Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Quảng Nam, với diện tích khoảng 10.406 km², nằm ở khu vực Trung bộ Việt Nam, là vùng kinh tế trọng điểm miền Trung và sở hữu ba di sản văn hóa thế giới. Tuy nhiên, khu vực này thường xuyên chịu ảnh hưởng nghiêm trọng của thiên tai, đặc biệt là tai biến lũ lụt. Theo thống kê giai đoạn 2003-2007, thiệt hại do thiên tai gây ra ước tính chiếm gần 6,26% tổng GDP của tỉnh. Riêng cơn bão số 9 năm 2009 đã gây thiệt hại hơn 500 tỷ đồng. Lũ lụt tại lưu vực sông Thu Bồn được đánh giá là tai biến thiên nhiên có phạm vi ảnh hưởng rộng, tần suất xuất hiện cao và gây thiệt hại lớn về kinh tế, môi trường và xã hội.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định nguyên nhân, đánh giá mức độ và diện ngập lụt tại đồng bằng hạ lưu sông Thu Bồn, làm cơ sở khoa học cho công tác phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai tại Quảng Nam. Phạm vi nghiên cứu bao gồm lưu vực sông Thu Bồn thuộc tỉnh Quảng Nam, giới hạn bởi tọa độ từ 14°57'10" đến 16°03'50" vĩ độ Bắc và 107°12'50" đến 108°44'20" kinh độ Đông. Nghiên cứu tập trung vào phân tích các yếu tố tự nhiên như địa chất, địa mạo, khí hậu, thủy văn, lớp phủ thực vật và các hoạt động kinh tế - xã hội, đồng thời ứng dụng mô hình MIKE 11 để xây dựng bản đồ ngập lụt và dự báo mức độ ngập lụt.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho quy hoạch phát triển bền vững, xây dựng kế hoạch hành động phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, góp phần giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra, bảo vệ tài sản và tính mạng người dân trong khu vực.

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 tai biến lũ lụt, bao gồm:

  • Lý thuyết về hình thành và phát triển lũ lụt: Lũ lụt là hiện tượng tự nhiên mang tính chu kỳ, liên quan đến lượng mưa, đặc điểm địa hình, địa chất, khí hậu và các yếu tố mặt đệm như lớp phủ thực vật, thổ nhưỡng, hoạt động kinh tế - xã hội. Lũ lụt được phân loại thành lũ lụt (flood) và lũ quét (flash flood), với các đặc điểm về lưu lượng, đỉnh lũ, tần suất lũ.

  • Mô hình thủy văn và thủy lực: Sử dụng mô hình MIKE 11, một phần mềm mô phỏng dòng chảy một chiều dựa trên hệ phương trình Saint-Venant, giải bằng phương pháp sai phân hữu hạn, kết hợp với GIS để xây dựng bản đồ ngập lụt và dự báo diện tích ngập.

  • Khái niệm bản đồ ngập lụt: Bản đồ thể hiện vùng ngập thường xuyên, vùng ngập theo tần suất mưa-lũ khác nhau, khu vực nguy hiểm khi có lũ lớn, vùng có nguy cơ sạt lở, xói lở bờ sông, bờ biển. Đây là công cụ quan trọng cho quy hoạch và phòng tránh lũ lụt.

Các khái niệm chính bao gồm: đỉnh lũ, tần suất lũ, lưu lượng cực đại, hệ số điều tiết tự nhiên, mật độ lưới sông, độ dốc địa hình, và các yếu tố khí hậu như bão, áp thấp nhiệt đới, không khí lạnh.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Tổng hợp số liệu quan trắc thủy văn, khí tượng, địa chất, địa mạo, lớp phủ thực vật, ảnh viễn thám LANDSAT, SPOT, các bản đồ chuyên đề tỷ lệ 1/25.000, tài liệu nghiên cứu trước đây và khảo sát thực địa tại lưu vực sông Thu Bồn.

  • Phương pháp phân tích: Phân tích hệ thống các yếu tố ảnh hưởng đến lũ lụt, sử dụng phương pháp địa chất, địa mạo để đánh giá cấu trúc địa chất, đứt gãy, tân kiến tạo; áp dụng công nghệ GIS để tích hợp dữ liệu và mô hình số hóa độ cao (DEM); sử dụng mô hình toán học MIKE 11 để mô phỏng dòng chảy, xây dựng bản đồ ngập lụt và dự báo diện tích ngập.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu thu thập từ các trạm thủy văn, khí tượng trên toàn lưu vực với thời gian quan trắc từ nhiều năm (1975-2008), đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy cao.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu tập trung vào phân tích dữ liệu lịch sử, khảo sát thực địa và mô phỏng trong khoảng thời gian từ 1995 đến 2012, với các trận lũ lớn được phân tích chi tiết như lũ năm 1999, 2007.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nguyên nhân gây lũ lụt: Lũ lụt tại lưu vực sông Thu Bồn chủ yếu do sự phối hợp tác động của các hình thế thời tiết như bão, áp thấp nhiệt đới, không khí lạnh và dải hội tụ nhiệt đới. Lượng mưa lớn nhất trong các trận lũ lịch sử có thể lên tới 900 mm/ngày với tần suất 1%. Địa hình dốc, mạng lưới sông suối phát triển dạng tia tỏa, độ dốc trung bình lưu vực khoảng 25%, làm tăng tốc độ dòng chảy và khả năng tập trung nước nhanh, dẫn đến lũ lên nhanh, xuống nhanh.

  2. Đặc điểm lũ và ngập lụt: Lũ lớn nhất thường xuất hiện vào tháng 10 và 11, chiếm khoảng 62,5-69,2% lượng nước cả năm. Đỉnh lũ tại trạm Thạnh Mỹ và Nông Sơn lần lượt đạt 7.000 m³/s và 10.815 m³/s trong các trận lũ lớn năm 1998 và 2007. Diện tích ngập lụt tại hạ lưu sông Thu Bồn có thể lên tới hàng trăm km², với thời gian ngập kéo dài do cửa sông bị bồi lấp và các công trình chắn dòng chảy.

  3. Hiệu quả mô hình MIKE 11: Mô hình MIKE 11 kết hợp GIS đã được hiệu chỉnh và kiểm nghiệm với số liệu thực đo tại các trạm như Câu Lâu, cho kết quả dự báo mực nước và diện tích ngập lụt có độ chính xác cao, phù hợp với các trận lũ năm 1999 và 2007. Mô hình cho phép dự báo diện tích ngập lụt với các kịch bản lượng mưa tăng từ 0,7% đến 2,5%, giúp đánh giá nguy cơ và lập kế hoạch phòng tránh.

  4. Ảnh hưởng của các yếu tố địa chất và tân kiến tạo: Hệ thống đứt gãy và cấu trúc địa chất phức tạp tại lưu vực tạo điều kiện cho sự phân bố không đồng đều của dòng chảy và ảnh hưởng đến quá trình tích tụ trầm tích, làm thay đổi địa hình cửa sông, tăng nguy cơ ngập lụt và xói lở bờ sông.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của lũ lụt là sự kết hợp giữa điều kiện khí hậu đặc thù của khu vực (khí hậu nhiệt đới gió mùa, ảnh hưởng của bão và không khí lạnh) với đặc điểm địa hình dốc, mạng lưới sông suối phát triển mạnh. So với các nghiên cứu trước đây, luận văn đã tích hợp đa ngành, sử dụng mô hình toán học hiện đại kết hợp GIS để đánh giá tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng, nâng cao độ chính xác trong dự báo và xây dựng bản đồ ngập lụt.

Kết quả mô hình MIKE 11 cho thấy khả năng dự báo diện tích ngập lụt theo các kịch bản lượng mưa khác nhau, giúp các nhà quản lý có công cụ trực quan để ra quyết định phòng chống thiên tai. Việc phân tích chi tiết các yếu tố địa chất, tân kiến tạo cũng làm rõ vai trò của các yếu tố mặt đệm trong việc hình thành và phát sinh tai biến lũ lụt.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ thể hiện biến động lưu lượng dòng chảy theo tháng, bảng so sánh đỉnh lũ thực đo và mô hình tính toán, bản đồ ngập lụt các năm 1999, 2007 và dự báo diện tích ngập theo các kịch bản mưa tăng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường ứng dụng mô hình dự báo lũ: Sử dụng mô hình MIKE 11 kết hợp GIS làm công cụ chính trong công tác dự báo, cảnh báo lũ lụt tại lưu vực sông Thu Bồn, nhằm nâng cao độ chính xác và thời gian dự báo, giúp các cơ quan chức năng kịp thời triển khai biện pháp ứng phó. Thời gian thực hiện: ngay trong 1-2 năm tới; chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, Ban chỉ huy phòng chống thiên tai tỉnh.

  2. Xây dựng và cập nhật bản đồ ngập lụt chi tiết: Định kỳ cập nhật bản đồ ngập lụt theo các kịch bản biến đổi khí hậu và phát triển đô thị, phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội và quản lý rủi ro thiên tai. Thời gian: 3 năm; chủ thể: Viện Quy hoạch Thủy lợi, các trường đại học liên quan.

  3. Phát triển các biện pháp phi công trình: Tăng cường trồng rừng đầu nguồn, bảo vệ lớp phủ thực vật, cải tạo đất nhằm giảm thiểu dòng chảy bề mặt, hạn chế xói mòn và lũ quét. Thời gian: liên tục; chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, các địa phương.

  4. Cải tạo và nâng cấp hệ thống công trình thủy lợi: Nâng cao khả năng tiêu thoát lũ, chống ngập úng tại vùng đồng bằng hạ lưu, bao gồm nạo vét cửa sông, xây dựng đê điều, cống ngăn triều và hệ thống thoát nước đô thị. Thời gian: 5 năm; chủ thể: Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng, các đơn vị quản lý công trình thủy lợi.

  5. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình đào tạo, tập huấn về phòng chống lũ lụt, sử dụng bản đồ ngập lụt và cảnh báo sớm cho người dân, đặc biệt tại các vùng nguy cơ cao. Thời gian: liên tục; chủ thể: UBND các huyện, xã, các tổ chức xã hội.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách: Sở Tài nguyên và Môi trường, Ban chỉ huy phòng chống thiên tai tỉnh Quảng Nam có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng kế hoạch phòng chống lũ lụt, quy hoạch phát triển bền vững và giảm thiểu rủi ro thiên tai.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên cao học: Những người nghiên cứu về thủy văn, địa chất, khí hậu và quản lý rủi ro thiên tai có thể tham khảo phương pháp tiếp cận đa ngành, ứng dụng mô hình MIKE 11 và GIS trong đánh giá nguy cơ lũ lụt.

  3. Các đơn vị thi công và quản lý công trình thủy lợi: Các công ty xây dựng, quản lý đê điều, hồ chứa có thể áp dụng các đề xuất về cải tạo, nâng cấp công trình để giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội: Người dân sống trong vùng hạ lưu sông Thu Bồn và các tổ chức xã hội có thể sử dụng bản đồ ngập lụt và thông tin cảnh báo để chủ động phòng tránh và ứng phó với lũ lụt.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nguyên nhân chính gây ra lũ lụt tại lưu vực sông Thu Bồn là gì?
    Lũ lụt chủ yếu do sự phối hợp của các hình thế thời tiết như bão, áp thấp nhiệt đới, không khí lạnh và dải hội tụ nhiệt đới, kết hợp với đặc điểm địa hình dốc và mạng lưới sông suối phát triển mạnh, làm tăng tốc độ dòng chảy và khả năng tập trung nước nhanh.

  2. Mô hình MIKE 11 có ưu điểm gì trong nghiên cứu lũ lụt?
    MIKE 11 là mô hình thủy lực một chiều hiện đại, có khả năng mô phỏng chính xác dòng chảy lũ, kết hợp với GIS giúp xây dựng bản đồ ngập lụt trực quan, hỗ trợ dự báo diện tích ngập theo các kịch bản mưa khác nhau, từ đó nâng cao hiệu quả phòng chống thiên tai.

  3. Diện tích ngập lụt tại hạ lưu sông Thu Bồn có thể lên tới bao nhiêu?
    Diện tích ngập lụt có thể lên tới hàng trăm km², đặc biệt trong các trận lũ lớn như năm 1999 và 2007, với thời gian ngập kéo dài do cửa sông bị bồi lấp và các công trình chắn dòng chảy.

  4. Các biện pháp phi công trình nào được đề xuất để giảm nhẹ lũ lụt?
    Bao gồm trồng rừng đầu nguồn, bảo vệ lớp phủ thực vật, cải tạo đất để giảm dòng chảy bề mặt và hạn chế xói mòn, từ đó giảm thiểu nguy cơ lũ quét và ngập lụt.

  5. Làm thế nào để cộng đồng dân cư chủ động ứng phó với lũ lụt?
    Thông qua việc tiếp cận bản đồ ngập lụt, nhận cảnh báo sớm, tham gia các chương trình đào tạo, tập huấn về phòng chống lũ lụt và thực hiện các biện pháp phòng tránh theo hướng dẫn của chính quyền địa phương.

Kết luận

  • Lũ lụt tại lưu vực sông Thu Bồn là kết quả của sự phối hợp phức tạp giữa các yếu tố khí hậu, địa hình, địa chất và hoạt động kinh tế - xã hội.
  • Mô hình MIKE 11 kết hợp GIS đã chứng minh hiệu quả trong việc mô phỏng dòng chảy, xây dựng bản đồ ngập lụt và dự báo diện tích ngập, hỗ trợ công tác phòng chống thiên tai.
  • Các trận lũ lớn nhất thường xảy ra vào tháng 10 và 11, với đỉnh lũ tại các trạm thủy văn đạt mức cao kỷ lục, gây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế và xã hội.
  • Đề xuất các giải pháp tổng thể bao gồm ứng dụng công nghệ mô hình, cải tạo công trình thủy lợi, phát triển biện pháp phi công trình và nâng cao nhận thức cộng đồng.
  • Nghiên cứu là cơ sở khoa học quan trọng cho quy hoạch phát triển bền vững và xây dựng kế hoạch hành động phòng chống thiên tai tại tỉnh Quảng Nam.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các cơ quan chức năng triển khai ứng dụng mô hình dự báo, cập nhật bản đồ ngập lụt và tổ chức các chương trình đào tạo cộng đồng nhằm giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra.