Trước tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng, quản lý đê điều được định hướng chuyển từ cách tiếp cận dựa nhiều vào kinh nghiệm sang dữ liệu - thích ứng, với AI, bản sao số, viễn thám, IoT và các giải pháp dựa vào tự nhiên.
Bộ Nông nghiệp và Môi trường đang lấy ý kiến xây dựng Quy hoạch đê điều hệ thống đê biển, đê cửa sông các tỉnh, thành phố từ Quảng Ninh đến Kiên Giang thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050.
Theo báo cáo phục vụ xây dựng Quy hoạch, hệ thống đê biển, đê cửa sông đóng vai trò "lá chắn thép" bảo vệ an ninh quốc phòng và phát triển kinh tế biển. Tuy nhiên, trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng, yêu cầu đặt ra không chỉ là "ngăn mặn, giữ ngọt" mà còn phải chuyển sang tư duy "quản lý rủi ro thiên tai" và "thích ứng linh hoạt".
Khoa học và công nghệ được xác định là yếu tố then chốt để giải quyết những vấn đề đặc thù như nền đất yếu tại đồng bằng sông Cửu Long, bão cực đoan tại miền Trung và triều cường.
Trên cơ sở xu hướng thủy lợi thế giới và thực tiễn ứng dụng tại Việt Nam, báo cáo dự báo tiến bộ khoa học và công nghệ ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống và công tác đê điều tập trung vào 5 nhóm chủ đạo: công nghệ mô hình hóa, dự báo và số hóa; công nghệ khảo sát, quan trắc và dữ liệu lớn; vật liệu và kết cấu công trình; công nghệ xử lý nền đất yếu và thi công; thiết kế thuận thiên, giải pháp dựa vào tự nhiên.
AI, bản sao số hỗ trợ quản lý rủi ro
Đối với công nghệ mô hình hóa, các mô hình toán một chiều, hai chiều và ba chiều tiếp tục là công cụ nền tảng để tính toán, dự báo các quá trình thủy - thạch động lực như dòng chảy, sóng, vận chuyển bùn cát và biến đổi hình thái cửa sông, đường bờ biển. Qua đó, hỗ trợ tối ưu hóa thiết kế công trình, hạn chế xói lở hoặc bồi lắng không mong muốn.
Một xu hướng nổi lên những năm gần đây là kết hợp mô hình thủy lực truyền thống với trí tuệ nhân tạo (AI) và công nghệ digital twin - bản sao số.
Theo nghiên cứu tổng quan hệ thống công bố năm 2025 trên tạp chí Remote Sensing, tổng hợp 85 nghiên cứu bình duyệt giai đoạn 2018-2025, digital twin tích hợp viễn thám và học máy giúp giảm tới 40% thời gian phản ứng trong quản lý rủi ro ngập lụt đô thị.
Các công nghệ mới sẽ hỗ trợ xây dựng và quản lý hệ thống đê điều nhiều quả hơn. Ảnh: Lê Bình.Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) cũng ghi nhận việc cảnh báo sớm ít nhất 24 giờ trước khi xảy ra lũ có thể giảm khoảng 30% thiệt hại. Nhiều quốc gia như Hàn Quốc và các nước châu Âu đang phát triển hệ thống dự báo lũ vận hành trên nền tảng AI - digital twin dự kiến đưa vào vận hành từ năm 2026.
Báo cáo cho rằng đây là hướng công nghệ cần được nghiên cứu, thí điểm áp dụng cho hệ thống đê biển, đê cửa sông Việt Nam trong giai đoạn tới, đặc biệt tại các lưu vực sông lớn và vùng cửa sông trọng điểm. Cùng với đó là phát triển, nâng cấp các trạm đo khí tượng - thủy văn, độ mặn theo thời gian thực để cung cấp dữ liệu đầu vào kịp thời cho quản lý đê điều và ứng phó với lũ, hạn mặn, bão.
Số hóa hệ thống đê biển
Một xu hướng quan trọng khác là đẩy mạnh ứng dụng công nghệ quan trắc tự động, viễn thám để giám sát tình trạng đê, bờ biển, cửa sông theo thời gian thực, kịp thời phát hiện và xử lý các sự cố sạt lở.
Công nghệ viễn thám và LiDAR gắn trên thiết bị bay không người lái (UAV) cho phép lập bản đồ địa hình 3D tuyến đê với độ chính xác cao trong thời gian ngắn, thay thế dần phương pháp đo đạc truyền thống. Báo cáo dự báo đến năm 2030, việc số hóa toàn bộ hệ thống đê biển Việt Nam sẽ cơ bản hoàn tất. Hệ thống quan trắc thời gian thực ứng dụng Internet vạn vật (IoT), với các cảm biến áp lực nước lỗ rỗng, chuyển vị ngang, đứng gắn trong thân và nền đê, có thể truyền dữ liệu về trung tâm điều hành, giúp cảnh báo sớm nguy cơ vỡ đê, đặc biệt tại các điểm xung yếu như Nam Định, Thái Bình, Cà Mau.
Đi cùng với công nghệ là yêu cầu đối với nguồn nhân lực. Nhân lực quản lý đê điều cần được đào tạo để vận hành hệ thống SCADA và ra quyết định dựa trên dữ liệu số.
Việc tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn gồm quan trắc mặt đất, viễn thám và mô hình dự báo thời tiết số vào một nền tảng dữ liệu lớn dùng chung cho toàn tuyến đê biển Quảng Ninh - An Giang được xác định là điều kiện tiên quyết để vận hành hiệu quả các công cụ phân tích không gian - thời gian. Nền tảng này không chỉ phục vụ quản lý đê điều mà còn hỗ trợ các quy hoạch chuyên ngành liên quan như quy hoạch không gian biển, quy hoạch sử dụng đất và quy hoạch phòng chống thiên tai.
Vật liệu mới cho những vùng có điều kiện khắc nghiệt
Trong lĩnh vực vật liệu và kết cấu công trình, các giải pháp đê, kè chắn sóng và giảm sóng mới được dự báo tiếp tục phát triển. Một trong số đó là đê giảm sóng di động dạng cấu kiện rỗng, đục lỗ, có khả năng giảm sóng và có thể di dời hoặc sắp xếp lại.
Bê tông tính năng cao, gồm bê tông cốt sợi, bê tông tự lèn, bê tông chịu mặn và sulfat, là xu hướng thay thế bê tông truyền thống, đặc biệt đối với các tuyến đê biển miền Trung chịu ăn mòn mạnh. Các khối phủ bê tông dị hình thế hệ mới như Haro, Accropode II, Core-Loc có hệ số ổn định cao hơn đá hộc hoặc khối Tetrapod cũ, giúp giảm đáng kể khối lượng bê tông sử dụng, phù hợp với các tuyến đê biển nước sâu, sóng lớn.
Đối với vùng Tây Nam Bộ, vật liệu địa kỹ thuật, đặc biệt là ống địa kỹ thuật Geotube/Geobag sử dụng vải cường độ cao bơm cát hoặc bùn nạo vét vào bên trong, được dự báo là giải pháp chủ đạo nhờ khả năng tận dụng vật liệu tại chỗ và thi công nhanh trên nền đất cực yếu.
Bên cạnh đó, hướng sử dụng vật liệu sinh học, chi phí thấp, thân thiện với môi trường đang được thử nghiệm như một giải pháp bổ trợ cho bảo vệ bờ quy mô nhỏ.
Từ "cứng hóa" sang giải pháp thuận thiên
Công nghệ xử lý nền đất yếu tiếp tục có vai trò quan trọng, đặc biệt tại khu vực từ Thành phố Hồ Chí Minh đến Kiên Giang - An Giang. Các công nghệ cố kết chân không, cọc xi măng đất và Jet Grouting tiếp tục được tối ưu hóa về giá thành, thời gian thi công, cho phép xây dựng đê kiên cố trên nền đất bùn dày.
Công nghệ thi công cũng được định hướng chuyển từ đổ bê tông tại chỗ, phụ thuộc vào thủy triều và thời tiết, sang đúc sẵn cấu kiện trong nhà máy và lắp ghép bằng sà lan, cần cẩu để bảo đảm chất lượng, đẩy nhanh tiến độ.
Đáng chú ý, xu hướng thiết kế thuận thiên cho thấy sự thay đổi trong tư duy xây dựng đê. Thay vì "cứng hóa" hoàn toàn, công nghệ sẽ hỗ trợ mô hình "đê biển kết hợp rừng ngập mặn". Các giải pháp như kè sinh thái sử dụng cấu kiện bê tông rỗng tạo điều kiện cho cây ngập mặn bám rễ; tường mềm giảm sóng bằng bè tre, rọ đá cải tiến để gây bồi, tạo bãi trước khi xây dựng đê kiên cố được đặt ra.
Công nghệ đê trụ rỗng, đê giảm sóng xa bờ vừa giảm năng lượng sóng, vừa cho phép trao đổi nước và bảo vệ hệ sinh thái ven bờ, phù hợp với khu vực phát triển du lịch và nuôi trồng thủy sản.
Nhìn tổng thể, báo cáo nhận định quá trình chuyển đổi công nghệ trong lĩnh vực đê điều đang diễn ra theo hướng chuyển dần từ cách tiếp cận "kinh nghiệm - kinh điển", với thiết kế theo hệ số an toàn cố định, thi công thủ công, quan trắc định kỳ thủ công, sang cách tiếp cận "dữ liệu - thích ứng", dựa trên phân tích rủi ro xác suất, cơ giới hóa - lắp ghép và quan trắc liên tục theo thời gian thực.
Trong đó, nhóm công nghệ mô hình hóa số và AI/digital twin có mức độ ưu tiên cao trên cả ba vùng Bắc Bộ, Trung Bộ và Nam Bộ. Trong khi đó, vật liệu địa kỹ thuật và công nghệ xử lý nền đất yếu có mức độ ưu tiên phân hóa rõ rệt, tập trung cao nhất ở Nam Bộ, nơi có điều kiện địa chất công trình bất lợi nhất trong toàn tuyến.