Nghiên Cứu Giải Pháp Tiêu Úng Vùng Nam Hưng Nghi Tỉnh Nghệ An Trong Điều Kiện Biến Đổi Khí Hậu

• Tác giả: Trần Bảo Chung
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Tuấn
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước
• Đề tài: Giải Pháp Tiêu Úng Vùng Nam Hưng Nghi Tỉnh Nghệ An Trong Biến Đổi Khí Hậu
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 0.2. Mục đích của Đề tài
• 0.3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• 0.3.1. Cách tiếp cận
• 0.3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 0.4. Phạm vi nghiên cứu
• 0.4.1. Phạm vi không gian
• 0.4.2. Phạm vi thời gian
• 0.5. Kết quả dự kiến đạt được
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan tình hình ngập úng, các công cụ, phương pháp nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam
• 1.1.1. Tình hình ngập úng và giải pháp của một số nước trên thế giới
• 1.1.2. Một số nghiên cứu trên thế giới
• 1.1.3. Các nghiên cứu trong nước
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC, PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ NGHIÊN CỨU CHO VÙNG NAM HƯNG NGHI
• 2.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn
• 2.2. Đặc điểm địa hình nguyên nhân gây ngập úng, các tồn tại trong công tác phòng, chống, giảm nhẹ thiệt hại và thích ứng với ngập úng trong vùng nghiên cứu
• 2.3. Các hình thái gây mưa và tác động của biến đổi khí hậu
• 2.4. Phân vùng tiêu, đối tượng tiêu
• 2.5. Đặc điểm khu nhận nước tiêu
• 2.6. Lựa chọn kịch bản BĐKH và NBD cho vùng nghiên cứu
• 2.7. Phương pháp, công cụ tính toán
• 2.7.1. Phân tích, lựa chọn phương pháp và công cụ tính toán
• 2.7.2. Thiết lập mô phỏng và kiểm định mô hình
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIÊU ÚNG CHO VÙNG NGHIÊN CỨU
• 3.1. Tính toán và kết quả tính toán tiêu
• 3.1.1. Tính toán mô hình mưa tiêu giai đoạn hiện tại
• 3.1.2. Tính toán mô hình mưa tiêu ứng với kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4
• 3.1.3. Lựa chọn hệ số tiêu thiết kế cho hệ thống trong điều kiện BĐKH
• 3.1.4. Tính toán cân bằng nước cho hệ thống trong điều kiện BĐKH
• 3.1.5. Phân tích đánh giá hiện trạng hệ thống công trình tiêu của vùng Nam Hưng Nghi theo điều kiện BĐKH
• 3.2. Nghiên cứu đề xuất giải pháp tiêu cho vùng Nam Hưng Nghi tỉnh Nghệ An
• 3.2.1. Đề xuất giải pháp công trình từ kết quả tính toán tiêu sơ bộ
• 3.2.2. Đề xuất giải pháp công trình từ kết quả mô phỏng tiêu của hệ thống Nam Hưng Nghi trong điều kiện BĐKH
• 3.2.3. Giải pháp phi công trình
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Tiêu Úng Biến Đổi Khí Hậu Tại Nghệ An

Vùng Nam Hưng Nghi, Nghệ An là khu vực trọng điểm nông nghiệp, đặc biệt là lúa nước. Tuy nhiên, địa hình thấp trũng và vị trí ven biển khiến khu vực này thường xuyên đối mặt với ngập úng, đặc biệt trong mùa mưa lũ. Các quy hoạch thủy lợi trước đây đã góp phần vào việc tiêu thoát nước, nhưng những biến động tự nhiên và tác động của phát triển kinh tế - xã hội, bao gồm cả biến đổi khí hậu, đang tạo ra áp lực lớn lên hệ thống tiêu thoát nước hiện tại. Việc nghiên cứu các giải pháp tiêu úng phù hợp là vô cùng cấp thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững của khu vực. Theo tài liệu gốc, việc nghiên cứu 'Nghiên cứu giải pháp tiêu úng vùng Nam Hưng Nghi tỉnh Nghệ An trong điều kiện biến đổi khí hậu nhằm đảm bảo phát triển kinh tế xã hội và sản xuất nông nghiệp' có vai trò rất quan trọng, cần được đầu tư nghiên cứu nhằm đưa ra phương án tiêu thoát nước phù hợp với yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội cho vùng ở thời điểm hiện tại và trong tương lai.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Tiêu Úng Trong Nông Nghiệp Nghệ An

Tiêu úng đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ mùa màng và đảm bảo năng suất nông nghiệp Nghệ An. Ngập úng kéo dài có thể gây thiệt hại nghiêm trọng cho cây trồng, đặc biệt là lúa, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của người dân và sự phát triển kinh tế của tỉnh. Hệ thống tiêu thoát nước hiệu quả giúp giảm thiểu thiệt hại do ngập úng, tạo điều kiện cho sản xuất nông nghiệp ổn định và bền vững. Theo tài liệu, vùng Nam - Hưng - Nghi là một trong những vùng phát triển kinh tế trọng điểm của tỉnh Nghệ An trong đó về nông nghiệp đây là một trong hai vùng có diện tích lúa nước lớn nhất của tỉnh Nghệ An.

1.2. Ảnh Hưởng Của Biến Đổi Khí Hậu Đến Ngập Úng Vùng Nam Hưng Nghi

Biến đổi khí hậu Nghệ An làm gia tăng tần suất và cường độ của các hiện tượng thời tiết cực đoan, như mưa lớn và bão, dẫn đến nguy cơ ngập úng cao hơn. Mực nước biển dâng cũng góp phần làm trầm trọng thêm tình trạng ngập úng ở các vùng ven biển như Nam Hưng Nghi. Việc nghiên cứu các giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu là vô cùng quan trọng để bảo vệ khu vực này khỏi những tác động tiêu cực của ngập úng. Theo tài liệu gốc, trong những năm gần đây do có nhiều biến động về điều kiện tự nhiên cũng như tác động của sự phát triển kinh tế - xã hội, nhất là chuyển đổi cơ cấu cây trồng, vật nuôi, sự biến đổi của khí hậu kết hợp mực nước biển dâng, tốc độ đô thị hoá, công nghiệp hoá trong vùng đang là áp lực đối với các hệ thống tiêu thoát nước.

II. Thực Trạng Ngập Úng Hệ Thống Tiêu Thoát Nước Hiện Tại

Hiện trạng hệ thống tiêu thoát nước tại vùng Nam Hưng Nghi đang đối mặt với nhiều thách thức. Các công trình thủy lợi hiện có, được xây dựng từ lâu, có thể không còn đáp ứng được nhu cầu tiêu thoát nước trong điều kiện biến đổi khí hậu và sự gia tăng dân số. Tình trạng bồi lắng kênh mương, xuống cấp công trình và thiếu sự phối hợp giữa các địa phương cũng làm giảm hiệu quả của hệ thống. Việc đánh giá kỹ lưỡng hiện trạng hệ thống là bước quan trọng để đề xuất các giải pháp cải tạo và nâng cấp phù hợp. Theo tài liệu gốc, công tác tiêu thoát nước từ đó đến nay đóng góp một phần không nhỏ đối với sự phát triển chung của toàn vùng. Tuy nhiên, trong những năm gần đây do có nhiều biến động về điều kiện tự nhiên cũng như tác động của sự phát triển kinh tế - xã hội, nhất là chuyển đổi cơ cấu cây trồng, vật nuôi, sự biến đổi của khí hậu kết hợp mực nước biển dâng, tốc độ đô thị hoá, công nghiệp hoá trong vùng đang là áp lực đối với các hệ thống tiêu thoát nước, đã làm thay đổi nhiệm vụ của các hệ thống tiêu, gây mâu thuẫn trong quá trình tiêu thoát nước, tạo ra sự quá tải cho các hệ thống tiêu gây ngập úng và ảnh hưởng đến môi trường sinh thái trong vùng.

2.1. Đánh Giá Chi Tiết Hệ Thống Kênh Mương Tiêu Thoát Nước

Cần tiến hành khảo sát, đánh giá chi tiết hiện trạng kênh mương Nghệ An, bao gồm khả năng tiêu thoát nước, tình trạng bồi lắng, mức độ xuống cấp và khả năng kết nối với các công trình thủy lợi khác. Việc sử dụng công nghệ GIS và các phương pháp khảo sát hiện đại sẽ giúp thu thập dữ liệu chính xác và đầy đủ, phục vụ cho việc lập kế hoạch cải tạo và nâng cấp hệ thống. Theo tài liệu gốc, việc nghiên cứu đánh giá tình hình úng ngập và các giải pháp tiêu úng cho vùng này đã được đề cập trong Quy hoạch thuỷ lợi vùng Nam - Hưng - Nghi từ năm 1964 và được Văn phòng Uỷ ban sông Hồng, Viện Quy hoạch Thuỷ lợi & Quản lý nước nghiên cứu hoàn chỉnh năm 1975, bổ sung năm 1988; Đoàn Quy hoạch Thuỷ lợi Nghệ An lập bổ sung năm 1993.

2.2. Xác Định Các Vùng Trũng Thấp Dễ Bị Ngập Úng Tại Nam Hưng Nghi

Việc xác định các vùng trũng thấp dễ bị ngập úng là cơ sở để ưu tiên đầu tư các giải pháp tiêu thoát nước. Cần phân tích địa hình, thủy văn và tình hình sử dụng đất để xác định các khu vực có nguy cơ ngập úng cao nhất. Dữ liệu này sẽ giúp các nhà quản lý và hoạch định chính sách đưa ra các quyết định đầu tư hiệu quả, tập trung vào những khu vực cần thiết nhất. Theo tài liệu gốc, do đặc điểm địa hình của vùng thấp, trũng lại nằm sát biển chịu ảnh hưởng của mưa bão mạnh nên thường bị ngập lụt về mùa mưa lũ.

III. Giải Pháp Công Trình Tiêu Úng Hiệu Quả Cho Vùng Nam Hưng Nghi

Các giải pháp công trình đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện khả năng tiêu thoát nước của vùng Nam Hưng Nghi. Việc xây dựng và nâng cấp các trạm bơm tiêu, nạo vét và mở rộng kênh mương, xây dựng các cống điều tiết nước là những giải pháp cần thiết để giảm thiểu nguy cơ ngập úng. Tuy nhiên, cần đảm bảo rằng các công trình này được thiết kế và xây dựng phù hợp với điều kiện tự nhiên và biến đổi khí hậu của khu vực. Theo tài liệu gốc, các giải pháp chủ yếu giải quyết vấn đề tiêu thoát nước cho hệ thống thủy lợi phù hợp với yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, thích ứng với BĐKH toàn cầu.

3.1. Nâng Cấp Xây Dựng Trạm Bơm Tiêu Úng Công Suất Lớn

Việc nâng cấp và xây dựng các trạm bơm tiêu úng công suất lớn là giải pháp hiệu quả để tiêu thoát nước nhanh chóng trong mùa mưa lũ. Cần lựa chọn vị trí và công suất trạm bơm phù hợp với đặc điểm địa hình và thủy văn của từng khu vực. Đồng thời, cần đảm bảo rằng các trạm bơm được vận hành và bảo trì thường xuyên để đảm bảo hiệu quả hoạt động. Theo tài liệu gốc, khoảng 2.000 trạm bơm lớn và trung bình để tiêu úng.

3.2. Nạo Vét Kênh Mương Khơi Thông Dòng Chảy Tiêu Thoát Nước

Tình trạng bồi lắng kênh mương Nghệ An làm giảm khả năng tiêu thoát nước và tăng nguy cơ ngập úng. Việc nạo vét kênh mương thường xuyên là giải pháp đơn giản nhưng hiệu quả để khơi thông dòng chảy và tăng cường khả năng tiêu thoát nước. Cần có kế hoạch nạo vét định kỳ và huy động sự tham gia của cộng đồng vào công tác này. Theo tài liệu gốc, cần củng cố hệ thống đê khoảng 278.000 km các loại.

IV. Giải Pháp Phi Công Trình Quản Lý Rủi Ro Ứng Phó BĐKH

Bên cạnh các giải pháp công trình, các giải pháp phi công trình cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu rủi ro ngập úng và thích ứng với biến đổi khí hậu. Việc quy hoạch sử dụng đất hợp lý, nâng cao nhận thức cộng đồng về phòng chống thiên tai, xây dựng hệ thống cảnh báo sớm và tăng cường năng lực ứng phó là những giải pháp cần thiết để bảo vệ cộng đồng và giảm thiểu thiệt hại do ngập úng. Theo tài liệu gốc, tiếp cận tổng hợp của vùng nghiên cứu: Từ định hướng phát triển KT-XH, các nghành nghề của các địa phương trong vùng Nam Hưng Nghi để rút ra các giải pháp công trình và phi công trình thích ứng làm giảm nhẹ thiệt hại do úng ngập.

4.1. Quy Hoạch Sử Dụng Đất Hợp Lý Giảm Thiểu Nguy Cơ Ngập Úng

Việc quy hoạch sử dụng đất cần xem xét đến yếu tố ngập úng và hạn chế xây dựng nhà ở và công trình trong các khu vực có nguy cơ ngập úng cao. Cần ưu tiên sử dụng đất cho các mục đích tiêu thoát nước, như xây dựng hồ điều hòa và khu vực trữ nước tạm thời. Theo tài liệu gốc, quy hoạch không gian trong phòng chống lũ: Bản đồ phân vùng ngập lũ, quy hoạch dân cư, hướng dẫn phòng chống cho người dân.

4.2. Xây Dựng Hệ Thống Cảnh Báo Sớm Ngập Lụt Chủ Động Ứng Phó

Hệ thống cảnh báo sớm ngập lụt giúp người dân và chính quyền địa phương chủ động ứng phó với nguy cơ ngập úng. Hệ thống này cần được trang bị các thiết bị quan trắc hiện đại và có khả năng dự báo chính xác diễn biến của thời tiết và mực nước. Thông tin cảnh báo cần được truyền tải kịp thời đến người dân thông qua các phương tiện truyền thông khác nhau. Theo tài liệu gốc, nâng cấp hệ thống dự báo để báo lũ sớm.

V. Ứng Dụng Mô Hình Công Nghệ Tiên Tiến Trong Tiêu Úng

Việc ứng dụng các công nghệ tiêu úng và mô hình tiên tiến giúp nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành hệ thống tiêu thoát nước. Các mô hình mô phỏng ngập lụt giúp dự báo nguy cơ ngập úng và đánh giá hiệu quả của các giải pháp tiêu thoát nước. Các công nghệ quan trắc và điều khiển từ xa giúp giám sát và điều khiển hệ thống tiêu thoát nước một cách hiệu quả. Theo tài liệu gốc, sử dụng phương pháp mô hình toán (mô hình thủy lực MIKE 11).

5.1. Sử Dụng Mô Hình MIKE 11 Để Mô Phỏng Ngập Lụt Đánh Giá Giải Pháp

Mô hình MIKE 11 là công cụ mạnh mẽ để mô phỏng dòng chảy và ngập lụt trong hệ thống sông ngòi và kênh mương. Việc sử dụng mô hình này giúp dự báo nguy cơ ngập úng và đánh giá hiệu quả của các giải pháp tiêu thoát nước khác nhau. Theo tài liệu gốc, Mô hình MIKE 11 của Viện thủy lực Đan Mạch (DHI) là phần mềm dùng để mô phỏng dòng chảy, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát ở các cửa sông, sông, kênh tưới.

5.2. Áp Dụng Công Nghệ GIS Trong Quản Lý Hệ Thống Tiêu Thoát Nước

Công nghệ GIS giúp quản lý và phân tích dữ liệu không gian liên quan đến hệ thống tiêu thoát nước, như địa hình, kênh mương, trạm bơm và khu vực ngập úng. Việc sử dụng GIS giúp các nhà quản lý và hoạch định chính sách đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu và tối ưu hóa việc quản lý hệ thống. Theo tài liệu gốc, sau khi kết hợp với công cụ khác như GIS thì có thể đưa ra các thông tin về diện tích và mức độ ngập lụt.

VI. Chính Sách Giải Pháp Tài Chính Hỗ Trợ Tiêu Úng Bền Vững

Để đảm bảo tính bền vững của các giải pháp tiêu úng, cần có các chính sách hỗ trợ tiêu úng và giải pháp tài chính phù hợp. Việc huy động nguồn vốn từ ngân sách nhà nước, các tổ chức quốc tế và khu vực tư nhân là cần thiết để đầu tư vào các công trình và giải pháp tiêu thoát nước. Đồng thời, cần có các chính sách khuyến khích người dân tham gia vào công tác phòng chống ngập úng. Theo tài liệu gốc, cần có các chính sách khuyến khích người dân tham gia vào công tác phòng chống ngập úng.

6.1. Xây Dựng Cơ Chế Tài Chính Đa Dạng Cho Các Dự Án Tiêu Úng

Cần xây dựng cơ chế tài chính đa dạng để huy động nguồn vốn cho các dự án tiêu úng, bao gồm ngân sách nhà nước, vốn ODA, vốn vay ưu đãi và vốn đầu tư từ khu vực tư nhân. Cần có các chính sách khuyến khích các doanh nghiệp tham gia vào các dự án tiêu úng theo hình thức đối tác công tư (PPP). Theo tài liệu gốc, cần huy động nguồn vốn từ ngân sách nhà nước, các tổ chức quốc tế và khu vực tư nhân là cần thiết để đầu tư vào các công trình và giải pháp tiêu thoát nước.

6.2. Chính Sách Hỗ Trợ Nông Dân Ứng Dụng Mô Hình Canh Tác Thích Ứng

Cần có các chính sách hỗ trợ nông dân ứng dụng các mô hình canh tác thích ứng với điều kiện ngập úng, như trồng các loại cây chịu úng, áp dụng kỹ thuật canh tác tiên tiến và sử dụng các giống cây trồng có khả năng chống chịu tốt. Các chính sách này giúp nông dân giảm thiểu thiệt hại do ngập úng và đảm bảo thu nhập ổn định. Theo tài liệu gốc, cần có các chính sách khuyến khích người dân tham gia vào công tác phòng chống ngập úng.

Tổng quan nghiên cứu

Vùng Nam Hưng Nghi, tỉnh Nghệ An, là một trong những khu vực trọng điểm phát triển kinh tế xã hội và sản xuất nông nghiệp của tỉnh, với diện tích lúa nước lớn nhất, khoảng 71.537 ha cần tiêu úng. Đặc điểm địa hình thấp, trũng, nằm sát biển cùng với ảnh hưởng của mưa bão mạnh khiến vùng này thường xuyên chịu ngập úng vào mùa mưa lũ. Theo kịch bản biến đổi khí hậu (BĐKH) RCP 4.5, lượng mưa mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 8 dự kiến tăng 5,6% vào năm 2050, làm gia tăng nhu cầu tiêu thoát nước. Mực nước biển dâng cũng làm giảm hiệu quả tiêu tự chảy do thời gian triều thấp để tiêu ngắn lại. Nghiên cứu nhằm đánh giá hiện trạng ngập úng, xác định yêu cầu tiêu nước trong điều kiện BĐKH, từ đó đề xuất các giải pháp tiêu úng phù hợp, đảm bảo phát triển kinh tế xã hội và sản xuất nông nghiệp bền vững cho vùng Nam Hưng Nghi. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các huyện Nam Đàn, Hưng Nguyên, Nghi Lộc và thành phố Vinh, với phân tích dữ liệu lịch sử trận lũ năm 1978, 1988 và mô phỏng ngập lụt năm 2050 theo kịch bản nước biển dâng. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả quản lý hệ thống thủy lợi, giảm thiểu thiệt hại do ngập úng, đồng thời thích ứng với biến đổi khí hậu trong tương lai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình thủy văn, thủy lực hiện đại nhằm mô phỏng và phân tích quá trình ngập úng và tiêu thoát nước trong vùng đồng bằng trũng ven biển. Hai mô hình chính được áp dụng là:

• Mô hình thủy lực MIKE 11: Mô hình động lực một chiều sử dụng hệ phương trình Saint-Venant để mô phỏng dòng chảy, mực nước và vận chuyển bùn cát trên hệ thống sông, kênh. MIKE 11 cho phép mô phỏng chi tiết các điều kiện thủy lực trong hệ thống tiêu thoát nước, hỗ trợ đánh giá hiệu quả các công trình thủy lợi.

• Mô hình mưa-dòng chảy NAM: Mô hình thủy văn tập trung, mô phỏng quá trình chuyển hóa lượng mưa thành dòng chảy trên lưu vực dựa trên cấu trúc bể chứa đa tầng, bao gồm bể chứa mặt, tầng rễ và tầng ngầm. NAM được hiệu chỉnh và kiểm định với dữ liệu thực tế nhằm xác định chính xác lượng nước chảy vào hệ thống tiêu.

Các khái niệm chính bao gồm: vùng tiêu (tự chảy, bán tự chảy, động lực, hỗn hợp), hệ số tiêu, cân bằng nước trong hệ thống thủy lợi, kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4.5, và các chỉ tiêu đánh giá mô hình như hệ số Nash-Sutcliffe.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu sử dụng gồm số liệu địa hình (DEM 30x30m, bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000), số liệu mặt cắt ngang sông (97 mặt cắt), số liệu khí tượng thủy văn (mưa, mực nước, lưu lượng các trận lũ năm 1978, 1988), và các tài liệu quy hoạch thủy lợi vùng Nam Hưng Nghi.

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

• Điều tra, thu thập số liệu thực địa: khảo sát hiện trạng công trình tiêu thoát nước, thu thập dữ liệu khí tượng thủy văn, địa hình, sử dụng đất.

• Phân tích thống kê: tổng hợp và phân tích các trận lũ lịch sử, đánh giá khả năng ngập úng theo các tần suất thiết kế.

• Mô hình hóa thủy văn và thủy lực: hiệu chỉnh và kiểm định mô hình NAM và MIKE 11 với dữ liệu thực tế, mô phỏng các kịch bản hiện tại và tương lai (năm 2050) theo kịch bản BĐKH RCP 4.5.

• Phân vùng tiêu và xác định yêu cầu tiêu nước: phân chia vùng nghiên cứu thành 7 vùng tiêu chính dựa trên địa hình, hệ thống sông ngòi và công trình thủy lợi.

• Đề xuất giải pháp tiêu úng: dựa trên kết quả mô phỏng, phân tích cân bằng nước và đánh giá hiện trạng hệ thống tiêu để đề xuất các giải pháp công trình và phi công trình phù hợp.

Thời gian nghiên cứu tập trung vào phân tích dữ liệu lịch sử (1978, 1988) và mô phỏng dự báo đến năm 2050, nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội và thích ứng với biến đổi khí hậu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng ngập úng và năng lực tiêu thoát nước: Hệ thống thủy lợi vùng Nam Hưng Nghi gồm 95 hồ đập, 236 trạm bơm, 925,98 km kênh mương (trong đó 471,66 km đã kiên cố). Tuy nhiên, nhiều tuyến kênh đất chưa được kiên cố, lòng kênh bị bồi lắng, sạt lở, gây ách tắc dòng chảy. Các công trình đầu mối như cống Nam Đàn, Bến Thủy, Nghi Quang hoạt động bình thường nhưng bị ảnh hưởng bởi bèo rác và ách tắc lòng sông. Diện tích cần tiêu tự chảy chiếm khoảng 95% tổng diện tích, còn lại là tiêu bằng động lực.

2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu: Theo kịch bản RCP 4.5, lượng mưa năm tại Nghệ An dự kiến tăng 10,2% (2016-2035), 16,8% (2046-2065) và 18,1% (2080-2099). Lượng mưa lớn nhất trong ngày và trong 5 ngày cũng tăng từ 10-70%, làm tăng nhu cầu tiêu thoát nước. Mực nước biển dâng làm giảm hiệu quả tiêu tự chảy do thời gian triều thấp để tiêu ngắn lại, kéo dài thời gian ngập úng.

3. Phân vùng tiêu và yêu cầu tiêu nước: Vùng nghiên cứu được chia thành 7 vùng tiêu chính với tổng diện tích cần tiêu 71.537 ha. Vùng tiêu Kênh Thấp chiếm diện tích lớn nhất 17.483 ha, chủ yếu tiêu tự chảy. Vùng tiêu Hưng Châu - Hưng Lợi có diện tích 5.197 ha, chủ yếu tiêu bằng động lực. Các vùng tiêu khác có diện tích từ 6.000 đến 12.924 ha, chủ yếu tiêu tự chảy.

4. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình: Mô hình NAM và MIKE 11 được hiệu chỉnh với dữ liệu trận lũ năm 1978, 1988 đạt hệ số Nash-Sutcliffe (R²) cao, cho phép mô phỏng chính xác quá trình dòng chảy và mực nước. Mô phỏng ngập lụt năm 2050 cho thấy mức độ ngập và thời gian ngập tăng đáng kể so với hiện trạng, đặc biệt tại các vùng trũng cục bộ như Bàu Nón, Hưng Châu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính gây ngập úng là do địa hình thấp, trũng, hệ thống kênh tiêu chưa đồng bộ, nhiều đoạn bị bồi lắng và ách tắc, cùng với tác động gia tăng của biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả mô phỏng chi tiết hơn nhờ sử dụng mô hình thủy lực MIKE 11 kết hợp mô hình thủy văn NAM, cho phép đánh giá chính xác hơn yêu cầu tiêu nước và hiệu quả các giải pháp tiêu úng. Việc phân vùng tiêu theo lưu vực và công trình tiêu giúp quản lý và vận hành hệ thống hiệu quả hơn. Kết quả mô phỏng có thể được trình bày qua biểu đồ mực nước theo thời gian tại các vị trí kiểm tra, bản đồ phân bố độ sâu ngập và thời gian ngập, bảng thống kê diện tích ngập theo từng vùng tiêu. Nghiên cứu góp phần nâng cao khả năng thích ứng của hệ thống thủy lợi vùng Nam Hưng Nghi với biến đổi khí hậu, giảm thiểu thiệt hại do ngập úng, đồng thời hỗ trợ phát triển kinh tế xã hội và sản xuất nông nghiệp bền vững.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Nâng cấp, kiên cố hóa hệ thống kênh tiêu: Tiến hành nạo vét, kiên cố hóa khoảng 450 km kênh mương đất hiện có, đặc biệt tại các tuyến kênh chính như Kênh Thấp, Kênh Gai, Kênh Hoàng Cần trong vòng 3-5 năm tới nhằm tăng khả năng thoát nước, giảm bồi lắng và ách tắc. Chủ thể thực hiện là Ban Quản lý dự án thủy lợi tỉnh Nghệ An phối hợp với chính quyền địa phương.

2. Cải tạo, nâng cấp các công trình đầu mối tiêu thoát nước: Bảo trì, sửa chữa các cống lớn như cống Nam Đàn, Bến Thủy, Nghi Quang, đồng thời lắp đặt hệ thống thu gom rác, bèo để giảm thiểu tắc nghẽn cửa cống. Thời gian thực hiện trong 2 năm, do Công ty TNHH Một thành viên Thủy lợi Nam quản lý.

3. Xây dựng và vận hành các trạm bơm tiêu động lực tại vùng trũng cục bộ: Đầu tư xây dựng mới hoặc nâng cấp các trạm bơm tại vùng Hưng Châu - Hưng Lợi và các khu vực trũng thấp khác với công suất phù hợp, nhằm đảm bảo tiêu thoát nước kịp thời trong mùa mưa lũ. Thời gian thực hiện 3 năm, chủ thể là Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Nghệ An.

4. Phát triển hệ thống cảnh báo, dự báo ngập lụt và quản lý vận hành thông minh: Áp dụng công nghệ GIS, IoT để giám sát mực nước, lưu lượng và vận hành hệ thống tiêu thoát nước hiệu quả, giảm thiểu thiệt hại do ngập úng. Triển khai trong 2 năm, phối hợp giữa Viện Kỹ thuật Tài nguyên nước và các đơn vị quản lý thủy lợi.

5. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng và quản lý môi trường: Tổ chức các chương trình giáo dục, vận động người dân không xả rác bừa bãi, giữ gìn vệ sinh kênh mương, phối hợp thu gom rác thải để giảm thiểu ách tắc dòng chảy. Thực hiện liên tục, do chính quyền địa phương và các tổ chức xã hội đảm nhiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách thủy lợi: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và giải pháp thực tiễn giúp nâng cao hiệu quả quản lý hệ thống tiêu thoát nước, thích ứng với biến đổi khí hậu, phục vụ phát triển kinh tế xã hội vùng Nam Hưng Nghi.

2. Các kỹ sư, chuyên gia kỹ thuật tài nguyên nước và thủy lợi: Tài liệu chi tiết về mô hình hóa thủy văn, thủy lực, phân vùng tiêu và đề xuất giải pháp công trình, phi công trình giúp áp dụng vào thiết kế, vận hành hệ thống thủy lợi tương tự.

3. Các nhà nghiên cứu về biến đổi khí hậu và quản lý rủi ro thiên tai: Luận văn cung cấp dữ liệu, mô hình và phân tích tác động BĐKH đến ngập úng, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về thích ứng và giảm nhẹ thiệt hại.

4. Cơ quan phát triển nông nghiệp và cộng đồng nông dân: Giúp hiểu rõ tác động ngập úng đến sản xuất nông nghiệp, từ đó áp dụng các giải pháp tiêu úng hiệu quả, bảo vệ mùa màng và nâng cao đời sống.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao vùng Nam Hưng Nghi thường xuyên bị ngập úng?
   Vùng có địa hình thấp, trũng, nằm sát biển, chịu ảnh hưởng của mưa bão mạnh và mực nước biển dâng. Hệ thống kênh tiêu chưa đồng bộ, nhiều đoạn bị bồi lắng, ách tắc làm giảm khả năng tiêu thoát nước, dẫn đến ngập úng kéo dài.

2. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng thế nào đến tiêu úng vùng này?
   Theo kịch bản RCP 4.5, lượng mưa mùa mưa tăng khoảng 5,6% vào năm 2050, lượng mưa lớn nhất trong ngày và trong 5 ngày cũng tăng 10-70%, làm tăng nhu cầu tiêu thoát nước. Mực nước biển dâng làm giảm hiệu quả tiêu tự chảy do thời gian triều thấp để tiêu ngắn lại.

3. Mô hình MIKE 11 và NAM được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   Mô hình NAM mô phỏng quá trình chuyển hóa mưa thành dòng chảy trên lưu vực, cung cấp lượng nước đầu vào cho mô hình MIKE 11. MIKE 11 mô phỏng dòng chảy, mực nước và vận chuyển bùn cát trong hệ thống sông, kênh, giúp đánh giá hiệu quả tiêu thoát nước và đề xuất giải pháp.

4. Giải pháp tiêu úng nào được đề xuất cho vùng Nam Hưng Nghi?
   Nâng cấp kiên cố hóa kênh mương, cải tạo công trình đầu mối, xây dựng trạm bơm tiêu động lực tại vùng trũng, phát triển hệ thống cảnh báo ngập lụt và tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng.

5. Ai là chủ thể thực hiện các giải pháp này?
   Ban Quản lý dự án thủy lợi tỉnh Nghệ An, Công ty TNHH Một thành viên Thủy lợi Nam, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Nghệ An, Viện Kỹ thuật Tài nguyên nước, chính quyền địa phương và các tổ chức xã hội.

Kết luận

• Đã đánh giá chi tiết hiện trạng ngập úng và năng lực tiêu thoát nước vùng Nam Hưng Nghi, xác định các vùng tiêu chính với tổng diện tích cần tiêu khoảng 71.537 ha.
• Áp dụng mô hình thủy văn NAM và thủy lực MIKE 11 hiệu chỉnh, kiểm định với dữ liệu thực tế, mô phỏng chính xác quá trình ngập úng hiện tại và dự báo năm 2050 theo kịch bản BĐKH RCP 4.5.
• Phát hiện lượng mưa và mực nước biển dâng gia tăng làm tăng nhu cầu tiêu thoát nước, kéo dài thời gian ngập úng, đặc biệt tại các vùng trũng cục bộ.
• Đề xuất các giải pháp nâng cấp hệ thống kênh mương, công trình đầu mối, xây dựng trạm bơm tiêu động lực, phát triển hệ thống cảnh báo và tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng.
• Khuyến nghị triển khai các giải pháp trong vòng 2-5 năm tới nhằm đảm bảo phát triển kinh tế xã hội và sản xuất nông nghiệp bền vững, thích ứng với biến đổi khí hậu.

Luận văn là tài liệu tham khảo quan trọng cho các nhà quản lý, kỹ sư thủy lợi, nhà nghiên cứu và cộng đồng địa phương trong công tác phòng chống ngập úng và phát triển bền vững vùng Nam Hưng Nghi. Đề nghị các cơ quan liên quan phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất để nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành hệ thống thủy lợi trong thời gian tới.