Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Hoàng Long, tỉnh Ninh Bình, có diện tích tự nhiên khoảng 138.868 ha, là vùng chịu ảnh hưởng phức tạp của lũ lụt do đặc điểm địa hình đa dạng gồm vùng núi bán sơn địa, đồng chiêm trũng và đồng bằng ven biển. Với lượng mưa trung bình năm từ 1.750 đến 1.850 mm, tập trung chủ yếu vào các tháng 7, 8 và 9, khu vực này thường xuyên đối mặt với các trận lũ lớn, đặc biệt là các trận lũ lịch sử năm 1985, 1996 và 2007. Mực nước lũ tại các trạm quan trắc như Bến Đế trên sông Hoàng Long từng đạt trên 5 m, vượt báo động III, gây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế và xã hội.

Nghiên cứu tập trung phân tích nguyên nhân gây ra lũ lụt, úng ngập trên lưu vực sông Hoàng Long trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu và khu vực, đồng thời đề xuất các giải pháp phòng chống lũ, giảm nhẹ thiên tai phù hợp với điều kiện thực tế của tỉnh Ninh Bình đến năm 2050. Phạm vi nghiên cứu bao gồm đánh giá hiện trạng hệ thống công trình thủy lợi, đê điều, các khu phân, chậm lũ và tác động của các kịch bản biến đổi khí hậu đến lưu lượng, mực nước lũ.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao hiệu quả phòng chống lũ, bảo vệ an toàn tính mạng và tài sản của gần 1 triệu dân cư, đồng thời hỗ trợ phát triển kinh tế xã hội bền vững trong vùng. Các chỉ số như tần suất lũ vượt báo động III, diện tích ngập lụt và thiệt hại kinh tế được kỳ vọng giảm đáng kể khi áp dụng các giải pháp đề xuất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết thủy văn và thủy lực: Giải thích quá trình hình thành, vận động dòng chảy và mực nước lũ trên lưu vực sông, bao gồm các yếu tố ảnh hưởng như lượng mưa, địa hình, thủy triều và tác động của công trình thủy lợi.
  • Mô hình biến đổi khí hậu và kịch bản phát thải khí nhà kính: Áp dụng các kịch bản B1, B2, A1B, A2 của IPCC để dự báo biến đổi khí hậu khu vực, từ đó đánh giá tác động đến lưu lượng và mực nước lũ.
  • Khái niệm phân vùng phòng chống lũ: Xác định các khu vực phân, chậm lũ dựa trên đặc điểm địa hình và thủy văn nhằm tối ưu hóa các giải pháp phòng chống.
  • Mô hình toán và mô hình thủy lực TELEMAC-2D, HEC-HMS: Sử dụng để mô phỏng dòng chảy, mực nước lũ và hiệu quả các phương án điều tiết, cắt giảm lũ.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu khí tượng thủy văn từ hơn 200 trạm quan trắc trong và ngoài vùng nghiên cứu, số liệu mực nước lũ, lưu lượng dòng chảy, hiện trạng công trình thủy lợi, đê điều, và dữ liệu dân sinh kinh tế xã hội tỉnh Ninh Bình.
  • Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn các trạm quan trắc tiêu biểu như Bến Đế, Phủ Lý, Hưng Thi để phân tích chi tiết; khảo sát thực địa tại các khu phân, chậm lũ và hệ thống đê điều nhằm đánh giá hiện trạng và khả năng phòng chống lũ.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng mô hình thủy lực TELEMAC-2D để mô phỏng dòng chảy và mực nước lũ, kết hợp mô hình thủy văn HEC-HMS để dự báo lũ từ lượng mưa; phân tích thống kê tần suất lũ, lượng mưa cực đoan; đánh giá tác động của các kịch bản biến đổi khí hậu đến lưu lượng lũ.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu tập trung vào giai đoạn từ 1960 đến 2012 để đánh giá hiện trạng, đồng thời dự báo đến năm 2050 theo các kịch bản biến đổi khí hậu đã được cập nhật năm 2012.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tần suất và mức độ lũ lụt gia tăng: Các trận lũ lớn trên sông Hoàng Long như năm 1985, 1996, 2007 có mực nước lũ tại Bến Đế đạt từ 4,8 đến 5,2 m, vượt báo động III. Tần suất xuất hiện lũ lớn có xu hướng tăng, đặc biệt trong các năm có bão và áp thấp nhiệt đới, chiếm khoảng 80% các trận mưa lớn nhất trong năm.

  2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu: Theo kịch bản A1B và A2, lượng mưa ngày lớn nhất có thể tăng từ 20% đến 40% vào năm 2050, dẫn đến lưu lượng lũ mùa mưa tăng trung bình 10-15%. Mực nước lũ lớn nhất dự báo tăng từ 0,2 đến 0,5 m so với giai đoạn 1980-1999, làm tăng nguy cơ ngập úng và áp lực lên hệ thống đê điều hiện có.

  3. Hiện trạng hệ thống công trình phòng chống lũ: Hệ thống đê điều sông Hoàng Long dài khoảng 100 km, với 22 tuyến đê bối và nhiều trạm bơm tưới tiêu. Tuy nhiên, do kinh phí bảo trì hạn chế và tác động của biến đổi khí hậu, hiệu quả phòng chống lũ chưa đáp ứng yêu cầu, đặc biệt tại các khu phân, chậm lũ như Xích Thổ vẫn thường xuyên bị ngập.

  4. Khả năng gặp gỡ lũ giữa các sông: Khả năng đồng thời xuất hiện đỉnh lũ giữa sông Hoàng Long và sông Đáy đạt tới 75,7%, làm tăng nguy cơ ngập úng kéo dài do dòng chảy bị dồn ứ. Tần suất lũ lớn nhất năm trên sông Hoàng Long và sông Đáy không đồng bộ, gây khó khăn trong việc điều phối xả lũ và tiêu thoát nước.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân gia tăng lũ lụt được giải thích bởi sự kết hợp của lượng mưa cực đoan tăng do biến đổi khí hậu, địa hình dốc và phức tạp, cùng với tác động của thủy triều và lũ từ các sông lớn như sông Đáy và sông Hồng. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả mô phỏng thủy lực cho thấy mực nước lũ có xu hướng tăng cao hơn, nhất là trong các kịch bản phát thải khí nhà kính cao.

Việc phân vùng phòng chống lũ dựa trên đặc điểm thủy văn và địa hình giúp tối ưu hóa các giải pháp công trình và phi công trình. Các mô hình thủy lực như TELEMAC-2D đã được kiểm nghiệm với sai số nhỏ, cho phép dự báo chính xác hơn về mực nước và dòng chảy trong các tình huống lũ phức tạp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ mực nước lũ tại các trạm chính qua các năm, bảng thống kê tần suất lũ và lượng mưa cực đoan, cũng như bản đồ phân vùng khu vực phân, chậm lũ và hệ thống đê điều hiện trạng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cấp và mở rộng hệ thống đê điều: Tăng chiều cao và độ bền của các tuyến đê chính và đê bối nhằm đáp ứng tiêu chuẩn chống lũ tương đương lũ lịch sử năm 1985, dự kiến hoàn thành trong vòng 5 năm, do Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Ninh Bình chủ trì.

  2. Xây dựng hồ chứa thượng nguồn điều tiết lũ: Thiết kế và xây dựng các hồ chứa tại thượng nguồn sông Hoàng Long để cắt giảm đỉnh lũ, giảm lưu lượng đổ về hạ du, với mục tiêu giảm mực nước lũ tối đa 0,3-0,5 m, hoàn thành trong 7-10 năm, phối hợp giữa Bộ Tài nguyên Môi trường và địa phương.

  3. Phát triển hệ thống cảnh báo và dự báo lũ thời gian thực: Áp dụng công nghệ mô hình thủy văn thủy lực tích hợp với dữ liệu vệ tinh và trạm quan trắc để nâng cao khả năng dự báo lũ trước 1-2 ngày, giúp chủ động ứng phó, do Trung tâm Khí tượng Thủy văn tỉnh triển khai trong 3 năm tới.

  4. Quản lý và quy hoạch sử dụng đất vùng phân, chậm lũ: Hạn chế phát triển các khu dân cư và công trình tại các vùng dễ bị ngập, đồng thời cải tạo hệ thống tiêu thoát nước nội đồng, nâng cao khả năng chống úng, thực hiện liên tục trong 5 năm, do UBND tỉnh phối hợp với các sở ngành liên quan.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và phòng chống thiên tai: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch và kế hoạch phòng chống lũ phù hợp với biến đổi khí hậu.

  2. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực thủy lợi, biến đổi khí hậu: Tham khảo phương pháp mô hình hóa thủy lực, phân tích kịch bản biến đổi khí hậu và ứng dụng thực tiễn tại lưu vực sông Hoàng Long.

  3. Đơn vị thi công và quản lý công trình thủy lợi, đê điều: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật nâng cấp, bảo trì hệ thống đê điều và hồ chứa nhằm tăng cường khả năng phòng chống lũ.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức phi chính phủ hoạt động trong lĩnh vực giảm nhẹ thiên tai: Nắm bắt thông tin về nguy cơ lũ lụt, tham gia vào các hoạt động phòng tránh và ứng phó thiên tai hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao lưu vực sông Hoàng Long thường xuyên bị ngập lụt nghiêm trọng?
    Do địa hình dốc, lưu lượng nước từ thượng nguồn lớn, kết hợp với lũ từ sông Đáy và sông Hồng dồn về, cùng với tác động của thủy triều làm chậm thoát nước, gây ngập úng kéo dài.

  2. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng như thế nào đến lũ lụt tại Ninh Bình?
    Biến đổi khí hậu làm tăng lượng mưa cực đoan và tần suất bão, dẫn đến lưu lượng lũ tăng và mực nước lũ cao hơn, gây áp lực lớn lên hệ thống phòng chống lũ hiện tại.

  3. Các giải pháp phòng chống lũ được đề xuất có hiệu quả ra sao?
    Nâng cấp đê điều và xây dựng hồ chứa thượng nguồn có thể giảm mực nước lũ tối đa 0,5 m, giảm thiệt hại về người và tài sản, đồng thời hệ thống cảnh báo sớm giúp chủ động ứng phó.

  4. Làm thế nào để dự báo lũ chính xác hơn trong khu vực?
    Sử dụng mô hình thủy văn thủy lực tích hợp dữ liệu vệ tinh và trạm quan trắc, kết hợp với kịch bản biến đổi khí hậu để dự báo lũ thời gian thực trước 1-2 ngày.

  5. Ai là người chịu trách nhiệm chính trong việc thực hiện các giải pháp phòng chống lũ?
    Chính quyền tỉnh Ninh Bình, các sở ngành liên quan như Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Trung tâm Khí tượng Thủy văn, phối hợp với các tổ chức nghiên cứu và cộng đồng dân cư.

Kết luận

  • Phân tích chi tiết tình hình lũ lụt, úng ngập trên lưu vực sông Hoàng Long cho thấy tần suất và mức độ lũ lớn có xu hướng gia tăng do biến đổi khí hậu.
  • Các kịch bản biến đổi khí hậu dự báo lượng mưa cực đoan và mực nước lũ sẽ tăng từ 20% đến 40% vào năm 2050, đòi hỏi nâng cấp hệ thống phòng chống lũ hiện tại.
  • Hệ thống đê điều và công trình thủy lợi hiện có chưa đáp ứng đủ yêu cầu phòng chống lũ trong điều kiện biến đổi khí hậu, cần được đầu tư nâng cấp và mở rộng.
  • Đề xuất các giải pháp tổng hợp gồm nâng cấp đê điều, xây dựng hồ chứa điều tiết, phát triển hệ thống cảnh báo lũ và quản lý sử dụng đất vùng phân, chậm lũ nhằm giảm thiểu thiệt hại.
  • Khuyến nghị các cơ quan chức năng và cộng đồng dân cư phối hợp thực hiện các giải pháp trong vòng 5-10 năm tới để bảo đảm an toàn và phát triển bền vững vùng lưu vực sông Hoàng Long.

Hành động ngay hôm nay để ứng phó hiệu quả với biến đổi khí hậu và bảo vệ cộng đồng là cần thiết. Đề nghị các bên liên quan tham khảo và áp dụng kết quả nghiên cứu nhằm nâng cao năng lực phòng chống thiên tai tại tỉnh Ninh Bình.