Dùng kỹ thuật tột đỉnh cho hạ tầng cơ sở của Canada
Canadian Consulting Engineer | DCVOnline
Cơ sở hạ tầng của Canada cần phải có sức bật/đề kháng mạnh hơn.
Nhóm chữ ‘kiến trúc tột đỉnh’ lên quan đến việc vẽ mẫu những tòa nhà có thể chịu được những biến động lớn về nhiệt độ, độ ẩm, gió, v.v. Cùng khái niệm đó có thể mở rộng thành ‘kỹ thuật tột đỉnh’ cho khu vực xây dựng, vì cơ sở hạ tầng cần phải vững mạnh hơn, uyển chuyển hơn và có sức bật/đề kháng hơn.
Khi nồng độ carbon ngày càng tăng trong sinh quyển đẩy khủng hoảng khí hậu với tốc độ nhanh hơn và những khủng hoảng và khí hậu cực đoan trở nên thường xuyên hơn, Canada phải kiên cố hoá những yếu tố cốt lõi của những thành phố và thị trấn. Điều này đặt ra những thách thức và cơ hội cho nghành kỹ sư.
Thích ứng và khắc phục sai lầm một cách hiệu quả về tốn phí sẽ là chìa khóa. Ngay cả khi những nỗ lực ngăn chặn biến đổi khí hậu được công chúng hoàn toàn chấp nhận và được cử tri và chính phủ thông qua, thì vẫn có thể sẽ có vài chục năm nhiệt độ tăng cao, lụt lội, hỏa hoạn và hạn hán.
Mối đe dọa về những biến cố khí hậu
Trong cuộc khủng hoảng khí hậu ngày nay, nhu cầu tái cân bằng carbon không phải là vấn đề của cánh tả hay cánh hữu—đúng hơn, đó là một vấn đề mang tính hiện sinh. Trong khoảng 2.500 năm tiến bộ về xã hội và nông nghiệp, carbon trong bầu khí quyển được cân bằng ở mức khoảng 285 phần triệu (ppm). Con số này đã tăng lên trên 315 ppm vào nửa sau của thế kỷ 20 và hiện cao hơn 415 ppm, gây nguy hiểm cho tất cả các loài động vật lớn, cùng với nhiều loài côn trùng, chim, bò sát và lưỡng cư.
Trước khi công chúng hiểu được mức độ nghiêm trọng của sự mất cân bằng carbon do con người gây ra (tức là do hoạt động của con người gây ra), giới khoa học đã dùng những thuật ngữ như ‘sự nóng lên toàn cầu’ (global warming) và ‘biến đổi khí hậu’ (climate change) . Một thuật ngữ tốt hơn là ‘sự suy sụp khí hậu’.
Bầu khí quyển nóng lên chỉ là một ảnh hưởng tiêu cực vì sự mất cân bằng carbon. Những vấn đề toàn cầu khác kể cả acid hóa và sự nóng lên của đại dương, làm khô rừng và sông, sự tuyệt chủng của côn trùng, chim và động vật, gió lớn, mực nước biển dâng cao, băng tan, lụt lội, hạn hán, hỏa hoạn và giảm lượng dưỡng khý (oxygen) trong khí quyển.
Vào năm 2021, những sự kiện thời tiết khắc nghiệt trên khắp Canada đã gây thiệt hại khiến bảo hiểm phải bồi thường 2,1 tỷ USD; những khoản này vẫn chưa kể đến những thiệt hại không được bảo hiểm và tốn phí của người đóng thuế liên quan đến hạ tầng cơ sở. Năm 2022, con số đó đã tăng lên 3,1 tỷ USD.
Bộ Tài nguyên thiên nhiên Canada (NRCan) phúc trình vì việc chống cháy rừng bộ đã chi tiêu hơn 1 tỷ đô la trong sáu trong mười năm vừa qua. Những trận hỏa hoạn và bão năm 2023 cho thấy những chi phí như vậy sẽ tiếp tục tăng.
Nhân loại cần khôi phục chu trình carbon để bảo đảm có một tương lai bền vững. Tái cân bằng carbon và trồng hàng tỷ cây xanh sẽ việc cần thiết để làm chậm và hy vọng đảo ngược khủng hoảng vì biến đổi khí hậu đã gây thiệt hại.
Tiến trình này sẽ mất vài chục năm. Trong khi chờ đợi, mọi quốc gia trên thế giới sẽ cần chi hàng trăm tỷ đô la cho việc thích ứng và khắc phục hậu quả, khi vấn đề liên quan đến biến đổi khí hậu tiếp tục leo thang.
Đến năm 2026, sức bật/đề kháng của khí hậu sẽ là một yêu cầu trong Quy tắc thiết vẽ mẫu đường xá và cầu cống ở Canada. Hình DH Visualizations.
Những chiến lược để thích ứng và khắc phục
Khi việc thời tiết cực đoan trở nên thường xuyên và dữ dội hơn, nhu cầu về những phương pháp kỹ thuật sáng tạo để phát triển cơ sở hạ tầng có khả năng chịu lạnh, nóng, gió lớn, hạn hán và lụt lội ngày càng tăng.
Mẫu mới của hạ tầng cơ sở vững mạnh liên quan đến việc dùng vật liệu tiên tiến, kỹ thuật củng cố và nguyên tắc cấu trúc để tăng cường độ bền vững và sức bật/đề kháng. Kiến trúc thích ứng với khí hậu cho những tòa nhà và hạ tầng cơ sở khác kết hợp những đặc tính như hệ thống làm mát thụ động, mẫu chống lụt lội, mái nhà không gây thiệt hại cho môi trường và vật liệu cách nhiệt tiên tiến để điều chỉnh nhiệt độ và giảm mức tiêu thụ năng lượng.
Cấu trúc cần phải có mẫu mới để chuyển hướng hoặc chứa nước ngập lụt và bảo vệ những tài sản quan trọng. Hệ thống bảo trì và quản lý vững mạnh cho mục đích này gồm cả những hàng rào ngăn lụt lội, đê và những con kinh kiểm soát nước ngập lụt.
Mặt khác, ở những vùng dễ bị hạn hán, kỹ thuật cực đoan sẽ tập trung vào cơ sở hạ tầng quản lý nước như hồ chứa, nhà máy khử muối và hệ thống tưới tiêu hiệu quả. Những biện pháp này sẽ giúp bảo đảm có nguồn cung cấp nước bền vững trong thời kỳ khan hiếm.
Khi thế giới đổi sang các nguồn năng lượng sạch hơn, kỹ thuật tột đỉnh có thể đóng một vai trò trong việc xây dựng những trại làm gió, nhà máy điện bằng năng lượng mặt trời và hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) để yểm trợ tiến rình chuyển đổi.
Quốc gia toàn cầu sẽ cần chi hàng trăm tỷ đô la để thích ứng và khắc phục hậu quả.
Thay đổi ưu tiên
Khi hạ tầng cơ sở được củng cố để đối phó với tai hoạ vì biến đổi khí hậu, nhu cầu cần có kỹ sư công chấnh và môi trường, kiến trúc sư, chuyên gia quy hoạch đô thị, vẽ mẫu cảnh quan, chuyên gia xây dựng, quản lý dự án, quản lý tài nguyên nước, chuyên gia ứng phó khẩn cấp và khắc phục thảm họa cũng như nhiều kỹ sư, cán sự và những công ty lắp đặt chuyên về năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt và những kỹ thuật năng lượng tái tạo khác.
Những công ty tư vấn kỹ thuật có thể nhận thấy phần lớn hoạt động kinh doanh của họ nhằm thực hiện dự án hạ tầng cơ sở. Thật vậy, chi tiêu cơ sở hạ tầng hàng năm ở Canada dường như có thể tăng gấp bốn lần — ít nhất là — trong mười năm tới, đem đến nhiều cơ hội cho kỹ thuật tột đỉnh. Khi thế giới tiếp tục thích nghi do biến đổi khí hậu, có thể sẽ có sự chuyển hướng sang những công ty đặt ưu tiên là tính bền vững, sức bật/đề kháng và cương vi quản lý môi trường.
Vào ngày 27 tháng 6 năm 2023, chính phủ liên bang của Canada đã buộc chính phủ tỉnh bang và vùng lãnh thổ phải đưa kế hoạch đề kháng biến đổi khí hậu vào những nỗ lực phục hồi của họ. Nếu không tuân theo, họ sẽ không được tài trợ khẩn cấp và sau khẩn cấp của chính quyền liên bang.
Mục tiêu gồm cả việc lập kế hoạch ngăn ngừa dân chúng chết vì nhiệt ở 80% khu vực y tế vào năm 2026, với mục tiêu loại bỏ những trường hợp chết người như vậy vào năm 2040. Khả năng đề kháng với sựu thay đổi khí hậu sẽ là yêu cầu trong ba tiêu chuẩn xây dựng trên toàn quốc về cầu và đường xa lộ, cao ốc và những dự án về điện vào năm 2026. Những mục tiêu tiếp theo vào năm 2028 và 2030 sẽ yêu cầu thành phố và tỉnh bang xác định những khu vực có thể xẩy ra những vụ cháy rừng và đưa ra các biện pháp phòng ngừa và giảm thiểu.
Cấu trúc cần được vẽ mẫu có thể chuyển hướng hoặc chứa nước lụt.
Chính phủ liên bang cũng có kế hoạch thành lập 15 công viên quốc gia mới ở đô thị để thúc đẩy tiến trình làm mát tự nhiên trong thành phố. Đô thị chiếm 70% lượng khí thải carbon, vì vậy càng nhiều carbon được hấp thu ngay tại địa phương thì càng tốt.
Canada may mắn có ba đảng trung dung lớn. Chủ nghĩa trung dung dẫn đến con đường sinh thái tốt nhất cho tương lai, với những nguồn tài nguyên cần thiết của cả chính phủ và khu vực tư nhân. Và một chương trình tái cân bằng carbon vững mạnh có thể tạo ra nhiều việc làm ở Canada trong ba đến bốn chục năm tới.
Tái cân bằng carbon trong khoảng từ 275 đến 295 ppm sẽ cần loại bỏ dần những động cơ đốt carbon (xăng dầu) và, như đã đề cập, việc trồng hàng tỷ cây xanh và các loại cây hấp thu carbon khác. Nếu kỹ sư lập được kế hoạch cho 10 đến 12 tỷ người chung sống hòa bình trên một hành tinh bền vững, không độc hại, thì nhân loại sẽ cùng nhau gặt hái những lợi ích do sự nhìn xa thấy trước có ích đó.
Đọc toàn bộ luận văn của hai giáo sư tại đây.
DH Visualizations là công ty chuyên tạo mẫu biểu trưng về năng lượng, giao thông và vận tải hạ tầng cơ sở cho các kỹ sư, www.dhrendering.com.
Nếu đăng lại, xin ghi nguồn và đọc “Thể lệ trích đăng lại bài từ DCVOnline.net”
Nguồn: Extreme engineering for Canada’s infrastructure | David Badash | Canadian Consulting Engineer | AlterNet | August 11, 2023