Sử dụng công nghệ chủ động làm giảm tác động của lũ lụt và thiên tai t

Thiết kế thiển cận là gốc rễ của nhiều sự tàn phá gây ra bởi những vấn đề về môi trường, cho dù đó là lũ lụt, động đất, sóng thần, thảm họa thiên nhiên khác. Các tòa nhà và cơ sở hạ tầng thiết yếu sụp đổ bởi vì chúng đã không được thiết kế để có thể chịu được những tác động mạnh mẽ hiện nay của mẹ thiên nhiên... Công nghệ 3D của Autodesk cho phép chúng ta mô hình hóa đô thị và mô phỏng cách môi trường xây dựng sẽ hoạt động như thế nào trong hoàn cảnh thiên tai xảy ra, giúp giảm thiểu thiệt hại ở mức thấp nhất. 

Mô hình 3D hiển thị cơ sở hạ tầng trên và dưới lòng đất trong trung tâm thành phố Las Vegas, như thể hiện trên một chiếc iPad sử dụng bởi Courtesy VTN Consulting phần mềm InfraWorks 360 Pro.

Xét về vịa trí địa lý và môi trường tự nhiên, Việt Nam nằm trong một trong những quốc gia rất dễ phải hứng chịu thảm họa thiên nhiên bao gồm lũ lụt và bão nhiệt đới (bão), lốc xoáy, sạt lở đất và hạn hán. Một tỷ lệ rất cao của dân số sinh sống ở các vùng ven biển của đất nước và họ đang bị ảnh hưởng bởi lũ lụt và bão theo mùa. Báo cáo của Ngân hàng Thế giới (World Bank) cho thấy rằng khoảng 59% tổng diện tích đất và 71% dân số dễ bị ảnh hưởng bởi lốc xoáy và lũ lụt. Hơn nữa, đã có những lo ngại tăng cao về tác động của biến đổi khí hậu vào tần số và cường độ của các thiên tai khí hậu tại Việt Nam.

Mặc dù đã có việc lập kế hoạch và chuẩn bị cho việc phòng chống bão, thiết hại của cơn bão đã gây ra cho Việt Nam với khoảng 25.000 ngôi nhà bị phá hủy và gây thiệt hại lên tới khoảng 1,5 nghìn tỷ đồng (71 triệu USD) ở các tỉnh duyên hải miền Trung. Thiệt hại về người, cơ sở hạ tầng thực sự là một tổn thất rất lớn cho các nhà chức trách về mặt kinh tế.

Tuy nhiên, công nghệ hiện đại ngày nay có thể cung cấp cho các chính phủ, các nhà hoạch định và các kỹ sư thông tin phản hồi cần thiết, cung cấp một cách tốt hơn để dự đoán tính hình của môi trường xây dựng - hoặc môi trường sẽ sớm được xây dựng - trong một nguy cơ cụ thể. Trong thực tế, công nghệ tiên tiến cung cấp một phương pháp chủ động để tạo ra các tổ chức cộng đồng phòng chống thiên tai hiệu quả hơn.

Nhưng không cần phải nói, chính phủ phải tìm những cách mới để ngăn chặn và giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt. Điều này bao gồm phát triển cơ sở hạ tầng và bảo trì dài hạn và sự chuẩn bị sẵn sàng trong trường hợp có thiên tai. Ngày nay, công nghệ có sẵn từ Autodesk và những công ty khác đã hội tụ kiến trúc, thiết kế kỹ thuật và dữ liệu không gian địa lý. Thành phố có khả năng sử dụng dữ liệu không gian địa lý chính xác và áp dụng nó trên toàn bộ vòng đời của cơ sở hạ tầng, bao gồm cả các hoạt động và bảo trì. Việc tích hợp này đã cho phép thực hiện những thay đổi quan trọng để giải quyết vấn đề quy hoạch thành phố và nhu cầu quản lý.

Mô hình 3D Kỹ thuật số của một thành phố

Mọi người chỉ có thể tưởng tượng việc lập quy hoạch và quản lý đô thị sẽ khó khăn như thế nào, đặc biệt là khi các dữ liệu thông thường không đầy đủ hoặc đã lỗi thời, và các hệ thống khác nhau chứa các dữ liệu đó không thể kết nối với nhau. Thách thức to lớn đối với chính phủ là phải giải quyết một cách hiệu quả nhất các vấn đề phát sinh từ tình trạng khan hiếm đất đai, tốc độ phát triển nhanh chóng, và nhu cầu ngày càng tăng cho các dữ liệu liên quan đến đất đai từ khu vực nhà nước và tư nhân. Điều này sẽ đặt một gánh nặng về chi phí để nhanh chóng đưa ra các quyết định về quản lý cơ sở vật chất, quy hoạch đô thị và các dự án công trình công cộng. Những quyết định như vậy đòi hỏi các tổ chức chính phủ phải tập hợp lại một loạt các dữ liệu từ các nguồn trong và ngoài nước, để thực sự hiểu các dữ liệu và sự phụ thuộc giữa các cấu trúc khác nhau, các tài sản và đối tượng tiếp nhận.

Trên quy mô lớn, việc tạo ra các mô hình thành phố ảo 3D có thể giúp các chủ sở hữu, các nhà xây dựng, kiến trúc sư, kỹ sư và thậm chí cả công chúng hiểu và xác định được khu vực cần ưu tiên với các nỗ lực phục hồi sau vụ thảm hoạ thiên nhiên để tiến hành sửa chữa một cách nhanh chóng nhất. Điều này đặc biệt có liên quan cho các hệ thống dịch vụ công cộng bị hư hỏng, những dịch vụ vô cùng thiết yếu cho cuộc sống và kinh doanh để trở lại bình thường. Hơn nữa, mô hình có thể được sử dụng để quy hoạch xây dựng tương lai của thành phố có hiệu quả hơn.

Ví dụ, thành phố Las Vegas đang tạo ra một mô hình 3D kỹ thuật số của thành phố, với sự giúp đỡ của công ty VTN Consulting và Autodesk. Mô hình này sẽ bao gồm cơ sở hạ tầng trên và dưới mặt đất. Các quy hoạch thành phố, điều tra viên, kỹ sư, công trình công cộng và những đối tượng có nhu cầu khác có thể truy cập vào mô hình này. Lãnh đạo thành phố muốn có một hệ thống cho thấy sự phát triển đô thị, và giúp chỉ ra nơi các khu vực tốt nhất là cho sự phát triển trong tương lai.

Đi một bước xa hơn, nếu tất cả các yếu tố được đưa vào mô hình, việc mô phỏng thảm họa thực tế trên mô hình 3D và hình dung cách một cấu trúc đặc biệt đối phó với những ảnh hưởng thiên tai là khả thi. Việc mô phỏng như vậy cho phép nắm bắt tốt hơn tình trạng môi trường để tạo ra một kế hoạch bảo trì phù hợp, hoặc trong trường hợp của một thảm họa thực tế, nó cho phép chuẩn bị kỹ lưỡng hơn cho các giải pháp ứng cứu khẩn cấp và đối phó nhanh chóng và hiệu quả với các tình huống khẩn cấp.

Đối với lực lượng phản ứng tiên phong như cảnh sát và lính cứu hỏa, các mô hình 3D chính xác có nghĩa là họ không còn cần phải mạo hiểm cuộc sống của họ để thăm dò một khu vực ảnh hưởng một cách liều lĩnh. Thay vào đó, họ sẽ có trong tầm tay một môi trường mô phỏng kỹ thuật số cung cấp dữ liệu chính xác về kiến trúc và thiết kế kỹ thuật của tòa nhà, cũng như cảnh quan đô thị xung quanh bao gồm cả cơ sở hạ tầng ngầm dưới lòng đất.

Nếu đội ngũ phản ứng tiên phong nói trên được trang bị iPad hiển thị các mô hình 3D mà chỉ ra vị trí đường ống khí ga trước khi tiến vào giải cứu một tòa nhà bị hư hỏng, đây có thể là thông tin cho sự an toàn của họ. Quay trở lại vấn đề của lũ lụt, các nhà quy hoạch khẩn cấp chuẩn bị cho tác động của lũ lụt có thể mô phỏng một mô hình 3D của thành phố bao gồm các tòa nhà, địa hình kỹ thuật số, và các tiện dịch vụ tiện ích thông minh và mạng viễn thông. Điều này sẽ giúp các nhà quy hoạch xác định năng lượng, thông tin liên lạc, hệ thống nước và xử lý nước thải có thể bị ảnh hưởng và gián đoạn bởi lũ lụt.

Mô hình 3D quy mô thành phố Seattle với hiển thị trực quan của vị trí của giao thông chính và các đường dẫn điện nước.

Khi không có một Mô hình kỹ thuật số 3D của thành phố

Ngay cả khi chính phủ chưa sẵn sàng đầu tư trong việc tạo ra một kỹ thuật số toàn bộ 3D mô hình thành phố nào, vẫn có hy vọng cho công tác phòng chống thiên tai tốt hơn. Chúng tôi đã thấy giải pháp của Autodesk đang được sử dụng thành công bởi các chuyên gia, các nhà hoạch định chính sách và công chúng để dự đoán chính xác tác động của trận động đất đối với cơ sở hạ tầng quan trọng trước khi chúng xảy ra. Công nghệ của Autodesk cũng có thể được sử dụng để nhận thức được tác động của bão và lũ lụt.

Ví dụ, bộ phần mềm thiết kế cơ sở hạ tầng 2014 của Autodesk (Autodesk Infrastructure Design Suite 2014) cung cấp công nghệ để giúp các nhà hoạch định thành phố mô phỏng lũ lụt. Hệ thống sông và lũ của bộ phần mềm này có thể phân tích các dòng sông để giúp xác định vị trí lũ lụt trong tương lai. Hệ thống phân tích Bão và Vệ sinh Môi trường cho phép bạn thực hiện các phân tích ban đầu trong quá trình thiết kế cho nhiều loại công trình, bao gồm cả hệ thống mạng lưới thoát nước mưa đô thị, hệ thống đường thoát nước tại đường cao tốc và hệ thống thoát nước vệ sinh.

Phần mềm Autodesk Robot Structural Analysis có khả năng mô phỏng địa chấn cho phép bạn mô phỏng hoạt động của khu vực môi trường xây dựng (nhà cửa, đường xá, cầu cống, vv) cũng như cấu trúc dự kiến trong tình huống thiên tai khác nhau.

Công nghệ tính toán động lực học chất lỏng (CFD) của Autodesk mô phỏng đầy đủ các tác động xảy ra của lũ lụt , ví dụ như khi đập nước bị sụp đổ. Các nghiên cứu đã giúp cơ quan quản lý thiên tai của Trung Quốc nắm bắt rõ hơn về tất cả những tác động của lũ lụt thảm khốc sẽ xảy ra nếu một trong những đập nước lớn nhất của Trung Quốc bị sụp đổ.

Với Autodesk SIM 360, các kỹ sư kết cấu có thể kiểm tra động lực phản ứng và hoạt động của các vật liệu như bê tông, để hiểu được đầy đủ tác động của lũ lụt có thể xảy ra khi các con đập nước đang bị tổn hại, để dự đoán tốt hơn độ bền lâu dài.

Phần mềm như Autodesk InfraWorks 360 Pro và Autodesk 3ds Max Design có thể được sử dụng để hiển thị các hình ảnh cấu trúc sẽ phản ứng như thế nào. Sự hiện thị thực tế dựa trên dữ liệu phong phú, các mô hình kỹ thuật chính xác cho phép mọi đối tượng có thể nắm bắt những kết quả thảm khốc của thiên tai mà những báo cáo hay dữ liệu lưu trữ không thể nhìn thấy được.

Mục đích của việc áp dụng công nghệ

Khi dân số đô thị ở châu Á đang tăng nhanh, các rủi ro đối với người và tài sản do thiên tai tiếp tục cũng tiếp tục tăng. Trong khi chúng ta hiểu được nhiều hơn nguồn gốc của những thảm họa theo thời gian, chúng ta vẫn không thể hoàn toàn dự đoán các thiên tai như bão, lũ lụt và động đất sẽ sẽ xảy ra khi nào và nơi nào. Nhưng chúng ta biết rằng nó chắc chắn sẽ đến, và chúng ta có thể thực hiện công việc chuẩn bị phòng chống tốt hơn.

Thật may là giờ đây chúng ta đã có công nghệ cho phép chúng ta mô hình hóa và mô phỏng cách môi trường xây dựng sẽ hoạt động như thế nào trong hoàn cảnh thiên tai xảy ra. Chúng ta có khả năng tính toán gần như vô hạn của điện toán đám mây để tích lũy lượng lớn dữ liệu và mô phỏng hiệu suất của cấu trúc trong những điều kiện khác nhau. Và chúng ta có khả năng để thấy rằng sự phong phú của cấu trúc dữ liệu trong các hình thức dễ dàng điều chỉnh các mô hình 3D trên các thiết bị di động và cung cấp cho các lực lượng phản ứng tiên phong và quan chức chính phủ, những người cần nó để xử lý các vấn đề thiên tai.

Gianluca Lange - Phụ trách ngành công nghiệp mảng Kiến trúc và Xây dựng, Autodesk ASEAN