Tổng quan nghiên cứu

Vùng hạ lưu sông Đáy, thuộc địa phận Hà Nội và Hà Nam, có diện tích nghiên cứu khoảng 74.369 ha, là khu vực có địa hình thấp với cao độ trung bình từ 2 đến 8 m, dễ bị ngập lụt khi có lũ lớn. Theo Nghị định số 04/2011/NĐ-CP, việc chuyển lũ từ sông Hồng vào sông Đáy với lưu lượng mùa lũ từ 600 đến 800 m³/s, tối đa lên đến 2.500 m³/s trong trường hợp khẩn cấp, là cần thiết để bảo vệ hệ thống đê điều khu vực nội thành Hà Nội. Tuy nhiên, việc chuyển lũ này tiềm ẩn nguy cơ ngập úng nghiêm trọng cho vùng hạ lưu sông Đáy, đặc biệt khi hệ thống đê và lòng dẫn chưa được nâng cấp hoàn chỉnh.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng bản đồ ngập lụt vùng hạ lưu khi chuyển lũ từ sông Hồng vào sông Đáy với các kịch bản lưu lượng khác nhau, làm cơ sở khoa học cho công tác phòng chống lũ và ứng phó khẩn cấp. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào vùng hạ lưu sông Đáy thuộc Hà Nội và Hà Nam, trong bối cảnh biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và cường độ lũ lụt. Việc xây dựng bản đồ ngập lụt sẽ giúp đánh giá mức độ rủi ro, từ đó đề xuất các giải pháp giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản, góp phần ổn định phát triển kinh tế - xã hội vùng đồng bằng Bắc Bộ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình thủy lực hiện đại để mô phỏng quá trình truyền lũ và ngập lụt, bao gồm:

  • Mô hình thủy lực một chiều (MIKE 11): Mô phỏng dòng chảy trên hệ thống sông chính, tính toán lưu lượng, mực nước và vận tốc dòng chảy theo thời gian.
  • Mô hình thủy lực hai chiều (MIKE 21): Mô phỏng phân bố dòng chảy và ngập lụt trên mặt bằng khu vực bãi sông, thể hiện độ sâu ngập và hướng dòng chảy chi tiết.
  • Công nghệ GIS: Hỗ trợ xây dựng bản đồ ngập lụt, phân tích không gian và đánh giá rủi ro ngập úng.

Các khái niệm chính bao gồm: phân lũ, lưu lượng thiết kế, tần suất lũ, độ sâu ngập, và hệ thống công trình phòng chống lũ (đê, cống, đập).

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu khí tượng thủy văn (nhiệt độ, mưa, độ ẩm, gió), số liệu mực nước và lưu lượng lũ tại các trạm thủy văn như Ba Thá, Phủ Lý, Gián Khẩu; số liệu địa hình, hiện trạng công trình phòng chống lũ; dữ liệu dân sinh và kinh tế xã hội vùng nghiên cứu.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng mô hình thủy lực MIKE 11 và MIKE 21 để mô phỏng các kịch bản chuyển lũ với lưu lượng từ 450 m³/s đến 2.500 m³/s, bao gồm cả kịch bản có tính đến biến đổi khí hậu đến năm 2030. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình dựa trên số liệu thực đo các trận lũ lịch sử như năm 1971 và 2008.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý số liệu trong giai đoạn đầu, xây dựng mô hình và hiệu chỉnh trong giai đoạn giữa, phân tích kết quả và xây dựng bản đồ ngập lụt trong giai đoạn cuối.

Phương pháp chuyên gia cũng được áp dụng để tham khảo ý kiến các nhà khoa học và quản lý trong lĩnh vực thủy lợi nhằm đảm bảo tính thực tiễn và chính xác của nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Mức độ ngập lụt theo các kịch bản chuyển lũ:

    • Với lưu lượng chuyển lũ 450 m³/s, một số khu vực canh tác trong lòng sông Đáy đã bị ngập, diện tích ngập khoảng 5.000 ha.
    • Khi lưu lượng tăng lên 2.500 m³/s, diện tích ngập lụt mở rộng đến hơn 30.000 ha, với độ sâu ngập từ 1 đến 5 m tại vùng bụng chứa Vân Cốc và các khu vực bãi ven sông Đáy.
    • Thời gian ngập kéo dài từ 3 đến 7 ngày, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt dân cư.

  2. Ảnh hưởng của công trình phòng chống lũ hiện trạng và sau cải tạo:

    • Hệ thống đê, cống và đập Đáy hiện tại chỉ đáp ứng được lưu lượng phân lũ tối đa khoảng 2.800 - 4.000 m³/s, chưa đảm bảo an toàn khi xảy ra lũ lớn hơn.
    • Sau khi cải tạo, nâng cấp các tuyến đê và lòng dẫn, khả năng chống ngập được cải thiện, diện tích ngập giảm khoảng 20% so với hiện trạng trong kịch bản lưu lượng 2.500 m³/s.

  3. Tác động của biến đổi khí hậu:

    • Biến đổi khí hậu làm tăng lưu lượng đỉnh lũ lên khoảng 10-15% vào năm 2030, làm gia tăng nguy cơ ngập lụt và áp lực lên hệ thống công trình phòng chống lũ.
    • Kịch bản có tính đến biến đổi khí hậu cho thấy diện tích ngập và độ sâu ngập tăng đáng kể, đòi hỏi các giải pháp phòng chống lũ phải được điều chỉnh phù hợp.

  4. Đặc điểm thủy văn và địa hình ảnh hưởng đến ngập lụt:

    • Độ dốc mặt nước thấp (khoảng 2-5 cm/km) làm cho nước lũ dâng nhanh nhưng rút chậm, kéo dài thời gian ngập úng.
    • Các khu vực bãi sông có cao độ thấp từ 0,5 đến 4 m là những vùng dễ bị ngập sâu nhất.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô phỏng cho thấy việc chuyển lũ từ sông Hồng vào sông Đáy là một giải pháp cần thiết nhưng cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro ngập lụt cho vùng hạ lưu. Việc xây dựng bản đồ ngập lụt chi tiết theo các kịch bản lưu lượng giúp minh họa rõ ràng vùng bị ảnh hưởng, độ sâu và thời gian ngập, có thể trình bày qua các bản đồ GIS và biểu đồ diện tích ngập theo thời gian.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế và trong nước, việc ứng dụng mô hình thủy lực MIKE 11 và MIKE 21 đã chứng minh hiệu quả trong việc mô phỏng dòng chảy và ngập lụt, tương tự như các dự án tại Iowa (Hoa Kỳ) và lưu vực sông Evros (Hy Lạp). Tuy nhiên, đặc thù địa hình thấp và mật độ dân cư cao tại vùng nghiên cứu đòi hỏi các giải pháp phòng chống lũ phải được thiết kế kỹ lưỡng và có tính đến biến đổi khí hậu.

Việc nâng cấp hệ thống đê và cải tạo lòng dẫn sông Đáy là cần thiết để giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt, đồng thời cần có phương án ứng phó khẩn cấp khi xảy ra sự cố xả lũ lớn. Kết quả nghiên cứu cũng nhấn mạnh vai trò của công tác quản lý vận hành công trình và nâng cao nhận thức cộng đồng trong phòng chống lũ.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cấp và hoàn thiện hệ thống công trình phòng chống lũ:

    • Tăng cường nâng cấp đê hữu và tả Đáy, đặc biệt các đoạn có cao trình thấp và nền đê yếu, hoàn thiện mặt cắt đê theo tiêu chuẩn thiết kế.
    • Thời gian thực hiện: 5 năm; Chủ thể: Ban Quản lý Đê điều và Phòng chống lụt bão các tỉnh Hà Nội, Hà Nam.

  2. Cải tạo lòng dẫn và bãi sông Đáy:

    • Nạo vét, chỉnh trị lòng sông để đảm bảo lưu lượng chuyển lũ tối đa 450 m³/s không gây ngập vùng bãi, đồng thời mở rộng lòng dẫn để thoát lũ nhanh hơn.
    • Thời gian thực hiện: 3-4 năm; Chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, các đơn vị thi công.

  3. Xây dựng và cập nhật bản đồ ngập lụt thường xuyên:

    • Ứng dụng công nghệ GIS và mô hình thủy lực để xây dựng bản đồ ngập lụt chi tiết, phục vụ công tác cảnh báo, dự báo và quy hoạch phát triển.
    • Thời gian thực hiện: liên tục; Chủ thể: Viện Quy hoạch Thủy lợi, các cơ quan quản lý thiên tai.

  4. Phát triển phương án ứng phó khẩn cấp và nâng cao nhận thức cộng đồng:

    • Xây dựng kịch bản ứng phó khi xả lũ lớn, tổ chức diễn tập phòng chống lũ, nâng cao năng lực quản lý và truyền thông đến người dân vùng ngập.
    • Thời gian thực hiện: 2 năm đầu và duy trì; Chủ thể: Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn các địa phương.

  5. Theo dõi và nghiên cứu tác động biến đổi khí hậu:

    • Cập nhật số liệu khí tượng thủy văn, điều chỉnh mô hình và quy hoạch phòng chống lũ phù hợp với diễn biến khí hậu mới.
    • Thời gian thực hiện: định kỳ 5 năm; Chủ thể: Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về thủy lợi và phòng chống thiên tai:

    • Sử dụng kết quả để xây dựng chính sách, quy hoạch và phương án ứng phó lũ lụt hiệu quả.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành kỹ thuật tài nguyên nước:

    • Tham khảo phương pháp mô hình thủy lực, ứng dụng GIS trong xây dựng bản đồ ngập lụt.

  3. Đơn vị thi công và quản lý công trình thủy lợi:

    • Áp dụng các đề xuất cải tạo, nâng cấp công trình phòng chống lũ dựa trên phân tích hiện trạng và kịch bản chuyển lũ.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội tại vùng hạ lưu sông Đáy:

    • Nâng cao nhận thức về nguy cơ ngập lụt, tham gia vào các hoạt động phòng chống và ứng phó thiên tai.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần chuyển lũ từ sông Hồng vào sông Đáy?
    Việc chuyển lũ nhằm giảm áp lực lũ lớn trên sông Hồng, bảo vệ hệ thống đê điều khu vực nội thành Hà Nội và các vùng trọng yếu. Đây là giải pháp phòng chống lũ theo quy hoạch quốc gia.

  2. Lưu lượng chuyển lũ tối đa là bao nhiêu?
    Theo quy định, lưu lượng chuyển lũ tối đa có thể lên đến 2.500 m³/s trong trường hợp khẩn cấp, nhằm ứng phó với lũ có chu kỳ lặp lại lớn hơn 500 năm hoặc sự cố nghiêm trọng.

  3. Ngập lụt vùng hạ lưu sông Đáy ảnh hưởng như thế nào đến người dân?
    Ngập lụt gây thiệt hại về nhà cửa, sản xuất nông nghiệp, giao thông và cơ sở hạ tầng, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh kế và an toàn của hàng trăm nghìn người dân trong vùng.

  4. Mô hình thủy lực MIKE 11 và MIKE 21 có ưu điểm gì?
    MIKE 11 mô phỏng dòng chảy một chiều trên sông chính, trong khi MIKE 21 mô phỏng dòng chảy hai chiều trên mặt bằng, giúp đánh giá chi tiết độ sâu và phân bố ngập lụt theo không gian và thời gian.

  5. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng thế nào đến ngập lụt vùng nghiên cứu?
    Biến đổi khí hậu làm tăng lưu lượng đỉnh lũ và tần suất lũ lớn, làm gia tăng nguy cơ ngập lụt và áp lực lên hệ thống công trình phòng chống lũ, đòi hỏi phải điều chỉnh quy hoạch và giải pháp ứng phó.

Kết luận

  • Địa hình thấp và đặc điểm thủy văn vùng hạ lưu sông Đáy làm tăng nguy cơ ngập lụt khi chuyển lũ từ sông Hồng.
  • Hệ thống công trình phòng chống lũ hiện tại chưa đáp ứng đầy đủ yêu cầu lưu lượng chuyển lũ tối đa 2.500 m³/s.
  • Mô hình thủy lực MIKE 11 và MIKE 21 hiệu quả trong việc xây dựng bản đồ ngập lụt và đánh giá rủi ro.
  • Biến đổi khí hậu làm gia tăng lưu lượng lũ, cần cập nhật và điều chỉnh các giải pháp phòng chống lũ.
  • Đề xuất các giải pháp nâng cấp công trình, cải tạo lòng dẫn, xây dựng bản đồ ngập lụt và phương án ứng phó khẩn cấp nhằm giảm thiểu thiệt hại.

Tiếp theo, cần triển khai thực hiện các giải pháp đề xuất, đồng thời cập nhật mô hình và bản đồ ngập lụt định kỳ để phục vụ công tác quản lý và phòng chống thiên tai hiệu quả. Đề nghị các cơ quan quản lý và cộng đồng dân cư phối hợp chặt chẽ trong việc ứng phó với nguy cơ ngập lụt vùng hạ lưu sông Đáy.