Tổng quan nghiên cứu

Ngập lụt là một trong những tai biến thiên nhiên phổ biến và gây thiệt hại nghiêm trọng tại Việt Nam, đặc biệt tại các đô thị như Thành phố Lạng Sơn. Với diện tích khoảng 79 km² và dân số gần 187.000 người năm 2013, Lạng Sơn chịu ảnh hưởng nặng nề từ các trận lũ lớn trên sông Kỳ Cùng. Ví dụ điển hình là trận lũ năm 1986 với lưu lượng đỉnh lên tới 4.520 m³/s đã phá hủy hơn 3.000 ha lúa và hoa màu, cùng nhiều công trình hạ tầng. Trận lũ năm 2008 cũng gây ngập trên 90% diện tích thành phố, thiệt hại vật chất ước tính khoảng 268 tỷ đồng. Biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và cường độ mưa lớn, khiến ngập lụt trở thành thách thức cấp bách đối với phát triển kinh tế - xã hội địa phương.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá rủi ro ngập lụt tại Thành phố Lạng Sơn theo các kịch bản lũ khác nhau, từ đó đề xuất các giải pháp phòng chống và thích ứng hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào khu vực trung tâm thành phố và các vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp của sông Kỳ Cùng trong giai đoạn từ năm 2008 đến 2014, dựa trên số liệu thủy văn, khí tượng và điều kiện kinh tế xã hội. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ dân cư, tài sản và thúc đẩy phát triển bền vững tại Lạng Sơn, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch và quản lý rủi ro thiên tai.

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 đánh giá rủi ro ngập lụt. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  • Lý thuyết dòng chảy nước nông (Shallow Water Equations): Mô tả chuyển động của dòng chảy trên bề mặt với độ sâu nhỏ so với chiều dài dòng chảy, phù hợp cho mô phỏng lũ và ngập lụt trên địa hình phức tạp.

  • Mô hình thủy lực 2 chiều (2DH): Giúp mô phỏng dòng chảy biến đổi nhanh, động lượng lớn trên các vùng ngập lụt có địa hình phức tạp, như mô hình MIKE 21FM của Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI).

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: lưu lượng đỉnh lũ, tần suất lũ (1%, 2%, 5%, 10%), độ sâu ngập, diện tích ngập, và bản đồ rủi ro ngập lụt. Công nghệ GIS được tích hợp để trực quan hóa kết quả mô phỏng, hỗ trợ phân tích và đề xuất giải pháp.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu thủy văn, khí tượng từ các trạm quan trắc tại Lạng Sơn và vùng lân cận, dữ liệu địa hình tỷ lệ 1/2.000, cùng các tài liệu về hiện trạng kinh tế xã hội và quy hoạch sử dụng đất. Cỡ mẫu dữ liệu thủy văn được chọn dựa trên chuỗi số liệu thực đo từ năm 2008 đến 2014, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy.

Phương pháp phân tích chính là mô hình hóa thủy lực 2 chiều sử dụng phần mềm MIKE 21FM với lưới tam giác linh hoạt, phù hợp với địa hình phức tạp của Thành phố Lạng Sơn. Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định bằng số liệu thực đo các trận lũ năm 2008 và 2014. Các kịch bản lũ thiết kế với tần suất 1%, 2%, 5%, 10% được mô phỏng để đánh giá mức độ ngập lụt và rủi ro tương ứng.

Quá trình nghiên cứu được thực hiện theo timeline từ thu thập dữ liệu, thiết lập mô hình, hiệu chỉnh, phân tích kết quả đến đề xuất giải pháp, đảm bảo tính khoa học và thực tiễn. Ý kiến chuyên gia cũng được tham khảo để hoàn thiện các giải pháp phòng chống lũ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Mức độ ngập lụt theo các kịch bản lũ: Mô hình tính toán cho thấy với lũ tần suất 1% (lưu lượng 3.489 m³/s), diện tích ngập lụt tại trung tâm TP Lạng Sơn có thể lên tới khoảng 1.844 ha, với độ sâu ngập trung bình từ 2 đến 3 mét, nhiều nơi vượt trên 4 mét. So với lũ tần suất 10% (lưu lượng 1.993 m³/s), diện tích ngập giảm khoảng 40%, cho thấy sự khác biệt rõ rệt về rủi ro theo từng kịch bản.

  2. Ảnh hưởng của hồ điều tiết Bản Lải: Việc xây dựng hồ Bản Lải có thể giảm diện tích ngập lụt trung bình khoảng 15-20% trong các kịch bản lũ lớn, đồng thời làm giảm độ sâu ngập tại các khu vực trọng yếu như chợ Giếng Vuông. Bản đồ ngập lũ sau khi có hồ điều tiết cho thấy sự cải thiện rõ rệt về khả năng kiểm soát lũ.

  3. Tác động của biến đổi khí hậu và đô thị hóa: Số liệu mưa lớn nhất trong ngày tại Lạng Sơn đạt tới 202,2 mm, với tần suất ngày càng tăng. Quá trình đô thị hóa làm gia tăng diện tích đất không thấm nước, làm trầm trọng thêm tình trạng ngập úng. Ví dụ, trận lũ năm 2014 với lượng mưa 209 mm đã gây ngập sâu trên 6.000 nhà dân, thiệt hại ước tính 460 tỷ đồng.

  4. Phân bố rủi ro ngập lụt: Các khu vực phường Chi Lăng, Mai Pha và Tam Thanh là những vùng dễ bị tổn thương nhất do nằm trong lòng chảo và gần sông Kỳ Cùng. Mức độ rủi ro được thể hiện qua bản đồ rủi ro ngập lụt, giúp xác định các điểm nóng cần ưu tiên đầu tư phòng chống.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21FM cho phép mô phỏng chính xác dòng chảy và ngập lụt tại TP Lạng Sơn, phù hợp với đặc điểm địa hình và thủy văn phức tạp. So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, mô hình này vượt trội hơn các mô hình 1D hoặc quasi-2D nhờ khả năng mô phỏng động lượng dòng chảy biến đổi nhanh và địa hình phức tạp.

Việc tích hợp công nghệ GIS giúp trực quan hóa kết quả, hỗ trợ công tác quy hoạch và quản lý rủi ro. Các giải pháp đề xuất dựa trên phân tích khoa học, có thể giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản, đồng thời nâng cao khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ lưu lượng lũ theo thời gian, bảng so sánh diện tích ngập và độ sâu ngập theo từng kịch bản, cùng bản đồ ngập lũ và rủi ro để minh họa rõ ràng mức độ ảnh hưởng và hiệu quả các giải pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và vận hành hồ điều tiết Bản Lải: Giảm lưu lượng đỉnh lũ và diện tích ngập lụt, đặc biệt trong các kịch bản lũ lớn. Thời gian thực hiện trong vòng 3-5 năm, do Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn chủ trì phối hợp với các đơn vị liên quan.

  2. Cải tạo hệ thống thoát nước đô thị: Nâng cấp cống rãnh, xây dựng hệ thống thu gom nước mưa tại các phường trọng điểm như Chi Lăng, Mai Pha để giảm ngập úng cục bộ. Mục tiêu giảm thời gian ngập úng xuống dưới 24 giờ sau mưa lớn, thực hiện trong 2 năm, do UBND Thành phố và Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng đảm nhiệm.

  3. Quản lý quy hoạch sử dụng đất hợp lý: Hạn chế phát triển các khu dân cư và công trình tại vùng trũng thấp, ưu tiên phát triển các khu vực cao ráo. Thực hiện đồng bộ với quy hoạch đô thị đến năm 2025, do Sở Xây dựng và Sở Tài nguyên Môi trường phối hợp thực hiện.

  4. Tăng cường công tác dự báo và cảnh báo sớm: Ứng dụng mô hình thủy văn - thủy lực kết hợp công nghệ GIS để nâng cao độ chính xác dự báo lũ, cảnh báo kịp thời cho người dân và chính quyền. Xây dựng hệ thống cảnh báo trong vòng 1 năm, do Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn tỉnh và Trung tâm Ứng phó Thiên tai chủ trì.

  5. Nâng cao nhận thức cộng đồng và đào tạo chuyên môn: Tổ chức các chương trình tập huấn, diễn tập phòng chống lũ cho người dân và cán bộ quản lý, nhằm tăng cường khả năng ứng phó và giảm thiểu thiệt hại. Thực hiện liên tục hàng năm, do Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn tỉnh phối hợp với các tổ chức xã hội.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về phòng chống thiên tai và quy hoạch đô thị: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch phát triển bền vững, và các kế hoạch ứng phó thiên tai phù hợp với đặc điểm địa phương.

  2. Các nhà nghiên cứu và chuyên gia thủy văn, thủy lực: Tham khảo phương pháp mô hình hóa 2 chiều và ứng dụng công nghệ GIS trong đánh giá rủi ro ngập lụt, phục vụ cho các nghiên cứu tương tự tại các vùng khác.

  3. Các nhà quy hoạch và phát triển đô thị: Áp dụng các phân tích về rủi ro ngập lụt để thiết kế các dự án phát triển hạ tầng, đảm bảo an toàn và bền vững trước tác động của thiên tai.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội tại Lạng Sơn: Nắm bắt thông tin về các khu vực nguy cơ cao, hiểu rõ các giải pháp phòng chống lũ, từ đó chủ động tham gia và phối hợp trong công tác phòng chống và ứng phó thiên tai.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần sử dụng mô hình thủy lực 2 chiều trong nghiên cứu ngập lụt?
    Mô hình 2 chiều cho phép mô phỏng chính xác dòng chảy biến đổi nhanh và địa hình phức tạp, giúp đánh giá chi tiết về diện tích và độ sâu ngập, vượt trội hơn mô hình 1 chiều truyền thống. Ví dụ, mô hình MIKE 21FM đã được hiệu chỉnh thành công với số liệu thực tế tại Lạng Sơn.

  2. Các kịch bản lũ được xây dựng dựa trên cơ sở nào?
    Kịch bản lũ dựa trên tần suất xuất hiện lũ (1%, 2%, 5%, 10%) được tính toán từ chuỗi số liệu thực đo lưu lượng lũ tại trạm thủy văn Lạng Sơn, đảm bảo phản ánh các tình huống ngập lụt có khả năng xảy ra trong thực tế.

  3. Hồ điều tiết Bản Lải có tác dụng gì trong phòng chống lũ?
    Hồ Bản Lải giúp điều tiết lưu lượng đỉnh lũ, giảm áp lực dòng chảy vào khu vực đô thị, từ đó giảm diện tích và độ sâu ngập lụt. Nghiên cứu cho thấy hồ có thể giảm diện tích ngập khoảng 15-20% trong các kịch bản lũ lớn.

  4. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng thế nào đến ngập lụt tại Lạng Sơn?
    Biến đổi khí hậu làm tăng tần suất và cường độ mưa lớn, dẫn đến lũ lụt thường xuyên và nghiêm trọng hơn. Ví dụ, lượng mưa ngày lớn nhất tại Lạng Sơn đã đạt tới 202,2 mm, gây ngập sâu và thiệt hại lớn.

  5. Làm thế nào để cộng đồng dân cư tham gia hiệu quả vào công tác phòng chống lũ?
    Cần tổ chức các chương trình đào tạo, diễn tập và nâng cao nhận thức về rủi ro ngập lụt, đồng thời xây dựng hệ thống cảnh báo sớm để người dân chủ động ứng phó. Sự phối hợp giữa chính quyền và cộng đồng là yếu tố then chốt giảm thiểu thiệt hại.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã đánh giá chi tiết rủi ro ngập lụt tại Thành phố Lạng Sơn dựa trên mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21FM, với các kịch bản lũ có tần suất khác nhau.
  • Kết quả cho thấy diện tích ngập và độ sâu ngập tăng theo lưu lượng lũ, trong đó các khu vực trung tâm và ven sông Kỳ Cùng chịu ảnh hưởng nặng nề nhất.
  • Hồ điều tiết Bản Lải được đề xuất là giải pháp hiệu quả, giảm thiểu đáng kể diện tích và mức độ ngập lụt.
  • Các giải pháp đồng bộ về hạ tầng, quy hoạch, dự báo và nâng cao nhận thức cộng đồng là cần thiết để ứng phó với rủi ro ngập lụt trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
  • Tiếp theo, cần triển khai xây dựng hồ điều tiết, nâng cấp hệ thống thoát nước, đồng thời hoàn thiện hệ thống cảnh báo sớm và tổ chức đào tạo cộng đồng nhằm tăng cường khả năng thích ứng và giảm thiểu thiệt hại.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ Thành phố Lạng Sơn trước nguy cơ ngập lụt ngày càng gia tăng!