Tổng quan nghiên cứu

Vùng Cửa Đáy nằm ở vị trí hạ lưu châu thổ sông Hồng, thuộc địa phận hai huyện ven biển Nghĩa Hưng (tỉnh Nam Định) và Kim Sơn (tỉnh Ninh Bình) với chiều dài đường bờ biển xấp xỉ 30 km. Đây là khu vực đóng vai trò quan trọng trong vùng dự trữ sinh quyển châu thổ sông Hồng, sở hữu hệ sinh thái đất ngập nước và rừng ngập mặn đặc hữu. Theo số liệu thống kê năm 2011, toàn vùng có quy mô dân số 345.167 người (Nghĩa Hưng có 178.299 người và Kim Sơn có 166.868 người), mật độ dân số bình quân đạt 776 người/km², đặc biệt tại một số đô thị tập trung như thị trấn Phát Diệm lên tới 8.070 người/km². Vùng đất bãi bồi màu mỡ này tạo nền tảng phát triển kinh tế đa ngành với 38.730 ha diện tích trồng lúa đạt sản lượng 242.000 tấn/năm, cùng 6.058 ha diện tích nuôi trồng thủy sản đạt sản lượng 40.633 tấn/năm.

Tuy nhiên, với địa hình trũng thấp có độ cao trung bình dao động từ 0 đến 2 m so với mực nước biển, Cửa Đáy là một trong những khu vực nhạy cảm nhất trước các hiện tượng khí hậu cực đoan. Theo báo cáo kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài nguyên và Môi trường, khi mực nước biển dâng 0,5 m sẽ có hơn 4% diện tích đồng bằng sông Hồng bị ngập úng và khoảng 3,4% dân số chịu tác động trực tiếp. Trước thực trạng các công trình nghiên cứu trước đây chưa lượng hóa đồng bộ mối quan hệ giữa hiểm họa tự nhiên, đối tượng chịu tác động và năng lực thích ứng, luận văn tập trung đánh giá mức độ tổn thương tài nguyên và môi trường đới bờ theo kịch bản nước biển dâng 1 m. Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học đa chiều phục vụ quy hoạch không gian sử dụng đất và đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên bền vững đến năm 2030.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn ứng dụng khung đánh giá mức độ tổn thương tích hợp theo mô hình của Cục Quản lý Đại dương và Khí quyển Quốc gia Hoa Kỳ kết hợp lý thuyết tổn thương không gian của Cutter. Khung mô hình xác định mức độ tổn thương tổng hợp là hàm số của ba hợp phần chính theo công thức:

$$V_{x_i y_j} = f(a R_{x_i y_j}, b P_{x_i y_j}, c C_{x_i y_j})$$

Trong đó:

  • $V_{x_i y_j}$ là chỉ số mức độ tổn thương tài nguyên và môi trường tại tọa độ không gian $(x_i, y_j)$.
  • $R_{x_i y_j}$ biểu thị mức độ nguy hiểm của các hiểm họa tai biến và các yếu tố cường hóa khí hậu.
  • $P_{x_i y_j}$ phản ánh mật độ phân bố của các đối tượng chịu phơi nhiễm tổn thương.
  • $C_{x_i y_j}$ là năng lực chống chịu và thích ứng của hệ thống tự nhiên kết hợp xã hội.
  • Các hệ số $a, b, c$ là trọng số tương đối của từng hợp phần được xác định qua ma trận so sánh cặp.

Song song đó, nghiên cứu kế thừa phương pháp tính chỉ số tổn thương bờ biển của Cục Địa chất Hoa Kỳ và hệ thống đánh giá tương tác động. Khung lý thuyết vận hành dựa trên 4 khái niệm nền tảng:

  • Biến đổi khí hậu: Sự biến động trạng thái khí quyển kéo dài qua nhiều thập kỷ do tương tác tự nhiên và hoạt động nhân sinh.
  • Mức độ tổn thương: Mức độ suy thoái, tổn thất của hệ thống trừ đi năng lực phục hồi và tự vệ trước các xung lực từ bên ngoài.
  • Tai biến môi trường: Các hiện tượng bão, triều cường, ngập lụt, hạn hán và xâm nhập mặn gia tăng cường độ.
  • Năng lực ứng phó: Tổng hòa các yếu tố tự nhiên (rừng ngập mặn, đai cồn cát) và nguồn lực xã hội (hệ thống đê kè, cơ sở y tế, trình độ dân trí).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu đa dạng bao gồm chuỗi số liệu quan trắc khí tượng thủy văn 31 năm (giai đoạn 1981 - 2011) tại trạm Văn Lý, số liệu niên giám thống kê năm 2011 của hai huyện Nghĩa Hưng và Kim Sơn, cùng các lớp bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000.

Về khảo sát thực địa, luận văn áp dụng phương pháp chọn mẫu phân tầng phi ngẫu nhiên tại 5 xã ven biển trọng điểm gồm Nghĩa Phúc, Nghĩa Hải, Nam Điền (huyện Nghĩa Hưng) và Kim Đông, Cồn Thoi (huyện Kim Sơn) vào tháng 6/2012. Khảo sát thực địa đo đạc hơn 30 km bờ biển nhằm thu thập dữ liệu về hiện trạng biến động luồng lạch, xói lở cồn cát, chất lượng rừng phòng hộ và năng lực công trình bảo vệ bờ.

Về phương pháp phân tích, luận văn tích hợp Hệ thống thông tin địa lý (phần mềm ArcGIS) với phương pháp phân tích thứ bậc (phần mềm Expert Choice). Lý do lựa chọn công cụ này là khả năng chuẩn hóa các chỉ tiêu định tính và định lượng đa nguồn, tính toán trọng số có kiểm định tỷ số nhất quán, đồng thời thực hiện các phép đại số bản đồ raster để tạo lập các bản đồ phân vùng không gian chi tiết. Quy trình nghiên cứu được thực hiện xuyên suốt từ việc phân tích chuỗi dữ liệu quá khứ (1981 - 2011), khảo sát thực trạng năm 2012 và mô phỏng dự báo tác động theo kịch bản biến đổi khí hậu đến cuối thế kỷ 21.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, chuỗi số liệu khí hậu 31 năm phản ánh rõ rệt xu thế cực đoan hóa thời tiết tại Cửa Đáy. Nhiệt độ trung bình năm tại trạm Văn Lý tăng 3,09°C trong giai đoạn 1981 - 2011, đặc biệt giai đoạn 2001 - 2011 đạt mức trung bình 23,79°C, tăng 2,12°C so với thập niên 1991 - 2000. Ngược lại, tổng lượng mưa năm có xu hướng giảm 353,88 mm, song lượng mưa mùa mưa bão (tháng 7 và tháng 8) lại tăng cục bộ kết hợp với 11 trận lũ lịch sử vượt cấp báo động 3 trong giai đoạn 1971 - 2011, điển hình là mực nước lũ tại trạm Trực Phương từng đạt 3,7 m (vượt báo động 3 tới 0,9 m).

Thứ hai, tần suất và cường độ của hạn hán kết hợp xâm nhập mặn gia tăng nghiêm trọng vào mùa khô. Điển hình trong vụ đông xuân năm 2011, hạn hán kéo dài làm thiếu nước tưới trên 3.000 ha đất nông nghiệp tại huyện Kim Sơn và làm mặn xâm nhập sâu khiến gần 1.000 ha lúa xuân tại huyện Nghĩa Hưng bị tổn thất nặng nề, trong đó có hơn 378 ha lúa tại xã Nghĩa Hải bị chết trắng hoàn toàn.

Thứ ba, mật độ các đối tượng phơi nhiễm trước thiên tai tập trung rất cao dọc theo dải ven biển. Vùng nghiên cứu tập trung 39.972 ha diện tích cây lương thực, 6.058 ha mặt nước nuôi trồng thủy sản nước lợ và mặn, 19.179 cơ sở sản xuất công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp cùng 53 ha đồng muối tại xã Nghĩa Phúc. Sự tập trung các vùng nuôi thủy sản thâm canh ngoài đê chính khiến giá trị kinh tế bị phơi nhiễm lên tới hàng nghìn tỷ đồng khi có bão mạnh như bão Côn Sơn (năm 2010) hay bão Sơn Tinh (năm 2012).

Thứ tư, năng lực thích ứng của hệ thống bộc lộ sự mất cân đối rõ rệt. Tuyến đai rừng ngập mặn phía trong Cồn Mờ và xã Nam Điền phát huy tác dụng chắn sóng tốt, nhưng hệ thống đê biển tại Nghĩa Phúc còn nhiều đoạn xung yếu. Năng lực ứng phó xã hội còn hạn chế do tỷ lệ dân cư nông thôn chiếm tỷ trọng áp đảo (88,50% ở Nghĩa Hưng và 92,71% ở Kim Sơn), nguồn lực tài chính tự đầu tư nâng cấp đầm bãi của người dân chưa đáp ứng yêu cầu phòng chống thiên tai cấp bách.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến mức độ tổn thương cao tại vùng Cửa Đáy bắt nguồn từ sự kết hợp giữa điều kiện địa hình phẳng thoải nghiêng ra biển và cấu trúc trầm tích bở rời (bùn sét, cát bở rời chịu tải kém). Khi mực nước biển dâng 1 m theo kịch bản biến đổi khí hậu, hiện tượng triều cường với biên độ triều cực đại lên tới 3,9 m sẽ làm ngập phần lớn bãi bồi ngoài đê và đẩy ranh giới mặn 4‰ vào sâu trong nội đồng dọc theo sông Đáy thêm 5 đến 10 km.

So sánh với các nghiên cứu tổng thể dải ven biển Việt Nam của Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc và nghiên cứu khu vực Ba Lạt - Cửa Đáy, luận văn đã chi tiết hóa mức độ tổn thương xuống cấp độ xã và tiểu vùng sinh thái. Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan thông qua các bảng ma trận trọng số AHP, đồ thị xu thế biến thiên nhiệt - ẩm và hệ thống bản đồ GIS đa lớp. Các bản đồ thành phần (mức độ nguy hiểm tai biến, mật độ đối tượng bị tổn thương, khả năng ứng phó) khi chồng chập đã chỉ ra rằng các xã ven biển ngoài đê như Kim Đông, Kim Trung, Nam Điền và Nghĩa Phúc thuộc nhóm có chỉ số tổn thương cao nhất, đòi hỏi phải tái cấu trúc mô hình sử dụng đất ngay trong trung hạn.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, điều chỉnh quy hoạch không gian sử dụng đất dựa trên bản đồ phân vùng tổn thương tài nguyên và môi trường. Ủy ban nhân dân tỉnh Nam Định và Ninh Bình cần chỉ đạo Sở Tài nguyên và Môi trường chuyển đổi linh hoạt 1.500 đến 2.000 ha đất trồng lúa thường xuyên bị nhiễm mặn kém hiệu quả sang mô hình luân canh tôm - lúa hoặc nuôi thủy sản nước lợ thích ứng mặn trong giai đoạn 2014 - 2020.

Thứ hai, phục hồi và mở rộng đai rừng ngập mặn phòng hộ đới bờ. Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn hai tỉnh phối hợp các hạt kiểm lâm địa phương triển khai trồng mới và chăm sóc 500 ha rừng trang, bần, vẹt tại khu vực bãi bồi Cồn Mờ (Kim Sơn) và dải ven biển xã Nam Điền (Nghĩa Hưng) trong giai đoạn 2014 - 2018, nhằm mục tiêu tiêu giảm từ 40% đến 60% năng lượng sóng biển khi bão đổ bộ.

Thứ ba, kiên cố hóa hệ thống công trình đê biển và hạ tầng thủy lợi ngăn mặn tiêu úng. Ban Quản lý dự án công trình nông nghiệp hai tỉnh chủ trì hoàn thành nâng cấp 30 km đê biển xung yếu và hiện đại hóa hệ thống cống điều tiết triều (như cống Quần Vinh 1, cống Điện Biên) giai đoạn 2015 - 2025, bảo đảm công trình đứng vững trước gió bão cấp 12 và mực nước biển dâng theo kịch bản 1 m.

Thứ tư, đẩy mạnh quản lý tổng hợp đới bờ và nâng cao năng lực thích ứng cộng đồng. Chi cục Biển và Hải đảo phối hợp với chính quyền hai huyện tổ chức các khóa tập huấn kỹ năng quản lý rủi ro thiên tai dựa vào cộng đồng cho 100% cán bộ cấp xã và trên 20.000 lượt hộ nông dân, diêm dân ven bờ trước năm 2020, đồng thời hỗ trợ chuyển giao công nghệ kết tinh muối trên bạt nhựa PVC và kỹ thuật nuôi trồng thủy sản an toàn sinh học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách: Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn các tỉnh Nam Định và Ninh Bình có thể ứng dụng trực tiếp cơ sở dữ liệu và bản đồ phân vùng để xây dựng Kế hoạch hành động ứng phó biến đổi khí hậu và quy hoạch sử dụng đất cấp tỉnh.
  • Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học: Các nhà nghiên cứu chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên, Địa lý học và Biến đổi khí hậu có thể kế thừa khung phương pháp luận kết hợp GIS và mô hình phân tích thứ bậc AHP để triển khai cho các vùng cửa sông ven biển khác.
  • Ban quản lý khu bảo tồn và tổ chức môi trường: Ban Quản lý Khu dự trữ sinh quyển châu thổ sông Hồng cùng các tổ chức bảo tồn thiên nhiên có thêm tài liệu khoa học để xây dựng dự án bảo vệ hệ sinh thái đất ngập nước, đa dạng sinh học và các loài chim di cư.
  • Hợp tác xã và doanh nghiệp kinh tế biển: Các đơn vị hoạt động trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản, sản xuất muối và khai thác du lịch sinh thái tại Nghĩa Hưng, Kim Sơn có thể sử dụng thông tin dự báo thiên tai để tối ưu hóa lịch thời vụ và thiết kế hệ thống ao đầm kiên cố.

Câu hỏi thường gặp

Vùng Cửa Đáy có những đặc trưng tự nhiên nào khiến khu vực này dễ bị tổn thương trước biến đổi khí hậu? Vùng Cửa Đáy có địa hình rất bằng phẳng với độ cao trung bình chỉ từ 0 đến 2 m và cấu trúc trầm tích bùn cát bở rời chịu tải kém. Khu vực này chịu tác động trực tiếp của chế độ nhật triều có biên độ lớn lên tới 3,9 m, làm tăng nguy cơ ngập lụt diện rộng và thúc đẩy xâm nhập mặn vào sâu nội đồng khi triều cường kết hợp nước biển dâng.

Phương pháp GIS và AHP đóng vai trò cụ thể như thế nào trong luận văn? Phương pháp AHP thông qua phần mềm Expert Choice được sử dụng để xác định trọng số khách quan cho từng chỉ tiêu tai biến, đối tượng phơi nhiễm và năng lực ứng phó. Phần mềm ArcGIS tích hợp các trọng số này thông qua các công cụ phân tích không gian và phép toán đại số bản đồ, tạo ra bản đồ phân vùng tổn thương trực quan và chính xác.

Kịch bản nước biển dâng 1 m gây ra những tổn thất cụ thể nào cho tài nguyên đất ngập nước? Khi mực nước biển dâng 1 m, phần lớn diện tích đất ngập nước bãi triều và rừng ngập mặn ngoài đê sẽ bị ngập sâu, làm thay đổi cấu trúc sinh thái và suy giảm diện tích bãi bồi. Nước biển dâng còn đẩy mặn vào sâu hàng chục km, đe dọa trực tiếp hơn 38.000 ha đất trồng lúa và 6.000 ha diện tích nuôi thủy sản nước ngọt, lợ.

Luận văn đưa ra định hướng gì cho ngành sản xuất muối tại xã Nghĩa Phúc? Do diện tích làm muối chỉ có 53 ha và sinh kế diêm dân phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết, luận văn khuyến nghị chuyển giao công nghệ sản xuất muối sạch trên bạt PVC nhằm nâng cao năng suất và chất lượng, đồng thời hỗ trợ đào tạo nghề phụ giúp người dân đa dạng hóa sinh kế, giảm thiểu rủi ro khi mùa mưa bão kéo dài.

Các giải pháp thích ứng phi công trình trong luận văn gồm những gì? Các giải pháp phi công trình tập trung vào việc quy hoạch lại không gian sản xuất theo bản đồ phân vùng tổn thương, phục hồi đai rừng ngập mặn phòng hộ tự nhiên, ban hành chính sách quản lý tổng hợp đới bờ và tổ chức các chương trình đào tạo nâng cao nhận thức, kỹ năng phòng tránh thiên tai cho cộng đồng dân cư địa phương.

Kết luận

  • Luận văn đã thiết lập thành công quy trình đánh giá mức độ tổn thương tài nguyên và môi trường đới bờ dựa trên sự tích hợp giữa mô hình định lượng NOAA, Cutter cùng công cụ GIS và AHP.
  • Xác định rõ nét xu thế gia tăng nhiệt độ (tăng 3,09°C qua 31 năm tại trạm Văn Lý) và sự phân hóa không gian của các hiểm họa tai biến tự nhiên tại vùng Cửa Đáy.
  • Thành lập bộ bản đồ chuyên đề đa tỷ lệ, phân định chi tiết các mức độ tổn thương từ thấp đến cao tại hai huyện Nghĩa Hưng và Kim Sơn theo kịch bản nước biển dâng 1 m.
  • Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp đồng bộ kết hợp giữa công trình bảo vệ bờ kè với phi công trình chuyển đổi sinh kế và phục hồi 500 ha rừng ngập mặn.
  • Trong giai đoạn tiếp theo, các cơ quan chức năng cần sớm tích hợp kết quả nghiên cứu vào quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội địa phương giai đoạn 2025 - 2030; độc giả và các nhà nghiên cứu quan tâm có thể tham khảo toàn văn tài liệu để áp dụng mô hình đánh giá cho các vùng ven biển tương tự.