I. Toàn cảnh bài toán điều chỉnh lưu lượng sông Hồng Đuống
Nút phân lưu sông Hồng – sông Đuống là một trong những vị trí thủy văn, thủy lực quan trọng bậc nhất của đồng bằng sông Hồng. Khu vực này có vai trò điều tiết tự nhiên, phân chia một phần đáng kể lưu lượng và phù sa từ sông Hồng sang hệ thống sông Thái Bình. Theo các tài liệu nghiên cứu, tổng lượng lũ từ sông Hồng chuyển qua sông Đuống và sông Luộc chiếm khoảng 35% - 40%. Điều này cho thấy sự phụ thuộc chặt chẽ của chế độ thủy văn hạ du vào diễn biến tại ngã ba sông này. Tuy nhiên, trong những thập kỷ gần đây, sự cân bằng tự nhiên này đã bị phá vỡ. Các nghiên cứu đã chỉ ra xu hướng gia tăng bất thường của tỷ lệ phân lũ sông Đuống, gây ra những hệ lụy sâu sắc. Vấn đề điều chỉnh lưu lượng sông Hồng và sông Đuống không còn là bài toán của riêng ngành thủy lợi mà đã trở thành một yêu cầu cấp bách, ảnh hưởng trực tiếp đến an ninh nguồn nước, phát triển kinh tế - xã hội và sự ổn định của toàn vùng. Việc tìm kiếm một giải pháp điều chỉnh lưu lượng tối ưu đòi hỏi sự phân tích khoa học, đánh giá đa chiều các yếu tố tác động, từ tự nhiên đến nhân sinh. Các nghiên cứu, điển hình là luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu hiệu quả của một số giải pháp công trình điều chỉnh lưu lượng tại nút phân lưu sông Hồng – sông Đuống" (2014), đã cung cấp những cơ sở dữ liệu và luận cứ khoa học quan trọng, làm nền tảng cho việc đề xuất các phương án can thiệp nhằm tái lập sự cân bằng dòng chảy cần thiết cho sự phát triển bền vững.
1.1. Vai trò chiến lược của trục lợi sông Hồng và nút phân lưu
Trục lợi sông Hồng đóng vai trò là huyết mạch kinh tế, văn hóa và môi trường của miền Bắc Việt Nam. Nút phân lưu tại Hà Nội, nơi sông Hồng chia dòng cho sông Đuống, có ý nghĩa chiến lược trong việc điều phối nguồn nước cho một vùng lãnh thổ rộng lớn. Về mặt tích cực, cơ chế phân lưu này giúp giảm tải áp lực lũ cho hạ du sông Hồng, bao gồm cả thủ đô Hà Nội, và bổ sung nguồn nước quan trọng cho hệ thống sông Thái Bình. Nguồn nước này phục vụ cho tưới tiêu nông nghiệp, cấp nước sinh hoạt và công nghiệp cho nhiều tỉnh thành. Tuy nhiên, chính vai trò quan trọng này cũng khiến khu vực trở nên nhạy cảm trước mọi biến đổi. Bất kỳ sự thay đổi nào về tỷ lệ phân lưu đều có thể gây ra hiệu ứng domino, ảnh hưởng đến phòng chống lũ lụt, cấp nước cho hạ du, giao thông đường thủy và hệ sinh thái ven sông. Do đó, việc duy trì sự ổn định tương đối tại nút phân lưu là nhiệm vụ trọng tâm trong công tác quy hoạch tài nguyên nước.
1.2. Phân tích hiện tượng gia tăng bất thường tỷ lệ phân lũ
Số liệu quan trắc và các kết quả nghiên cứu trong nhiều năm đã khẳng định một xu thế đáng lo ngại: tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống đang gia tăng một cách bất thường. Luận văn của Nguyễn Mạnh Hoàng (2014) trích dẫn các nghiên cứu cho thấy, so với giai đoạn 1961-1970, lưu lượng vào sông Đuống đã tăng đáng kể. Cụ thể, với lưu lượng tại Hà Nội là 10.000 m3/s, dòng chảy vào sông Đuống tăng khoảng 500 m3/s. Con số này tăng lên tới 1.500 m3/s khi lưu lượng tại Hà Nội đạt 20.000 m3/s. Các phân tích gần đây hơn (giai đoạn sau 2000) còn cho thấy xu thế này tiếp tục gia tăng, trung bình tỷ lệ phân lưu mùa lũ vào sông Đuống tăng khoảng 3-4% so với trước năm 1998. Sự gia tăng này không chỉ xảy ra trong mùa lũ mà còn biểu hiện rõ trong cả mùa kiệt, làm trầm trọng thêm tình trạng cạn kiệt nguồn nước ở hạ du sông Hồng. Hiện tượng này là kết quả của một chuỗi các tác động phức hợp, cần được phân tích kỹ lưỡng để tìm ra giải pháp gốc rễ.
II. Thách thức cốt lõi khi cân bằng dòng chảy sông Hồng Đuống
Việc cân bằng dòng chảy giữa sông Hồng và sông Đuống đang đối mặt với nhiều thách thức nghiêm trọng, xuất phát từ cả yếu tố tự nhiên và hoạt động của con người. Thách thức lớn nhất là tình trạng suy giảm dòng chảy sông Hồng và hạ thấp mực nước sông Hồng trong mùa kiệt. Nghiên cứu chỉ ra rằng, tại trạm Hà Nội, cùng một cấp lưu lượng 1000 m3/s, mực nước trong giai đoạn 2007-2008 đã hạ thấp 1,0 – 1,1 m so với giai đoạn 2001-2002. Tình hình còn nghiêm trọng hơn trên sông Đuống, mực nước hạ thấp tới 2,0 – 2,2 m. Tình trạng này là hệ quả trực tiếp của việc vận hành hồ chứa thượng lưu, đặc biệt là các nhà máy thủy điện Hòa Bình, Sơn La, cùng với nạn khai thác cát trái phép làm xói sâu lòng dẫn. Bên cạnh đó, biến đổi khí hậu cũng làm thay đổi quy luật mưa và dòng chảy, khiến các hiện tượng thời tiết cực đoan trở nên thường xuyên hơn. Những yếu tố này cộng hưởng, gây ra các tác động tiêu cực lan truyền. Sạt lở bờ sông diễn ra mạnh mẽ hơn, đe dọa an toàn đê điều và các công trình ven sông. Ở vùng hạ du, tình trạng xâm nhập mặn ngày càng lấn sâu vào đất liền, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và nguồn nước sinh hoạt, đặt ra bài toán hóc búa cho các cơ quan quản lý như Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn và Bộ Tài nguyên và Môi trường.
2.1. Nguyên nhân gây suy giảm dòng chảy và hạ thấp mực nước
Có ba nhóm nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng suy giảm dòng chảy và hạ thấp mực nước. Thứ nhất, việc vận hành hồ chứa thượng lưu đã thay đổi cơ bản chế độ dòng chảy tự nhiên. Các hồ chứa tích nước vào mùa lũ để phát điện và cắt lũ, nhưng lại xả nước không đủ để duy trì dòng chảy môi trường tối thiểu vào mùa kiệt, gây ra tình trạng cạn kiệt nguồn nước. Thứ hai, hoạt động khai thác cát tràn lan, thiếu kiểm soát đã làm thay đổi hình thái lòng sông. Lòng sông bị hạ thấp đột ngột, làm giảm mực nước tương ứng với cùng một lưu lượng. Hiện tượng xói sâu lòng sông tại khu vực cửa vào sông Đuống là một minh chứng rõ nét. Thứ ba, biến đổi khí hậu đang làm gia tăng tần suất và cường độ của các đợt hạn hán, làm giảm lượng nước từ thượng nguồn đổ về trong mùa khô. Sự kết hợp của các yếu tố này tạo ra một vòng luẩn quẩn, khiến vấn đề ngày càng trở nên phức tạp.
2.2. Tác động tiêu cực đến tưới tiêu nông nghiệp và giao thông
Hệ quả của việc mực nước sông hạ thấp là rất nặng nề. Đối với tưới tiêu nông nghiệp, hàng loạt các công trình lấy nước, trạm bơm dã chiến và cống lấy nước ven sông không thể hoạt động hiệu quả. Điển hình là cống Long Tửu và nhiều hệ thống thủy nông khác dọc sông Hồng và sông Đuống. Nông dân phải đối mặt với tình trạng thiếu nước tưới trầm trọng, ảnh hưởng đến năng suất cây trồng và an ninh lương thực. Đối với giao thông đường thủy, mực nước thấp làm các tuyến luồng bị thu hẹp và cạn kiệt, khiến tàu thuyền lớn không thể lưu thông, gây đình trệ hoạt động vận tải và tăng chi phí logistics. Các cảng sông, trong đó có cảng Hà Nội, cũng bị ảnh hưởng. Những tác động này cho thấy sự cấp bách của việc tìm kiếm giải pháp toàn diện để nâng cao mực nước mùa kiệt và đảm bảo an ninh nguồn nước cho toàn vùng.
III. Top giải pháp công trình điều chỉnh lưu lượng sông hiệu quả
Để giải quyết các thách thức hiện hữu, nhiều giải pháp điều chỉnh lưu lượng mang tính công trình đã được nghiên cứu và đề xuất. Các giải pháp này tập trung vào việc can thiệp trực tiếp vào hình thái và chế độ thủy lực của dòng sông tại khu vực nút phân lưu nhằm kiểm soát tỷ lệ phân chia dòng chảy. Mục tiêu chính là hạn chế sự gia tăng lưu lượng vào sông Đuống trong mùa lũ và duy trì mực nước đủ cao trên cả hai sông trong mùa kiệt. Các nghiên cứu, đặc biệt là các thí nghiệm trên mô hình vật lý, đã chỉ ra hiệu quả tiềm năng của các công trình chỉnh trị. Các phương án này không chỉ nhằm ổn định lòng dẫn, chống sạt lở bờ sông, mà còn hướng đến việc tái lập một tỷ lệ phân lưu hợp lý hơn, gần với trạng thái cân bằng tự nhiên trước đây. Việc triển khai các giải pháp này đòi hỏi sự tính toán cẩn trọng, đầu tư lớn và cần được đánh giá tác động môi trường (ĐTM) một cách kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả lâu dài và giảm thiểu các tác động không mong muốn đến hệ sinh thái và đời sống người dân. Các dự án như dự án đập dâng Xuân Quan cũng là một phần của chiến lược tổng thể này.
3.1. Giải pháp kè phân lưu đầu mom bãi Bắc Cầu ổn định dòng chảy
Một trong những giải pháp công trình trọng điểm được đề xuất là xây dựng kè phân lưu đầu mom bãi Bắc Cầu. Bãi Bắc Cầu nằm giữa sông Hồng và cửa vào sông Đuống, có vai trò như một mỏm đất tự nhiên điều hướng dòng chảy. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, mỏm bãi này đã bị xói lở nghiêm trọng, làm cho cửa vào sông Đuống ngày càng mở rộng và thu hút nhiều dòng chảy hơn. Công trình kè phân lưu được thiết kế để gia cố và ổn định đầu mỏm bãi, thu hẹp một phần cửa vào sông Đuống. Theo tính toán trên mô hình, giải pháp này có thể giúp giảm tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống, hướng dòng chảy chính trở lại với sông Hồng. Điều này không chỉ giúp giảm nguy cơ lũ cho hệ thống sông Thái Bình mà còn góp phần nâng mực nước trên sông Hồng đoạn qua Hà Nội trong mùa kiệt.
3.2. Kỹ thuật lấp hố xói cửa vào sông Đuống để hạn chế xói lở
Đi cùng với kè phân lưu là giải pháp lấp hố xói cửa vào sông Đuống. Các khảo sát địa hình cho thấy một hố xói sâu và rộng đã hình thành ngay tại cửa vào sông Đuống, là một trong những nguyên nhân chính gây mất ổn định lòng dẫn và gia tăng tỷ lệ phân lưu. Hố xói này hoạt động như một “cái phễu” hút nước và bùn cát vào sông Đuống. Kỹ thuật lấp hố xói sử dụng các vật liệu phù hợp (như đá, cát, rọ đá) để san phẳng đáy sông, đưa cao trình đáy sông trở về mức thiết kế an toàn. Việc này giúp giảm vận tốc dòng chảy cục bộ, hạn chế hiện tượng xói ngầm và sạt lở bờ sông tại bãi Bắc Cầu và các khu vực lân cận. Khi kết hợp với kè phân lưu, giải pháp này tạo thành một cụm công trình đồng bộ, mang lại hiệu quả cao trong việc ổn định khu vực cửa vào và kiểm soát dòng chảy.
IV. Phương pháp quy hoạch tổng thể cho an ninh nguồn nước hạ du
Bên cạnh các giải pháp công trình, việc điều chỉnh lưu lượng sông Hồng và sông Đuống đòi hỏi một cách tiếp cận tổng thể, dựa trên các phương pháp phi công trình như quy hoạch và quản lý. Một giải pháp công trình đơn lẻ không thể giải quyết triệt để vấn đề nếu không có một chiến lược quản lý đồng bộ. Trọng tâm của phương pháp này là việc xây dựng và thực thi một kế hoạch quy hoạch tài nguyên nước liên tỉnh, liên ngành, có tính đến mọi yếu tố từ thượng nguồn đến hạ du. Điều này bao gồm việc rà soát, điều chỉnh quy trình vận hành hồ chứa thượng lưu để hài hòa giữa lợi ích phát điện, chống lũ và đảm bảo dòng chảy môi trường. Vai trò điều phối của các cơ quan trung ương như Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn và Bộ Tài nguyên và Môi trường là cực kỳ quan trọng. Các bộ ngành cần phối hợp chặt chẽ với các địa phương trong đồng bằng sông Hồng để xây dựng các kịch bản ứng phó với biến đổi khí hậu và các nguy cơ về an ninh nguồn nước. Quản lý chặt chẽ hoạt động khai thác cát và các hoạt động khác tác động đến lòng sông cũng là một nhiệm vụ cấp thiết để bảo vệ sự ổn định của hệ thống sông.
4.1. Tối ưu hóa quy trình vận hành hồ chứa thủy điện thượng lưu
Chìa khóa để cải thiện tình trạng hạ thấp mực nước sông Hồng mùa kiệt nằm ở việc tối ưu hóa quy trình vận hành hồ chứa thượng lưu. Hiện nay, các nhà máy thủy điện Hòa Bình, Sơn La, Tuyên Quang vận hành theo quy trình liên hồ chứa, nhưng cần có sự điều chỉnh linh hoạt hơn. Cần ưu tiên mục tiêu cấp nước cho hạ du trong các tháng kiệt, đảm bảo xả lưu lượng đủ lớn và liên tục để đẩy mặn, phục vụ tưới tiêu nông nghiệp và duy trì hoạt động giao thông đường thủy. Điều này có thể đòi hỏi sự hy sinh một phần lợi ích phát điện trong ngắn hạn, nhưng sẽ đảm bảo lợi ích bền vững và an toàn cho toàn bộ hạ du. Việc xây dựng các kịch bản vận hành dựa trên dự báo thủy văn và nhu cầu dùng nước thực tế, cùng với cơ chế giám sát minh bạch, là yêu cầu bắt buộc.
4.2. Vai trò của quy hoạch tài nguyên nước liên vùng liên ngành
Một kế hoạch quy hoạch tài nguyên nước hiệu quả phải vượt ra khỏi ranh giới hành chính. Lưu vực sông Hồng - Thái Bình là một hệ thống thống nhất, do đó cần có sự phối hợp liên vùng giữa các tỉnh thượng nguồn, trung du và ven biển. Quy hoạch cần tích hợp đa ngành, cân đối nhu cầu sử dụng nước cho nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, giao thông và bảo vệ môi trường. Các quy hoạch về phát triển đô thị, xây dựng khu công nghiệp ven sông cần được xem xét cẩn trọng trong mối tương quan với khả năng chịu tải của nguồn nước. Việc áp dụng các công cụ quản lý tiên tiến như mô hình toán, hệ thống thông tin địa lý (GIS) và viễn thám sẽ giúp nâng cao chất lượng quy hoạch và hỗ trợ ra quyết định, góp phần đảm bảo an ninh nguồn nước trong bối cảnh nhiều thách thức.
V. Đánh giá hiệu quả giải pháp điều chỉnh lưu lượng qua mô hình
Để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp điều chỉnh lưu lượng trước khi triển khai, công tác nghiên cứu và đánh giá thông qua mô hình đóng vai trò quyết định. Luận văn của Nguyễn Mạnh Hoàng (2014) và các nghiên cứu liên quan đã sử dụng phương pháp mô hình vật lý và mô hình toán để mô phỏng diễn biến dòng chảy tại nút phân lưu sông Hồng – sông Đuống. Các mô hình này cho phép các nhà khoa học thử nghiệm nhiều kịch bản khác nhau, từ hiện trạng cho đến khi áp dụng các giải pháp công trình như kè phân lưu và lấp hố xói. Kết quả từ mô hình cung cấp những số liệu định lượng quý giá về sự thay đổi của tỷ lệ phân lưu, vận tốc dòng chảy, và cao độ mực nước. Dựa trên kết quả này, có thể lựa chọn được phương án thiết kế tối ưu, xác định quy mô và vị trí công trình phù hợp nhất. Đây là bước không thể thiếu trong quy trình, giúp tiết kiệm chi phí, giảm thiểu rủi ro và đảm bảo dự án đạt được mục tiêu đề ra là cân bằng dòng chảy và ổn định lòng sông. Quá trình này cũng là cơ sở dữ liệu đầu vào quan trọng cho việc lập báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM).
5.1. Kết quả từ mô hình vật lý trong việc giảm tỷ lệ phân lưu
Nghiên cứu sử dụng mô hình vật lý lòng cứng đã mô phỏng chi tiết đoạn sông tại ngã ba sông Hồng – Đuống. Các thí nghiệm được tiến hành với nhiều kịch bản thủy văn, bao gồm cả điều kiện mùa lũ và mùa kiệt. Kết quả cho thấy khi áp dụng đồng thời giải pháp xây kè phân lưu đầu mom bãi Bắc Cầu và lấp hố xói cửa vào sông Đuống, tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống có thể giảm đáng kể. Cụ thể, trong các kịch bản lũ, tỷ lệ phân lưu giảm được vài phần trăm so với hiện trạng, giúp giảm áp lực lên hệ thống đê điều sông Đuống. Trong mùa kiệt, việc hạn chế dòng chảy sang sông Đuống cũng góp phần làm dâng mực nước trên sông Hồng. Các kết quả này khẳng định tính hiệu quả của các giải pháp công trình được đề xuất và cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho các quyết định đầu tư tiếp theo.
5.2. Yêu cầu về đánh giá tác động môi trường ĐTM cho dự án
Bất kỳ công trình can thiệp nào vào dòng sông đều có khả năng gây ra những tác động đến môi trường tự nhiên và xã hội. Do đó, việc thực hiện đánh giá tác động môi trường (ĐTM) là một yêu cầu pháp lý và khoa học bắt buộc. Báo cáo ĐTM cần phân tích toàn diện các tác động tiềm tàng của dự án, cả tích cực và tiêu cực. Các khía cạnh cần xem xét bao gồm: sự thay đổi chế độ thủy văn, thủy lực ở thượng và hạ lưu công trình; ảnh hưởng đến quá trình bồi xói, vận chuyển bùn cát; tác động đến hệ sinh thái thủy sinh, các bãi bồi ven sông; và ảnh hưởng đến đời sống, sinh kế của người dân trong khu vực dự án. Dựa trên kết quả ĐTM, các biện pháp giảm thiểu tác động tiêu cực và giám sát môi trường sẽ được đề xuất và tích hợp vào thiết kế cũng như quá trình thi công và vận hành công trình, đảm bảo sự phát triển hài hòa và bền vững.
VI. Tương lai bền vững cho trục lợi sông Hồng và đồng bằng Bắc Bộ
Hướng tới tương lai, việc điều chỉnh lưu lượng sông Hồng và sông Đuống không chỉ là giải quyết một vấn đề kỹ thuật, mà là kiến tạo một tương lai phát triển bền vững cho toàn bộ đồng bằng sông Hồng. Giải pháp tối ưu không nằm ở một công trình đơn lẻ hay một chính sách riêng biệt, mà là sự kết hợp hài hòa giữa các giải pháp công trình và phi công trình. Các công trình chỉnh trị tại nút phân lưu cần được triển khai đồng bộ với việc tối ưu hóa vận hành hồ chứa thượng lưu và thực thi nghiêm ngặt quy hoạch tài nguyên nước. Sự thành công của chiến lược này phụ thuộc lớn vào sự phối hợp chặt chẽ giữa các bộ, ngành, địa phương và sự tham gia của cộng đồng. Cần thiết lập một cơ chế giám sát, đánh giá liên tục để có những điều chỉnh kịp thời, thích ứng với những thay đổi khó lường của biến đổi khí hậu. Bảo vệ và phục hồi trục lợi sông Hồng chính là bảo vệ huyết mạch sống, đảm bảo an ninh nguồn nước, an ninh lương thực và tạo động lực cho sự phát triển kinh tế - xã hội của cả một vùng trọng điểm quốc gia. Đây là một nhiệm vụ lâu dài, đòi hỏi tầm nhìn chiến lược và sự quyết tâm chính trị mạnh mẽ.
6.1. Hướng tiếp cận tổng hợp đảm bảo an ninh nguồn nước bền vững
Hướng tiếp cận tổng hợp là con đường tất yếu. Về công trình, cần sớm nghiên cứu triển khai các dự án chỉnh trị đã được chứng minh hiệu quả qua mô hình, như kè phân lưu và lấp hố xói tại cửa Đuống. Đồng thời, cần xem xét các dự án lớn hơn như dự án đập dâng Xuân Quan để chủ động điều tiết mực nước mùa kiệt. Về quản lý, quy trình vận hành liên hồ chứa phải được cập nhật thường xuyên, ưu tiên mục tiêu dân sinh và môi trường. Chính sách quản lý, bảo vệ và khai thác tài nguyên cát sỏi lòng sông cần được siết chặt. Giáo dục và nâng cao nhận thức cộng đồng về việc sử dụng nước tiết kiệm và bảo vệ nguồn nước cũng là một phần quan trọng của giải pháp tổng thể. Chỉ khi các yếu tố này được kết hợp nhịp nhàng, vấn đề an ninh nguồn nước mới được đảm bảo một cách bền vững.
6.2. Triển vọng phát triển cho toàn vùng đồng bằng sông Hồng
Khi bài toán điều chỉnh lưu lượng được giải quyết, đồng bằng sông Hồng sẽ có một nền tảng vững chắc để phát triển. Nguồn nước ổn định sẽ thúc đẩy sản xuất nông nghiệp công nghệ cao, đảm bảo cấp nước an toàn cho các khu đô thị và công nghiệp. Giao thông đường thủy được khơi thông sẽ giúp giảm tải cho đường bộ, tối ưu hóa chi phí logistics và thúc đẩy thương mại. Môi trường sinh thái ven sông được cải thiện sẽ tạo điều kiện phát triển du lịch và nâng cao chất lượng sống của người dân. Việc quản lý hiệu quả tài nguyên nước không chỉ giúp phòng chống thiên tai như lũ lụt, hạn hán, xâm nhập mặn, mà còn mở ra những cơ hội phát triển mới, đưa vùng Đồng bằng sông Hồng trở thành một khu vực phát triển năng động, hiện đại và bền vững, xứng đáng với vai trò trung tâm chính trị - kinh tế của cả nước.
