Tổng quan về nghiên cứu ứng dụng cỏ vetiver trong giảm nhẹ thiên tai và bảo vệ hạ tầng giao thông ở Việt Nam

A review: Vetiver In Natural Disaster Mitigation And Protection Of Transportation Infrastructure in Vietnam

Phan Trần Thanh Trúc
Bộ Môn Cầu Đường, Trường Đại Học Xây Dựng Miền Trung.
E-mail: [email protected]
Huỳnh Ngọc Hào
Phân hiệu trường Đại Học Xây Dựng Miền Trụng tại Đà Nẵng, Đà Nẵng
Phan Thanh Tùng
Công ty TNHH Tư Vấn Công Nghệ và Thương Mại Mtech Việt Nam, Đà Nẵng

Tóm tắt

Cỏ Vetiver (Chrysopogon zizanioides), một loại cỏ nhiệt đới, đã chứng tỏ nhiều ứng dụng hữu ích trong lĩnh vực hạ tầng giao thông và giảm nhẹ thiên tai. Tại Việt Nam, một quốc gia thường xuyên chịu ảnh hưởng của các thiên tai tự nhiên như lũ lụt và sạt lở đất đá, việc sử dụng cỏ vetiver đã trở thành giải pháp quan trọng trong bảo vệ và gia cố các tuyến đường giao thông. Các nghiên cứu và dự án thực tế đã tổng hợp, phân tích các ứng dụng của cỏ Vetiver trong chống xói mòn đất và ngăn ngừa sạt lở đất đá dọc theo các công trình giao thông. Kết quả cho thấy, hệ thống cỏ Vetiver không chỉ phù hợp với điều kiện địa lý và khí hậu tại Việt Nam mà còn mang lại hiệu quả đáng kể trong việc chống xói mòn, ổn định taluy và bảo vệ hạ tầng giao thông. Việc áp dụng rộng rãi cây cỏ Vetiver không chỉ góp phần bảo vệ hạ tầng giao thông mà còn đóng vai trò quan trọng trong phát triển bền vững, giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu và bảo vệ môi trường tự nhiên.
Từ khóa: cỏ Vetiver, xói mòn đất, sạt lở đất đá, đường giao thông

Đặt vấn đề

Hệ thống cỏ Vetiver (Vetiver System – VS), được Ngân hàng Thế giới triển khai từ giữa những năm 1980 tại Ấn Độ, sử dụng cỏ Vetiver (Chrysopogon zizanioides) như một giải pháp bảo vệ đất và nước trong nông nghiệp. Qua hơn 20 năm nghiên cứu, hệ thống này đã chứng minh vai trò không chỉ trong sản xuất nông nghiệp mà còn là một biện pháp kỹ thuật sinh học hiệu quả để ổn định đất trên sườn dốc, xử lý nước thải, cải tạo đất ô nhiễm và nâng cao chất lượng môi trường. Hệ thống này nổi bật bởi sự đơn giản, dễ thực hiện, chi phí thấp, ít cần bảo trì nhưng lại mang lại hiệu quả cao. Những hàng cỏ Vetiver được trồng thành các bờ rào tự nhiên giúp làm chậm dòng chảy, phân tán nước mặt, giữ ẩm cho đất, hạn chế xói mòn và tập trung bồi tích tại các vị trí cụ thể. Đặc biệt, bộ rễ ăn sâu và bám chặt vào đất giúp đất khó bị rửa trôi, tăng khả năng chống sạt lở và chịu hạn, đặc biệt trên các khu vực sườn đất dốc. Với các đặc tính ưu việt này, hệ thống cỏ Vetiver đã và đang được áp dụng rộng rãi trong kiểm soát xói mòn, bảo vệ nguồn nước và cải thiện môi trường, góp phần giải quyết các thách thức lớn về biến đổi khí hậu và phát triển bền vững [1] [2] [3][7].
Các kết quả nghiên cứu thành công từ những dự án nghiên cứu khoa học và cả dự án thí điểm thực tế khi triển khai ở các địa phương ở Việt Nam đã cho thấy rằng việc áp dụng ứng dụng cỏ Vetiver ở Việt Nam là cấp thiết và đúng đắn trong công tác bảo vệ môi trường, giảm nhẹ thiên tai dọc theo các tuyến đường giao thông ở Việt Nam [1][2]. Vì vậy, trong bài báo này, nhóm tác giả sẽ tổng hợp lại các ứng dụng, cơ chế ổn định mái dốc và các dự án thực tế đã áp dụng cỏ vetiver trong chống xói mòn đất và sạt lở đất đá dọc theo các công trình giao thông ở Việt Nam. Qua đó, kêu gọi và thúc đẩy mạnh mẽ hơn việc ứng dụng của hệ thống cỏ Vetiver trong công tác giảm nhẹ thiên tai và bảo vệ hạ tầng giao thông ở Việt Nam. Một số ứng dụng chính của cỏ Vetiver trong lĩnh vực giao thông, môi trường, và ngành khác thể hiện ở Hình 2.

Cơ chế gia cường mái dốc và chống xói mòn của cỏ Vetiver

Cơ chế gia cường mái dốc với chức năng “Neo đất sống”

Rễ cỏ Vetiver phát triển bộ rễ dày đặc, mọc nhanh và bám chặt, ăn sâu xuống đất từ 2 – 4 m. Vì vây, bộ rễ này giúp ngăn cản sự xói mòn đất và giữ cho cỏ sống được qua mùa khô hanh. Và rễ cỏ Vetiver đóng vai trò chức năng giống như các “neo đất sống” đến độ sâu tới 2 – 4 m để ổn định mái dốc (Hình 3).

Sức chống cắt của rễ cỏ Vetiver

Các thí nghiệm của Nilaweera và Hengchaovanich (1996) [4], và Hengchaovanich (1998) [5] cho thấy lực kéo của rễ cỏ Vetiver tăng tỷ lệ nghịch với đường kính rễ, tức là các rễ nhỏ có sức kháng cắt trên đơn vị diện tích lớn hơn các rễ to (Hình 4). Sức kháng cắt của rễ cỏ Vetiver thay đổi trong khoảng 40 – 180 MPa khi đường kính rễ thay đổi trong khoảng 0,2 – 2,2 mm. Sức kháng cắt trung bình thiết kế là khoảng 75 MPa ứng với đường kính rễ 0,7 – 0,8 mm, tức là kích thước phổ biến nhất của rễ cỏ vetiver (giá trị trên tương đương khoảng 1/6 sức kháng cắt của thép). Điều này chứng tỏ rễ cỏ Vetiver khỏe hơn rễ một số loài cây thân gỗ khác từng được coi là có tác dụng ổn định mái dốc (Bảng 1).

Bảng 1. Sức kháng kéo của rễ một số loài thực vật [4][5]

Cơ chế chống xói mòn của cỏ Vetiver

Hình 5 thể hiện cơ chế chống xói mòn của cỏ Vetiver, theo đó cỏ Vetiver được trồng theo hàng theo đường đồng mức trên sườn dốc đã góp phần lái dòng chảy ra nơi khác (Hình 5). Ngoài ra, hàng rào cỏ Vetiver sau khi được hình thành chức năng giống các bờ đất làm cho cho nước mặt chảy chậm và dàn đều trên sườn dốc, qua đó giảm nhẹ rửa trôi, xói mòn và nước mặt ngấm nhiều hơn, sâu hơn xuống dưới đất [1].

Ứng dụng cỏ vetiver chống xói mòn và ổn định mái dốc tại dự án đường Hồ Chí Minh [1]

Bộ Giao thông Vận tải tiến hành trồng cỏ vetiver đại trà nhằm bảo vệ hàng trăm km taluy đường Hồ Chí Minh từ năm 2002, suốt từ địa phận tỉnh Thanh Hóa vào đến Kon Tum (Hình 6). Ngoài ra, hiện này cỏ Vetiver cũng được trồng ở nhiều tuyến đường quốc lộ, tỉnh lộ khác như ở Quảng Ninh, Đà Nẵng, và Khánh Hòa.
Hình 6 thể hiện mái taluy sau vài trận mưa đã bị xói mòn, rửa trôi nghiêm trọng và cỏ vetiver được trồng để bảo vệ. Sau 8 tháng cỏ đã mọc tốt, ổn định được taluy, ngăn chặn hoàn toàn xói mòn, rửa trôi. Như vậy cỏ Vetiver đã phát huy khả năng bảo vệ bề mặt mái dốc, chống xói lở do nước mặt chảy tràn. Vì do đã hạn chế được xói lở, và sạt lở nông nên giải pháp này đã góp phần ổn định taluy đường rất tốt.
Phạm Hồng Đức Phước [1] trồng thử nghiệm cỏ Vetiver trên một đoạn đường tỉnh lộ đi Hòn Bà ở Khánh Hòa cũng cho thấy rõ hiệu quả của biện pháp trồng cỏ Vetiver để ổn định mái dốc. Kết quả quan sát cho thấy, có tới 65 – 100% số cỏ mới trồng sống được, tỷ lệ ra nhánh 18 – 30 nhánh/khóm, chiều cao đạt 95 – 160 cm sau 6 tháng và độ sâu ra rễ theo thời gian thể hiện ở Hình 7.

Hình 6. Đặc điểm phát triển của cỏ vetiver : a) mới trồng, b) sau 1 – 2 tháng, c) sau 10 tháng

Hình 7. Độ sâu ra rễ cỏ Vetiver tại các vị trị trên taluy đường tại khu vực Hòn Bà (Khánh Hòa): a) Taluy đào, b) Taluy đắp
Các kết quả nghiên cứu ở trên đã nhận định thêm rằng, cần có thời gian để các hàng cỏ Vetiver phát huy vai trò khi trưởng thành thì các cấu trúc bên trong taluy cần ổn định. Do vậy, thời gian cần cỏ rất quan trong trong giảm nhẹ trượt taluy nhất là trong mùa mưa. Ngoài ra, các tác giả cũng lưu ý tới độ dốc taluy không nên vượt quá 45° – 50° khi tiến hành trồng cỏ để phát huy khả năng làm việc của cỏ Vetiver. Và cuối cùng, cần cắt cỏ định kỳ để tạo điều kiện cho cỏ tiếp tục mọc tạo hàng rào kín để phát huy khả năng làm việc của cỏ Vetiver hơn [1].

Kết Luận

Việc ứng dụng cỏ Vetiver trong phòng ngừa sạt lở đất đá và bảo vệ hạ tầng giao thông tại Việt Nam đã đạt được những kết quả ấn tượng. Cỏ Vetiver không chỉ giúp giảm nguy cơ thiên tai mà còn đóng góp tích cực vào sự phát triển bền vững, bảo vệ tài nguyên đất và nước.
Với đặc tính chống xói mòn và ổn định đất, cỏ Vetiver rất phù hợp cho việc gia cố các taluy dọc theo hệ thống giao thông, giúp tăng cường sự ổn định của mái dốc và giảm thiểu các thiệt hại do sạt lở. Đây là giải pháp sinh học hiệu quả, thân thiện với môi trường và có chi phí thấp, phù hợp với điều kiện địa lý và khí hậu tại Việt Nam.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, để tối ưu hóa khả năng của cỏ Vetiver trong gia cường mái dốc và chống xói mòn, cần chú trọng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây. Việc này sẽ giúp khai thác tối đa các đặc tính ưu việt của cỏ Vetiver, đảm bảo hiệu quả lâu dài và bền vững trong các ứng dụng thực tế.

Lời cảm ơn

Các tác giả xin cảm ơn tới Trường Đại Học Xây Dựng Miền Trung đã hỗ trợ Nhóm Nghiên Cứu Hạ Tầng Bền Vững và Giảm Nhẹ Thiên Tai thực hiện bài báo khoa học này.

Tài liệu tham khảo

[1] P. Truong, T. T. Van, and E. Pinners (2008): “Vetiver system applications technical reference manual”, Vetiver Netw. Int., vol. 89
[2] Lê Việt Dũng và Lê Thị Bích Vân (2016): “Cỏ Vetiver và Các Ứng Dụng Ở Việt Nam”, NXB ĐH Cần Thơ
[3] Phan Trần Thanh Trúc và Phan Thanh Tùng (2023): “Hướng dẫn ứng dụng cỏ Vetiver trong ổn định mái dốc và xói mòn đất”, Tài liệu Lưu Hành Nội Bộ Công ty Mtech Việt Nam
[4] D. Hengchaovanich (1998): “Vetiver grass for slope stabilization and erosion control”, Office of the Royal Development Projects Board
[5] N. S. Nilaweera and D. Hengchaovanich (1996): “Assessment of strength properties of vetiver grass roots in relation to slope stabilization,” in Vetiver: A Miracle Grass, Chiang Mai (Thailand), 4-8 Feb 1996
[6] Võ Ngọc Dương, Lê Anh Tuấn, Huỳnh Vạn Thắng, Nguyễn Tố Quyên, Trần Văn Mẫn và Nguyễn Công Phong (2021): Giải pháp bảo vệ bờ sông bằng công nghệ cỏ Vetiver – trường hợp áp dụng tại xã Hòa Phong, thành phố Đà Nẵng, Tạp Chí Xây Dựng
[7] Phan Trần Thanh Trúc, Nguyễn Văn Tân, Nguyễn Kim Cường, Lương Thị Bích, Phan Thanh Tùng (2024): ”Tuyển tập hội thảo Quốc Gia “Những tiến bộ trong Xây dựng, Kiến trúc, Kinh tế & Công nghệ năm 2024”, NXB Xây Dựng, ISBN 978-604-82-8109-0.