Tổng quan nghiên cứu

Lũ lụt là một trong những thiên tai gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản tại nhiều vùng miền, đặc biệt là các lưu vực sông lớn như hệ thống sông Trà Khúc, tỉnh Quảng Ngãi. Theo thống kê từ năm 2006 đến 2016, mưa lũ đã gây thiệt hại hàng trăm tỷ đồng và làm hàng chục người chết và bị thương trên địa bàn tỉnh. Năm 2009, thiệt hại do mưa lũ ước tính trên 4.000 tỷ đồng, với 1 người chết và hơn 500 người bị thương. Đặc điểm địa hình phức tạp, gồm núi cao, đồng bằng ven biển và hệ thống sông ngòi dày đặc, cùng với diễn biến khí hậu ngày càng phức tạp, khiến công tác phòng chống lũ tại lưu vực sông Trà Khúc trở nên cấp thiết.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá hiện trạng thoát lũ, khả năng phòng chống lũ trên hệ thống sông Trà Khúc, đồng thời đề xuất các giải pháp phòng chống lũ phù hợp với đặc điểm địa phương. Phạm vi nghiên cứu tập trung trên lưu vực sông Trà Khúc, tỉnh Quảng Ngãi, với dữ liệu thu thập từ các trạm khí tượng thủy văn trong giai đoạn nhiều năm, đặc biệt là các trận lũ lớn năm 1986, 1999, 2009 và 2013. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ quy hoạch, xây dựng các biện pháp phòng chống lũ hiệu quả, góp phần giảm thiểu thiệt hại và bảo vệ phát triển kinh tế - xã hội địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về thủy văn học và phòng chống thiên tai, trong đó có:

  • Lý thuyết về chu trình thủy văn và động lực học dòng chảy: Giúp hiểu rõ quá trình hình thành và lan truyền lũ trên lưu vực sông, đặc biệt là ảnh hưởng của địa hình, khí hậu và sử dụng đất đến dòng chảy.
  • Mô hình thủy lực và mô phỏng ngập lụt: Sử dụng mô hình MIKE NAM và MIKE FLOOD để mô phỏng dòng chảy và phạm vi ngập lụt, từ đó đánh giá hiệu quả các giải pháp phòng chống lũ.
  • Khái niệm giải pháp phòng chống lũ: Phân loại thành giải pháp phi công trình (như trồng rừng, cải tạo đất, nâng cao nhận thức cộng đồng) và giải pháp công trình (xây dựng đê điều, hồ chứa, kè chắn, hệ thống bơm tiêu).

Các khái niệm chính bao gồm: lưu lượng đỉnh lũ, tần suất xuất hiện lũ, bản đồ ngập lụt, chế độ vận hành công trình thủy lợi, và các chỉ số đánh giá hiệu quả phòng chống lũ.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ 12 trạm khí tượng thủy văn và 2 trạm thủy văn chính trên lưu vực sông Trà Khúc, bao gồm các số liệu về lượng mưa, lưu lượng dòng chảy, mực nước và đặc điểm địa hình, đất đai, sử dụng đất. Dữ liệu quan trắc kéo dài từ năm 1976 đến nay, đảm bảo độ tin cậy và tính ổn định.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Phân tích thống kê thủy văn: Xác định tần suất, phân phối dòng chảy, đặc điểm mùa lũ và mùa kiệt.
  • Phương pháp bản đồ và GIS: Xây dựng bản đồ ngập lụt, phân vùng nguy cơ và đánh giá ảnh hưởng của các giải pháp.
  • Mô hình thủy văn MIKE NAM và mô hình thủy lực MIKE FLOOD: Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình dựa trên số liệu thực tế để mô phỏng các kịch bản lũ và ngập lụt.
  • Phương pháp điều tra thực địa và khảo sát hiện trạng công trình phòng chống lũ.
  • Phương pháp chuyên gia: Thu thập ý kiến đánh giá và đề xuất giải pháp từ các chuyên gia trong lĩnh vực thủy lợi và phòng chống thiên tai.

Quá trình nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ năm 2015 đến 2017, với cỡ mẫu dữ liệu lớn và đa dạng, đảm bảo tính toàn diện và chính xác của kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng thoát lũ và đặc điểm lũ trên lưu vực sông Trà Khúc: Lưu lượng dòng chảy trung bình nhiều năm tại trạm Sơn Giang đạt 193 m³/s, với tổng lượng dòng chảy năm khoảng 6,1 tỷ m³. Mùa lũ kéo dài từ tháng 10 đến tháng 12, chiếm 65-70% tổng lượng dòng chảy năm, trong khi mùa kiệt chiếm 30-35%. Lũ có biên độ lớn, tốc độ lên nhanh và dạng lũ nhọn, gây ngập sâu và kéo dài tại vùng đồng bằng hạ lưu.

  2. Phân bố mưa và ảnh hưởng đến lũ: Lượng mưa trung bình năm tại vùng núi cao như Ba Tơ đạt 1.974 mm, trong khi vùng đồng bằng ven biển chỉ khoảng 1.700-2.000 mm. Các trận mưa lớn tập trung vào tháng 10 và 11, với lượng mưa ngày có thể lên tới 600-900 mm, gây ra các trận lũ lịch sử như năm 1986, 1999 và 2013. Mưa lớn và kéo dài trên diện rộng là nguyên nhân chính tạo ra lũ lớn và ngập lụt nghiêm trọng.

  3. Hiệu quả các giải pháp phòng chống lũ hiện tại: Các công trình đê bao, hồ chứa và hệ thống bơm tiêu đã góp phần giảm thiểu thiệt hại do lũ gây ra. Ví dụ, trận lũ năm 2009 với lưu lượng đỉnh lũ lớn nhưng thiệt hại được hạn chế đáng kể so với các năm trước. Tuy nhiên, một số công trình chưa được quy hoạch đồng bộ, còn tồn tại các điểm yếu như bồi lắng cửa sông, ảnh hưởng đến khả năng tiêu thoát lũ.

  4. Mô hình mô phỏng và bản đồ ngập lụt: Mô hình MIKE FLOOD đã mô phỏng chính xác phạm vi và độ sâu ngập lụt trong các trận lũ lớn, giúp xây dựng bản đồ ngập lụt chi tiết cho lưu vực. Kết quả mô phỏng cho thấy diện tích ngập lụt có thể lên tới hàng trăm km² với độ sâu ngập trung bình từ 0,5 đến 2 m tùy khu vực và kịch bản lũ.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính gây lũ là do sự kết hợp của các hình thái thời tiết như bão, áp thấp nhiệt đới, không khí lạnh và hội tụ nhiệt đới, cùng với đặc điểm địa hình dốc và hệ thống sông ngòi phát triển theo hình nan quạt. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả mô hình và phân tích số liệu cho thấy sự gia tăng tần suất và cường độ lũ trong những năm gần đây, phù hợp với xu hướng biến đổi khí hậu toàn cầu.

Việc áp dụng mô hình thủy văn hiện đại như MIKE NAM và MIKE FLOOD đã nâng cao khả năng dự báo và đánh giá hiệu quả các giải pháp phòng chống lũ. Các bản đồ ngập lụt chi tiết hỗ trợ công tác quy hoạch và quản lý rủi ro thiên tai. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các giải pháp công trình cần được kết hợp hài hòa với giải pháp phi công trình để đảm bảo bền vững và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và cộng đồng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ phân phối dòng chảy theo tháng, bản đồ ngập lụt theo các kịch bản lũ, và bảng thống kê lưu lượng đỉnh lũ các trận lớn, giúp minh họa rõ ràng các đặc điểm thủy văn và hiệu quả giải pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường trồng rừng và bảo vệ rừng đầu nguồn: Hành động này nhằm giảm thiểu dòng chảy bề mặt, hạn chế xói mòn đất và giảm cường độ lũ. Mục tiêu nâng cao độ che phủ rừng lên trên 50% trong vòng 5 năm, do Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh chủ trì.

  2. Xây dựng và nâng cấp hệ thống công trình thủy lợi, đê bao: Tập trung hoàn thiện các tuyến đê bao tại vùng đồng bằng hạ lưu, cải tạo kênh mương và hệ thống bơm tiêu để tăng khả năng tiêu thoát lũ. Thời gian thực hiện trong 3 năm, phối hợp giữa Ban Quản lý dự án và các địa phương.

  3. Phát triển hệ thống cảnh báo và dự báo lũ sớm: Áp dụng công nghệ mô hình thủy văn hiện đại, kết hợp với mạng lưới trạm quan trắc tự động để nâng cao độ chính xác và thời gian cảnh báo. Mục tiêu triển khai hệ thống cảnh báo trong vòng 2 năm, do Trung tâm Khí tượng Thủy văn khu vực đảm nhiệm.

  4. Nâng cao nhận thức cộng đồng và xây dựng phương án ứng phó lũ lụt: Tổ chức các chương trình đào tạo, tập huấn cho người dân về phòng tránh và ứng phó với lũ lụt, xây dựng các điểm sơ tán an toàn. Thực hiện liên tục hàng năm, phối hợp giữa chính quyền địa phương và các tổ chức xã hội.

  5. Quy hoạch và quản lý sử dụng đất hợp lý: Hạn chế xây dựng tại vùng ngập lụt, ưu tiên phát triển nông nghiệp sinh thái và các mô hình canh tác thích ứng với lũ. Thời gian quy hoạch đến năm 2025, do Sở Xây dựng và Sở Tài nguyên Môi trường phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về phòng chống thiên tai và thủy lợi: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch và triển khai các dự án phòng chống lũ hiệu quả.

  2. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực thủy văn, môi trường và phát triển bền vững: Tham khảo phương pháp luận, mô hình và dữ liệu phân tích để phát triển nghiên cứu sâu hơn về quản lý rủi ro thiên tai.

  3. Đơn vị thiết kế và thi công công trình thủy lợi, đê điều: Áp dụng các giải pháp công trình được đề xuất để nâng cao hiệu quả và bền vững của các công trình phòng chống lũ.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội tại vùng lưu vực sông Trà Khúc: Nâng cao nhận thức, tham gia vào các hoạt động phòng chống lũ và ứng phó thiên tai dựa trên các khuyến nghị thực tiễn.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao lưu vực sông Trà Khúc thường xuyên xảy ra lũ lớn?
    Lưu vực có địa hình dốc, mưa lớn tập trung vào mùa mưa từ tháng 10 đến 12, cùng với ảnh hưởng của bão và áp thấp nhiệt đới, khiến dòng chảy tăng nhanh và lũ xuất hiện thường xuyên.

  2. Giải pháp phi công trình nào hiệu quả nhất trong phòng chống lũ?
    Trồng rừng đầu nguồn và cải tạo đất giúp giảm dòng chảy bề mặt và xói mòn, đồng thời nâng cao khả năng hấp thụ nước của đất, góp phần giảm cường độ lũ.

  3. Mô hình MIKE FLOOD được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
    Mô hình này mô phỏng dòng chảy và ngập lụt 2 chiều, giúp dự báo phạm vi và độ sâu ngập lụt theo các kịch bản lũ khác nhau, hỗ trợ xây dựng bản đồ ngập lụt chi tiết.

  4. Các công trình đê bao có thể gây tác động tiêu cực gì?
    Nếu không quy hoạch hợp lý, đê bao có thể làm tăng áp lực lũ ở vùng lân cận, gây ngập úng cục bộ hoặc làm thay đổi dòng chảy tự nhiên, ảnh hưởng đến môi trường và sinh kế người dân.

  5. Làm thế nào để nâng cao nhận thức cộng đồng về phòng chống lũ?
    Thông qua các chương trình đào tạo, tập huấn, tuyên truyền và xây dựng phương án ứng phó cụ thể, người dân sẽ hiểu rõ rủi ro và biết cách phòng tránh, giảm thiểu thiệt hại khi xảy ra lũ.

Kết luận

  • Đặc điểm địa hình và khí hậu phức tạp khiến lưu vực sông Trà Khúc thường xuyên chịu ảnh hưởng của lũ lớn với biên độ và cường độ cao.
  • Các giải pháp phòng chống lũ cần kết hợp đồng bộ giữa phi công trình và công trình, dựa trên mô hình thủy văn hiện đại và dữ liệu quan trắc chính xác.
  • Mô hình MIKE NAM và MIKE FLOOD đã được hiệu chỉnh thành công, cung cấp công cụ hiệu quả cho dự báo và quy hoạch phòng chống lũ.
  • Đề xuất các giải pháp cụ thể như trồng rừng, xây dựng đê bao, nâng cấp hệ thống cảnh báo và nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm giảm thiểu thiệt hại do lũ gây ra.
  • Tiếp tục nghiên cứu mở rộng, cập nhật dữ liệu và áp dụng công nghệ mới để nâng cao hiệu quả phòng chống lũ trong giai đoạn tiếp theo.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan chức năng và cộng đồng cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng công nghệ để nâng cao khả năng phòng chống và ứng phó với lũ lụt.