Cost benefit analysis of grey and green infrastructures to adapt to sea level rise in the mekong river delta

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI
VIETNAM JAPAN UNIVERSITY

PHAM THI OANH

COST–BENEFIT ANALYSIS OF MIXING
GREY AND GREEN INFRASTRUCTURES
TO ADAPT TO SEA LEVEL RISE IN
MEKONG RIVER DELTA

MASTER’S THESIS

Hanoi, 2020


VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI
VIETNAM JAPAN UNIVERSITY
PHAM THI OANH

COST–BENEFIT ANALYSIS OF GREY
AND GREEN INFRASTRUCTURES TO
ADAPT TO SEA LEVEL RISE IN
 MEKONG RIVER DELTA
MAJOR: CLIMATE CHANGE AND DEVELOPMENT
CODE: 8900201.02QTD

RESEARCH SUPERVISOR:
Associate Prof. MAKOTO TAMURA


Dr. NGUYEN VAN QUANG

Hanoi, 2020


Pledge
I   assure   that   this   thesis   is   the   results   of   my   own   research   and   has   not   been
published. The use of other research’s result and other documents must comply with
regulations. The citations and references to documents, books, research papers, and
websites must be in the list of references of the thesis. 
AUTHOR OF THE THESIS

PHAM THI OANH

1


TABLE OF CONTENT

TABLE OF CONTENTS..................................................................................ii
LIST OF TABLE.............................................................................................iv
LIST OF FIGURE.............................................................................................v
LIST OF ABBREVIATIONS..........................................................................vi
ACKNOWLEDGMENT.................................................................................vii
CHAPTER 1. INTRODUCTION.....................................................................1
1.1. The necessary of the research....................................................................................................1
1.2. The research questions and hypotheses......................................................................................2
1.2.1. The questions of research........................................................................................................2
1.2.2. The hypotheses of research......................................................................................................2
1.3. Research objectives and tasks.....................................................................................................2
1.3.1. Research objectives.................................................................................................................2

1.3.2. Research tasks.........................................................................................................................3
1.4. Scope of the research..................................................................................................................4
1.5. Research Methods......................................................................................................................4
1.6. Framework of the Master’s thesis...............................................................................................5
1.7. Overview of research in Vietnam and international....................................................................5
1.7.1. Climate change and climate change impact............................................................................5
1.7.2. SLR and SLR impact in the 21st century...................................................................................6
1.7.3. Adaptation strategies...............................................................................................................8
1.7.4. Model assess the SLR impact and adaptation effectiveness...................................................12
1.7.5. MRD natural condition..........................................................................................................14
1.7.6. SLR impact in MRD...............................................................................................................15
1.7.7. Adaptation strategies in MRD...............................................................................................17
1.7.8. Research gap.........................................................................................................................18

CHAPTER 2. METHODOLOGY...................................................................20
2.1. The history of CBA and reasons for CBA................................................................................20
2.2. Outline the methodology.........................................................................................................22
2.3. Cost­benefit analysis model.....................................................................................................22
2.4. Data.........................................................................................................................................27
2.4.1. Inundation data.....................................................................................................................30

2


2.4.2. Socio­Economic Scenarios....................................................................................................31
2.4.3. MRD data..............................................................................................................................32
2.5. Estimate costs of adaptation options........................................................................................32
2.6. Estimate benefits of adaptation options...................................................................................33
2.6.1. Estimate the economic damage of dryland loss can be avoid................................................33
2.6.2. Potential affected population by SLR....................................................................................34

2.7. Applying ArcGIS software......................................................................................................34
2.7.1. Data preparation...................................................................................................................34
2.7.2. Data analysis.........................................................................................................................35

CHAPTER 3. RESULTS................................................................................37
3.1. Socio­economic damage of SLR without adaptation................................................................37
3.1.1. Identify the inundation area...................................................................................................37
3.1.2. Population at risk from SLR..................................................................................................39
3.1.3. The economic damage without adaptation............................................................................41
3.2. The economic loss in the different adaptation scenarios..........................................................44
3.2.1. The potential inundation area with adaptation......................................................................44
3.2.2. The economic damage with adaptation.................................................................................46
3.3. Cost of adaptation options.......................................................................................................46
3.4. Cost benefit analysis of mixing grey and green infrastructure.................................................49
3.5. Comparison of mixing grey and green infrastructure with other adaptation option.................50
3.6. Sensitivity analysis...................................................................................................................53
3.6.1. Change in discount rate.........................................................................................................53
3.6.2. Change in width of the mangrove belt...................................................................................54

CHAPTER 4. DISSCUSSION AND RECOMMENDATION.......................56
4.1. Summary..................................................................................................................................56
4.2. Limitation of the research and future work...............................................................................58
4.3. Recommendation......................................................................................................................59

CHAPTER 5. CONCLUSION........................................................................61
5.1. Impact of SLR on the Mekong Delta region.............................................................................61
5.2. Solutions to adapt to SLR.........................................................................................................61

REFERENCES................................................................................................63
APPENDIX.....................................................................................................67

3


LIST OF TABLE
Table 2.1: Cost and benefit of adaptation solution to reduce the damages due to 
inundation by SLR in MRD, Vietnam.....................................................................26
Table 2.3: Data sources and description..................................................................29
Table 3.1: The unit cost of land use by SSP1­5.......................................................44
Table 3.2: Unit cost of adaptation options using dikes and mangrove in 2010 
(million US$/m)......................................................................................................50
Table 3.3: Present value of the cost and benefit in different option (discount rate = 
3%).......................................................................................................................... 53
Table 3.4: Change in NPV and BCR in with discount rate = 8%............................56
Table 3.5: Change in NPV and BCR with discount rate = 10%..............................56
Table 3.5: Present value of the cost and benefit with the change in the mangrove 
width (discount rate = 3%)......................................................................................57

4


LIST OF FIGURE
Figure 1.1. Structure of the research..........................................................................3
Figure 2.1: Analytical framework of research.........................................................24
Figure 2.2: Cost­benefit analysis model..................................................................25
Figure 2.3: The potential inundated area in MRD by SLR in 2100.........................32
Figure 2.4: World population and GDP in different SSP scenarios (Source: IIASA, 
2018)....................................................................................................................... 34
Figure 3.1: The potentially inundated area by land use in MRD in the 2020, 2050, 
2100 respectively.....................................................................................................39

Figure 3.2: Potentially inundated area due to SLR in MRD in the 21st century.......39
Figure 3.3: Land use of potentially inundated areas due to SLR in 2100 in MRD. .40
Figure 3.4: The potentially inundated by districts in MRD.....................................41
in 2020, 2050, 2100 respectively.............................................................................41
Figure 3.5: Total population at risk from SLR in MRD in 21st century...................42
Figure 3.6: Economic losses due to SLR in MRD in the 21st century......................46
Figure 3.7: Comparison of land use loss due to SLR in MRD with and without 
adaptation solution (km2/year).................................................................................47
Figure 3.8: The damage cost of SLR with different adaptation option (no discount 
rate).........................................................................................................................48
Figure 3.9: Net present value and Benefit cost ratio of mixing grey and green 
infrastructure...........................................................................................................51
5


Figure 3.10: Cost contribution of mixing grey and green infrastructure..................52
Figure 3.11: Cost of adaptation options under SSP1­5 without discount rate..........53
Figure 3.12:  BCR in different adaptation options under SSP1­5............................55
Figure 4.1. The urgency of coastal protection.........................................................62

LIST OF ABBREVIATIONS

BCR: Benefit Cost Ratio
CBA: Cost Benefit Analysis
CPMD: Coastal Protection for the Mekong Delta
IPCC: Inter­governmental Panel on Climate Change
MRD: Mekong River Delta
MONRE: Ministry of Nature Resources and Environment 
NPV: Net Present Value
RCP: Representative Concentration Pathway

SSP: Share Socio­economic Pathway

6


ACKNOWLEDGMENT
I would like to express my respecting to Assoc. Prof. Makoto Tamura who
introduced me to this exciting topic and supervising me during this time. My thanks
also go to Dr. Nguyen Van Quang for his comments during this thesis work. Their
comment and essential enabled me to complete this study on time. My warm thanks
also go to members of the Master of Climate Change and Development office for
their relentless supporting during this time. Finally, my grateful acknowledgment to
my friends and family for their recommendations, suggestions and supportive of my
study in VJU.

7


CHAPTER 1. INTRODUCTION
1.1.

The necessary of the research
Climate change is one of the most important global issues in the 21st century.

It   affects   not   only   environmental   problems   but   as  well  economic   and   social
problems and instability in the future. Sea  level rise  (SLR) is one of the signs of
climate change, even though there is a very small change in sea level, it has a great
impact  on  other  factors  such as hydrological  or  extreme  events  such as  storms,
hurricanes   or   droughts.   In   addition,   SLR   causes   widespread   and   irreversible
flooding in coastal areas, causing migration to other lands, affecting social security

and food security as well as economic growth, environmental issues in coastal areas
and also other areas.
Vietnam is one of the countries most affected by climate change, including
SLR. The Mekong river delta (MRD), the largest delta region in Vietnam and the
main food­producing region, has been affected by SLR in recent years. According
the scenario of climate change and SLR in 2100 of MONRE (Ministry of natural
resources and environment), with 1m of SLR by the end of the 21st century, nearly
50% of this area will be completely inundated. It is very influential that more than
20   million   people   living   here   and   their   livelihood,   living   standards   and   social
welfare may be affected. It is necessary to identify the physical damage, economic
damage and other factors for choosing the appropriate adaptation solution.
Because the  SLR  impact is uncertain, in  conjunction with  socio­economic
development trend in the 21st century, it is difficult to evaluate the damage due to
SLR to the mainland. At present, there is little study focusing on the impact of SLR
taking the socio­economic scenarios, especially in the MRD region – the 3rd largest
delta in the world. Therefore, this study was conducted to fill the research gap and
to contribute information for choosing an appropriate adaptation solution for this
area.
1


1.2.

The research questions and hypotheses

1.2.1. The questions of research
This study has the main objective of answering the question “Can mixing
grey and green infrastructure be a good solution to adapt to SLR in MRD?”
To   answer   the   central   research   question,   the   research   address   to   answer
following questions:

Question   one:   What   is   the   area   inundated   due   to   SLR   in   the   Mekong   delta
especially with large­scale land use areas?
Question two: How many people in MRD might be affected by SLR in 21st century?
Question three: How much the cost of the damage of the land loss due to SLR?
Question four: What is the effect of mixing grey and green infrastructure by CBA?
Question five: Does mixing grey and green infrastructure has more effectiveness
than other adaptation option?
1.2.2. The hypotheses of research
The hypothesis is mixing grey and green infrastructure has the greater benefit
than   the   cost   to   set   up   this   system   (the   highest   effective   compare   with   other
adaptation option) and it can be a good way to apply in MRD to adapt to SLR. 
1.3. Research objectives and tasks
1.3.1. Research objectives
To answer these research question, my research objectives are:
 Objective one: Address the potential inundated area by SLR in MRD in land
use type and administrative area based on SLR scenarios.
2


 Objective two: Evaluated and estimated the potential impact of SLR in MRD
by the value of land loss and the population affected based on the different
socio­economic scenarios in 21st century?
 Objective three: Estimate the cost of mixing grey and green infrastructure
when   applying   in   MRD   and  calculate   the   effective   of   grey   and   green
infrastructure by cost benefit analysis. 
 Objective four: Compare the effective of grey and green infrastructure  to
other adaptation solution.
1.3.2. Research tasks

Literature

review

Set up the 
theorical 
framework 
and 
analytical 
framework 
for the 
research

Assess and
estimate the
socioeconomic
damage of
SLR in MRD

Calculate
the cost of
the mixing
grey and
green
infrastruct
ure when
apply in
MRD

Apply costbenefit
analysis to
get the most

effective
adaptation
option for
MRD

Figure 1.1. Structure of the research
This study is conducted based on five main steps as in Figure 1.1:
­

Literature   review:  conduct   a   search  and   review   of   national   and  international
studies on the topic of the impact of SLR and analyse adaptive solutions, thereby
identifying research gaps and addressing issues that the research will focus on
solving.

­

Set up the theoretical framework and practical framework: after the  literature
review, the establishment of a theoretical basis and the adaptation solution have
been applied to adapt to SLR for conducting the impact assessment of SLR and
evaluate the effectiveness of adaptation solutions in MRD.

­

Carry out evaluation and estimation of damage caused by SLR by identifying
the economic and social impacts of SLR to the Mekong Delta region.

3


­

Assess the costs of mixing grey and green infrastructure to adapt to SLR in
MRD.

­

Cost   benefit   analysis:   Based   on   the   results   from   previous   step,   benefit   cost
analysis is conducted to evaluate the effectiveness of mixing grey and green
infrastructure.

1.4. Scope of the research
In general the research tries to assess the impact of SLR in MRD aiming to
calculate the effectiveness of the grey and green infrastructures.  On the other hand,
to confirm the effectiveness of mixing grey and green infrastructures, the research
will also compare this solution with other solutions including current applications. 
­

In terms of content: The study will focus on estimating the damage value of dry
land loss due to the impact of mean SLR, and estimate the population affected
by this impact does not include other impacts such as SLR to coastal and marine
ecosystem service, infrastructure and economic activities. The effects of local
extreme events are not within the scope of this study.

­

For   adaptation   measures,   the   study   will   focus   on   analysing  the  effective   of
mixing  grey and  green  infrastructure   and  after  that  compare  the   effective  of
itself   with   other   adaptation   solution   including   the   current   adaptation   was
applying in MRD. Currently, the Mekong Delta is applying the solution to build
sea dikes in combination with mangrove to protect the mainland from the effects

of SLR. The study will compare this solution with the solution of lifting and
constructing concrete dikes and alternating concrete dikes and mangrove in the
coastal areas of the Mekong Delta.

­

In terms of time: The study will evaluate the impact of SLR in the 21st century
under the SLR scenario provided by Tamura et al., (2019) and socio­economic
development scenarios SSPs (Share Socio­economic Pathway). The study does
not apply forecasts for longer time periods due to the volatility and uncertainty
of the above factors.
4


­

Regarding the scope of space: The scope of the research space of the topic is the
region   of   the   Mekong   Delta   of   Vietnam,   including   13   provinces   and   cities
directly under the region as prescribed by the Vietnam government.

1.5. Research Methods
­

Methods   of   collecting   information:   The   study   was   conducted   based   on
secondary  data  gathered based  on articles  and  reports  of  the  Government  of
Vietnam and international organizations for SLR impact analysis to the Mekong
Delta and estimate the cost of implementing adaptation measures.

­

Methods of data analysis: The thesis uses the benefit cost analysis method to
evaluate the effectiveness of mixing grey and green infrastructure.

1.6. Framework of the Master’s thesis

Figure 1.6: Logical framework of the research
Figure 1.6  presents the logical framework of the research. To estimate the
Socio­economic impact of SLR in MRD, the inundation area will be identified by
applying   GIS.   The   potential   dryland   loss   and   the   population   affected   will   be
evaluated by different Socio­economic scenarios. Next, adaptation options – mixing
grey   and   green   infrastructure   will   be   applied   to   reduce   the   inundation   damage.
Finally,   the   effectiveness   of   the  mixing   grey   and   green   infrastructure   will   be
assessed by applying CBA in the various socioeconomic scenarios. 

5


1.7. Overview of research in Vietnam and international
1.7.1. Climate change and climate change impact 
Climate change is the global issue in 21st century. It was defined as “a change
in the state of the climate that can be identified (e.g., by using statistical tests) by
changes in the mean and/or the variability of its properties and that persists for an
extended period, typically decades or longer.”  (Field et al., 2014). The recorded
data present a dramatically changing of the global climate since the middle of 20 th
century. It was shown on these evidence: the rise of the global mean temperature,
the warming of the oceans, the reduction of the ice sheets in the Greenland and
Antarctic,  the  retreating of  the  glacial around the  world,  the  decreased of  snow
cover   in   the   Northern   Hemisphere,   the   rising  of   the   global   mean  sea   level,   the
increasing of the extreme events, etc. 
The  global warming is  the  main  reason of  climate  change  caused  by  the

greenhouse effect. However, there is high agreement that the human activities are
the main reason which maximizes the greenhouse effect causing the rising of global
temperature   and   the   rapid   climate   change.  This  process   is   immutable   and   will
impact for the continues centuries. 
The impact of climate change is happening which is significantly affected
both on human and environment in global scale.  It is  expected to continue and
intensify in the future. One of the worst impact of climate change is that the melting
of the ice sheet at the poles causes an increase in the average sea level leading to the
inundation   risk   in   the   coastal   areas,   especially   some   areas   may   disappear
completely. Climate change also increases the appearance of the extreme event such
as drought, flooding, hurricane or storm. Moreover, it also has strong effect on the
environment, ecological balance, causing biodiversity loss and destroying the food
chains. These impacts will create the economic damage and social unrest, especially
in the developing countries. Therefore, it is necessary to reduce the effect of climate
change. 

6


1.7.2. SLR and SLR impact in the 21st century
SLR is one of the main results of climate change. Although it is changing
during the history of Earth, it becomes faster than the previous history under the
impact of anthropogenic climate change. Since the 1990s the average global sea
level has increased 3mm/year and is still rising during the 21st century (Field et al.,
2014). Until the last 21st century, the global mean sea level may rise 0.3­1.2m under
using the different RCPs scenarios  (Kopp et al., 2014)  and 0.28­1.31m with the
different concentration scenarios (Mengel et al., 2016). According to the IPCC AR5
(Field et al., 2014), the global mean sea level has increased 5m during the last 3
million years and still increasing. It is predicted that global mean sea level will rise
26­82cm   at   the   end   of   this   century.  Jevrejeva   et   al.   (2016)  also   estimate   that

medium SLRs may continue up to 52­63cm with the global temperature rise 1.5­
2°C by 2100 respectively. On the other hand, Nauels et al. (2017) has estimated that
in 2081­2100 the mean sea level will rise 5­19mm per year based on each Share
Socioeconomic Pathways scenarios (SSPs). This phenomenon is caused by three
main reasons under impacts of climate change: thermal expansion, melting glaciers
and loss of Greenland and Antarctica’s ice sheets. 
It is a challenge to identify the direction socioeconomic impact of SLR on
coastal   area.   The   impacts   depend   on   the   “geologic   setting   and   physical   and
ecological  processes   operating   in  that  environment”  (FitzGerald   et  al.,   2008).  It
does not only affect the change of coastal habitat but also inland, causing extreme
weather events such as storms or floods to become more frequently and stronger. In
addition, it may also lead coastal soil erosion, aquifers and saline agricultural land,
reducing the habitat of coastal flora and fauna. These impacts are the main causes
affecting human activities in the coastal area, forcing people to migrate to other
areas causing economic and social instability. It may lead to the changes in land use
when the area of land is narrowed, cause of the economic conflicts and social unrest
(Goldemberg et al., 2000; Field et al., 2014).

7


Asuncion & Lee (2017) pointed out that SLR will be impacted by economic
growth,   migration,   and   tourism.   European   Climate   Research   Alliances   has
mentioned that SLR will be a threat to human and infrastructure in the coastal area
which   is   in   the   low­lying   coastal   regions­living   area   of   10%   world   population
(about   0.7   billion   people).   Moreover,   it   also   has   impacts   on   the   biodiversity,
ecosystem and creates a more extreme events such as flood, inundation, storm or
hurricane.  Mimura   (1999)  showed   the   vulnerabilities   of   island   nations   in   South
Pacific to SLR. Inundation and flooding can have a major impact on these countries
which is located in the low elevation, leading to changes in population growth and

migration of small islands to bigger islands for less risk. These areas need to focus
on climate change adaptation solutions rather than mitigation. Ericson et al. (2006)
has conducted an analysis on the effects of SLR on 40 river deltas in the world. The
results suggested that SLR could be a major cause of flooding and erosion in these
area that will affected on 8.7 million people and 28,000 square kilo meters of plain
by 2050.  FitzGerald et al. (2008)  focused on the inundated impact by SLR to the
island   and   low   land   area,   especially   in   the   large   river   delta   or   high   population
density. Neumann et al. (2015) estimated the total population in the coastal area in
global scale and the number of people likely to be affected by the sea level in the
future. The results show that the number of population exposed by SLR increases in
proportion to population growth in coastal areas, of which Vietnam is one of the
countries   with   the   highest   total   population   in  this   area.   Besides   that,   the   total
population facing with SLR might be one of the highest countries in Asia along
with China, India, Bangladesh, Indonesia in 2060.
The cost of damage by SLR in the coastal area is an important element to
calculate   the   total   damage   of   climate   change   in   the   future,   contributed   to   the
designing and choosing climate policy (Asuncion & Lee, 2017). 
1.7.3. Adaptation strategies
The   concept   of   adaptation   mentioned   by   the   IPCC   in   its   first   reports
(McCarthy   &   IPCC,   2001)  is   defined   as   “adjustments   in   human   and   natural
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systems,   in   response   to   actual   or   expected   climate   stimuli   or   their   effects,   that
moderate harm or exploit beneficial opportunities”. Each impact of climate change
on   different   subjects   will   have   different   adaptation   measures.  (Nicholls,   2015)
mentioned that adaptation to SLR should include activities that adapt to moderate
and   extreme   increases.   He   also   pointed   out   that   the   current   major   adaptation
activities focus on responding to events and disasters rather than forecasts for a
long­term, active adaptation plan.

Adaptation   strategies   can   be   divided   into   three   main   ways   (IPCC,   1990;
Bijlsma et al., 1996; Klein, 1999;Linham & Nicholls, 2010):
 Retreat   ­   all   the   human   system   is   driven   deep   into   the   land   through
changing plan, develop policies and migration activities.
 Accommodation   ­   mitigate   impacts   by   adjusting   human   activities   in
coastal areas through land use changes, early warning systems, flood and
insurance adaptation measures.
 Protect ­ system infrastructure has been built in the coastal area to reduce
the impact of SLR. These protect strategies can be hard infrastructure or
soft armouring.
The adaptation strategies should not only focus on the initial impacts but also
carry out the potential impact in the future. On the national or local scale, it is
necessary   to   consider   the   complex   interaction   between   humans   and   the   natural
system   on   the   coastline.   Therefore,   it   is   essential   to   ensure   the   long­term
effectiveness and to consider carefully.
Based on the main solutions to adapt to SLR, many studies have been carried
out on a global and regional scale to calculate the feasibility of each solution in
practice.  Hallegatte   et   al.,  (2013)  suggested   that   adaptation   measures   should   be
applied   and   upgraded   to   achieve   the   goal   for  minimizing   the   potential   adverse
impacts of SLR in the future. In fact, the SLR repute is heterogeneous across areas
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due to topographic conditions, other factors such as erosion and local wave model
(Gornitz,   1991).  Klein   &   Nicholls   (1999)  confirmed   the   complexity   and   the
necessary for many solutions to adapt to SLR in coastal areas. To date, the previous
study   in   national   and   local   scale   in   European   countries   revealed   the   higher
adaptation cost in the higher level of risk or very high adaptation standard. There is
a large number of published studies (e.g.Diaz, 2008; Hinkel et al., 2010 ; Lincke &
Hinkel, 2018) confirmed the effectiveness of protection solution to adapt to SLR.

For some developing countries, adopting adaptation solutions in equivalent to those
of the Netherlands or the Gulf of Mexico is not affordable (FitzGerald et al., 2008).
For  some   areas,   the   only  solution   to  adapt  to   SLR   is   to  retreat  from   low­lying
coastal areas to higher areas. 
Indeed,   adaptation   strategies   are  often   aggregated   from   more   than   one
approach, and most assessments currently focus on retreat or protection without
considering accommodation.
The protection strategies have been used for a long term to minimize the
impacts of flooding due to the increase in the water of rivers or storm surge. They
can   be   applied   in   various   options   such   as   hard   engineering   techniques   such   as
seawalls,  breakwaters, or revetments. In recent years, there is a new trend focusing
on biological solutions like using natural protection which can  bring more natural
benefits than traditional hard infrastructure solutions. It also has shown the effects
without   disturbing   the   natural   coastal   environment   throughout   our   development
history. The subtropical and tropical regions have emphasized the current trend of
protecting and restoring coastal mangrove to the impacts of nature and humans. 
 Grey infrastructure
Grey infrastructures are defined as artificial constructions and structures such
as   embankments,   reservoirs,   canals,   etc  which   have   built­in   the   river   basin   or
coastal areas (Browder et al., 2019). To adapt to SLR, the grey infrastructure can be
applied in the coastline including sea dikes, seawalls, groins, and other structure. 
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In which, the sea dike is a rigid coastal barrier that has been established
along the open coast and is widely applied in the Netherlands, East Asia, and part of
North America. On the open coast, sea dike is always the first choice to protect this
area. The material of the sea dike can be artificial or natural materials consisting of
earth.   In   addition,   some   countries   had   made   use   of   it   for   multifunction.   Take
Netherlands as an example, the sea dike also as a road or highway. 

Moreover,   grey   infrastructure   has   played   a  major   role   in   protecting   and
minimizing   the   impact   of   floods.   Nevertheless,   its   weaknesses   are   shown  when
implementing   climate   change   reduction   goals   and   achieving  sustainable
development. The development of grey infrastructure is easy to ignore and harm
natural   ecosystems,   especially   having     negative   impacts   on   the   area's   habitat,
increasing the risk of erosion and changes during sediment deposition in coastal
areas (Cheong et al., 2013). They are also not flexible to adapt to the rapid change
of climate and natural conditions. The frequency and intensity of extreme weather
events   have   been   forecasted   to   increase  lead   to   the  higher   requirement   on
construction standards of grey infrastructure which can  increase  construction and
maintenance   costs.   Some   developing   countries   cannot   afford   to   apply   grey
infrastructure and retreat from the low elevation coastal zone to the higher area is
the only solution (McGranahan et al., 2007).
This issue presents a challenge that needs to be addressed and proposed a
more suitable solution to replace the grey infrastructure to adapt to SLR. 
 Green infrastructure
Green infrastructure can be regarded as “living shoreline”­ the application of
the plants, reefs, sand or natural barriers to reduce the erosion and flooding.
Although only recently appearing, green infrastructure is said to not only
bring   benefits   to   coastal   areas   protection   but  also   have   positive   impacts   on   the
environment and ecosystems as well as the development of economy and benefits to
the economy and society in coastal areas. It is built on a foundation that green
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infrastructure can withstand to the sea­level rise. In tropical and semi­tropical areas,
there have been conservation and restoration activities of mangrove forests to adapt
to the impacts of rising sea levels including Vietnam (SEI, 2008). Alverson (2012)
summarized the benefits of mangrove in protecting coastal areas under the impact
of SLR and extreme weather events such as tsunamis, storm surges. In addition to

coastal  protection,  mangrove  provides  other  economic  resources  such as  timber,
food and medicinal materials (Alongi, D., 2002; Gilman et al., 2008). In particular,
it is assessed as important in conserving biodiversity and increasing the supply of
aquatic resources as well as aquaculture. Furthermore, in some case, the mangrove
forest reduces the cost of the hard structure in the undeveloped coastline. The most
important is mangrove forest can raise the forest floor to cope with the increase in
sea level   (Krauss et al., 2014).  Menéndez et al.,  (2020)  point out the benefits of
growing mangrove to protect coastal areas from the effects of SLR on a global
scale. The results also show that Vietnam is one of the countries that benefit most
from the mangroves such as flood mitigation from SLRs. In order to perform well
the protection functions, mangrove forest depends on environmental factors such as
sediment, mangrove forest type and regional topography (Beck et al., 2018). 
However,   mangrove   also   face   damages   from   SLR.   Gilman   et   al.(2008)
asserted that SLR can be a threat to coastal mangrove systems because sea level
may rise above the average elevation of the mangrove surface. (Godoy & Lacerda,
2015) illustrated that coastal delta areas with low terrain have exposed to the effects
of SLR and tend to landward, particularly in some low­lying area as Pacific and the
Caribbean oceanic islands and some constrained coastlines. In recent year, the rapid
SLR is destroying the mangrove system (Ellison & Zouh, 2012; Albert et al., 2017)
and is also slowing down the growth of the mangrove forest (Krauss et al., 2014). In
this context, one of the limitations of the green infrastructure is cannot be widely
applied and need to be carefully considered.
 Mixing grey and green infrastructure

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The combination of grey and green infrastructure can be a solution to help
improve the shortcomings of both these topics. In 2019, World Bank published the
report to present the effective and successful case study of applying the combination

of mixing grey and green infrastructure, which applied a combination of sea dikes
and mangrove to adapt to rising sea levels in Vietnam. In particular, mangrove is
used as the first protection system to defend the land from erosion and storm surges.
On the other hand, Tamura et al. (2018) propose to use mangrove as sea dikes and
combined   with   the  concrete   dikes   to   apply   to   the   coastal   areas   of   Vietnam.
Preliminary results show that this solution can be more beneficial than the cost of
the system and be more effective than the application of traditional concrete sea
dike system. Browder et al. (2019) defined that green infrastructure is the strategy
to   preserve,   restore   and   enhance   elements   of   the   natural   system   to   perform   its
functions and combine with grey infrastructure to get more benefits and reduce the
costs.
1.7.4. Model assess the SLR impact and adaptation effectiveness
Since   1991,   IPCC   has   suggested   Common   Methodology   to   assess   the
vulnerability of coastal area to SLR (IPCC CZMS, 1992). This method has been
widely applied to assess the vulnerability to SLR in global and national scale (Klein
& Nicholls, 1999; Hoozemans et al, 1993; Basee, 1995). Seven indicators were
chosen to assess the impact of SLR including:
-

The people living in the coastline who are directly affected by SLR

-

The average annual people impacted by storm surge

-

The market value of infrastructure could be lost by SLR

-

The area of dry land that could be lost due to SLR

-

The area of wetland that could be lost due to SLR

-

The adaptation cost, assuming that using protection solution

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-

The   people   directly   affected   by   SLR   due   to   the   adaptation   solution
accompted in the previous indicator.
Common Methodology is  an  effective  method that support to increase the

knowledge about the climate change and SLR impact. However, it also has been
found the limitation such as do not focus on the change of socioeconomic response
to SLR or mainly concentrate on economic factor. To fix these issues, it has been
improved and represented in Technical Guidelines for Assessing Climate Change
Impacts and Adaptations in 1994.
One of the most common applied models for analysing the impact of SLR
and  adaptive  solutions  is  the  Dynamic  and  Interactive  Vulnerability Assessment
(DIVA)   model.   It   has   been  set  up   from   the   beginning   of   the  21st  century   by  a
number of European research institutes and can be applied from the international to
global scale.  The main function of the model give assistance to assess the economic

damage of SLR and the effectiveness of solutions such as upgrading of dikes or
nourishing  beaches   for  coastal  areas.   Up  to  now,   several  studies   found  that  the
expected damage by SLR is greater than the adaptation cost.  Hinkel et al.,(2010,
and subsequently) has applied it to calculate sea level damage as well as adaptation
cost in the  21st  century globally and nationally. Based on this model,  Jevrejeva et
al., (2016) also estimated the economic damage cost by SLR will reach 2.8% ($27
trillion) of global GDP in 2100 and in upper­income countries the cost of damage
will be up to 8% with the contributed from China and more expensive than high
income countries. 
Another model applied to calculate SLR and adaptation effective is Coastal
Impact and Adaptation Model (CIAM) has been applied for analysis on local scale
provides a more specific result of local impact and direct cost. (Barnard et al., 2019;
Tamura et al., 2019) also set up a model to assess the economic loss by SLR in the
global   and   regional   scale.  These   studies   have   argued   that   the   costs   of   set   up
adaptation solution are less expensive than the damage caused by SLR.

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1.7.5. MRD natural condition
MRD is at the end of Mekong basin, it has total area about 4,058,046 ha
including 13 provinces and cities: Long An, Tien Giang, Vinh Long, Ben Tre, Bac
Lieu, Ca Mau, Dong Thap, Tra Vinh, Can Tho, Hau Giang, Soc Trang, An Giang,
and Kien Giang. The population density in 2019 is 423 people/km2, higher than the
average  population density  in nationwide.  The   MRD  plays  an important  role  in
socio­economic development and ensure for food security for the whole country.
MRD   contributed     53%  of   rice   productivity,   65%   of   aquaculture   productivities,
75% of fruit productivities and more than 90% export rice productivities in the total
agriculture value. 
MRD is a flat delta with the average height is 0.7 to 1.2m except for some

area in An Giang province. The terrain change from the Cambodia border from 2.0
– 4.0 meters to 1.0 – 1.5 meters in the centre of the delta and in the coastal area, the
terrain mainly from 0.3 – 0.7 meters. With low elevations, the impact of SLR in this
area becomes more serious. (Syvitski, J. et al., 2009) shown that the Mekong river
delta is vulnerability to the sea level rise while almost of the surface area is below
the mean sea level. 
The main livelihood in this area is agriculture, especially rice production.
This activity is highly dependent on natural conditions and has some appropriate
adjustments to adapt with different natural condition in each province. The main
production   models   are   two   crops   of   winter­spring   and   summer­autumn   rice,
producing three rice crops in areas with favourable conditions. In coastal areas,
there is a model of rice­growing combined with shrimp farming. The coastal area
has   a   system   of   dikes   and   sluices   to   prevent   saline   intrusion   to   control   saline
intrusion in the dry season. 
1.7.6. SLR impact in MRD
The Mekong Delta is facing the effects of rising sea levels. However, under
the influence of climate change, these impacts occur faster and cause more damage.
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