Tác giả công trình chống ngập ứng dụng toàn nước Mỹ hiến kế cho Hà Nội

3 giờ trướcBài gốc

TS. Trần Ngọc Vĩnh, Đại học Michigan (Hoa Kỳ), cựu sinh viên Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội) là 1 trong 10 nhà khoa học giành giải thưởng Quả cầu vàng năm 2025 (giải thưởng khoa học công nghệ cho những tài năng trẻ không quá 35 tuổi do Trung ương Đoàn và Bộ Khoa học và Công nghệ trao tặng).

TS. Trần Ngọc Vĩnh nhận giải thưởng Quả cầu vàng năm 2025. Ảnh: NVCC.

Đến nay, TS Vĩnh đã sở hữu 8 Bằng độc quyền sáng chế quốc gia tại Hàn Quốc, hơn 30 nghiên cứu khoa học đã công bố trên tạp chí khoa học quốc tế thuộc danh mục Q1. Phần lớn các công trình của anh đã nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong việc dự báo và cảnh báo lũ lụt, đóng góp thiết thực trong bối cảnh thiên tai và lũ lụt ngày càng cực đoan. Trong đó tiêu biểu là một công trình đã được ứng dụng thử nghiệm toàn nước Mỹ.

Nghiên cứu tâm huyết nhất: Thay đổi góc nhìn về ngập lụt đô thị

Trò chuyện với Tri thức và Cuộc sống, TS Trần Ngọc Vĩnh cho hay, năm 2023, tại ĐH Michigan, anh, với vai trò trưởng nhóm nghiên cứu cùng các cộng sự đã hoàn thành công trình nghiên cứu “Trí tuệ nhân tạo nâng cao độ chính xác, độ tin cậy và giá trị kinh tế của các dự báo lũ lụt trung hạn quy mô lục địa”.

TS Vĩnh tham dự một hội thảo tại Đại học Michigan về ngập lụt đô thị

Nghiên cứu này phát triển một khung mô hình lai mới kết hợp giữa AI và mô hình dự báo lũ hiện tại của Hoa Kỳ - National Water Model (NWM), có thể giảm thiểu sai sót trong lập trình dự báo lũ lụt quốc gia, mang lại những dự đoán chính xác hơn về nơi lũ lụt sẽ xảy ra.

Công trình được đánh giá là một bước đột phá trong dự báo lũ lụt, khi lần đầu tiên kết hợp trí tuệ nhân tạo (AI) với mô hình vật lý để mô phỏng dòng chảy dòng chảy lũ. Nhờ đó, độ chính xác tăng gấp 6 lần so với các phương pháp sử dụng mô hình truyền thống. Hệ thống mô hình đề xuất đã được thử nghiệm trên phạm vi toàn nước Mỹ, với hơn 42.000 sự kiện lũ với thời đoạn dự báo từ 1 đến 10 ngày.

Điểm đáng chú ý là mô hình AI này có thể vận hành trên máy tính thông thường, không cần đến siêu máy tính, mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi cho nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam.

“Công trình nhận được nhiều sự chú ý vì tính ứng dụng. Tuy nhiên, đây không phải nghiên cứu tôi tâm đắc nhất. Công trình tôi tâm đắc là về ngập lụt đô thị, được đăng trên tạp chí Nature Cities”, TS Vĩnh chia sẻ.

TS Vĩnh cho hay, công trình đã tập trung phân tích kết nối dòng chảy trong khu vực đô thị với mục tiêu tìm ra bản chất cũng như động lực của dòng chảy. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng kết nối của dòng chảy ở khu vực đô thị đặc biệt phức tạp. Khi có thêm các công trình hay sự thay đổi về địa hình hay hệ thống công trình, thì sự kết nối dòng chảy này cũng thay đổi.

TS Trần Ngọc Vĩnh trao đổi học thuật về khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu tại ĐH Tokyo, Nhật Bản. Ảnh: NVCC.

Một số kết quả nghiên cứu có thể kể đến như hiện tượng ngập lụt xảy ra ngay cả khi khu vực đó không có mưa lớn xảy ra (hiện tượng mưa cục bộ xảy ra và phân bố ở những khu vực nhất định). Hay là việc vận hành hệ thống cống thoát lũ có thể gây ra hiện tượng ngập lụt nghiêm trọng hơn.

Nghiên cứu này phần nào đó có thể dùng để lý giải một vòng lặp vô hạn không chỉ xảy ra ở Việt Nam mà ở nhiều thành phố lớn trên thế giới: ngập lụt – nâng cấp hệ thống thoát lũ – ngập lụt. Nghĩa là, việc thiết kế, xây dựng hay nâng cấp các hệ thống cống thoát lũ này gần như là không hiệu quả khi hầu hết đều bỏ qua việc nghiên cứu sự phức tạp của dòng chảy lũ trong khu vực đô thị.

“Công trình giúp thay đổi góc nhìn về sự phức tạp của ngập lụt đô thị. Theo suy luận thông thường, ngập chỉ do mưa lớn, nhưng thực tế, có nơi không mưa vẫn ngập, vì dòng chảy từ nơi khác dồn về. Có thể nói, đô thị là một hệ thống liên kết phức tạp giữa nước mặt, nước ngầm, và hạ tầng nhân tạo. Từ đây, đưa ra cảnh báo về cách tiếp cận thiết kế hệ thống thoát nước”, TS Vĩnh cho hay.

Chống ngập Hà Nội: Giải bài toán nút cổ chai và giảm mưa đổ xuống cống

TS Trần Ngọc Vĩnh cho hay, nghiên cứu này hoàn toàn có thể ứng dụng tại Việt Nam, trong đó có hai thành phố lớn là Hà Nội và TPHCM. Để ứng dụng nghiên cứu, cần thiết kế lại thí nghiệm và sử dụng mô hình hóa để mô phỏng và đánh giá mức độ ngập lụt.

“Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất là về dữ liệu. Bởi mỗi đơn vị, Sở, Ban, Ngành có thể có dữ liệu riêng, được bảo mật thông tin, điều này dẫn tới việc, nhà nghiên cứu không phải lúc nào cũng được tiếp cận dữ liệu chính xác. Đó là một trong những rào cản đối với nhà khoa học để đưa ra giải pháp sát thực tế”, TS Vĩnh chia sẻ.

Đường Trần Hưng Đạo (Hoàn Kiếm, Hà Nội) hóa "sông" sau mưa lớn do ảnh hưởng của bão số 10. Ảnh: Mai Loan.

Theo TS. Vĩnh, ngập lụt là một hiện tượng tất yếu chắc chắn sẽ xảy ra khi có mưa lớn không chỉ xảy ra ở các khu vực đô thị thành phố (nơi có diện tích đất bê tông hóa chiếm phần lớn) mà ngay cả các khu vực đất tự nhiên. Sự khác biệt ở đây chỉ là khả năng “hấp thụ” nước mưa của các khu vực này trước “đất bão hòa” và toàn bộ nước mưa chuyển thành dòng chảy. Với các sự kiện mưa ngày càng nặng hạt đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay, các trận mưa lũ lớn sẽ tiếp tục xảy ra với tần suất càng dày đặc.

Vậy giải pháp nào cho các thành phố ở Việt Nam, đặc biệt là Hà Nội để giảm thiểu mức độ ngập lụt hiệu quả?

Phương án đầu tiên ai cũng có thể nghĩ đến đó là nâng cao khả năng thoát lũ thông qua các công trình cống thoát lũ. Tuy nhiên ở hiện trạng hiện tại, việc “mở rộng” đường ống cống hay nâng cấp hệ thống bơm thoát hơi nước không chắc có thể giải quyết được "câu chuyện nút cổ chai” khi lượng nước rất lớn cùng đồ dồn về cùng một hay chỉ vài hệ thống cống thoát chính dẫn đến các trạm bơm.

Điều này có nghĩa là, để nâng cao khả năng thoát lũ, chúng ta cần phải giải bài toán cổ chai này. Cần phải xác định được khả năng của hệ thống cống qua đó thiết kế hay phân bổ thành nhiều “cổ chai” ứng với từng vùng ngập để đảm bảo thoát lũ kịp thời.

TS Vĩnh tham gia khóa huấn luyện cùng UNESCO về quản lý tài nguyên nước tại đảo Jeju, Hàn Quốc. Ảnh: NVCC.

Giải pháp thứ 2, đó là giảm thiểu lượng nước mưa đổ xuống các con đường hay hệ thống cống. Như chúng ta đã biết, ở các khu vực đô thị, diện tích nhà ở chiếm diện tích rất lớn. Nếu có một hệ thống thu thập nước mưa từ các mái nhà và phân bổ theo đường riêng thay vì lượng nước mưa này hầu hết đổ xuống đường như hiện tại, thì có nghĩa là sẽ giảm thiểu áp lực cho hệ thống cống thoát nước.

Tuy nhiên, việc phát triển hệ thống thu thập và tiêu thoát nước mưa từ các mái nhà đòi hỏi không chỉ nỗ lực từ phía các cơ quan nhà nước, các nhà quy hoạch mà còn từ sự chung tay kết hợp của cả cộng đồng. Thêm vào đó, việc thiết kế hệ thống công trình chứa hay tiêu nước mưa này sẽ cần phải được nghiên cứu thêm.

Tóm lại, để giải quyết vấn đề ngập, là một bài toán sâu mang tính liên ngành. Muốn giải được bài toán đó, Nhà nước phải đầu tư cho nghiên cứu để đưa ra nhiều giải pháp đồng bộ.

“Ở Mỹ cũng có ngập lụt đô thị, hiện nay người ta bắt đầu hạn chế sử dụng các phương án xây dựng thêm các công trình như hệ thống cống mà ưa chuộng các giải pháp xanh (green-blue) như: tạo ra các hồ, khu đất trống để chứa nước. Các giải pháp này không chỉ giúp giảm thiểu nguy cơ ngập lụt và còn góp phần làm “xanh” các thành phố, cải thiện chất lượng không khí và môi trường”, TS Vĩnh cho hay.

TS.Trần Ngọc Vĩnh, sinh năm 1991, cựu sinh viên K54 khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, cựu nghiên cứu viên Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội.

Chia sẻ về cơ duyên đến với Khí tượng Thủy văn, Vĩnh cho biết, như một “cái duyên” – Vĩnh trước đây chỉ biết tới ngành này qua tác phẩm “Lặng lẽ Sa Pa”.

TS Vĩnh là cựu sinh viên Trường ĐH Khoa học Tự nhiên (ĐH Quốc gia Hà Nội). Ảnh: NVCC.

Năm nhất, anh cảm thấy hoang mang nhất vì không biết học ngành này ra sẽ làm gì, trong khi gia đình cũng không ai trong ngành, khiến tôi thiếu định hướng. Thậm chí, từng nghĩ đến việc bỏ học chuyển ngành. Sang năm hai, anh quyết định học Thủy văn. Một lần, anh gặp PGS.TS. Nguyễn Tiền Giang, giảng viên bộ môn Thủy văn học (nay là Trưởng khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học), thầy hỏi: “Nhà em có ai làm trong ngành này không?”, anh trả lời “Không có ai ạ”, thầy đã cười rồi nhận anh vào nhóm nghiên cứu). Từ đó, anh được truyền cảm hứng, thay đổi trong tư duy và gắn bó nhiệt huyết với nghề.

“Nhìn lại chặng đường đã và đang đi, tôi thấy có lẽ mình đã chọn đúng hướng, được làm việc để thỏa mãn đam mê và phục vụ công cuộc phát triển bền vững”, TS Vĩnh chia sẻ.

TS Vĩnh tiết lộ, hiện tại, thu nhập của anh 6 con số, đủ để sống cả gia đình, bao gồm hai vợ chồng và con. Là một nghiên cứu viên ở một đại học danh tiếng mang tầm quốc tế, anh không bị lo lắng bởi “cơm áo gạo tiền”, nhưng lại có áp lực với câu hỏi: Làm thế nào để gây dựng tên tuổi trong giới khoa học?

Dù ở nơi xa, trái tim anh vẫn hướng về quê hương, mong muốn được kết hợp làm việc với các đơn vị trong nước trong việc tư vấn, dự báo trong lĩnh vực thủy văn, giảm thiểu ngập lụt, giúp đỡ cuộc sống đồng bào.

Mai Loan

Nguồn Tri Thức & Cuộc Sống : https://kienthuc.net.vn/tac-gia-cong-trinh-chong-ngap-ung-dung-toan-nuoc-my-hien-ke-cho-ha-noi-post1581668.html