CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về lĩnh vực Nghiên cứu 1. Nghiên cứu ở ngoài nước Sự nóng lên của trái đất làm cho băng tuyết của các dãy Himalaya, vùng Nam Cực, Bắc Cực và các khu vực có băng tuyết khác tan chảy, hơn 110 sông băng và những cánh đồng băng vĩnh cửu ở bang Montana đã biến mất trong vòng 100 năm qua. Nếu độ tan chảy duy trì như hiện nay thì các sông băng sẽ hầu như biến mất khỏi dãy Alpes vào năm 2050.
Trong vòng 13 năm gần đây, số băng tan ở châu Âu tăng gấp đôi so với lượng băng tan của 30 năm trước, Các số liệu quan trắc mực nước biển thế giới cho thấy trong khoảng thời gian 40 năm mực nước biển đã tăng thêm 7,2cm. Cả thế giới hiện có hơn một nửa người đang sống ở vùng duyên hải với phạm vi chiều rộng 100 km thuộc vùng ven bờ biển. Khi mực nước biển dâng lên khoảng 1,0 m, Việt Nam sẽ có khoảng 22 triệu người bị mất nhà cửa; vùng trũng Ai Cập có khoảng 6 triệu người mất nhà cửa và 4.500 km2 đất ngập lụt; ở Bangladesh có khoảng 18 % diện tích đất ngập úng, tác động tới 70 triệu dân. Trong báo cáo cũng cho rằng không chỉ những nước đang phát triển ảnh hưởng mà những nước đã phát triển cũng không tránh khỏi thảm họa biến đổi khí hậu.
Trước mắt, băng tan sẽ đe dọa hơn 40 % dân số toàn thế giới. Mặt khác, biến đổi khí hậu sẽ làm cho năng suất nông nghiệp giảm, thời tiết cực đoan tăng, thiếu nước ngọt trầm trọng trên toàn thế giới, hệ sinh thái tan vỡ và bệnh tật gia tăng.Những nước như Việt Nam, Bangladesh, Myanmar, Ai Cập.sẽ bị ảnh hưởng nhiều nhất. Nguy cơ bão lụt, thiên tai sẽ làm cho những nước này rất khó khăn để phát triển kinh tế, đẩy lùi đói nghèo. 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, 6 mưa to kéo dài làm ngập các đường ngầm trong thành phố vào năm 1971.
Kulalumpua (Malaysia) vùng trũng trung tâm thủ đô - trước năm 2005, khi chưa làm hệ thống thoát nước SMART, trung tâm thành phố cũng bị ngập nặng khi mưa bão. 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.
Các giải pháp công trình thường được sử dụng như hồ chứa, đê điều, cải tạo lòng sông. được sử dụng rất nhiều, các giải pháp phi công trình như xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt, quy hoạch trồng rừng và bảo vệ rừng, xây dựng và vận hành các phương án phòng tránh lũ lụt và di dân khi cần khi có thông tin dự báo và cảnh báo chính xác cũng được sử dụng rất nhiều. 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.
Sự phát triển nhanh chóng và suy thoái môi trường đang bị lãng quên một cách nhanh chóng, con người chỉ xem những lợi ích tích cực của một nền kinh tế đang bùng nổ trong khi không chú ý nhiều đến các tác động tiêu cực của chúng. - Hongming He và các cộng sự thuộc Đại học Massachusetts (Hoa Kỳ) 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 7 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. - Vùng hạ lưu sông Tsurumi, trải dài từ thành phố Machida qua Vịnh Tokyo, là mục tiêu của các dự án quản lý lũ toàn diện trong những năm 1980 của Nhật Bản. Một phần của kế hoạch lớn này là việc xây dựng một bể lớn đa năng, có thể trữ nước lũ từ sông trong mùa lụt, còn vào những thời điểm khác trong năm lại được dùng vào các mục đích khác, trong đó có sân vận động quốc tế Yokohama. Vì độ cao của con đê ngăn sông với bể này khá thấp, nước sẽ chảy qua đê khi mùa nước lên, vì thế tránh bị trào ngược.
Nước sau lũ được tháo đi bằng các cửa cống. Bản thân sân vận động được dựng trên nhiều cọc nhằm đảm bảo nó vẫn được sử dụng trong mùa lũ như các đường đi chính. Một trung tâm thông tin về lũ lụt và các bảng thông báo trong bể này tạo điều kiện cho người dân nắm được thông tin và cung cấp các cảnh báo dễ dàng. Ngoài ra, các biện pháp khác trên sông Tsurumi cũng đã được áp dụng, bao gồm nạo vét lòng sông, đắp đê, kiểm tra và điều chỉnh các hồ chứa nước.
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 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.
8 - 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 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. Trước đây khi thế giới cần phát triển kinh tế thì các tác động của các công trình thủy điện, thủy lợi, giao thông và các cơ sở hạ tầng chưa được coi trọng.
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. Nghiên cứu ở trong nước Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới gió mùa hàng năm phải đối mặt với nhiều loại hình thiên tai thường xuyên xảy ra như áp thấp nhiệt đới, bão, lũ, lũ quét, lũ bùn đá, ngập lụt, những năm trở lại đây dưới tác động của Biến đổi khí hậu các hiện tượng thời tiết cực đoan diễn ra mới mức độ nguy hại ngày càng tăng cao, tính quy luật thường bị mất đi ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của người dân và để đối phó và hạn chế ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu về mặt lũ lụt chúng ta cần phải có những nghiên cứu để đưa ra những giải pháp hợp lý trong giai đoạn hiện nay và những năm về sau.
Hiện nay ở nước ta có những biện pháp công trình cũng như phi công trình để phục vụ việc tiêu thoát nước úng như sau: 9 Đối với ngập úng do mưa: Mưa là yếu tố khách quan, con người không thể chống mưa được. Tuy nhiên, để giảm mức độ ngập do mưa sinh ra thì cần phải có những nghiên cứu thật cụ thể để hiểu rõ hơn tính chất, đặc điểm của mưa (mưa xảy ra khi nào, cường độ bao nhiêu, trong thời gian bao lâu,.) để từ đó thiết kế các công trình tương ứng.