí trong môi trường đô thị, dựa trên các định luật cơ bản của nhiệt động lực học và động lực học chất lỏng. Bằng cách lập mô hình, có thể xác định và phân tích các dòng bức xạ sóng ngắn và sóng dài, có tính đến bóng râm, phản xạ và tái bức xạ từ một tổ hợp các tòa nhà và thảm thực vật. Các biến chính trong chương trình ENVI đáp ứng là nhiệt độ không khí, độ ẩm, tốc độ và hướng gió, mức độ nhiễu loạn và phát tán vật chất của môi trường, dòng bức xạ, đặc điểm sinh khí hậu, v.v. [13]. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả sử dụng mô hình khí hậu trong chương trình Envi-met để mô phỏng tính toán cường độ bức xạ nhiệt nhằm đánh giá hiệu quả các biện pháp giảm thiểu khác nhau, từ đó cho giúp đưa ra nhìn nhận và các quyết định liên quan đến thiết kế không gian đô thị, khu đô thị Văn Phú, quận Hà Đông được chọn nghiên cứu điển hình. Mục đích của nghiên cứu này là đánh giá hiện tượng đảo nhiệt đô thị cho khu vực đô thị trong thành phố Hà Nội và xác định hiệu quả các biện pháp giảm thiểu đến nhiệt độ không khí và tiện nghi nhiệt của người dân.

2-Dự liệu và phương pháp nghiên cứu

2.1-Khu vực nghiên cứu - và thu thập dữ liệu

Mục đích của nghiên cứu này là đánh giá ảnh hưởng của các khu vực xây dựng mật đô cao đến vi khí hậu đô thị. Để đạt được mục tiêu này, nghiên cứu xem xét điều kiện nhiệt độ thay đổi tùy thuộc vào mật độ cây xanh trong khu dân cư, thông qua đó đánh giá mức độ ảnh hưởng đến tiện nghi nhiệt của người dân trong khu vực. Khu đô thị Văn Phú trung tâm Hà Đông được nghiên cứu với dân số 20.000 người, diện tích 94,1 ha, được thiết kế có tính đến yêu cầu về không gian kiến trúc và hạ tầng hiện đại. Mạng lưới đường bộ chiếm 34,4% tổng diện tích của Văn Phú. Khu vực đô thị Văn Phú được lựa chọn do mang những đặc điểm của một đô thị điển hình có hệ thống đường phố sầm uất với nhiều loại hình cơ sở, có các tòa nhà văn phòng cao 36-40 tầng và các khu dân cư nhà ở thấp tầng 4-5 tầng. Nhìn chung, khu vực này có đặc điểm là ít thảm thực vật, đường phố hẹp tiếp giáp với đường cao tốc mật độ cao - nguồn gây ô nhiễm.

Dữ liệu vi khí hậu từ trạm thời tiết gần nhất tại Hà Đông (VNM_NVN_Ha.Dong.488250) được sử dụng để lập mô hình. Mục đích của mô hình là nghiên cứu cách thức vi khí hậu đô thị hình thành từ điều kiện môi trường hiện tại và ảnh hưởng của thảm thực vật, cây xanh đến tiện nghi nhiệt. Dựa trên dữ liệu khí hậu từ Climate.onebuilding.org, phân tích đã tính đến các thông số khí tượng có liên quan: sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian, độ ẩm tương đối, tốc độ và hướng gió trong một ngày nắng nóng điển hình.

2.2. Mô hình hóa vi khí hậu đô thị

Phần mềm ENVI-met sử dụng các thông số của công trình, thảm thực vật, mặt đất, điều kiện khí hậu, đất để mô phỏng sự thay đổi của vi khí hậu tùy thuộc vào hình dạng công trình, độ che nắng bổ sung, v.v. ENVI-met là mô hình máy tính ba chiều phân tích các tương tác nhiệt ở quy mô vi mô trong môi trường đô thị.

ENVI-met mô hình hóa sự thay đổi động của một số thông số nhiệt động ở cấp độ vĩ mô, tạo ra mô hình tương tác ba chiều (ô lưới 2×2×2 mét), mô hình tương tác tòa nhà -khí quyển- thực vật -mặt nước [14]. Với nền tảng dựa trên các nguyên lý cơ học chất lỏng, nhiệt động lực học và các định luật vật lý khí quyển, ENVI-met có khả năng tính toán các trường ba chiều của gió, nhiễu loạn, nhiệt độ và độ ẩm không khí, dòng bức xạ và sự phân tán chất ô nhiễm[13]. Dữ liệu độ phân giải cao của mô hình không gian , kết hợp với mô hình thảm thực vật chi tiết có thể giúp tính toán tốc độ quang hợp , nhiệt độ và độ ẩm không khí, tốc độ gió, nồng độ CO2 và nhiều thông số khác [13].

Có hai bước chính cần thực hiện trước khi lập mô hình trong ENVI-met:

- Chỉnh sửa dữ liệu đầu vào của khu đô thị cần kiểm tra. Nhiệm vụ này yêu cầu kích thước hình học của môi trường xây dựng, cũng như đặc điểm thiết kế cụ thể của hạ tầng đô thị: như đường lớp phủ mặt đất, kích thước và diện tích thảm thực vật, v.v. Mô hình này được thiết kế trong không gian ba chiều, nơi có các tòa nhà, cây cối/thảm thực vật và các bề mặt khác nhau. Các phần tử này được thể hiện bằng các ô lưới có kích thước khác nhau. Ô càng nhỏ thì độ phân giải càng tốt.

- Bước thứ hai là chỉnh sửa tệp cấu hình khí hậu đô thị, trong đó chứa thông tin về vị trí của đối tượng, nhiệt độ, tốc độ gió, độ ẩm, thông số PMV, cũng như cơ sở dữ liệu về loại đất và thảm thực vật. Sau đó, mô phỏng được tính toán bằng cách sử dụng cả tệp đầu vào và tệp cấu hình.

Hình ảnh trực quan được tùy chỉnh để hiển thị môi trường đô thị ở lớp dữ liệu mong muốn: theo chiều ngang (chế độ xem sơ đồ), theo chiều dọc (chế độ xem mặt cắt) hoặc ở chế độ xem trục đo 3D. Việc phân tách dữ liệu này cho

phép phân tích các tương tác quy mô nhỏ giữa các tòa nhà, bề mặt và các nguồn riêng lẻ cho các tình huống khác nhau trong khoảng thời gian 24 giờ.

Thông qua các số liệu khí tượng điển hình trong giai đoạn 2007-2021, một trong những ngày nóng nhất đã được lựa chọn để mô phỏng các điều kiện vi khí hậu trong khu vực và đánh giá các kịch bản giảm thiểu tác động được ghi nhận ngày 03 tháng 7 là 40,73 ° C lúc 17:00 giờ vào mùa hè (Bảng 1).

Bảng 1. Số liệu ban đầu khu vực nghiên cứu trong ENVI-met

Bảng 2. Các kịch bản thử nghiệm cho khu vực Văn Phú

                     A)                                                                                      B)                                                                                                C)

Hình 1. Kịch bản mô phỏng cho khu vực đô thị Văn Phú theo: a) KB1 - Hiện trạng khu vực giữ nguyên;b) KB 2 – Gia tăng 30% lượng cây xanh, tăng diện tích bãi cỏ, hạ tầng xanh trong khu vực và c) Kịch bản 3 – Gia tăng lượng cây xanh khu vực 50%

3. Kết quả

Các kết quả nhận được từ mô phỏng cho thấy nhiệt độ không khí trong khu vực tại các kịch bản có sự biến đổi ngày đêm tương tự nhau và nhất quán với diễn biến thay đổi nhiệt độ quan trắc được. Nhiệt độ không khí có xu hướng thấp nhất vào buổi sáng lúc 4-5 h sáng và cực đại lúc 16 – 17 h trong ngày và sau đó giảm dần. Việc kiểm tra, đánh giá các kết quả mô phỏng nhận được cho thấy các chiến lược giảm thiểu đưa ra tại kịch bản 2 và kịch bản 3 đều giúp làm giảm nhiệt độ không khí trong khu đô thị và cải thiện sự thoải mái về nhiệt.

Cụ thể, tại thời điểm 12h trong ngày mô phỏng, nhiệt độ không khí khu vực tính toán theo kịch bản 1 dao động trong khoảng từ 36,55 – 38,83 oC, tuy nhiên nếu được tăng cường thêm 50% lượng cây xanh trong khu vực, nhiệt độ trong khu vực sẽ giảm đi từ 0,21 – 2,42 oC, dao động trong khoảng 34,13 – 38,62 oC, thể hiện tại hình 2.

A)                                                                                                                                 B)

Hình 2. Diễn biến nhiệt đô không khí khu đô thị Văn Phú tại thời điểm 12h ngày 03/07/2022 theo: a) KB 1 – Hiện trạng và b) KB 3 tăng 50% cây xanh

Các kết quả so sánh về chênh lệch nhiệt độ không khí vào thời điểm nắng nóng nhất trong ngày lúc 16h giữa các kịch bản cho thấy: Nếu không có các biện pháp giảm thiểu, nhiệt độ ghi nhận tại khu vực nội thị khu Văn Phú là . Khi thực hiện các biện pháp giảm thiểu đưa ra theo kịch bản 2 và kịch bản 3, kết quả cho thấy sự giảm nhiệt độ không khí đáng kể trong khu vực nội thị khu Văn Phú. Trong đó tại tuyến đường trung tâm khu vực nhiệt độ được cải thiện giảm từ 1,5 – 4,36 oC tại kịch bản 2 (Kết hợp tăng cây xanh và cải tạo hạ tầng xanh) và giảm từ 1,34 – 3,8 oC tại kịch bản 3 (tăng 50% cây xanh) so với nhiệt độ tại cùng vị trí của kịch bản 1. Các kết quả tính toán cũng chỉ ra rằng có sự khác biệt nhỏ về nhiệt độ không khí giữa hai phương pháp Kịch bản 2 và 3, tối đa khoảng 0,43 oC, trong đó việc triển khai hạ tầng xanh kết hợp với trồng thêm cây xanh đem lại hiệu quả giảm thiểu nhiệt độ không khí hơn.

A)                                                                                                                                             B)

Hình 3. Phân vùng chênh lệch nhiệt độ không khí (oC) trong khu đô thị Văn Phú giữa: A) KB1 với KB2; B) KB1 với KB3 và C) KB2 với KB3

Nhằm đánh giá mức độ ảnh hưởng đến mức độ tiện nghi nhiệt đô thị của con người, nghiên cứu đã sử dụng các chỉ số nhiệt tính toán Tcore static (nhiệt độ cơ bản tĩnh), T Skin static (Nhiệt độ da tĩnh), T cloths statics (Nhiệt độ của quần áo tĩnh), đặc trưng cho các ảnh hưởng môi trường nhiệt độ đến sự cảm nhận thoải mái nhiệt của con người. Phản ứng của con người với nhiệt độ môi trường trong khu vực có sự gia tăng về nhiệt độ cơ thể, nhiệt độ da đặc biệt là thời điểm ban ngày từ 6h đến 17h. Các kết quả mô phỏng đối với vị trí ngã 4 trung tâm khu đô thị Văn Phú, được thể hiện tại hình 4 cho thấy các kịch bản đề xuất giảm thiểu bằng cách thay đổi cảnh quan khu vực đều giúp giảm bớt các giá trị nhiệt độ đặc biệt là vào ban ngày, qua đó làm tăng sự thoải mái của con người hơn, do hiệu ứng tạo bóng và bốc hơi ẩm từ bề mặt lá và đất của cây xanh.

Hình 4. Diễn biến tiện nghi nhiệt của con người

4. Bàn luận

Sự phát triển đô thị hóa nhanh chóng đã làm gia tăng mức độ cực đoan vi khí hậu giữa khu vực đô thị và các khu vực tự nhiên lân cận, cũng như làm trầm trọng thêm các vấn đề về an toàn sinh thái như:

- Sự suy giảm diện tích đất nông nghiệp được sử dụng cho phát triển đô thị, khu vui chơi giải trí và cơ sở công nghiệp;

- Việc sử dụng các nguồn năng lượng ngày càng tăng do nhu cầu sống tăng lên, sự hoạt động mạnh mẽ của các phương tiện sưởi ấm các tòa nhà và công trình, tiêu thụ năng lượng hộ gia đình và công nghiệp;

- Suy thoái môi trường không khí ở các thành phố, lượng chất ô nhiễm thải vào khí quyển ngày càng tăng do các cơ sở giao thông, công nghiệp và nhiệt điện;

- Suy thoái tài nguyên nước do ô nhiễm các vùng nước qua không khí và xả nước thải chưa qua xử lý hoặc chưa qua xử lý;

- Thay đổi vi khí hậu ở các thành phố do thoát nhiệt không kiểm soát được, v.v…

Môi trường đô thị tác động đáng kể đến đất, nguồn nước, lưu vực không khí và độ che phủ của thảm thực vật, dẫn đến sự xuất hiện của UHI ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng cuộc sống của người dân thành phố. Xem xét những đặc điểm cụ thể của UHI cho khu vực Văn Phú Hà Đông, nghiên cứu đã đưa ra những biện pháp sửa đổi khác nhau đối với thiết kế hiện tại của các khu vực xây dựng. Trong đó phương án tăng cường thảm thực vật, qua đó làm tăng thêm chỉ số thực vật là phương pháp phổ biến do hiệu ứng làm mát và bóng của cây xanh. Một phương án khác là chuyển đổi các bề mặt đô thị như cải tạo bề mặt tường, mái nhà xanh giúp đem lại có hiệu quả trong việc giảm thiểu nhiệt độ không khí thông qua sự thay đổi bức xạ mặt trời và sự bức xạ ra môi trường. Các kết quả mô phỏng cho khu đô thị Văn Phú cho thấy các biện pháp giảm thiểu UHI trong khu vực thông qua biện pháp gia tăng cây xanh, hay biện pháp kết hợp giữa hạ tầng xanh, cây và cỏ đều góp phần giảm thiểu đáng kể nhiệt độ không khí và bề mặt khu vực. Việc kết hợp giữa cải tạo hạ tầng xanh và tăng cường thêm cây xanh trong khu vực giúp giảm thiểu hiệu quả hơn, tuy nhiên tỷ lệ cải tạo các tòa nhà cũng chiếm một tỷ lệ lớn diện tích trong khu vực và có diện tích bề mặt lớn hơn nhiều so với số lượng cây xanh được thêm vào để làm giảm nhiệt độ tương ứng. Có thể thấy rằng thiết kế quy hoạch cảnh quan đô thị có tầm quan trọng trong việc giảm thiểu các vấn đề môi trường. Việc tổ chức không gian xanh khu vực Văn Phú được đề xuất thực hiện theo các nguyên tắc sau:

- Để điều hòa vi khí hậu một cách hiệu quả phải đặt cây xanh gần nhau tạo thành hành lang xanh tối ưu hóa thiên nhiên thông gió đô thị;

- Diện tích tiêu chuẩn của không gian xanh phải đáp ứng theo các tiêu chuẩn, ít nhất là 7 m2/người;

- Không gian xanh cần tạo điều kiện tối đa cho văn hóa đời sống và hoạt động xã hội của con người. Cảnh quan nên đáp ứng yêu cầu và có tính đến hiệu quả với chi phí tối thiểu;

- Khuyến khích xây dựng tăng cường sử dụng các vật liệu thân thiện với môi trường, vật liệu xanh, có các biện pháp giảm thiểu tác động và bảo vệ các không gian xanh.

5. Kết luận

Nghiên cứu đã làm rõ sự tác động của cây xanh đến sự giảm thiểu hiện tượng UHI bằng cách sử dụng mô hình ENVI-met kết hợp với các kịch bản mô phỏng với sự thay đổi về số lượng cây xanh trong khu vực, đánh giá sự tác động

đến các thông số như nhiệt độ không khí, độ ẩm tương đối, nhiệt độ bề mặt và chỉ số tiện nghi nhiệt. Các kết quả đã cho thấy việc tăng thêm cây xanh trong khu vực kết hợp cải tạo hạ tầng xanh sẽ giúp giảm nhiệt độ không khí trong khu vực tại thời điểm nóng nhất trong ngày từ 1,5 – 4,36 oC, đồng thời cũng đem lại tiện nghi nhiệt tốt hơn cho con người, đặc biệt là vào ban ngày.

Những kết quả trên của nghiên cứu cho thấy có thể giảm thiểu hiện tượng UHI tại các khu vực đô thị bằng một số phương pháp tiếp cận đơn giản như việc thay đổi thảm thực vật trong khu vực, hay cải tạo hạ tầng xanh trong khu vực. Đây là cơ sở cho thấy cần tăng cường hơn nữa nhu cầu xanh hóa trong thiết kế và quy hoạch đô thị vì nó không chỉ hiệu quả trong việc làm mát mà còn đem lại những lợi ích như tiềm năng giảm thiểu khí nhà kính cácbon và mang lại sự tiện nghi nhiệt cho người dân tại các khu đô thị./.

Lê Minh Tuấn*

Nguyễn Phương Đông**

Nguyễn Thị Khánh Phương***

*Khoa quy hoạch đô thị, Trường Đại học Nghiên cứu Quốc gia Xây dựng Matxcova, Email: architect290587@gmail.com

**Khoa môi trường, trường Đại học Mỏ địa chất, Email: phuongdongmdc@gmail.com

*** Bộ môn kiến trúc Môi trường, Khoa Kiến trúc và Quy hoạch, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, email: phuongntk@huce.edu.vn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] В. В. Алексашина, Влияние эффекта острова тепла на экологию мегаполиса, vol. 5, 2018, doi: 10.24411/1728-323X-2019-15036.

[2] T. R. Oke, The energetic basis of the urban heat island, 1982.

[3] E. L. Krüger, F. O. Minella, and F. Rasia, Impact of urban geometry on outdoor thermal comfort and air quality from field measurements in Curitiba, Brazil, Build Environ, vol. 46, no. 3, pp. 621–634, Mar. 2011, doi: 10.1016/j.buildenv.2010.09.006.

[4] Le Minh Tuan, The influence of city planning on the emergence of heat islands in megacities with a tropical climate (Hanoi), Vestnik MGSU, no. 2, pp. 148–157, Feb. 2019, doi: 10.22227/1997-0935.2019.2.148-157.

[5] M. T. Le, T. A. Tuyet Cao, N. A. Quan Tran, S. I. Sadriavich, T. K. Phuong Nguyen, and T. K. Cuong Le, Case Study of GIS Application in Analysing Urban Heating Island Phenomena in Tropical Climate Country, in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Institute of Physics Publishing, Nov. 2019. doi: 10.1088/1757- 899X/661/1/012090.

[6] M. T. Le, T. A. T. Cao, and N. A. Q. Tran, The role of green space in the urbanization of Hanoi city, in E3S Web of Conferences, EDP Sciences, May 2019. doi: 10.1051/e3sconf/20199701013.

[7] I. S. Shukurov, M. T. Le, L. Il. Shukurova, And A. D. Dmitrieva, Influence Of The Effect Of The Urban Heat Island On The Cities Sustainable Development, Urban construction and architecture, vol. 10, no. 2, pp. 62–70, Jun. 2020, doi: 10.17673/vestnik.2020.02.9.

[8] R. L. Wilby, Constructing climate change scenarios of urban heat island intensity and air quality, Environ Plann B Plann Des, vol. 35, no. 5, pp. 902–919, 2008, doi: 10.1068/b33066t.

[9] M. Tuan Le and N. Anh Quan Tran, Features of the formation of urban heat islands effects in tropical climates and their impact on the ecology of the city, doi: 10.1051/e3sconf/2019910.

[10] M. Santamouris, F. Xirafi, N. Gaitani, A. Spanou, M. Saliari, and K. Vassilakopoulou,

Improving the microclimate in a dense urban area using experimental and theoretical techniques - The case of Marousi, Athens, International Journal of Ventilation, vol. 11, no. 1, pp. 1–16, 2012, doi: 10.1080/14733315.2012.11683966.

[11] E. G. Mcpherson, J. R. Simpson, P. J. Peper, and Q. Xiao, Tree Guidelines for San Joaquin Valley Communities. [Online]. Available: www.pswfs.gov/units/urban.html

[12] Le Minh Tuan and I. S. Shukurov, Computational fluid dynamics analysis for thermalwind environment simulation of urban street in Hanoi city, Vestnik MGSU, no. 3, pp. 368– 379, Mar. 2020, doi: 10.22227/1997-0935.2020.3.368-379.

[13] Le Minh Tuan, I. S. Shukurov, M. О. Gelmanova, and M. Yu. Slesarev, Using ENVImet simulation to analyze heat island intensity in megalopolises, Vestnik MGSU, no. 9, pp. 1262–1273, Sep. 2020, doi: 10.22227/1997-0935.2020.9.1262-1273.

[14] U. Berardi and Y. Wang, The effect of a denser city over the urban microclimate: The case of Toronto, Sustainability (Switzerland), vol. 8, no. 8, Aug. 2016, doi: 10.3390/su8080822.