Tổng quan nghiên cứu

Ngập lụt vùng hạ du liên hồ chứa lưu vực sông Tà Rục là một vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến đời sống và sản xuất của hàng chục nghìn người dân tại huyện Cam Lâm và thành phố Cam Ranh, tỉnh Khánh Hòa. Với diện tích lưu vực khoảng 250 km², hai hồ chứa Tà Rục và Suối Hành có dung tích lần lượt là 23,5 triệu m³ và 9 triệu m³, đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết nước phục vụ nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt. Tuy nhiên, các sự cố vỡ đập và lũ lớn bất thường do biến đổi khí hậu đã làm gia tăng nguy cơ ngập lụt nghiêm trọng tại vùng hạ du, gây thiệt hại lớn về người và tài sản.

Mục tiêu nghiên cứu là mô phỏng các kịch bản lũ và vỡ đập tại liên hồ chứa Tà Rục - Suối Hành, xây dựng bản đồ ngập lụt vùng hạ du, từ đó đánh giá thiệt hại trực tiếp và gián tiếp do ngập lụt gây ra. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào vùng hạ du hai hồ chứa, bao gồm các xã Cam Phước Tây, Cam Phước Đông và phường Ba Ngòi, với dữ liệu khí tượng thủy văn thu thập từ các trạm Cam Ranh và Khánh Sơn trong giai đoạn 1978-2013. Nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc hỗ trợ công tác quản lý, vận hành hồ chứa, xây dựng phương án ứng phó khẩn cấp và giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt, góp phần bảo vệ an toàn tính mạng và tài sản của người dân.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình thủy lực, thủy văn hiện đại để mô phỏng quá trình ngập lụt và vỡ đập, bao gồm:

  • Lý thuyết sóng vỡ đập: Mô tả cơ chế hình thành vết vỡ đập theo các thông số hình học như chiều rộng, chiều cao vết vỡ và thời gian phát triển vết vỡ. Phân biệt hai dạng vỡ chính là vỡ tràn định (overtopping) và vỡ xói ngầm (piping).

  • Mô hình thủy lực MIKE FLOOD: Mô hình thủy động lực học kết hợp mô hình 1 chiều và 2 chiều, sử dụng phương trình Saint-Venant để mô phỏng dòng chảy trong hệ thống sông và vùng ngập lụt. MIKE FLOOD được ứng dụng để mô phỏng các kịch bản lũ và vỡ đập, xây dựng bản đồ ngập lụt chi tiết.

  • Hàm thiệt hại do ngập lụt: Áp dụng công thức đánh giá thiệt hại dựa trên mức độ ngập (Hazard), mức độ tổn thương (Vulnerability) và đối tượng bị ảnh hưởng (Exposure), theo công thức R = H × V × E, giúp ước lượng thiệt hại trực tiếp và gián tiếp.

Các khái niệm chính bao gồm: kịch bản lũ, vết vỡ đập, bản đồ ngập lụt, thiệt hại trực tiếp và gián tiếp, mô hình thủy lực, và hàm thiệt hại.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu khí tượng thủy văn từ các trạm Cam Ranh, Khánh Sơn, Đồng Trăng, Nha Trang, và các số liệu địa hình, mặt cắt sông, thông số kỹ thuật hồ chứa do các cơ quan quản lý cung cấp. Dữ liệu được thu thập trong giai đoạn từ 1978 đến 2015.

Phương pháp phân tích sử dụng mô hình thủy lực MIKE FLOOD để mô phỏng các kịch bản lũ với tần suất 0,2%, 1% và 0,01%, cùng các kịch bản vỡ đập dựa trên các công thức kinh nghiệm xác định thông số vết vỡ. Kết quả mô phỏng được kết hợp với công nghệ GIS để xây dựng bản đồ ngập lụt vùng hạ du, xác định diện tích và độ sâu ngập theo thời gian.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ vùng hạ du liên hồ chứa với dân số khoảng 31.857 người tại ba xã trọng điểm. Phương pháp chọn mẫu tập trung vào các khu vực dân cư, nông nghiệp và cơ sở hạ tầng chịu ảnh hưởng trực tiếp. Phân tích thống kê và xử lý số liệu được thực hiện để đánh giá thiệt hại dựa trên các hàm thiệt hại đã được chuẩn hóa.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2016 đến 2018, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, mô phỏng, phân tích và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Diện tích ngập lụt và độ sâu ngập theo kịch bản lũ: Kịch bản lũ tần suất 0,2% gây ngập khoảng 1.200 ha vùng hạ du với độ sâu ngập trung bình từ 0,5 đến 2,5 m. Kịch bản lũ cực đại 0,01% làm ngập trên 1.800 ha, trong đó có nhiều khu vực ngập sâu trên 3 m.

  2. Thiệt hại về dân số và nhà cửa: Theo kịch bản lũ 0,2%, có khoảng 7.986 hộ với 31.857 nhân khẩu bị ảnh hưởng, trong đó thiệt hại về nhà cửa ước tính lên đến hàng chục tỷ đồng. Kịch bản vỡ đập làm tăng diện tích ngập và số hộ bị ảnh hưởng lên khoảng 20-30% so với kịch bản lũ lớn nhất.

  3. Thiệt hại về nông nghiệp và cơ sở hạ tầng: Diện tích đất canh tác bị ngập lụt chiếm khoảng 1.500 ha, trong đó lúa và mía là các loại cây trồng chính chịu thiệt hại nặng nề. Các công trình giao thông như Quốc lộ 1A, đường sắt và các cầu cống bị ngập và hư hỏng, làm gián đoạn giao thông và ảnh hưởng đến kinh tế địa phương.

  4. Hiệu quả mô hình MIKE FLOOD: Mô hình mô phỏng chính xác quá trình ngập lụt và truyền lũ với sai số dưới 5% so với số liệu quan trắc tại các trạm thủy văn. Bản đồ ngập lụt được xây dựng chi tiết theo từng cấp độ sâu, hỗ trợ hiệu quả cho công tác quy hoạch và ứng phó.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến thiệt hại lớn là do địa hình vùng hạ du có dạng lòng chảo hẹp, hệ thống sông suối nhỏ và dốc, cùng với các công trình giao thông cắt ngang làm giảm khả năng thoát lũ. So sánh với các nghiên cứu tại các lưu vực khác cho thấy mức độ thiệt hại tại lưu vực Tà Rục tương đối cao do mật độ dân cư và diện tích canh tác lớn.

Kết quả mô phỏng phù hợp với các nghiên cứu trước đây về tác động của vỡ đập và lũ lớn tại các hồ chứa nhỏ và vừa ở miền Trung Việt Nam. Việc xây dựng bản đồ ngập lụt chi tiết giúp nhận diện các vùng nguy cơ cao, từ đó đề xuất các biện pháp phòng tránh và giảm nhẹ thiệt hại hiệu quả.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ thể hiện mực nước, lưu lượng lũ theo thời gian, bản đồ phân bố độ sâu ngập và bảng tổng hợp thiệt hại theo từng kịch bản, giúp trực quan hóa mức độ ảnh hưởng và hỗ trợ ra quyết định.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường công tác quan trắc và cảnh báo sớm: Lắp đặt hệ thống quan trắc mực nước, lưu lượng và mưa tự động tại các vị trí trọng yếu, kết nối với trung tâm điều hành để phát hiện sớm các tình huống bất thường, giảm thiểu thiệt hại do vỡ đập và lũ lớn. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; chủ thể: Ban quản lý hồ chứa và Sở TN&MT.

  2. Xây dựng và cập nhật bản đồ ngập lụt chi tiết: Sử dụng mô hình thủy lực MIKE FLOOD kết hợp GIS để thường xuyên cập nhật bản đồ ngập lụt theo các kịch bản mới, phục vụ công tác quy hoạch và ứng phó khẩn cấp. Thời gian thực hiện: liên tục; chủ thể: Viện nghiên cứu thủy lợi và địa phương.

  3. Phát triển phương án sơ tán và ứng phó khẩn cấp: Lập kế hoạch sơ tán dân cư vùng nguy hiểm, tổ chức diễn tập thường xuyên, đảm bảo người dân có nhận thức và kỹ năng ứng phó khi xảy ra sự cố. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng; chủ thể: UBND các xã, huyện và lực lượng phòng chống thiên tai.

  4. Cải tạo, nâng cấp công trình hồ chứa và hệ thống thoát lũ: Kiểm tra, sửa chữa các hư hỏng, nâng cao khả năng chịu tải của đập, cửa van và kênh mương, đảm bảo an toàn công trình trong điều kiện lũ lớn và biến đổi khí hậu. Thời gian thực hiện: 2-3 năm; chủ thể: Ban quản lý dự án và các đơn vị thi công.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý thủy lợi và phòng chống thiên tai: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng kế hoạch vận hành hồ chứa, cảnh báo ngập lụt và phương án ứng phó khẩn cấp, giảm thiểu thiệt hại cho vùng hạ du.

  2. Các nhà quy hoạch đô thị và nông thôn: Áp dụng bản đồ ngập lụt và đánh giá thiệt hại để quy hoạch sử dụng đất hợp lý, tránh xây dựng tại vùng nguy cơ cao, bảo vệ an toàn cho cộng đồng.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành thủy lợi, môi trường: Tham khảo phương pháp mô phỏng thủy lực, đánh giá thiệt hại và ứng dụng mô hình MIKE FLOOD trong nghiên cứu và giảng dạy.

  4. Người dân và cộng đồng địa phương: Nâng cao nhận thức về nguy cơ ngập lụt, tham gia các hoạt động phòng tránh và ứng phó, bảo vệ tài sản và tính mạng trong các tình huống khẩn cấp.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần mô phỏng các kịch bản vỡ đập?
    Mô phỏng giúp dự báo phạm vi và mức độ ngập lụt khi xảy ra sự cố vỡ đập, từ đó xây dựng bản đồ ngập lụt và kế hoạch ứng phó kịp thời, giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản.

  2. Mô hình MIKE FLOOD có ưu điểm gì so với các mô hình khác?
    MIKE FLOOD kết hợp mô hình 1 chiều và 2 chiều, xử lý tốt các vùng ngập lụt phức tạp, có khả năng mô phỏng chính xác dòng chảy và truyền lũ, phù hợp với điều kiện địa hình đa dạng.

  3. Thiệt hại do ngập lụt được đánh giá như thế nào?
    Thiệt hại được đánh giá dựa trên mức độ ngập, mức độ tổn thương của đối tượng và diện tích bị ảnh hưởng, bao gồm thiệt hại trực tiếp (nhà cửa, cây trồng) và gián tiếp (gián đoạn sản xuất, giao thông).

  4. Phạm vi nghiên cứu có bao gồm toàn bộ lưu vực sông Tà Rục không?
    Phạm vi nghiên cứu tập trung vào vùng hạ du liên hồ chứa Tà Rục và Suối Hành, bao gồm các xã và phường chịu ảnh hưởng trực tiếp từ các kịch bản lũ và vỡ đập.

  5. Làm thế nào để người dân có thể ứng phó khi xảy ra ngập lụt?
    Người dân cần được tuyên truyền về các kịch bản ngập lụt, tham gia diễn tập sơ tán, chuẩn bị phương tiện cứu hộ và tuân thủ hướng dẫn của cơ quan chức năng để đảm bảo an toàn.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã mô phỏng thành công các kịch bản lũ và vỡ đập liên hồ chứa Tà Rục - Suối Hành, xây dựng bản đồ ngập lụt chi tiết vùng hạ du.
  • Đánh giá thiệt hại cho thấy nguy cơ ngập lụt gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hơn 31.000 người và hàng nghìn ha đất canh tác.
  • Mô hình MIKE FLOOD được xác nhận có độ chính xác cao, phù hợp với điều kiện địa hình và thủy văn khu vực.
  • Đề xuất các giải pháp tăng cường quan trắc, xây dựng bản đồ ngập lụt, phương án sơ tán và nâng cấp công trình nhằm giảm thiểu thiệt hại.
  • Khuyến nghị các cơ quan quản lý, nhà quy hoạch và cộng đồng địa phương phối hợp triển khai các biện pháp ứng phó trong thời gian tới để bảo đảm an toàn vùng hạ du.

Hành động tiếp theo là triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời cập nhật dữ liệu và mô hình để nâng cao hiệu quả quản lý rủi ro ngập lụt. Các nhà quản lý và cộng đồng được khuyến khích tham khảo và áp dụng kết quả nghiên cứu nhằm bảo vệ tài sản và tính mạng người dân.