BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ QUỐC PHÒNG
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
PHẠM ĐỨC THANH
NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH GIAO THÔNG VẬN TẢI
ĐƯỜNG BỘ ĐÔ THỊ Ở VIỆT NAM THEO HƯỚNG
GIẢM NHẸ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - NĂM 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ QUỐC PHÒNG
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
PHẠM ĐỨC THANH
NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH GIAO THÔNG VẬN TẢI
ĐƯỜNG BỘ ĐÔ THỊ Ở VIỆT NAM THEO HƯỚNG
GIẢM NHẸ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Mã số: 62 58 02 05
Tác giả xin chân thành cảm ơn Phòng Sau Đại học, Bộ môn Cầu đường Sân bay, Viện Kỹ thuật Công trình Đặc biệt, Học viện Kỹ thuật Quân sự đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận án.
Tác giả xin cảm ơn Đại học Thủy Lợi đã tạo điều kiện cho phép tác giả có
thể tham gia nghiên cứu trong những năm làm nghiên cứu sinh.
Tác giả xin cảm ơn các thầy, các đồng nghiệp ở Bộ môn Đường ô tô –
Đường thành phố, Khoa Cầu đường, Đại học Xây dựng đã có nhiều giúp đỡ trong
quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè, các đồng
chí, đồng nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ tác giả vượt qua các khó khăn để đạt
được những kết quả nghiên cứu như ngày hôm nay.
Hà Nội, ngày 15 tháng 01 năm 2016
Tác giả
Phạm Đức Thanh
-iii-
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... I
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... II
MỤC LỤC ................................................................................................................... III
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ........................................................................................ VII
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... VIII
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ......................................................................... X
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................. 5
1.1 Một số khái niệm về quy hoạch GTVT có liên quan tới BĐKH ......................... 5
1.1.1 Các khái niệm cơ bản về GTVT và BĐKH ........................................................ 5
1.1.2 Nguyên nhân và ảnh hưởng của hiện tượng BĐKH .......................................... 8
CHƯƠNG 3. QUY HOẠCH MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG VÀ TUYẾN THEO
HƯỚNG GIẢM NHẸ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ........................................................... 37
3.1 Cơ sở khoa học quy hoạch mạng lưới đường và tuyến theo hướng giảm nhẹ
BĐKH ........................................................................................................................... 37
3.1.1 Ba bài toán kinh điển trong quy hoạch MLĐ lý thuyết .................................... 37
3.1.2 Các mô hình tính lượng khí phát thải và nhiên liệu tiêu thụ của các phương
tiện giao thông đường bộ ........................................................................................... 39
3.1.3 Bài toán tìm đường đi ngắn nhất trong lý thuyết đồ thị ................................... 44
3.1.4 Phương pháp phân tích đa mục tiêu ................................................................. 44
3.2 Phương pháp thực nghiệm xây dựng mô hình tính lượng khí phát thải của
các phương tiện giao thông đường bộ đô thị ở Việt Nam ........................................ 46
3.2.1 Địa điểm, đặc điểm mẫu và số lượng mẫu thí nghiệm ..................................... 46
3.2.2 Phương pháp và quy trình đo khí thải .............................................................. 47
3.2.3 Cách đo và xử lý số liệu đo ............................................................................. 48
3.2.4 Tính toán vận tốc xe chạy từ vòng tua động cơ ............................................... 50
3.2.5 Tính toán hàm lượng lượng phát thải theo g/km .............................................. 51
3.2.6 Các bước xây dựng mô hình tính toán khí thải từ số liệu thực nghiệm ........... 51
3.3 Kết quả xây dựng mô hình tính khí thải của ô tô con ở Việt Nam ................... 52
3.3.1 Xây dựng mô hình tính khí thải của ô tô con ở Việt Nam ............................... 52
3.3.2 So sánh mô hình tính khí thải tác giả xây dựng và mô hình COPERT ............ 56
3.3.3 Bình luận về các yếu tố thực tế ảnh hưởng đến kết quả xây dựng mô hình
tính khí thải ................................................................................................................ 56
3.3.4 Ứng dụng kết quả mô hình tính khí thải cho các loại ô tô con ở Việt Nam ..... 56
3.4 Kết quả quy hoạch mạng lưới đường lý thuyết theo hướng giảm nhẹ BĐKH 57
-v3.4.1 Xét bài toán 1: bài toán đường nối theo mục tiêu tối ưu phát thải KNK và
tiêu thụ nhiên liệu ...................................................................................................... 57
3.4.2 Xét bài toán 2: bài toán đường nhánh theo mục tiêu tối ưu phát thải KNK và
tiêu thụ nhiên liệu ...................................................................................................... 60
-vi4.2.3 Đối tượng điều tra............................................................................................. 92
4.3 Kết quả lựa chọn tỷ lệ phương tiện và dạng đô thị theo hướng giảm nhẹ
BĐKH ........................................................................................................................... 93
4.3.1 Điều tra tỷ lệ sử dụng phương tiện giao thông cơ giới đường bộ đô thị ở
Việt Nam ................................................................................................................... 93
4.3.2 Xây dựng mối quan hệ giữa tỷ lệ phương tiện và mật độ dân cư đô thị .......... 94
4.3.3 Lựa chọn phương thức vận tải trên đường phố chính đô thị theo hướng giảm
nhẹ BĐKH ................................................................................................................. 96
4.3.4 Chọn dạng đô thị có hệ thống GTVT thích hợp cho việc giảm nhẹ BĐKH .. 103
4.4 Một số ví dụ minh họa chọn tỷ lệ phương tiện và dạng đô thị ở Việt Nam
theo hướng giảm nhẹ BĐKH .................................................................................... 108
4.4.1 Ví dụ chọn tỷ lệ phương tiện cho một số thành phố ở Việt Nam................... 108
4.4.2 Quy hoạch trục đường Hùng Vương theo hướng chuỗi mô hình TOD kết
hợp với tuyến xe buýt nhanh BRT nhằm giảm nhẹ BĐKH .................................... 111
4.5 Kết luận chương 4 ............................................................................................... 121
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 122
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ............................................... 125
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 126
-vii-
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
AASHTO
BĐKH
COPERT
EPA
EEA
Giao Thông Vận Tải
Tổng sản phẩm quốc nội (Gross Domestic Product)
Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System)
Mô hình quản lý và phát triển đường bộ - 4
(Highway Development and Management System – 4)
Cơ quan năng lượng quốc tế (International Energy Agency)
Ủy ban Liên chính phủ về BĐKH
(Intergovermental Panel on Climate Change)
Khí nhà kính
Mạng lưới đường
Nước biển dâng
Gồm khí NO (Nitơ oxít) và khí NO2 (Nitơ đioxít)
Phát triển bền vững
Phương tiện vận tải cá nhân
Phương tiện vận tải công cộng
Quản lý nhu cầu giao thông
(Transportation Demand Managemnet)
Phát triển đô thị gắn với các đầu mối giao thông công cộng
(Transit Oriented Development)
Chương trình phát triển Liên Hợp Quốc
(Union Nation Development Programme)
Hỗn hợp các chất hữu cơ độc hại bay trong không khí làm ô nhiễm
môi trường (Volatile Organic Compounds)
Lượng xe luân chuyển (Vehicle Kilomet Traveled)
-viii-
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Hệ số quy đổi các loại khí thải và nhiên liệu sang khí CO2 (kg) ...............7
-ixBảng 4.1 Đặc điểm của dạng đô thị trải rộng [60] [61] ............................................82
Bảng 4.2 Đặc điểm của dạng đô thị nhỏ gọn [63] [74] ............................................84
Bảng 4.3 Tổ hợp phương tiện vận tải công cộng [43] ............................................88
Bảng 4.4 Tỷ lệ các loại hình phương tiện theo khả năng phục vụ hành khách .......89
Bảng 4.5 Năng lực vận chuyển tối đa của các loại hình vận tải ..............................91
Bảng 4.6 Tỷ lệ các đối tượng ở Hà Nội ...................................................................92
Bảng 4.7 Thống kê đối tượng điều tra .....................................................................92
Bảng 4.8 Tổng hợp số lượng người chọn hình thức đi lại tương ứng với chiều dài
quãng đường khác nhau trong số 1000 người khảo sát .............................................93
Bảng 4.9 Tỷ lệ sử dụng phương tiện giao thông cơ giới đường bộ đô thị (tác giả) 94
Bảng 4.10 Tính toán khí thải và tiêu thụ nhiên liệu của các phương án tổ chức giao
thông trên đường phố chính 6 làn xe (3 làn xe cơ giới mỗi chiều) ...........................98
Bảng 4.11 Hai phương án tỷ lệ phương tiện trên đường trục chính đô thị 6 làn xe
theo mục tiêu giảm thiểu khí thải và tiêu thụ nhiên liệu (tác giả đề xuất) ................98
Bảng 4.12 Tính toán khí thải và tiêu thụ nhiên liệu của các phương án tổ chức giao
thông trên đường phố chính 4 làn xe (2 làn xe cơ giới mỗi chiều) ...........................99
Bảng 4.13 Phương án tỷ lệ phương tiện trên đường trục chính đô thị 4 làn xe theo
mục tiêu giảm thiểu khí thải và tiêu thụ nhiên liệu (tác giả đề xuất) ........................99
Bảng 4.14 Tính toán khí thải và tiêu thụ nhiên liệu của các phương án tổ chức giao
thông trên đường phố chính với 4 làn xe cơ giới mỗi chiều ...................................100
Bảng 4.15 Bốn phương án tỷ lệ phương tiện trên đường trục chính đô thị 8 làn xe
theo mục tiêu giảm thiểu khí thải và tiêu thụ nhiên liệu (tác giả đề xuất) ..............101
Bảng 4.16 So sánh một số phương án tổ chức giao thông cho đường 4 làn và 6 làn
xe .............................................................................................................................103
Bảng 4.17 So sánh dạng đô thị trải rộng và dạng đô thị nhỏ gọn theo các tiêu chí về
môi trường trong phát triển bền vững .....................................................................108
Bảng 4.18 Tính toán chọn tỷ lệ phương tiện ở một số thành phố ở Việt Nam.......109
Bảng 4.19 Quy mô dân số Thành phố Việt Trì, tỉnh Phú Thọ ..............................111
Hình 3.8 Đồ thị tương quan giữa khí thải (CO+HC) và vận tốc của ô tô con
(1,41L
1. Tính cấp thiết của đề tài
Biến đổi khí hậu (BĐKH) đã trở thành mối đe doạ lớn nhất của nhân loại
trong thế kỷ 21 và được cả thế giới quan tâm. Theo đánh giá của Ngân hàng Thế
giới [29], Việt Nam là một trong 5 nước dễ bị tổn thương nhất do BĐKH và mực
nước biển dâng (NBD). Gần đây nhất, tại kỳ họp Đại hội đồng Liên hợp quốc
khóa 70 (28/9/2015-3/10/2015) đã chính thức thông qua “Chương trình nghị sự
phát triển bền vững toàn cầu năm 2030” bao gồm 17 mục tiêu phát triển bền
vững nhằm đạt được 3 thành tựu đó là: chấm dứt đói nghèo, đấu tranh với tình
trạng bất bình đẳng và ứng phó với BĐKH.
Ứng phó với BĐKH là hoạt động của con người nhằm giảm nhẹ BĐKH và
thích ứng với BĐKH. Vấn đề ứng phó với BĐKH cũng được Đảng và Nhà nước ta
đặc biệt quan tâm và xác định ứng phó với BĐKH có ý nghĩa sống còn đối với Việt
Nam và đã đặt ra nhiệm vụ ứng phó với BĐKH cho từng ngành và từng địa phương.
Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt “Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với
biến đổi khí hậu” [14],“Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu” [15], “Kế hoạch
hành động quốc gia về biến đổi khí hậu giai đoạn 2012 – 2020” [19]. Ban Chấp
hành Trung ương Đảng đã ban hành Nghị quyết số 24 NQ/TW về “Chủ động ứng
phó với biến đổi khí hậu, tăng cường quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường” [2].
Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với BĐKH do Thủ tướng phê duyệt
(QĐ số 158/2008/QĐ-TTg) [14] đã giao nhiệm vụ cho Bộ Giao thông vận tải
(GTVT) trong giai đoạn 2009 – 2015: “xây dựng và triển khai kế hoạch hành động
ứng phó với BĐKH của Bộ GTVT”:
“Đánh giá tác động và xác định các giải pháp ứng phó với BĐKH và NBD do
Bộ quản lý.
Tích hợp các vấn đề BĐKH vào các chiến lược, chương trình, kế hoạch và quy
hoạch của Bộ.
Triển khai thực hiện các nhiệm vụ liên quan khác: các phương án điều chỉnh
các quy hoạch và thiết kế công trình GTVT, kế hoạch và các giải pháp giảm nhẹ
phát thải, tiết kiệm và sử dụng hiệu quả năng lượng, tăng cường sử dụng nguồn
- Mục tiêu tổng quát:
Nghiên cứu và đề xuất một số giải pháp cho quy hoạch GTVT đường bộ đô
thị theo hướng làm giảm nhẹ BĐKH.
- Mục tiêu cụ thể:
+ Xây dựng khung tiêu chí trong quy hoạch GTVT đường bộ đô thị theo
hướng làm giảm nhẹ BĐKH.
-3+ Xây dựng một số nội dung về quy hoạch MLĐ và tuyến theo hướng giảm
nhẹ BĐKH: xây dựng mô hình tính khí thải của ô tô con ở Việt Nam, kết hợp mô
hình tính khí thải với các bài toán quy hoạch MLĐ lý thuyết và bài toán tìm đường
đi trong lý thuyết đồ thị theo mục tiêu tối ưu khí thải và nhiên liệu tiêu thụ nhằm
giảm nhẹ BĐKH.
+ Lựa chọn tỷ lệ phương tiện và dạng đô thị theo hướng giảm nhẹ BĐKH.
Thông qua tiêu chí GTVT có khả năng giảm nhẹ BĐKH góp phần củng cố, bổ sung
lý thuyết về dạng đô thị phát triển bền vững.
3. Đối tượng nghiên cứu
Đề cập 3 thành phần của hệ thống GTVT đường bộ đô thị: phương tiện,
đường bộ đô thị và quản lý phát triển liên quan đến phát thải KNK và BĐKH.
4. Phạm vi nghiên cứu
Lĩnh vực quy hoạch GTVT đường bộ đô thị ở Việt Nam
5. Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu đề tài, tác giả sử dụng các phương pháp sau đây:
- Phương pháp phân tích tổng hợp: để đánh giá tổng quan tình hình quy hoạch
GTVT đường bộ đô thị có liên quan tới BĐKH trên thế giới và ở Việt Nam.
- Phương pháp thực nghiệm và điều tra khảo sát: đo đạc thực nghiệm khí thải
của các phương tiện giao thông ở đô thị Việt Nam, điều tra nhu cầu sử dụng phương
dân cư đô thị có thể tham khảo trong việc phân chia phương thức trong quy hoạch
GTVT đường bộ đô thị (bước 3 trong mô hình 4 bước).
- Bài toán xác định MLĐ và tuyến tối ưu trên cơ sở giảm thiểu lượng phát
thải và tiêu thụ nhiên liệu có thể tham khảo trong việc ấn định mạng lưới trong quy
hoạch GTVT đường bộ đô thị (bước 4 trong mô hình 4 bước).
- Các kết quả nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm và điều tra xã hội học trong
luận án có thể áp dụng trong thực tiễn quy hoạch GTVT đường bộ đô thị ở Việt Nam.
8. Cấu trúc luận án
Luận án gồm phần mở đầu, 04 chương (minh họa như sơ đồ bên dưới), phần
kết luận và kiến nghị, với 124 trang thuyết minh, trong đó có 42 bảng, 56 hình vẽ đồ
thị. Ngoài ra, luận án còn có 97 tài liệu tham khảo và 52 trang phụ lục.
Chương 1.
Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chương 2. Xây dựng khung tiêu chí
trong quy hoạch GTVT đường bộ đô
thị theo hướng giảm nhẹ BĐKH
Chương 3.
Quy hoạch mạng lưới đường
và tuyến theo hướng giảm
nhẹ BĐKH
Chương 4.
Chọn tỷ lệ phương tiện và dạng
đô thị theo hướng giảm nhẹ
BĐKH
-5-
1 kg CO
2
1 kg CH4
21 kg CO2
3
1 kg N2O
310 kg CO2
4
1 kg HFCs
5
1 kg SF6
6
1 kg PFCs
7
1 kg VOCs
làm cho nồng độ các KNK trong khí quyển tăng lên đáng kể. Theo báo cáo đánh giá
thứ 5 của IPCC năm 2013 [73], khẳng định hoạt động con người đóng góp 95% vào
nguyên nhân gây ra BĐKH hiện nay.
Nồng độ KNK tăng lên kể từ thời kỳ tiền công nghiệp, hoạt động kinh tế, xã
hội của con người đã thải vào bầu khí quyển nhiều khí CO2, CH4… Cụ thể con
người đã sử dụng nhiều các nhiên liệu hóa thạch như: xăng, dầu, than, khí đốt…
trong các nhà máy nhiệt điện, trong công nghiệp, xây dựng, GTVT và trong sinh
hoạt; phá rừng, cháy rừng; chuyển đổi sử dụng đất, sản xuất nông nghiệp, chăn nuôi,
chôn lấp rác thải. Tăng nồng độ KNK dẫn đến tăng hiệu ứng nhà kính của khí quyển và
kết quả là tăng nhiệt độ trung bình bề mặt trái đất.
b) Ảnh hưởng của BĐKH
- BĐKH làm tăng nhiệt độ không khí (trong thời gian dài):
Theo Báo cáo đánh giá thứ 4 của IPCC [72], 11 trong số 12 năm từ 1995 đến
2006 xếp hạng là năm có nhiệt độ bề mặt toàn cầu nóng nhất kể từ năm 1850 (năm
1850 là năm bắt đầu lưu trữ số liệu). Tăng nhiệt độ đang lan rộng trên toàn thế giới
và tăng cao hơn ở các vùng Bắc bán cầu.
Tại Việt Nam, theo PGS.TS. Nguyễn Văn Thắng và cộng sự [41], trong 50
năm qua, nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,5 – 0,70C trên phạm vi cả nước.
Nhiệt độ mùa đông tăng nhanh hơn nhiệt độ mùa hè và nhiệt độ vùng sâu trong đất
liền tăng nhanh hơn so với nhiệt độ vùng ven biển và hải đảo (Bảng 1.2).
Bảng 1.2 Mức tăng nhiệt độ và mức thay đổi lượng mưa trong 50 năm qua ở các vùng khí
hậu của Việt Nam [41]
Vùng khí hậu
Tây Bắc Bộ
Đông Bắc Bộ
Đồng bằng Bắc Bộ
Bắc Trung Bộ
Nam Trung Bộ
Tây Nguyên
Nam Bộ
-6
-2
0
-9
-7
0
-13
-11
4
-5
-3
20
20
20
19
9
11
27
6
9
-9Theo kịch bản phát thải trung bình, vào giữa thế kỷ 21, trên đa phần diện
tích nước ta, nhiệt độ trung bình năm có mức tăng từ 1,2 đến 1,60C và đến cuối thế
kỷ 21, nhiệt độ tăng từ 1,9 đến 30C. Đồng thời nhiệt độ cực trị cũng tăng rõ rệt. Vào
cuối thế kỷ 21, số ngày nắng nóng (nhiệt độ cao nhất trên 350C) tăng từ 15 đến 30
ngày trên phần lớn diện tích cả nước [6] .
- BĐKH làm thay đổi lượng mưa:
Lượng mưa trong vòng 50 năm qua có xu hướng giảm ở phía Bắc và tăng ở
phía Nam lãnh thổ. Khu vực Nam Trung Bộ có lượng mưa mùa khô, mùa mưa và
Bộ
Nam
Trung
Bộ
Tây
Nguyên
Nam
Bộ
126
87
108
12
-40
0
-40
50
58
sự gia tăng đáng kể như ví dụ ở Hình 1.3
-11-
Hình 1.3 Số lượng thiên tai liên quan đến khí hậu từ năm 1900 đến năm 2011
(Cơ sở dữ liệu thiên tai toàn cầu, />1.1.3 Tác động tương hỗ giữa BĐKH và hệ thống GTVT
a) Tác động của BĐKH đến hệ thống GTVT
- Tác động của xu thế nóng lên toàn cầu đến hệ thống GTVT:
Tác giả đã phân tích, tổng hợp tác động của xu thế nóng lên toàn cầu đến hệ
thống GTVT và đã công bố ở tài liệu [36] như sau:
+ Làm tăng tiêu hao năng lượng của các động cơ, trong đó có hệ thống làm mát
của các phương tiện vận chuyển. Làm tăng chi phí thông gió. Cùng với nhu cầu đổi
mới công nghệ để giảm phát thải KNK, những tác động trên sẽ gây ra xu hướng tăng
chi phí vận tải.
+ Ảnh hưởng đến kết cấu mặt đường, phương án sử dụng kết cấu mặt đường,
loại vật liệu làm mặt đường cũng phải chịu được nhiệt độ cao hơn nhưng không cần
thiết phải chịu được nhiệt độ quá thấp.
+ Người tham gia giao thông (đặc biệt người đi bộ và người đi xe đạp) cảm
thấy khó chịu, mệt mỏi hơn từ đó làm năng suất lao động thấp, tiềm ẩn nguyên nhân
Copyright: Tài liệu đại học ©