Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống thủy lợi Xuân Thủy, tỉnh Nam Định, có diện tích tự nhiên khoảng 35.376,6 ha, trong đó diện tích cần tiêu là 26.786 ha, phục vụ cho hai huyện Xuân Trường và Giao Thủy. Đây là vùng đất bồi tụ phù sa của hệ thống sông Hồng – sông Ninh Cơ, có địa hình tương đối bằng phẳng với đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa, lượng mưa trung bình năm khoảng 1.757 mm và biên độ thủy triều lớn từ 1,6 đến 1,7 m. Hệ thống thủy lợi Xuân Thủy đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt là nông nghiệp và thủy sản của địa phương.

Tuy nhiên, hệ thống hiện đang đối mặt với nhiều thách thức như công trình thủy lợi xuống cấp, năng lực tiêu nước hạn chế, ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng dự kiến tăng khoảng 8 cm vào năm 2020. Những yếu tố này làm gia tăng nguy cơ úng ngập, ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp và đời sống dân cư. Mục tiêu nghiên cứu là đề xuất các giải pháp nâng cao năng lực tiêu nước cho hệ thống thủy lợi Xuân Thủy đến năm 2020 và sau đó, phù hợp với kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng, nhằm đảm bảo phát triển bền vững kinh tế - xã hội trong khu vực.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các công trình tiêu nước trong hệ thống thủy lợi Xuân Thủy, với việc phân tích hiện trạng, tính toán yêu cầu tiêu nước, cân bằng nước và đề xuất giải pháp kỹ thuật cũng như phi công trình. Nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc nâng cao hiệu quả quản lý, vận hành hệ thống thủy lợi, góp phần giảm thiểu thiệt hại do úng ngập và thích ứng với biến đổi khí hậu.

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 và quản lý tài nguyên nước, bao gồm:

  • Lý thuyết phân vùng tiêu nước: Xác định vùng tiêu tự chảy, bán tự chảy và vùng tiêu bằng động lực dựa trên đặc điểm địa hình, thủy văn và công trình thủy lợi nhằm tối ưu hóa hiệu quả tiêu nước.
  • Mô hình cân bằng nước: Phân tích sự cân bằng giữa lượng nước cần tiêu và khả năng tiêu thoát của hệ thống, bao gồm ảnh hưởng của thủy triều và biến đổi khí hậu.
  • Khái niệm về năng lực tiêu nước: Đánh giá khả năng tiêu thoát nước của các công trình thủy lợi dựa trên thông số kỹ thuật, hiện trạng công trình và điều kiện tự nhiên.
  • Phân tích tác động biến đổi khí hậu và nước biển dâng: Áp dụng kịch bản nước biển dâng để đánh giá ảnh hưởng đến năng lực tiêu nước và đề xuất giải pháp thích ứng.

Các khái niệm chính bao gồm: vùng tiêu, hệ số tiêu, thời gian tiêu tự chảy, mực nước yêu cầu tiêu, và các loại công trình tiêu nước (cống, kênh, trạm bơm).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa tổng quan tài liệu, khảo sát thực địa và phân tích nội nghiệp:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu khí tượng thủy văn (mưa, thủy triều, độ mặn), hiện trạng công trình thủy lợi, sử dụng đất, và các tài liệu quy hoạch kinh tế - xã hội của tỉnh Nam Định. Dữ liệu mưa được lấy từ trạm đo mưa thị trấn Ngô Đồng với 33 năm quan trắc liên tục.
  • Phương pháp phân tích: Tính toán mô hình mưa tiêu thiết kế theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT, xác định hệ số tiêu, thời gian tiêu tự chảy, cân bằng nước trong hệ thống. Phân vùng tiêu dựa trên đặc điểm địa hình, thủy văn và công trình hiện có. Đánh giá hiện trạng công trình qua khảo sát thực địa và phân tích kỹ thuật.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn chuẩn bị và khảo sát từ năm 2013 đến tháng 5 năm 2014, tập trung vào phân tích hiện trạng, tính toán yêu cầu tiêu nước hiện tại và dự báo đến năm 2020, đồng thời đề xuất giải pháp nâng cao năng lực tiêu nước.

Phương pháp nghiên cứu đảm bảo tính khoa học, thực tiễn và khả thi trong việc áp dụng các giải pháp nâng cao năng lực tiêu nước cho hệ thống thủy lợi Xuân Thủy.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân vùng tiêu nước: Hệ thống thủy lợi Xuân Thủy được chia thành hai vùng tiêu chính với tổng diện tích cần tiêu 26.786 ha. Vùng phía bờ hữu sông Ngô Đồng (sông Sò) có diện tích 9.579 ha, chủ yếu tiêu bán tự chảy ra sông Sò rồi ra biển. Vùng phía bờ tả sông Ngô Đồng có diện tích 17.140 ha, tiêu tự chảy trực tiếp ra biển hoặc qua sông Sò. Tỷ lệ diện tích tiêu tự chảy và bán tự chảy chiếm 100% diện tích cần tiêu.

  2. Hiện trạng công trình thủy lợi: Hệ thống gồm 56 cống qua đê, 122 cống trên kênh cấp I, 133 cống trên kênh cấp II, với tổng chiều dài kênh tiêu trên 400 km. Tuy nhiên, phần lớn công trình đã xuống cấp nghiêm trọng, nhiều cống bị bồi lắng, biến dạng mặt cắt, ảnh hưởng đến năng lực tiêu nước. Ví dụ, kênh Nguyễn Văn Bé bị phân cắt và bồi lắng, làm giảm khả năng tiêu thoát nước.

  3. Yêu cầu tiêu nước và cân bằng nước: Tính toán cho thấy yêu cầu tiêu nước vụ mùa cao hơn vụ đông - xuân, với hệ số tiêu trung bình khoảng 5,75 l/s/ha. Năng lực tiêu nước hiện tại không đáp ứng đầy đủ yêu cầu, đặc biệt trong điều kiện mưa lớn và thủy triều cao. Dự báo đến năm 2020, mực nước biển dâng khoảng 8 cm sẽ làm giảm khả năng tiêu tự chảy, tăng nguy cơ úng ngập.

  4. Ảnh hưởng biến đổi khí hậu: Mực nước biển dâng và biến đổi khí hậu làm tăng mực nước chân triều, rút ngắn thời gian tiêu tự chảy, gây khó khăn trong việc tiêu thoát nước. Độ mặn tăng cao vào mùa khô cũng ảnh hưởng đến việc lấy nước tưới và tiêu nước.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của tình trạng úng ngập là do công trình thủy lợi xuống cấp, bồi lắng kênh mương, cùng với tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng. So với các nghiên cứu trong khu vực đồng bằng ven biển, kết quả này tương đồng với xu hướng suy giảm năng lực tiêu thoát nước do biến đổi khí hậu và hạ tầng cũ kỹ.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện sự thay đổi mực nước thủy triều, bảng thống kê hiện trạng công trình và bản đồ phân vùng tiêu nước. Việc phân vùng tiêu nước khoa học giúp quản lý và vận hành hệ thống hiệu quả hơn, giảm thiểu mâu thuẫn trong sử dụng đất và tài nguyên nước.

Ý nghĩa của nghiên cứu là cung cấp cơ sở khoa học để đề xuất các giải pháp nâng cao năng lực tiêu nước, góp phần bảo vệ sản xuất nông nghiệp, phát triển kinh tế - xã hội bền vững và thích ứng với biến đổi khí hậu.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cấp, sửa chữa công trình thủy lợi: Tiến hành cải tạo, nâng cấp các cống đầu mối, nạo vét kênh tiêu bị bồi lắng, đặc biệt là các kênh chính như Nguyễn Văn Bé, Tàu, Thức Hóa. Mục tiêu tăng năng lực tiêu nước lên ít nhất 20% trong vòng 3 năm, do Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn chủ trì phối hợp với địa phương thực hiện.

  2. Xây dựng trạm bơm tiêu hỗ trợ vùng bán tự chảy: Lắp đặt các trạm bơm tiêu tại các khu vực trũng thấp, như tiểu vùng Thanh Quan, nhằm đảm bảo tiêu nước kịp thời khi thủy triều cao hoặc mưa lớn. Thời gian hoàn thành dự kiến trong 2 năm, do Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng thủy lợi thực hiện.

  3. Phân vùng tiêu nước và quản lý vận hành theo lưu vực: Áp dụng phân vùng tiêu nước khoa học, xây dựng kế hoạch vận hành linh hoạt theo từng tiểu vùng, đảm bảo phối hợp giữa các công trình tiêu và tưới. Triển khai ngay trong năm đầu tiên nghiên cứu, do Trung tâm Quản lý và Khai thác công trình thủy lợi thực hiện.

  4. Tăng cường công tác quản lý, bảo vệ hành lang công trình thủy lợi: Nâng cao nhận thức cộng đồng, xử lý nghiêm các hành vi lấn chiếm, xả thải gây bồi lắng, tắc nghẽn dòng chảy. Thực hiện liên tục, phối hợp với chính quyền địa phương và các tổ chức xã hội.

  5. Nghiên cứu và áp dụng công nghệ thích ứng biến đổi khí hậu: Triển khai các mô hình cảnh báo sớm, sử dụng công nghệ thông tin trong quản lý nước, dự báo thủy văn và vận hành công trình. Thời gian thực hiện trong 5 năm, phối hợp với các viện nghiên cứu và trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý thủy lợi và nông nghiệp: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Ban Quản lý dự án thủy lợi có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để lập kế hoạch nâng cấp hệ thống, quản lý vận hành hiệu quả.

  2. Các nhà hoạch định chính sách về biến đổi khí hậu và phát triển bền vững: Thông tin về ảnh hưởng nước biển dâng và giải pháp thích ứng giúp xây dựng chính sách phù hợp cho vùng đồng bằng ven biển.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành thủy lợi, tài nguyên nước: Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết, phương pháp tính toán và phân tích thực tiễn, làm tài liệu tham khảo học thuật và nghiên cứu tiếp theo.

  4. Người dân và cộng đồng địa phương: Hiểu rõ về vai trò hệ thống thủy lợi, tác động của biến đổi khí hậu và cách thức bảo vệ công trình, tham gia quản lý, vận hành hệ thống hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

  1. Hệ thống thủy lợi Xuân Thủy có diện tích tiêu nước bao nhiêu?
    Hệ thống có diện tích cần tiêu khoảng 26.786 ha, phục vụ cho hai huyện Xuân Trường và Giao Thủy, với các vùng tiêu tự chảy và bán tự chảy.

  2. Tại sao cần nâng cao năng lực tiêu nước cho hệ thống?
    Do công trình thủy lợi xuống cấp, bồi lắng kênh mương và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, nước biển dâng làm giảm khả năng tiêu thoát nước, gây úng ngập ảnh hưởng đến sản xuất và đời sống.

  3. Phân vùng tiêu nước được thực hiện như thế nào?
    Hệ thống được chia thành hai vùng tiêu chính: vùng tiêu vào sông Sò và vùng tiêu ra biển, với 8 tiểu vùng dựa trên đặc điểm địa hình, thủy văn và công trình hiện có nhằm quản lý hiệu quả.

  4. Giải pháp chính để nâng cao năng lực tiêu nước là gì?
    Bao gồm nâng cấp công trình thủy lợi, xây dựng trạm bơm hỗ trợ vùng bán tự chảy, phân vùng tiêu nước hợp lý, tăng cường quản lý hành lang công trình và áp dụng công nghệ thích ứng biến đổi khí hậu.

  5. Ảnh hưởng của nước biển dâng đến hệ thống thủy lợi như thế nào?
    Nước biển dâng làm tăng mực nước chân triều, rút ngắn thời gian tiêu tự chảy, làm giảm khả năng tiêu thoát nước, tăng nguy cơ úng ngập và ảnh hưởng đến việc lấy nước tưới trong mùa khô.

Kết luận

  • Hệ thống thủy lợi Xuân Thủy có vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Nam Định với diện tích cần tiêu khoảng 26.786 ha.
  • Hiện trạng công trình thủy lợi xuống cấp nghiêm trọng, năng lực tiêu nước không đáp ứng yêu cầu, đặc biệt trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng.
  • Phân vùng tiêu nước khoa học giúp quản lý và vận hành hệ thống hiệu quả, giảm thiểu mâu thuẫn và rủi ro úng ngập.
  • Đề xuất các giải pháp nâng cấp công trình, xây dựng trạm bơm, quản lý vận hành và tăng cường bảo vệ hành lang công trình nhằm nâng cao năng lực tiêu nước đến năm 2020 và sau đó.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho các cơ quan quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng địa phương trong việc phát triển bền vững hệ thống thủy lợi Xuân Thủy, thích ứng với biến đổi khí hậu.

Hành động tiếp theo là triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời tiếp tục nghiên cứu cập nhật dữ liệu và áp dụng công nghệ mới để nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành hệ thống thủy lợi. Các cơ quan chức năng và cộng đồng được khuyến khích phối hợp chặt chẽ để bảo vệ và phát huy giá trị của hệ thống thủy lợi Xuân Thủy.