CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU 1. Các nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến đề tài. Lĩnh vực nghiên cứu trên thế giới Thế giới đang phải chịu những tổn thất nặng nề do thiên tai, trong đó có lũ lụt. Con người bên cạnh việc phải đối phó và thích nghi với thiên nhiên thì cũng đang phải gánh chịu những hậu quả không nhỏ do chính mình tạo ra.
Các thành phố vốn hình thành ở ven sông, biển phải đối mặt với nạn ngập úng. London (Anh quốc) với sông Thames bị thu hẹp lại gặp bão lớn từ biển Bắc, triều cường đã làm cho phần lớn thành phố ngập trong nước năm 1952. Tokyo ( Nhật bản) đã có bão lớn đổ vào, mưa to kéo dài làm ngập các đường ngầm trong thành phố vào năm 1971. Bên cạnh các nguyên nhân đến từ tự nhiên như mưa nhiều hơn, bão gió thất thường hơn, nước biển dâng cao.
tình trạng lũ lụt trên thế giới còn có chung nguyên nhân là đô thị hoá mạnh, tăng diện tích xây dựng nhà cửa và đường xá, đồng thời giảm diện tích ngập nước, các dòng sông thiên nhiên bị khai thác, tác động và hệ thống kênh rạch tiêu thoát bị thu hẹp. Việc nghiên cứu các giải pháp phòng chống lũ lụt được đặc biệt quan tâm và hướng tiếp cận trên thế giới hầu hết là sự kết hợp giữa các giải pháp công trình và phi công trình. Có thể kể đến một số nghiên cứu sau đây: - Nghiên cứu “Tăng nguy cơ lũ lụt ở Malaysia: nguyên nhân và giải pháp” đăng trên tạp chí Disaster Prevention and Management cho thấy nguy cơ lũ lụt ở Malaysia đã tăng đáng báo động trong những thập kỷ gần đây. Nguyên nhân phần lớn là do thay đổi đặc tính vật lý của hệ thống thuỷ văn do các hoạt động của con người: tiếp tục phát triển vùng đồng bằng đông dân cư, xâm lấn vào vùng ngập lũ, phá rừng và đồi dốc phát triển.
- Hongming He và các cộng sự thuộc Đại học Massachusetts (Hoa Kỳ) Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Văn Tâm - CH22Q11 5 đã nghiên cứu vùng ngập lũ trung du sông Vàng (Yellow River Basin) thuộc Trung Quốc. Nghiên cứu đã đánh giá các tác động do thay đổi bề mặt lưu vực đến dòng chảy lũ. Nghiên cứu đã đề cập đến các tác động do hoạt động của con người ảnh hưởng đến điều kiện biên của mô hình. Đây thực sự là công cụ hữu ích dùng để quản lý và đánh giá ảnh hưởng của các hoạt động trên lưu vực sông Vàng đến tình trạng lũ.
Tucci, chuyên gia tại Viện nghiên cứu Nước thuộc trường Đại học Liên bang Rio Grande do Sul, đã đưa ra một ví dụ điển hình về một hệ thống đập kiểm soát lũ tại châu thổ sông Itajaí-Açu ở Santa Catarina (Braxin). Đó là hệ thống gồm ba con đập được xây dựng trong những năm 1970 - 1980, gồm đập Tây nằm ở thượng nguồn sông Itajaí-Oeste ở thành phố Taió, đập Nam ở thượng nguồn sông Itajaí do Sul tại thành phố Ituporanga và đập Ibirama trên sông Hercílio. Thiết kế của các con đập này với sức chứa lớn và cửa cống thấp cho phép xả lũ dần dần trong một thời gian dài. Song song với các nghiên cứu việc áp dụng các mô hình thủy văn, thủy lực trong việc diễn toán lũ trong sông đã được sử dụng khá phổ biến; nhiều mô hình đã được xây dựng áp dụng cho dự báo hồ chứa, dự báo lũ cho hệ thống sông, cho công tác quy hoạch phòng chống lũ trên thế giới như: - Tại Bangladesh, năm 1997, nhằm đối phó với hạn hạn trên sông Gorai, DHI đã phối hợp với uỷ ban phát triển nước Bangladesh thiết lập mô hình Mike 11 để mô tả các biến đổi hình thái ở hạ lưu sông, đồng thời dự báo sự thay đổi trong lưu lượng trước và sau khi nạo vét sông trong mùa khô và mùa lũ.
- Tại Ấn Độ, năm 2004, một dự án nghiên cứu kết hợp giữa Viện Công nghệ Quốc gia Ấn Độ với Viện Thủy lực Đan Mạch được thực hiện trên cơ sở ứng dụng mô hình MIKE11 và MIKE SHE để tính toán tối ưu hóa hệ thống thủy nông. Dự án được thực hiện trên hệ thống thủy nông Mahanadi, bao gồm hồ chứa và hệ thống kênh thuộc loại lớn nằm ở miền Trung của Ấn Độ. Nhờ công cụ MIKE 11 và MIKE SHE, dự án đã tiến hành tính toán mô phỏng lượng mưa trên lưu vực, tính toán thủy lực trên các hệ thống sông, xây dựng quy trình vận hành hồ chứa và vận hành hệ thống kênh nội đồng. Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Văn Tâm - CH22Q11 6 Qua các nghiên cứu trên, có thể thấy các hoạt động phát triển của con người ngày càng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sống của chúng ta, đặc biệt là các khu dân cư ở hạ lưu các lưu vực sông.
Gần đây, khi hậu quả của việc phát triển này ngày càng rõ rệt, một số quốc gia thậm chí còn dỡ bỏ một số công trình. Tuy nhiên, đây là vấn đề khó với các quốc gia đang phát triển như Việt Nam chúng ta. Do đó, cần thiết phải có những nghiên cứu chuyên sâu, chi tiết để có thể đánh giá đúng và đầy đủ tác động của các hoạt động kinh tế nói trên đến tình hình lũ lụt thiên tai nói riêng và đến vấn đề quản lý, bảo vệ và sử dụng hợp lý, bền vững tài nguyên nước trên thế giới nói chung. Lĩnh vực nghiên cứu ở Việt Nam Lãnh thổ Việt Nam nằm trọn trong vùng nhiệt đới nhưng khí hậu Việt Nam phân bố thành 3 vùng khí hậu riêng biệt với miền bắc mang khí hậu cận nhiệt đới ẩm ấm, bắc trung bộ là khí hậu nhiệt đới gió mùa, miền nam và nam trung bộ mang đặc điểm nhiệt đới.
Đồng thời, do nằm ở rìa phía đông nam của phần châu Á lục địa, giáp với biển Đông (một phần của Thái Bình Dương), nên chịu ảnh hưởng trực tiếp của kiểu khí hậu gió mùa mậu dịch, thường thổi ở các vùng vĩ độ thấp. Do nằm dọc theo bờ biển, khí hậu Việt Nam được điều hòa một phần bởi các dòng biển và mang nhiều yếu tố khí hậu biển. Độ ẩm tương đối trung bình là 84% suốt năm. Hằng năm, lượng mưa từ 1.000 mm, số giờ nắng khoảng 1.000 giờ/năm và nhiệt độ từ 5 °C đến 37 °C.
Hàng năm, Việt Nam luôn phải phòng chống bão và lụt lội với 5 đến 10 cơn bão/năm gây thiệt hại to lớn về người và tài sản. Nhận thức rõ về ảnh hưởng của mưa lũ đối với đất nước, Đảng và Chính phủ rất chú trọng chính sách phòng chống lụt bão. Ngay từ những năm 1993 Quốc hội đã thông qua Pháp lệnh phòng chống lụt bão, sau này có sửa đổi, bổ sung; Quyết định phê duyệt chiến lược Quốc gia phòng, chống giảm nhẹ thiên tai đến năm 2020. Để kịp thời ứng phó với biến đổi khí hậu và tình hình mưa lũ đang diễn ra ngày một bức tạp, nhiều bộ ngành, địa phương đã để ra nhiều giải pháp như: - Xây dụng các hồ chứa để cắt lũ cho hạ du, bảo đảm chống lũ cho hệ thống đê điều hạ du, phải giữ nước hạ du không vượt qua mực nước quy định.
Hiện đã có Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Văn Tâm - CH22Q11 7 quy trình vận hành hồ chứa chặt chẽ, khả năng xẩy ra lũ gây uy hiếp hạ du được giảm nhẹ đi rất nhiều. - Gia cố, nâng cao trình và xây mới nhiều tuyến đê trọng điểm như: mở rộng, gia cố đê sông Hồng, đê sông Đà, sông Mã… điển hình như hệ thống sông Hồng với 1.667 km đê, và 750 km đê thuộc hệ thống sông Thái Bình, với quy mô lớn và hoàn thiện hơn so với các hệ thống đê còn lại. Các đê sông có độ cao khoảng 10 m. Chiều cao trung bình của đê sông từ 6-8 m, có nơi lên đến 11 m.
- Đề án: “Sống chung an toàn với lũ tại các tỉnh miền Trung” đã được đặt ra. Bộ Xây dựng đề xuất kế hoạch nâng cấp hạ tầng kỹ thuật như kiên cố các công trình thủy lợi, hồ chứa giảm lũ, cắt lũ, công trình đê kè bảo vệ tại khu dân cư, nạo vét, chỉnh trị các dòng song, chống bồi lắng xói mòn tại các cửa sông, mở rộng diện tích trồng rừng. - Hình thành các vùng phân lũ, chậm lũ: Trong trường hợp mực nước sông vượt quá mức báo động thì tháo cống đê, hoặc cho nổ mìn đê sông để cho nước chảy vào một số vùng thấp như các vùng Việt Trì, Tam Thanh ở tỉnh Phú Thọ, Lập Thạch ở tỉnh Vĩnh Phúc, Lương Phú và Quảng Oai ở Hà Nội…. Ngoài những biện pháp mang tính định hướng, chiến lược, Việt Nam còn áp dụng các mô hình thủy lực để diễn toán dòng chảy trong hệ thống sông và vùng ngập lụt ở nước ta.
Mô hình SOGREAH đã được áp dụng thành công trong công tác khai thác, tính toán dòng chảy tràn trong hệ thống kênh rạch và các ô trũng; Mô hình MASTER MODEL ứng dụng trong nghiên cứu qui hoạch cho vùng hạ lưu sông Cửu Long vào năm 1988; Mô hình MEKSAL được xây dựng vào năm 1974 để tính toán sự phân bố dòng chảy mùa cạn và xâm nhập mặn trong vùng hạ lưu các sông; Mô hình VRSAP đã được áp dụng cho việc tính toán dòng chảy lũ và dòng chảy mùa cạn cho vùng đồng bằng; Mô hình SAL và mô hình KOD đã có những đóng góp đáng kể trong việc tính toán lũ và xâm nhập mặn đồng bằng cửa sông; Mô hình DHM đã được áp dụng thành công trong tính toán nguy cơ ngập lụt hạ lưu lưu vực Thu Bồn - Vũ Gia, và nghiên cứu thủy lực hạ lưu sông Hồng trong trường hợp giả sử vỡ đập Hoà Bình, Sơn La v. Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Văn Tâm - CH22Q11 8 Đối với lưu vực sông Hồng - Thái Bình đã có một số nghiên cứu dự báo lũ tiêu biểu như sau: - "Nghiên cứu xây dựng công cụ tính toán và dự báo dòng chảy lũ thượng lưu hệ thống sông Hồng" Đã xây dựng được hệ thống dự báo thủy văn cho các lưu vực sông Đà, Thao, Lô, vận hành hồ chứa Hoà Bình và diễn toán lũ về hạ lưu đến trạm Sơn Tây, Hà Nội. Đề tài đã tạo dựng được nền tảng cho việc áp dụng mô hình thủy văn để dự báo lũ, kết quả tính toán của đề tài khá tốt và đã được TTDBKTTVTƯ bổ sung và đưa vào dự báo tác nghiệp. - "Ứng dụng một số mô hình thích hợp để dự báo lũ thượng lưu hệ thống sông Thái Bình".