I. Cách biến đổi khí hậu tác động đến ngập lụt hạ lưu sông Trà Khúc Vệ
Biến đổi khí hậu (BDKH) đang làm thay đổi mạnh mẽ các đặc trưng khí tượng thủy văn tại khu vực miền Trung Việt Nam, trong đó có lưu vực sông Trà Khúc – Vệ. Các hiện tượng như mưa cực đoan, nước biển dâng, và lũ lụt gia tăng tần suất đã được ghi nhận rõ rệt trong những thập kỷ gần đây. Theo kịch bản RCP4.5 – một kịch bản phát thải khí nhà kính trung bình thấp – lượng mưa tại tỉnh Quảng Ngãi dự báo sẽ tăng khoảng 5–10% vào cuối thế kỷ 21, đồng thời mực nước biển có thể dâng thêm 0,45–0,65 mét. Những thay đổi này trực tiếp làm gia tăng nguy cơ ngập lụt hạ lưu do dòng chảy lũ không kịp thoát ra biển, đặc biệt tại các khu dân cư ven sông và vùng trũng thấp. Nghiên cứu sử dụng mô hình MIKE SHE và MIKE 11 cho thấy, khi kết hợp yếu tố BDKH và nước biển dâng, diện tích ngập lụt tại hạ lưu sông Trà Khúc – Vệ có thể mở rộng thêm 15–20% so với điều kiện hiện tại. Điều này đặt ra thách thức lớn cho công tác quản lý rủi ro thiên tai và quy hoạch không gian tại địa phương.
1.1. Đặc điểm khí tượng thủy văn vùng hạ lưu Trà Khúc Vệ
Lưu vực sông Trà Khúc – Vệ thuộc tỉnh Quảng Ngãi, có đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa với hai mùa rõ rệt: mùa mưa (tháng 9–12) và mùa khô (tháng 1–8). Lượng mưa trung bình năm dao động từ 2.200–2.800 mm, tập trung hơn 70% trong mùa lũ. Mực nước sông biến động mạnh, đặc biệt trong các đợt mưa lớn kéo dài do bão hoặc không khí lạnh. Hệ thống sông này có độ dốc lớn ở thượng nguồn nhưng hạ lưu bằng phẳng, khiến nước thoát chậm và dễ gây ngập úng diện rộng.
1.2. Tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng
Theo dữ liệu từ Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu, kịch bản RCP4.5 cho thấy nhiệt độ trung bình năm tại Quảng Ngãi sẽ tăng 1,2–1,8°C vào năm 2100. Đồng thời, nước biển dâng làm giảm khả năng thoát lũ ra biển do chênh lệch mực nước giữa sông và biển thu hẹp. Hiện tượng này còn gây xâm nhập mặn, ảnh hưởng kép đến cả sản xuất nông nghiệp và an toàn dân sinh tại hạ lưu.
II. Phương pháp mô phỏng ngập lụt hạ lưu sông Trà Khúc Vệ dưới tác động BDKH
Để đánh giá rủi ro ngập lụt trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nghiên cứu đã ứng dụng tổ hợp mô hình thủy văn – thủy lực hiện đại. Cụ thể, mô hình MIKE SHE được dùng để mô phỏng quá trình mưa – dòng chảy trên toàn lưu vực, trong khi MIKE 11 tái hiện chi tiết dòng chảy và mực nước trong lòng sông. Kết hợp với MIKE 11 GIS, bản đồ ngập lụt được xây dựng với độ phân giải không gian cao, phản ánh chính xác vùng chịu ảnh hưởng. Các thông số mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định dựa trên số liệu thực đo từ các trạm thủy văn như Trà Khúc, Vạn Tượng và Mỹ Khê trong giai đoạn 2010–2019. Kết quả cho thấy hệ số Nash-Sutcliffe (NSE) đạt trên 0,8 – mức độ tin cậy cao cho mô phỏng lũ. Việc tích hợp kịch bản RCP4.5 vào mô hình giúp dự báo diện tích và độ sâu ngập trong điều kiện tương lai, cung cấp cơ sở khoa học cho quy hoạch thích ứng.
2.1. Ứng dụng mô hình MIKE SHE trong mô phỏng dòng chảy
Mô hình MIKE SHE mô phỏng chu trình nước tổng hợp, bao gồm mưa, bốc hơi, thấm, dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm. Các thông số như hệ số thấm, độ dốc, và sử dụng đất được hiệu chỉnh để phù hợp với điều kiện địa hình và thổ nhưỡng lưu vực Trà Khúc – Vệ. Kết quả mô phỏng dòng chảy đỉnh lũ có sai số dưới 10% so với thực đo.
2.2. Tích hợp MIKE 11 và GIS để lập bản đồ ngập
MIKE 11 GIS kết hợp dữ liệu địa hình số (DEM) và kết quả từ MIKE 11 để tạo bản đồ ngập lụt. Công cụ này cho phép xác định rõ vùng ngập theo độ sâu (0,5m; 1m; >1,5m) và thời gian ngập, hỗ trợ chính quyền địa phương trong lập kế hoạch sơ tán và thiết kế công trình thoát nước.
III. Bí quyết dự báo lũ 5 ngày cho sông Trà Khúc Vệ trong điều kiện BDKH
Dự báo lũ sớm là yếu tố then chốt để giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt hạ lưu. Nghiên cứu đã ứng dụng số liệu từ Trung tâm Dự báo Thời tiết Hạn vừa Châu Âu (ECMWF) để xây dựng phương án dự báo lũ 5 ngày cho sông Trà Khúc – Vệ. Dữ liệu mưa dự báo từ hệ thống IFS (Integrated Forecasting System) được đưa vào mô hình MIKE SHE để chạy trước kịch bản lũ. Kết quả cho thấy độ chính xác dự báo đỉnh lũ đạt 85–90% trong vòng 72 giờ đầu, giảm dần ở ngày thứ 4–5. Việc tích hợp dữ liệu vệ tinh, ra đa thời tiết, và trạm đo tự động giúp nâng cao độ tin cậy. Phương án này đã được thử nghiệm trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu cấp Bộ “Nghiên cứu ứng dụng số liệu dự báo của ECMWF...”, mã số TNMT.35, do TS. Đoàn Quang Trí chủ nhiệm.
3.1. Nguồn số liệu dự báo thời tiết hạn vừa
Số liệu từ ECMWF có độ phân giải 9 km, cập nhật 2 lần/ngày. Dữ liệu mưa tích lũy 6 giờ được xử lý và hiệu chỉnh theo điều kiện địa phương để giảm sai số hệ thống, đặc biệt trong mùa mưa bão.
3.2. Quy trình dự báo lũ 5 ngày ứng dụng thực tiễn
Quy trình gồm 4 bước: (1) thu nhận dữ liệu ECMWF; (2) hiệu chỉnh mưa theo trạm đo; (3) chạy mô hình MIKE SHE/MIKE 11; (4) xuất bản đồ ngập và cảnh báo. Hệ thống này có thể tích hợp vào Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia (TTDBKTTVQG) để hỗ trợ ra quyết định.
IV. Top giải pháp ứng phó ngập lụt hạ lưu sông Trà Khúc Vệ thích ứng BDKH
Trước rủi ro ngày càng gia tăng từ biến đổi khí hậu, cần kết hợp giải pháp công trình và phi công trình để tăng khả năng thích ứng của cộng đồng. Các giải pháp công trình bao gồm: nâng cấp đê bao, xây dựng hồ điều tiết thượng nguồn, và cải tạo hệ thống thoát nước đô thị. Trong khi đó, giải pháp phi công trình như lập bản đồ rủi ro, kế hoạch ứng phó khẩn cấp, và nâng cao nhận thức cộng đồng đóng vai trò then chốt. Nghiên cứu đề xuất áp dụng mô hình “thành phố xốp” (sponge city) tại các khu vực đô thị ven sông, cho phép thấm – giữ – tái sử dụng nước mưa. Đồng thời, cần cập nhật quy hoạch sử dụng đất theo kịch bản ngập lụt tương lai, tránh xây dựng nhà ở trong vùng nguy cơ cao.
4.1. Giải pháp công trình giảm ngập hiệu quả
Xây dựng hồ chứa nhỏ ở thượng nguồn Trà Khúc giúp cắt lũ 10–15%. Nâng đê bao hạ lưu lên cao trình +3,5m (so với mực nước biển) có thể bảo vệ 80% diện tích dân cư trong lũ thiết kế. Cải tạo cống thoát kết hợp van một chiều ngăn nước biển dâng tràn ngược.
4.2. Giải pháp phi công trình và quản lý rủi ro
Thiết lập hệ thống cảnh báo sớm đa cấp (cấp xã – huyện – tỉnh), kết hợp tin nhắn SMS và loa truyền thanh. Tổ chức diễn tập phòng lũ hàng năm và đưa nội dung thích ứng BDKH vào chương trình giáo dục địa phương.
V. Ứng dụng thực tiễn Kết quả mô phỏng ngập lụt theo kịch bản RCP4
Kết quả mô phỏng cho thấy, dưới kịch bản RCP4.5, diện tích ngập lụt tại hạ lưu sông Trà Khúc – Vệ trong đợt lũ 50 năm có thể tăng từ 120 km² (hiện tại) lên 142 km² – tương đương tăng 18,3%. Các xã như Nghĩa Dõng, Nghĩa Chánh (TP. Quảng Ngãi) và Đức Phong (huyện Mộ Đức) chịu ảnh hưởng nặng nề nhất, với độ sâu ngập trung bình 1,2–1,8 mét kéo dài 3–5 ngày. Đặc biệt, nước biển dâng làm chậm thời gian rút lũ thêm 12–24 giờ. Những phát hiện này đã được đối chiếu với dữ liệu thực tế từ các trận lũ năm 2016 và 2020, cho thấy độ tin cậy cao. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở cho việc điều chỉnh ranh giới quy hoạch đô thị và ưu tiên đầu tư hạ tầng chống ngập.
5.1. So sánh diện tích ngập giữa hiện tại và tương lai
Bảng 3-3 trong luận văn cho thấy chênh lệch diện tích ngập rõ rệt giữa kịch bản cơ sở và RCP4.5. Vùng ngập sâu (>1,5m) mở rộng về phía tây và nam, nơi tập trung nhiều khu dân cư mới.
5.2. Đề xuất điều chỉnh quy hoạch dựa trên mô phỏng
Cần hạn chế phát triển đô thị trong vùng ngập >1m theo kịch bản RCP4.5. Ưu tiên trồng rừng ngập mặn ở cửa sông để giảm sóng và hỗ trợ thoát lũ tự nhiên.
VI. Hướng đi tương lai cho quản lý ngập lụt hạ lưu sông Trà Khúc Vệ
Quản lý ngập lụt hạ lưu trong bối cảnh biến đổi khí hậu đòi hỏi tiếp cận tổng hợp và dài hạn. Hướng đi tương lai bao gồm: (1) tích hợp mô hình dự báo lũ vào hệ thống cảnh báo sớm quốc gia; (2) phát triển nền tảng dữ liệu mở về rủi ro thiên tai cho cộng đồng; (3) thúc đẩy hợp tác liên tỉnh trong quản lý lưu vực sông; và (4) huy động nguồn lực từ chương trình khí hậu quốc tế (như GCF, Adaptation Fund). Đặc biệt, cần xây dựng “kế hoạch thích ứng địa phương” (Local Adaptation Plan of Action – LAPA) cho lưu vực Trà Khúc – Vệ, trong đó lồng ghép tri thức bản địa và khoa học hiện đại. Việc duy trì cập nhật kịch bản BDKH theo hướng RCP2.6 hoặc RCP8.5 cũng cần được xem xét để chuẩn bị cho các kịch bản cực đoan hơn.
6.1. Tăng cường năng lực dự báo và giám sát
Đầu tư trạm đo mực nước tự động, cảm biến IoT và nền tảng AI để phân tích dữ liệu thời gian thực, giúp nâng cao độ chính xác dự báo lũ và rút ngắn thời gian phản ứng.
6.2. Hợp tác đa bên trong quản lý lưu vực
Thiết lập diễn đàn liên ngành – liên địa phương để phối hợp điều tiết hồ chứa, chia sẻ thông tin và đồng thuận trong quy hoạch sử dụng tài nguyên nước.
