Phân tích Ngập Lụt Lưu Vực Sông Vu Gia - Thu Bồn: Ứng dụng Mô hình Thủy văn và Đánh giá Thiệt hại

• Trường học: Không có thông tin
• Chuyên ngành: Không có thông tin
• Đề tài: Đánh giá Ngập Lụt Lưu Vực Sông Vu Gia - Thu Bồn: Mô hình và Thiệt hại
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: Không có thông tin
• Địa điểm: Không có thông tin

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE CÁC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tinh hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
• 1.3. Tinh hình nghiên cứu về lũ lụt và thiệt hại do lũ ở lưu vực sông Vu Gia — Thu Bồn
• 2. CHƯƠNG 2: TONG QUAN VE LUU VUC VA MO HINH NGHIEN CUU
• 2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
• 2.1.1. Vị trí địa lý
• 2.1.2. Đặc điểm địa hình
• 2.1.3. Đặc điểm địa chất
• 2.1.4. Thảm phủ thực vật và rừng
• 2.1.5. Hệ thống sông ngòi trên lưu vực
• 2.2. Đặc điểm khí tượng, thủy văn
• 2.2.1. Đặc điểm khí tượng
• 2.2.2. Số giờ nắng
• 2.2.3. Đặc điểm thủy văn
• 2.2.4. Tình hình dân sinh, kinh tế và xã hội
• 2.2.4.1. Dân số
• 2.2.4.2. Nông nghiệp và thủy sản
• 2.2.4.3. Công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp
• 2.2.5. Du lịch và dịch vụ
• 2.2.6. Tình hình số liệu khí tượng thủy văn lưu vực nghiên cứu
• 2.3. Lựa chọn phương pháp và các công cụ nghiên cứu
• 2.3.1. Lựa chọn các công cụ nghiên cứu
• 2.3.2. Lựa chọn phương pháp
• 2.3.3. Giới thiệu phương pháp và các công cụ sử dụng trong luận văn
• 2.4. Mô hình MIKE NAM
• 2.4.1. Giới thiệu mô hình
• 2.4.2. Cấu trúc mô hình
• 2.4.3. Ứng dụng mô hình MIKE NAM
• 2.5. Phần mềm ARCGIS và nguyên lý GIS
• 2.5.1. Phần mềm ArcGIS
• 2.5.2. Phần mềm MIKE 11 GIS
• 3. CHƯƠNG 3: UNG DỤNG MO HÌNH THỦY VĂN THỦY LỰC TÍNH TOÁN MÔ PHONG NGẬP LỤT
• 3.1. Thiết lập sơ đồ tính toán thủy lực cho mạng lưới sông Vu Gia - Thu Bồn
• 3.1.1. Sơ đồ mạng lưới sông
• 3.1.2. Số liệu tính toán
• 3.1.3. Xây dựng ô chứa
• 3.2. Xác định bộ thông số mô hình MIKE 11
• 3.2.1. Hiệu chỉnh mô hình
• 3.2.2. Kiểm định mô hình
• 3.2.3. Đánh giá kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực
• 3.3. Mô phỏng lũ ứng với các tần suất thiết kế
• 3.3.1. Xây dựng phương án
• 3.3.2. Xây dựng bản đồ ngập lụt với từng phương án
• 3.3.2.1. Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 1%
• 3.3.2.2. Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 2%
• 3.3.2.3. Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 5%
• 3.3.2.4. Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 10%
• 4. CHƯƠNG 4: BẢNG GIÁ MỨC ĐỘ THIỆT HẠI VÙNG NGHIÊN CỨU
• 4.1. Thống kê thiệt hại do lũ trên lưu vực từ năm 1992-2010
• 4.2. Mức độ thiệt hại do lũ ứng với các tần suất tính toán
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Tổng Quan Đánh Giá Ngập Lụt Lưu Vực Vu Gia Thu Bồn

Lũ lụt đang trở thành vấn đề nhức nhối trên toàn cầu, gây ra những thiệt hại to lớn về người và của. Biến đổi khí hậu, đô thị hóa và khai thác tài nguyên bừa bãi là những nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng này. Việt Nam, với vị trí địa lý đặc biệt, là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất. Đặc biệt, khu vực miền Trung, nơi có địa hình dốc và sông ngắn, thường xuyên đối mặt với nguy cơ lũ lụt. Quảng Nam, với hai di sản văn hóa thế giới, cũng không nằm ngoài vòng xoáy này. Thiên tai, đặc biệt là lũ lụt, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh. Theo thống kê, thiệt hại do thiên tai chiếm trung bình 6,26% GDP của Quảng Nam mỗi năm, thậm chí có thể lên đến 18-20% trong những năm mưa lũ lớn. Do đó, việc nghiên cứu và đánh giá ngập lụt, đặc biệt tại lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn, là vô cùng cấp thiết.

1.1. Tầm Quan Trọng của Đánh Giá Ngập Lụt Vu Gia Thu Bồn

Đánh giá ngập lụt không chỉ giúp xác định mức độ rủi ro mà còn cung cấp cơ sở khoa học cho việc quy hoạch và xây dựng các biện pháp phòng chống hiệu quả. Điều này bao gồm việc xây dựng hệ thống cảnh báo sớm, quy hoạch sử dụng đất hợp lý và nâng cao nhận thức cộng đồng về phòng tránh thiên tai. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá thiệt hại do lũ gây ra tại vùng hạ lưu sông Vu Gia - Thu Bồn. Mục tiêu là xây dựng bản đồ ngập lụt, phân tích thiệt hại kinh tế - xã hội và đề xuất các giải pháp giảm thiểu rủi ro.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Mô Hình và Thiệt Hại Lũ Lụt

Nghiên cứu này tập trung vào việc mô phỏng dòng chảy lũ trên hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn bằng mô hình thủy lực một chiều MIKE 11. Mục tiêu chính là xây dựng bản đồ ngập lụt, ước tính thiệt hại do lũ gây ra, và đánh giá thiệt hại tại vùng hạ du lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn dựa trên các phương án khác nhau. Các phương pháp nghiên cứu bao gồm thống kê và xử lý số liệu, sử dụng mô hình toán học, kế thừa các kết quả nghiên cứu trước đó và ứng dụng viễn thám, GIS để xây dựng bản đồ ngập lụt.

1.3. Phương Pháp Tiếp Cận Đánh Giá Ngập Lụt Hiệu Quả

Để đạt được mục tiêu, nghiên cứu sử dụng một phương pháp tiếp cận toàn diện, bao gồm thu thập và phân tích tài liệu liên quan, nghiên cứu các dự án đã thực hiện, tham khảo ý kiến chuyên gia, và sử dụng các phương pháp nghiên cứu phù hợp. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể bao gồm: Thống kê và xử lý số liệu khí tượng thủy văn, địa hình; Mô hình toán để phân chia vùng nghiên cứu và tính toán thủy văn thủy lực; Kế thừa kết quả nghiên cứu trước đó; Viễn thám và GIS để xây dựng bản đồ ngập lụt.

II. Thách Thức Đánh Giá Thiệt Hại Ngập Lụt Lưu Vực Sông

Đánh giá thiệt hại do lũ lụt là một quá trình phức tạp, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Các yếu tố này bao gồm đặc điểm của lũ lụt (độ sâu, thời gian ngập, vận tốc dòng chảy), đặc điểm kinh tế - xã hội của khu vực bị ảnh hưởng và các biện pháp phòng chống thiên tai hiện có. Trên thế giới, nhiều mô hình đã được phát triển để mô phỏng dòng chảy lũ và đánh giá thiệt hại, thường kết hợp với công nghệ GIS và viễn thám. Tuy nhiên, việc áp dụng các mô hình này vào điều kiện cụ thể của Việt Nam, đặc biệt là lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn, vẫn còn nhiều thách thức. Cần có sự điều chỉnh và cải tiến để phù hợp với đặc điểm địa hình, khí hậu và kinh tế - xã hội của khu vực.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Thiệt Hại Ngập Lụt Vu Gia Thu Bồn

Mức độ thiệt hại do ngập lụt không chỉ phụ thuộc vào cường độ và thời gian ngập lụt mà còn chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố khác như: Mật độ dân cư, cơ sở hạ tầng, hoạt động kinh tế (nông nghiệp, công nghiệp, du lịch) và khả năng ứng phó của cộng đồng. Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn có những đặc điểm riêng biệt về địa hình, khí hậu, và kinh tế - xã hội. Điều này đòi hỏi một phương pháp đánh giá thiệt hại phù hợp, có tính đến các yếu tố đặc thù của khu vực.

2.2. Hạn Chế trong Mô Hình Đánh Giá Thiệt Hại Hiện Tại

Các mô hình đánh giá thiệt hại hiện tại thường dựa trên các giả định đơn giản hóa về mối quan hệ giữa cường độ ngập lụt và thiệt hại. Điều này có thể dẫn đến sự không chính xác trong ước tính thiệt hại thực tế. Ngoài ra, việc thiếu dữ liệu chi tiết về tài sản, cơ sở hạ tầng và hoạt động kinh tế tại khu vực bị ảnh hưởng cũng là một hạn chế lớn. Do đó, cần có sự đầu tư vào việc thu thập dữ liệu và phát triển các mô hình đánh giá thiệt hại phù hợp hơn với điều kiện thực tế.

2.3. Biến Đổi Khí Hậu Thách Thức Lớn Đối Với Đánh Giá Ngập Lụt

Biến đổi khí hậu đang làm gia tăng tần suất và cường độ của các hiện tượng thời tiết cực đoan, bao gồm cả lũ lụt. Điều này đặt ra một thách thức lớn cho việc đánh giá thiệt hại, vì các mô hình truyền thống thường không tính đến sự thay đổi của các yếu tố khí hậu. Cần có sự tích hợp các kịch bản biến đổi khí hậu vào các mô hình đánh giá thiệt hại để đưa ra các ước tính chính xác hơn về rủi ro ngập lụt trong tương lai.

III. Mô Hình MIKE 11 Phương Pháp Mô Phỏng Ngập Lụt Hiệu Quả

Để giải quyết bài toán ngập lụt, nghiên cứu đã lựa chọn mô hình thủy lực MIKE 11. MIKE 11 là một công cụ mạnh mẽ, được sử dụng rộng rãi trên thế giới để mô phỏng dòng chảy trong hệ thống sông ngòi và kênh mương. Ưu điểm của MIKE 11 là khả năng mô phỏng chính xác các quá trình thủy lực phức tạp, dễ dàng tích hợp với các công cụ GIS và cung cấp kết quả trực quan. Tuy nhiên, việc sử dụng MIKE 11 cũng đòi hỏi kiến thức chuyên môn sâu về thủy lực và kinh nghiệm thực tế trong việc xây dựng và hiệu chỉnh mô hình.

3.1. Ưu Điểm Vượt Trội Của Mô Hình Thủy Lực MIKE 11

Mô hình MIKE 11 có khả năng mô phỏng dòng chảy trong mạng lưới sông phức tạp, bao gồm cả các đoạn sông tự nhiên và các công trình thủy lợi. Nó cũng cho phép mô phỏng các hiện tượng thủy lực khác nhau như lũ lụt, triều cường và xâm nhập mặn. MIKE 11 cung cấp nhiều tùy chọn khác nhau để hiệu chỉnh mô hình, cho phép người dùng điều chỉnh các tham số để đạt được kết quả chính xác nhất.

3.2. Quy Trình Xây Dựng Mô Hình MIKE 11 Chi Tiết

Quy trình xây dựng mô hình MIKE 11 bao gồm các bước sau: (1) Thu thập dữ liệu địa hình, thủy văn, khí tượng và dữ liệu về các công trình thủy lợi; (2) Xây dựng sơ đồ mạng lưới sông; (3) Nhập dữ liệu vào mô hình; (4) Hiệu chỉnh mô hình bằng cách so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực tế; (5) Kiểm định mô hình bằng cách sử dụng một bộ dữ liệu khác; (6) Sử dụng mô hình đã hiệu chỉnh để mô phỏng các kịch bản lũ lụt khác nhau.

3.3. Khả Năng Tích Hợp GIS Tạo Bản Đồ Ngập Lụt Dễ Dàng

Phần mềm MIKE 11 có khả năng tích hợp chặt chẽ với các công cụ GIS như ArcGIS. Điều này cho phép người dùng dễ dàng tạo ra các bản đồ ngập lụt trực quan, hiển thị khu vực bị ảnh hưởng, độ sâu ngập và thời gian ngập. Bản đồ ngập lụt là một công cụ quan trọng để hỗ trợ công tác quy hoạch, quản lý rủi ro và ứng phó với thiên tai.

IV. Ứng Dụng Xây Dựng Bản Đồ Ngập Lụt Vu Gia Thu Bồn

Dựa trên mô hình MIKE 11 đã xây dựng, nghiên cứu tiến hành mô phỏng dòng chảy lũ cho các tần suất thiết kế khác nhau. Kết quả mô phỏng được sử dụng để xây dựng bản đồ ngập lụt cho lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn. Bản đồ ngập lụt này cho thấy khu vực nào dễ bị ngập lụt nhất, độ sâu ngập và thời gian ngập trung bình. Đây là những thông tin quan trọng để đánh giá rủi ro và lập kế hoạch ứng phó.

4.1. Các Kịch Bản Lũ Lụt Được Mô Phỏng Chi Tiết

Nghiên cứu mô phỏng dòng chảy lũ cho các tần suất thiết kế 1%, 2%, 5% và 10%. Các tần suất này tương ứng với các trận lũ có khả năng xảy ra một lần trong 100 năm, 50 năm, 20 năm và 10 năm. Việc mô phỏng nhiều kịch bản khác nhau cho phép đánh giá rủi ro một cách toàn diện và chuẩn bị cho các tình huống xấu nhất.

4.2. Đánh Giá Diện Tích Ngập Lụt Theo Tần Suất Thiết Kế

Kết quả mô phỏng cho thấy diện tích ngập lụt tăng lên khi tần suất thiết kế giảm xuống. Ví dụ, diện tích ngập lụt cho tần suất 1% lớn hơn nhiều so với diện tích ngập lụt cho tần suất 10%. Điều này cho thấy nguy cơ ngập lụt là rất lớn, đặc biệt là trong các trận lũ lớn.

4.3. Phân Tích Khu Vực Dễ Bị Ngập Lụt Nhất Vu Gia Thu Bồn

Bản đồ ngập lụt cho thấy khu vực hạ lưu sông Vu Gia - Thu Bồn, đặc biệt là huyện Điện Bàn, là khu vực dễ bị ngập lụt nhất. Điều này là do địa hình thấp, hệ thống thoát nước kém và mật độ dân cư cao. Cần có các biện pháp phòng chống lũ lụt đặc biệt cho khu vực này.

V. Đánh Giá Thiệt Hại Bài Học Từ Lũ Lụt Trong Quá Khứ

Để đánh giá thiệt hại do lũ lụt, nghiên cứu tiến hành thống kê thiệt hại do lũ trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn từ năm 1992 đến 2010. Dữ liệu này cho thấy lũ lụt gây ra những thiệt hại to lớn về người và của, ảnh hưởng nghiêm trọng đến kinh tế và xã hội của khu vực. Nghiên cứu cũng đánh giá mức độ thiệt hại do lũ ứng với các tần suất tính toán khác nhau. Kết quả cho thấy thiệt hại tăng lên khi tần suất giảm xuống.

5.1. Thống Kê Chi Tiết Thiệt Hại Do Lũ 1992 2010

Số liệu thống kê cho thấy lũ lụt đã gây ra hàng trăm người chết và mất tích, hàng ngàn ngôi nhà bị phá hủy và hàng chục ngàn ha đất nông nghiệp bị ngập úng. Thiệt hại kinh tế ước tính lên đến hàng trăm tỷ đồng. Các trận lũ lớn năm 1999 và 2009 là những ví dụ điển hình về sức tàn phá của lũ lụt.

5.2. Mối Quan Hệ Giữa Tần Suất Lũ Và Mức Độ Thiệt Hại

Nghiên cứu cho thấy có một mối quan hệ chặt chẽ giữa tần suất lũ và mức độ thiệt hại. Các trận lũ có tần suất thấp (ví dụ, 1%) gây ra thiệt hại lớn hơn nhiều so với các trận lũ có tần suất cao (ví dụ, 10%). Điều này là do các trận lũ lớn thường có cường độ và thời gian ngập lâu hơn.

5.3. Ảnh Hưởng Của Lũ Lụt Đến Kinh Tế Xã Hội Địa Phương

Lũ lụt không chỉ gây thiệt hại trực tiếp về tài sản mà còn ảnh hưởng đến hoạt động kinh tế và đời sống xã hội. Ngập úng làm gián đoạn sản xuất nông nghiệp, giao thông và thương mại. Nó cũng gây ra ô nhiễm môi trường, làm lây lan dịch bệnh và ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân. Cần có các biện pháp hỗ trợ kịp thời để giúp người dân vượt qua khó khăn sau lũ.

VI. Giải Pháp Phòng Chống Giảm Thiểu Thiệt Hại Ngập Lụt

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, cần đề xuất các giải pháp phòng chống và giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt. Các giải pháp này bao gồm cả các biện pháp công trình (xây dựng đê điều, hệ thống thoát nước) và các biện pháp phi công trình (quy hoạch sử dụng đất hợp lý, nâng cao nhận thức cộng đồng, hệ thống cảnh báo sớm). Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cấp chính quyền, các ngành chức năng và cộng đồng để triển khai các giải pháp một cách hiệu quả.

6.1. Các Biện Pháp Công Trình Phòng Chống Lũ Lụt

Các biện pháp công trình bao gồm xây dựng đê điều, nạo vét kênh mương, xây dựng hồ chứa điều tiết lũ và nâng cấp hệ thống thoát nước. Các biện pháp này có thể giúp giảm thiểu rủi ro ngập lụt, nhưng cần được thiết kế và xây dựng một cách cẩn thận để tránh gây ra các tác động tiêu cực đến môi trường.

6.2. Quy Hoạch Sử Dụng Đất Hợp Lý Giảm Ngập Lụt

Quy hoạch sử dụng đất cần xem xét đến nguy cơ ngập lụt và tránh xây dựng nhà cửa, cơ sở hạ tầng ở các khu vực dễ bị ngập úng. Cần có các quy định chặt chẽ về việc xây dựng trong vùng lũ và khuyến khích sử dụng các vật liệu xây dựng có khả năng chống lũ.

6.3. Nâng Cao Nhận Thức Cộng Đồng Về Phòng Tránh Lũ

Nâng cao nhận thức cộng đồng về nguy cơ ngập lụt và các biện pháp phòng tránh là một yếu tố quan trọng để giảm thiểu thiệt hại. Cần tổ chức các buổi tập huấn, tuyên truyền và cung cấp thông tin về lũ lụt cho người dân. Người dân cần được hướng dẫn cách sơ tán an toàn, bảo vệ tài sản và ứng phó với các tình huống khẩn cấp.

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu và sự gia tăng tần suất, cường độ các hiện tượng thiên tai, lũ lụt đã trở thành một trong những thách thức nghiêm trọng đối với phát triển kinh tế - xã hội và an toàn con người trên toàn thế giới. Theo thống kê của Liên Hiệp Quốc, trong 15 năm gần đây, thiên tai liên quan đến thủy văn đã gây thiệt hại ước tính khoảng 5 tỷ đô la Mỹ và ảnh hưởng đến hơn hai tỷ người. Tại Việt Nam, đặc biệt là khu vực miền Trung, lũ lụt diễn ra ngày càng phức tạp với mức độ thiệt hại kinh tế và nhân mạng rất lớn. Tỉnh Quảng Nam, với diện tích tự nhiên khoảng 10.406 km², là một trong những địa phương chịu ảnh hưởng nặng nề nhất do đặc điểm địa hình, khí hậu và hệ thống sông ngòi phức tạp.

Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn là khu vực nghiên cứu trọng điểm, nơi thường xuyên xảy ra các trận lũ lớn với tốc độ lên nhanh, xuống nhanh, gây ngập lụt diện rộng và thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản. Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu đặc điểm địa lý tự nhiên, điều kiện khí hậu, thủy văn ảnh hưởng đến dòng chảy trên lưu vực, ứng dụng mô hình thủy lực một chiều MIKE 11 để mô phỏng dòng chảy lũ, xây dựng bản đồ ngập lụt và đánh giá thiệt hại do lũ gây ra trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào khu vực tỉnh Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng trong giai đoạn từ năm 1992 đến 2010, với các số liệu khí tượng thủy văn và thiệt hại thực tế được thu thập và phân tích.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác dự báo, cảnh báo, quản lý rủi ro thiên tai và xây dựng các giải pháp giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội bền vững tại khu vực miền Trung Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về thủy văn, thủy lực và quản lý rủi ro thiên tai, trong đó nổi bật là:

• Mô hình thủy văn NAM (Nedbor-Afstromnings-Model): Mô hình khái niệm mô phỏng quá trình lượng mưa - dòng chảy mặt, xử lý các thành phần nước trong chu kỳ thủy văn như lưu trữ trên mặt đất, lưu trữ tầng dưới đất và tầng ngầm. NAM được sử dụng để tính toán lưu lượng dòng chảy tại các điểm kiểm soát trong lưu vực, phù hợp với lưu vực vừa và nhỏ.

• Mô hình thủy lực một chiều MIKE 11: Mô hình động lực học thủy lực một chiều, giải các phương trình Saint-Venant để mô phỏng dòng chảy không ổn định trên hệ thống sông và kênh dẫn. MIKE 11 có khả năng mô phỏng các công trình thủy lợi, đập, cống và vận hành hệ thống thoát lũ, đồng thời tích hợp với công nghệ GIS để xây dựng bản đồ ngập lụt.

• Công nghệ GIS (Geographic Information System): Hệ thống thông tin địa lý được sử dụng để quản lý, phân tích và trình bày dữ liệu không gian liên quan đến địa hình, mạng lưới sông ngòi, vùng ngập lụt và các đối tượng chịu ảnh hưởng. Phần mềm ArcGIS được ứng dụng để xây dựng bản đồ ngập lụt và phân tích thiệt hại không gian.

Các khái niệm chính bao gồm: lưu vực sông, dòng chảy lũ, tần suất lũ, bản đồ ngập lụt, thiệt hại kinh tế do thiên tai, và mô hình thủy văn thủy lực.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu khí tượng thủy văn từ 24 trạm đo trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn (bao gồm 3 trạm khí tượng, 11 trạm đo mưa và 9 trạm thủy văn), số liệu thiệt hại thiên tai từ năm 1992 đến 2010, cùng các tài liệu nghiên cứu liên quan.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp:

• Phân tích thống kê và xử lý số liệu: Xử lý dữ liệu địa hình, khí tượng, thủy văn để xác định đặc điểm dòng chảy, tần suất lũ và các tham số thủy lực.

• Mô hình toán học: Ứng dụng mô hình NAM để tính toán lượng mưa - dòng chảy mặt, làm đầu vào cho mô hình thủy lực MIKE 11 mô phỏng dòng chảy lũ trên hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn.

• Ứng dụng GIS: Sử dụng phần mềm ArcGIS để xây dựng bản đồ ngập lụt dựa trên kết quả mô phỏng thủy lực, đồng thời phân tích không gian thiệt hại do lũ gây ra.

• Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình: So sánh kết quả mô phỏng với số liệu thực đo tại các trạm thủy văn để đảm bảo độ chính xác.

Thời gian nghiên cứu kéo dài từ năm 1976 đến 2010, tập trung phân tích các trận lũ lớn điển hình như năm 1999, 2007 và 2009.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đặc điểm dòng chảy lũ trên lưu vực Vu Gia - Thu Bồn: Lũ có tính chất lên nhanh, xuống nhanh với biên độ dao động từ 5 đến 14 m, cường suất lũ trung bình khoảng 30-50 cm/giờ, có thể lên tới 100-140 cm/giờ ở thượng và trung lưu. Thời gian truyền lũ từ Thành Mỹ đến Ái Nghĩa trung bình khoảng 11 giờ, từ Nông Sơn đến Giao Thủy khoảng 7 giờ. Lũ thường xuất hiện từ tháng 9 đến tháng 12 hàng năm, với 4-5 trận lũ lớn mỗi năm.

2. Diện tích ngập lụt và bản đồ ngập: Mô hình MIKE 11 GIS đã xây dựng bản đồ ngập lụt ứng với các tần suất thiết kế 1%, 2%, 5% và 10%. Diện tích ngập lụt tại huyện Điện Bàn dao động từ khoảng 1.000 ha đến hơn 5.000 ha tùy theo tần suất lũ. Bản đồ thể hiện rõ vùng ngập thường xuyên và mức độ sâu ngập tại từng khu vực.

3. Thiệt hại do lũ gây ra: Từ năm 1997 đến 2009, lũ đã gây ra 589 người chết, 33 người mất tích và 1.550 người bị thương tại lưu vực. Thiệt hại kinh tế quy đổi năm 2014 ước tính lên đến hàng nghìn tỷ đồng, chiếm khoảng 6,26% GDP tỉnh Quảng Nam trung bình hàng năm, có năm thiệt hại lên tới 18-20% GDP. Năm 2009, thiệt hại kinh tế ước tính khoảng 3.500 tỷ đồng.

4. Hiệu quả mô hình: Kết quả mô phỏng mực nước tại các trạm thủy văn như Ái Nghĩa, Giao Thủy cho thấy sai số trung bình dưới 10%, chứng tỏ mô hình MIKE 11 phù hợp để mô phỏng dòng chảy lũ và xây dựng bản đồ ngập lụt cho lưu vực.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các đặc điểm dòng chảy lũ là do địa hình dốc, mạng lưới sông ngòi phát triển hình tỏa, cùng với sự tập trung mưa lớn trên phạm vi rộng. Đặc điểm lũ lên nhanh, xuống nhanh và biên độ lớn gây khó khăn trong công tác dự báo và phòng chống lũ. So sánh với các nghiên cứu trên thế giới, việc ứng dụng mô hình thủy lực một chiều MIKE 11 kết hợp GIS đã được chứng minh là hiệu quả trong việc mô phỏng dòng chảy và ngập lụt, tương tự như các nghiên cứu tại Hà Lan, Bỉ và Nhật Bản.

Bản đồ ngập lụt cung cấp thông tin quan trọng cho công tác quy hoạch, quản lý rủi ro thiên tai và hỗ trợ ra quyết định trong phòng chống lũ. Thiệt hại kinh tế và nhân mạng cao phản ánh sự cần thiết phải nâng cao năng lực dự báo, cảnh báo và xây dựng các giải pháp giảm thiểu thiệt hại. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy sự gia tăng thiệt hại theo thời gian, phù hợp với xu hướng biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội tại khu vực.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ đường thể hiện mực nước thực đo và mô phỏng tại các trạm thủy văn, bảng tổng hợp diện tích ngập lụt theo tần suất lũ và bảng thống kê thiệt hại kinh tế, nhân mạng qua các năm.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng và hoàn thiện hệ thống cảnh báo, dự báo lũ: Áp dụng mô hình thủy lực MIKE 11 kết hợp GIS để phát triển hệ thống cảnh báo sớm, nâng cao độ chính xác và thời gian dự báo nhằm giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản. Thời gian thực hiện: 1-2 năm. Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai tỉnh.

2. Đầu tư nâng cấp hệ thống công trình thủy lợi, đê điều: Tăng cường khả năng điều tiết, tiêu thoát nước, giảm ngập lụt tại các vùng hạ lưu trọng điểm như huyện Điện Bàn. Thời gian thực hiện: 3-5 năm. Chủ thể: Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng, chính quyền địa phương.

3. Quy hoạch sử dụng đất và phát triển đô thị thích ứng với ngập lụt: Áp dụng bản đồ ngập lụt để phân vùng quản lý sử dụng đất, hạn chế xây dựng tại vùng ngập sâu, đồng thời phát triển các khu dân cư an toàn. Thời gian thực hiện: liên tục. Chủ thể: Sở Xây dựng, UBND các huyện, thành phố.

4. Tuyên truyền, nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình đào tạo, tập huấn về phòng chống lũ, sơ tán dân cư và ứng phó kịp thời khi có cảnh báo lũ. Thời gian thực hiện: hàng năm. Chủ thể: Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai, các tổ chức xã hội.

5. Nghiên cứu và áp dụng các giải pháp công nghệ mới: Khuyến khích nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn thủy lực đa chiều, công nghệ viễn thám và trí tuệ nhân tạo trong dự báo và quản lý lũ lụt. Thời gian thực hiện: dài hạn. Chủ thể: Các viện nghiên cứu, trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và phòng chống thiên tai: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và công cụ mô hình để xây dựng chính sách, quy hoạch và kế hoạch ứng phó thiên tai hiệu quả.

2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành thủy văn, môi trường và quản lý rủi ro thiên tai: Tài liệu tham khảo chi tiết về phương pháp mô hình hóa thủy văn thủy lực, ứng dụng GIS và phân tích thiệt hại do lũ.

3. Chính quyền địa phương và các đơn vị quản lý vùng ngập lụt: Hỗ trợ trong công tác quy hoạch sử dụng đất, xây dựng hệ thống cảnh báo và tổ chức phòng chống lũ tại địa phương.

4. Các tổ chức phi chính phủ và cộng đồng dân cư: Nâng cao nhận thức về rủi ro lũ lụt, hỗ trợ xây dựng kế hoạch ứng phó và giảm thiểu thiệt hại trong các vùng dễ bị tổn thương.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình MIKE 11 có ưu điểm gì so với các mô hình thủy lực khác?
   MIKE 11 là mô hình thủy lực một chiều, dễ sử dụng, có khả năng mô phỏng chi tiết dòng chảy trên hệ thống sông phức tạp, tích hợp tốt với GIS để xây dựng bản đồ ngập lụt. Nó phù hợp với các lưu vực vừa và nhỏ, cho kết quả chính xác với sai số dưới 10% so với số liệu thực đo.

2. Tại sao cần kết hợp mô hình thủy văn NAM với mô hình thủy lực MIKE 11?
   Mô hình NAM tính toán lượng mưa - dòng chảy mặt, cung cấp đầu vào lưu lượng cho mô hình thủy lực MIKE 11. Sự kết hợp này giúp mô phỏng toàn diện quá trình dòng chảy từ lượng mưa đến dòng chảy trên sông, nâng cao độ chính xác của mô phỏng lũ và ngập lụt.

3. Bản đồ ngập lụt được xây dựng dựa trên những dữ liệu nào?
   Bản đồ ngập lụt sử dụng dữ liệu địa hình số (DEM), số liệu khí tượng thủy văn (mưa, lưu lượng, mực nước), kết quả mô phỏng thủy lực và công nghệ GIS để phân tích không gian, xác định diện tích và độ sâu ngập tại từng khu vực.

4. Thiệt hại do lũ tại lưu vực Vu Gia - Thu Bồn có xu hướng thay đổi như thế nào?
   Thiệt hại về người và kinh tế có xu hướng tăng theo thời gian, đặc biệt trong các năm có lũ lớn như 2006, 2007 và 2009. Nguyên nhân do biến đổi khí hậu, phát triển kinh tế xã hội nhanh nhưng chưa có giải pháp quản lý rủi ro hiệu quả.

5. Các giải pháp giảm thiểu thiệt hại do lũ được đề xuất trong luận văn là gì?
   Bao gồm xây dựng hệ thống cảnh báo sớm, nâng cấp công trình thủy lợi, quy hoạch sử dụng đất thích ứng với ngập lụt, tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng và ứng dụng công nghệ mới trong dự báo và quản lý lũ.

Kết luận

• Luận văn đã nghiên cứu đặc điểm địa lý, khí hậu, thủy văn và ứng dụng mô hình thủy lực MIKE 11 kết hợp GIS để mô phỏng dòng chảy lũ và xây dựng bản đồ ngập lụt cho lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn.
• Kết quả mô phỏng phù hợp với số liệu thực đo, thể hiện rõ đặc điểm lũ lên nhanh, xuống nhanh và diện tích ngập lụt theo các tần suất thiết kế.
• Thiệt hại do lũ gây ra tại lưu vực rất nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế - xã hội và an toàn con người.
• Đề xuất các giải pháp quản lý rủi ro thiên tai, nâng cao năng lực dự báo, cảnh báo và quy hoạch sử dụng đất nhằm giảm thiểu thiệt hại.
• Nghiên cứu mở ra hướng tiếp cận ứng dụng công nghệ mô hình thủy văn thủy lực và GIS trong quản lý thiên tai, góp phần phát triển bền vững khu vực miền Trung Việt Nam.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các cơ quan chức năng và nhà nghiên cứu áp dụng kết quả luận văn để xây dựng hệ thống cảnh báo lũ hiệu quả và quy hoạch phát triển thích ứng với biến đổi khí hậu.