Tổng quan nghiên cứu

Quốc lộ 1A đoạn qua tỉnh Quảng Nam dài 85 km, tiêu chuẩn đường cấp III đồng bằng với bề rộng nền đường 12 m và mặt đường 11 m, kết cấu mặt bê tông nhựa. Đây là khu vực miền Trung chịu ảnh hưởng nặng nề của lũ lụt, với trung bình mỗi năm 3,4 lần ngập lụt kéo dài vài ngày, chiều cao ngập từ 0,5 đến 1,5 m. Tình trạng ngập lụt gây ách tắc giao thông kéo dài, hư hỏng đường xá nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống dân sinh và thiệt hại lớn về người và tài sản. Nguyên nhân chính bao gồm địa hình hẹp, nhiều sông ngắn có độ dốc lớn, lưu vực đồi núi khiến nước mưa đổ xuống nhanh, các cửa sông bị bồi lấp, diện tích rừng giảm còn khoảng 40%, phá rừng và khai thác cát sỏi bừa bãi làm gia tăng lũ lụt. Biến đổi khí hậu cũng làm tình trạng ngập lụt nghiêm trọng hơn. Mục tiêu nghiên cứu nhằm đề xuất các giải pháp chống ngập cho quốc lộ 1A đoạn qua Quảng Nam, giảm thiểu thời gian ngập nước, bảo vệ tài sản và đảm bảo giao thông thông suốt trong mùa mưa lũ. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các đoạn thường xuyên ngập lụt trên tuyến quốc lộ 1A, sử dụng số liệu thủy văn, khí tượng và khảo sát thực địa để phân tích nguyên nhân và đề xuất giải pháp thiết kế phù hợp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

  • Lý thuyết thủy lực thủy văn: Áp dụng các phương pháp tính toán lưu lượng đỉnh lũ, mực nước thiết kế dựa trên số liệu quan trắc và mô hình thống kê xác suất như Pearson III, Kritski-Menkel, Logarit Pearson III.
  • Mô hình mô phỏng dòng chảy: Sử dụng các mô hình WMS, HEC-RAS và MIKE FLOOD để mô phỏng vận chuyển nước và dòng chảy, đánh giá khả năng ngập lụt và hiệu quả các giải pháp thiết kế.
  • Khái niệm chính:
    • Tần suất lũ tính toán (1% cho công trình cầu đường theo tiêu chuẩn TCVN 5729-1997).
    • Ảnh hưởng của nước dềnh sông lớn và thủy triều đến mực nước và lưu lượng.
    • Khẩu độ cống và chế độ chảy của cống trong hệ thống thoát nước.
    • Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và tác động con người đến lưu vực sông.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu quan trắc thủy văn, khí tượng từ các trạm thủy văn trên sông Thu Bồn, Vu Gia và các sông nhánh; số liệu lịch sử lũ lụt; bản đồ địa hình, trắc dọc tuyến quốc lộ 1A; khảo sát thực địa và điều tra dân cư.
  • Phương pháp phân tích:
    • Phân tích thống kê xác suất để tính lưu lượng đỉnh lũ thiết kế.
    • Kéo dài chuỗi số liệu quan trắc bằng phương pháp tương quan với lưu vực tương tự.
    • Tính toán thủy lực thủy văn theo các công thức chuẩn và mô hình mô phỏng.
    • Phân loại các đoạn tuyến bị ngập theo đặc điểm nguyên nhân để đề xuất giải pháp thiết kế phù hợp.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và phân tích số liệu trong vòng nhiều năm, tập trung vào các mùa mưa lũ điển hình; khảo sát thực địa và đánh giá hiện trạng; thiết kế và đề xuất giải pháp trong giai đoạn cuối nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  • Đoạn quốc lộ 1A qua Quảng Nam bị ngập trung bình 3,4 lần mỗi năm, với chiều cao ngập từ 0,5 đến 1,5 m, gây ách tắc giao thông kéo dài nhiều ngày.
  • Lưu lượng dòng chảy đỉnh lũ thiết kế tại các đoạn ngập dao động từ 28 m³/s đến 80 m³/s, trong khi hệ thống cống hiện tại chỉ đáp ứng khoảng 5,7 m³/s đến 16 m³/s, không đủ khả năng thoát nước.
  • Diện tích rừng giảm còn khoảng 40% và khai thác cát sỏi bừa bãi làm gia tăng mực nước lũ và bồi lấp cửa sông, làm giảm khả năng thoát nước.
  • Biến đổi khí hậu và hoạt động thủy điện chưa có quy trình xã lũ làm thay đổi đặc tính thủy văn, khiến các số liệu cũ không còn phù hợp cho thiết kế.
  • Các đoạn ngập được phân loại thành dạng ngập do nước dềnh sông lớn và dạng ngập do tiết diện thoát nước nhỏ, yêu cầu giải pháp thiết kế khác nhau.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân ngập lụt chủ yếu do sự không phù hợp của kết cấu mặt đường và hệ thống thoát nước với lưu lượng lũ thực tế, cùng với tác động của biến đổi khí hậu và hoạt động con người như phá rừng, xây dựng thủy điện. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả cho thấy cần cập nhật số liệu thủy văn và áp dụng mô hình mô phỏng hiện đại để tính toán chính xác hơn. Việc tăng tiết diện cống, nâng cao mặt đường và sử dụng vật liệu bê tông cốt thép giúp tăng khả năng chịu tải và giảm thiệt hại do ngập. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường tần suất lưu lượng lũ, bảng số liệu quan trắc lưu lượng và mực nước, cũng như sơ đồ thiết kế cống và mặt đường.

Đề xuất và khuyến nghị

  • Cải tạo hệ thống thoát nước: Tăng số lượng và kích thước cống thoát nước, bố trí cống kép hoặc ba hàng cống tại các đoạn ngập nặng, nhằm nâng cao lưu lượng thoát nước lên đến 80 m³/s trong vòng 3 năm tới, do Sở Giao thông vận tải tỉnh Quảng Nam chủ trì.
  • Nâng cao mặt đường: Tăng chiều cao mặt đường trung bình 50 cm tại các đoạn ngập để tránh ngập úng, sử dụng bê tông xi măng cốt thép với độ dày 30 cm, đảm bảo tuổi thọ công trình trên 40 năm, thực hiện trong 2 năm.
  • Gia cố ta luy và bờ sông: Sử dụng bê tông cốt thép đúc sẵn và đá hộc lát khan để chống xói lở, bảo vệ nền đường và công trình thoát nước, triển khai đồng bộ với các hạng mục nâng cấp mặt đường.
  • Áp dụng mô hình mô phỏng thủy văn hiện đại: Sử dụng bộ mô hình MIKE FLOOD và HEC-RAS để dự báo ngập lụt và tối ưu thiết kế công trình, cập nhật số liệu thủy văn định kỳ hàng năm.
  • Quản lý và bảo vệ rừng đầu nguồn: Tăng cường công tác bảo vệ rừng, hạn chế khai thác cát sỏi bừa bãi để giảm thiểu lũ lụt, phối hợp với các cơ quan chức năng trong 5 năm tới.
  • Xây dựng quy trình xã lũ cho thủy điện: Thiết lập quy trình điều tiết nước lũ hợp lý cho các hồ thủy điện đầu nguồn nhằm giảm áp lực lũ cho hạ lưu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Cơ quan quản lý giao thông và thủy lợi: Hỗ trợ trong việc lập kế hoạch nâng cấp, bảo trì quốc lộ 1A và hệ thống thoát nước, đảm bảo giao thông thông suốt trong mùa mưa lũ.
  • Các nhà thiết kế và kỹ sư xây dựng công trình giao thông: Áp dụng các phương pháp tính toán thủy lực thủy văn hiện đại và giải pháp thiết kế mặt đường, cống thoát nước phù hợp với điều kiện thực tế.
  • Các nhà nghiên cứu về biến đổi khí hậu và quản lý tài nguyên nước: Tham khảo dữ liệu và phân tích tác động của biến đổi khí hậu, hoạt động con người đến ngập lụt khu vực miền Trung.
  • Cộng đồng dân cư và doanh nghiệp địa phương: Hiểu rõ nguyên nhân và giải pháp chống ngập, từ đó phối hợp với chính quyền trong công tác phòng chống thiên tai và bảo vệ tài sản.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao quốc lộ 1A đoạn qua Quảng Nam thường xuyên bị ngập?
    Nguyên nhân chính là do lưu lượng lũ lớn, hệ thống thoát nước hiện tại không đủ khả năng, cùng với tác động của phá rừng, bồi lấp cửa sông và biến đổi khí hậu làm tăng mực nước lũ.

  2. Giải pháp nào hiệu quả nhất để giảm ngập lụt trên quốc lộ 1A?
    Tăng kích thước và số lượng cống thoát nước, nâng cao mặt đường bằng bê tông cốt thép, và áp dụng mô hình mô phỏng thủy văn hiện đại để thiết kế phù hợp.

  3. Phương pháp tính toán lưu lượng đỉnh lũ được sử dụng như thế nào?
    Sử dụng phương pháp thống kê xác suất với chuỗi số liệu quan trắc kéo dài, kết hợp mô hình tương quan với lưu vực tương tự để bổ sung dữ liệu thiếu.

  4. Tác động của biến đổi khí hậu đến ngập lụt ra sao?
    Biến đổi khí hậu làm tăng tần suất và cường độ mưa lớn, thay đổi đặc tính dòng chảy, khiến các số liệu cũ không còn phù hợp và làm tăng nguy cơ ngập lụt.

  5. Làm thế nào để bảo vệ nền đường khỏi hư hỏng do ngập nước?
    Sử dụng vật liệu bê tông xi măng cốt thép cho mặt đường, gia cố ta luy bằng bê tông đúc sẵn và đá hộc lát khan, đồng thời thiết kế đường tràn để giảm áp lực nước khi ngập.

Kết luận

  • Đoạn quốc lộ 1A qua Quảng Nam thường xuyên ngập lụt với trung bình 3,4 lần mỗi năm, gây thiệt hại lớn về giao thông và tài sản.
  • Nguyên nhân chủ yếu do hệ thống thoát nước không đáp ứng lưu lượng lũ thực tế, tác động của biến đổi khí hậu và hoạt động con người.
  • Đề xuất giải pháp bao gồm nâng cấp hệ thống cống thoát nước, nâng cao mặt đường bằng bê tông cốt thép, gia cố ta luy và áp dụng mô hình mô phỏng thủy văn hiện đại.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc thiết kế và nâng cấp quốc lộ 1A nhằm giảm thiểu ngập lụt và bảo đảm giao thông thông suốt.
  • Khuyến nghị triển khai các giải pháp trong vòng 2-5 năm tới, đồng thời tiếp tục cập nhật số liệu và nghiên cứu để thích ứng với biến đổi khí hậu.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ hạ tầng giao thông và phát triển bền vững khu vực miền Trung!