Tổng quan nghiên cứu

Lũ lụt là hiện tượng thiên tai phổ biến, gây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế, xã hội và môi trường trên toàn cầu. Theo ước tính, trong các thập kỷ qua, lũ lụt đã làm gần 7 triệu người chết và ảnh hưởng đến hơn 3 tỷ người, gây thiệt hại khoảng 441 tỷ USD. Ở Việt Nam, đặc biệt tại vùng Đồng Tháp Mười (DTM) thuộc Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), lũ lụt diễn biến phức tạp, ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp và đời sống dân cư. Vùng DTM có diện tích khoảng 751.000 ha, trải dài trên ba tỉnh Đồng Tháp, Long An và Tiền Giang, với địa hình thấp trũng, chịu ảnh hưởng mạnh của dòng chảy lũ từ sông Mê Công và triều biển Đông.

Mục tiêu nghiên cứu là đề xuất các giải pháp quản lý lũ phục vụ phát triển bền vững cho vùng DTM, bao gồm giải pháp công trình và phi công trình, nhằm duy trì ổn định sản xuất và bảo vệ môi trường. Nghiên cứu tập trung vào phân tích các kịch bản lũ cực đoan và phổ biến trong giai đoạn hiện tại và tương lai, từ đó đánh giá khả năng thích ứng của hệ thống đê bao và công trình thủy lợi. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các tỉnh Đồng Tháp, Long An và Tiền Giang, với trọng tâm là một số đê bao điển hình trong vùng.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho việc hoạch định chính sách quản lý lũ, góp phần giảm thiểu thiệt hại do lũ gây ra, đồng thời khai thác hiệu quả nguồn nước và phù sa phục vụ phát triển nông nghiệp bền vững. Kết quả nghiên cứu cũng hỗ trợ nâng cao năng lực thích ứng với biến đổi khí hậu và nước biển dâng tại vùng ĐBSCL.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết hệ thống thủy văn và thủy lực: Xem vùng DTM như một hệ thống thống nhất gồm các yếu tố địa hình, khí hậu, thủy văn, con người và sinh vật tương tác chặt chẽ. Lý thuyết này giúp đánh giá tổng thể các yếu tố ảnh hưởng đến lũ và khả năng kiểm soát lũ trong vùng.

  • Mô hình toán thủy lực một chiều (MIKE 11): Mô hình này mô phỏng dòng chảy, mực nước và vận chuyển phù sa trên hệ thống sông, kênh và đê bao. MIKE 11 được lựa chọn do tính chính xác, khả năng tích hợp nhiều mô-đun và phù hợp với dữ liệu hiện có tại vùng nghiên cứu.

  • Khái niệm quản lý lũ bền vững: Bao gồm các giải pháp công trình (đê bao, cống, trạm bơm) và phi công trình (điều chỉnh lịch sản xuất, chuyển đổi cơ cấu cây trồng, quản lý đất đai), nhằm cân bằng giữa kiểm soát lũ và khai thác lợi ích từ lũ.

Các khái niệm chính gồm: lũ cực đoan, kịch bản lũ, hệ thống đê bao kiểm soát lũ, phù sa mùa lũ, và thích ứng với biến đổi khí hậu.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sử dụng số liệu khí tượng, thủy văn từ các trạm trong vùng ĐBSCL (Tân Châu, Châu Đốc, Hồng Ngự...), dữ liệu địa hình, địa chất, bản đồ hệ thống kênh rạch, công trình thủy lợi, cùng các báo cáo nghiên cứu của Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam và các dự án liên quan.

  • Phương pháp thu thập và điều tra: Khảo sát thực tế, thu thập tài liệu, số liệu hiện trạng hệ thống đê bao, cống, trạm bơm và điều kiện sản xuất nông nghiệp tại vùng DTM.

  • Phương pháp mô hình toán: Áp dụng mô hình MIKE 11 để mô phỏng dòng chảy, mực nước và phân bố phù sa theo các kịch bản lũ khác nhau (năm 2000, 2011, 2018 và dự báo năm 2050). Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình dựa trên số liệu thực đo tại các trạm thủy văn.

  • Phân tích tổng hợp: Kết hợp các yếu tố kỹ thuật, kinh tế, xã hội và môi trường để đánh giá hiệu quả các giải pháp quản lý lũ, từ đó đề xuất các phương án phù hợp.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập số liệu và khảo sát thực địa trong năm 2019-2020; xây dựng và hiệu chỉnh mô hình trong năm 2020; phân tích kết quả và đề xuất giải pháp trong năm 2021.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 11: Mô hình đạt chỉ số Nash-Sutcliffe trên 0,8, thể hiện độ chính xác cao trong mô phỏng lưu lượng và mực nước tại các trạm Tân Châu, Châu Đốc. So sánh lưu lượng thực đo và mô hình cho thấy sai số dưới 10%, đảm bảo độ tin cậy cho các kịch bản tính toán.

  2. Phân bố dòng chảy lũ và phù sa: Lũ vào vùng DTM chủ yếu từ sông Tiền và biên giới Campuchia, với lưu lượng trung bình khoảng 2.000 m³/s, chiếm 88-98% tổng lượng lũ vào vùng. Phù sa mùa lũ giảm dần theo khoảng cách từ sông chính vào nội đồng, chỉ còn khoảng 1/3 ở cách sông 14 km, ảnh hưởng đến khả năng bồi đắp đất và vệ sinh đồng ruộng.

  3. Đánh giá khả năng thích ứng của hệ thống đê bao: Vùng DTM hiện có 2.019 đê bao với tổng diện tích được bao 436.625 ha, trong đó 900 đê bao kiểm soát lũ cả năm với diện tích 229.227 ha. Cao trình đê bao biến đổi từ 1,91 m đến 6,30 m, tập trung cao ở các huyện đầu nguồn. Tuy nhiên, khẩu độ cổng đê bao còn nhỏ, chưa đáp ứng nhu cầu trữ và tiêu nước hiệu quả, gây khó khăn trong điều tiết lũ.

  4. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và thủy điện thượng nguồn: Nhiệt độ dự báo tăng 1,9°C, lượng mưa tăng 1,6%, mực nước biển dâng 27 cm đến năm 2050. Thủy điện thượng nguồn làm giảm lưu lượng lũ trung bình khoảng 15%, làm thay đổi chu kỳ và cường độ lũ, gây khó khăn trong quản lý và dự báo lũ tại DTM.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các hiện tượng trên là sự kết hợp giữa tác động tự nhiên (biến đổi khí hậu, thủy triều) và nhân tạo (xây dựng đê bao, thủy điện thượng nguồn). So với các nghiên cứu trước đây, kết quả mô phỏng lũ và phân bố phù sa tại DTM tương đồng với báo cáo của Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, đồng thời bổ sung các kịch bản dự báo đến năm 2050.

Việc hệ thống đê bao chưa đồng bộ và khẩu độ cổng nhỏ làm giảm hiệu quả kiểm soát lũ, ảnh hưởng đến khả năng tận dụng phù sa và nguồn nước lũ cho sản xuất. Các giải pháp phi công trình như điều chỉnh lịch sản xuất, chuyển đổi cây trồng cũng cần được kết hợp để tăng khả năng thích ứng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh lưu lượng thực đo và mô hình, bản đồ phân bố đê bao và mức độ ngập lũ theo các kịch bản, biểu đồ thay đổi phù sa theo khoảng cách từ sông chính vào nội đồng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cao cao trình và mở rộng khẩu độ cổng đê bao: Tăng cao trình đê bao từ mức hiện tại lên tối thiểu 4,8 m tại các vùng thấp nhằm đảm bảo khả năng kiểm soát lũ lớn. Mở rộng khẩu độ cổng để tăng lưu lượng trữ và tiêu nước, giảm thiểu ngập kéo dài. Thời gian thực hiện: 3-5 năm. Chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn các tỉnh.

  2. Hiện đại hóa hệ thống trạm bơm và cống điều tiết: Thay thế các trạm bơm dã chiến bằng cống bơm tự động kết hợp tưới tiêu, nâng cao hiệu quả vận hành và giảm chi phí. Thời gian thực hiện: 2-4 năm. Chủ thể: Ban Quản lý dự án thủy lợi và các địa phương.

  3. Điều chỉnh lịch sản xuất và chuyển đổi cơ cấu cây trồng: Chủ động vận hành xa lũ vào đồng và hạ lũ theo triều để tiết kiệm dung tích chứa nước, kết hợp chuyển đổi sang các loại cây trồng chịu ngập hoặc nuôi trồng thủy sản phù hợp mùa lũ. Thời gian thực hiện: hàng năm. Chủ thể: Nông dân, hợp tác xã, chính quyền địa phương.

  4. Tăng cường quản lý sử dụng đất và bảo vệ môi trường: Kiểm soát khai thác đất, hạn chế phá rừng và phát triển đô thị không hợp lý để giảm thiểu tác động tiêu cực đến dòng chảy và ngập lũ. Thời gian thực hiện: liên tục. Chủ thể: UBND các tỉnh, Sở Tài nguyên và Môi trường.

  5. Xây dựng mô hình mẫu đê bao điển hình: Thiết kế và triển khai mô hình đê bao mẫu tại vùng DTM để làm cơ sở nhân rộng các giải pháp công trình và phi công trình. Thời gian thực hiện: 3 năm. Chủ thể: Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, các đơn vị nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý và hoạch định chính sách: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách quản lý lũ, phát triển bền vững vùng ĐBSCL, đặc biệt là vùng DTM.

  2. Các cơ quan nghiên cứu và đào tạo: Là tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu liên quan đến thủy lợi, biến đổi khí hậu và phát triển nông nghiệp bền vững.

  3. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực thủy lợi và nông nghiệp: Hỗ trợ đánh giá hiệu quả đầu tư công trình thủy lợi, phát triển mô hình sản xuất thích ứng với lũ.

  4. Nông dân và hợp tác xã sản xuất nông nghiệp vùng ngập lũ: Cung cấp kiến thức về quản lý lũ, điều chỉnh lịch sản xuất và chuyển đổi cây trồng phù hợp với điều kiện thực tế.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần quản lý lũ thay vì chỉ chống lũ?
    Quản lý lũ giúp tận dụng nguồn nước và phù sa từ lũ để phát triển nông nghiệp và bảo vệ môi trường, thay vì chỉ tập trung ngăn chặn lũ gây thiệt hại. Ví dụ, vùng DTM đã áp dụng giải pháp "sống chung với lũ" kết hợp đê bao và điều tiết nước.

  2. Mô hình MIKE 11 có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
    MIKE 11 mô phỏng chính xác dòng chảy một chiều, mực nước và vận chuyển phù sa trên hệ thống sông kênh phức tạp, phù hợp với dữ liệu hiện có và yêu cầu tính toán đa kịch bản tại DTM.

  3. Ảnh hưởng của thủy điện thượng nguồn đến lũ tại DTM như thế nào?
    Thủy điện làm giảm lưu lượng lũ trung bình khoảng 15%, thay đổi chu kỳ và cường độ lũ, gây khó khăn trong dự báo và quản lý lũ, đòi hỏi điều chỉnh các giải pháp kiểm soát lũ phù hợp.

  4. Giải pháp phi công trình nào hiệu quả nhất để thích ứng với lũ?
    Điều chỉnh lịch sản xuất và chuyển đổi cây trồng phù hợp với mùa lũ giúp giảm thiểu thiệt hại và tận dụng nguồn nước lũ, đồng thời tăng thu nhập cho nông dân.

  5. Làm thế nào để nâng cao hiệu quả hệ thống đê bao hiện tại?
    Cần nâng cao cao trình đê bao, mở rộng khẩu độ cổng, hiện đại hóa trạm bơm và xây dựng quy trình vận hành linh hoạt theo từng kịch bản lũ để đảm bảo kiểm soát lũ hiệu quả và khai thác nguồn nước hợp lý.

Kết luận

  • Lũ lụt tại vùng Đồng Tháp Mười diễn biến phức tạp, chịu ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu và thủy điện thượng nguồn, gây thách thức lớn cho quản lý và phát triển bền vững.
  • Mô hình toán MIKE 11 được hiệu chỉnh và kiểm định thành công, cung cấp công cụ tin cậy để mô phỏng các kịch bản lũ và đánh giá hệ thống đê bao.
  • Hệ thống đê bao hiện tại chưa đáp ứng đầy đủ yêu cầu kiểm soát lũ, cần nâng cao cao trình và mở rộng khẩu độ cổng để tăng khả năng thích ứng.
  • Giải pháp quản lý lũ tổng hợp bao gồm cả công trình và phi công trình, kết hợp điều chỉnh lịch sản xuất, chuyển đổi cây trồng và quản lý đất đai, góp phần phát triển bền vững vùng DTM.
  • Tiếp tục nghiên cứu và triển khai mô hình đê bao mẫu, đồng thời tăng cường hợp tác liên tỉnh và quốc tế để ứng phó hiệu quả với biến đổi khí hậu và các tác động xuyên biên giới.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và nghiên cứu cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời cập nhật dữ liệu và mô hình để nâng cao hiệu quả quản lý lũ tại vùng Đồng Tháp Mười.