Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Thạch Hãn chiếm hơn 56% diện tích tự nhiên của tỉnh Quảng Trị với tổng diện tích 2.727 km² và dân số trên 582.793 người. Đây là địa bàn thường xuyên hứng chịu các hình thái thiên tai cực đoan với lượng mưa bình quân năm đạt 2.400 đến 2.800 mm, trong đó khoảng 68% đến 70% tập trung dồn dập vào các tháng mùa lũ. Do địa hình chuyển tiếp hiểm trở từ dãy Trường Sơn ra biển, độ dốc lưu vực trung bình lên tới 20,1% khiến thời gian tập trung dòng chảy rất ngắn, lũ lên nhanh với cường suất có thời điểm đạt 105 cm/h, gây ngập lụt trên diện rộng tại các vùng đồng bằng trũng thấp thuộc các huyện Triệu Phong, Gio Linh, Hải Lăng, Cam Lộ và thành phố Đông Hà.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là thử nghiệm và ứng dụng phương pháp chỉ số dễ bị tổn thương do lũ lụt của tổ chức UNESCO-IHE phát triển nhằm định lượng hóa mức độ rủi ro thiên tai cho các xã ngập lụt trên lưu vực sông Thạch Hãn. Luận văn thiết lập bộ tiêu chí gồm 37 chỉ số chuyên biệt, so sánh hiệu quả giữa 2 phương pháp chuẩn hóa dữ liệu và ứng dụng mô hình trọng số khách quan để lập bản đồ phân vùng rủi ro chi tiết. Phạm vi nghiên cứu bao quát chuỗi số liệu khí tượng thủy văn giai đoạn 1977 đến 2009 kết hợp niên giám thống kê năm 2016. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn, hỗ trợ các nhà quản lý địa phương tối ưu hóa các giải pháp công trình và phi công trình, hướng tới mục tiêu giảm thiểu từ 15% đến 25% thiệt hại kinh tế và bảo vệ an toàn tính mạng cho cộng đồng dân cư trước mùa mưa bão.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng khung lý thuyết đánh giá tính dễ bị tổn thương của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu và Viện Giáo dục Nước UNESCO-IHE. Theo đó, tính dễ bị tổn thương do lũ lụt là hàm tương quan giữa 3 tiêu chí cốt lõi: Độ phơi nhiễm, Tính nhạy và Khả năng phục hồi. Trong đó, độ phơi nhiễm đặc trưng cho mức độ tiếp xúc của tài sản và con người trước hiểm họa; tính nhạy phản ánh mức độ dễ bị tác động tiêu cực của các điều kiện kinh tế, xã hội, môi trường; khả năng phục hồi đại diện cho năng lực thích ứng, chống chịu và tự tái thiết của hệ thống.

Luận văn tiếp thu mô hình cải tiến của các tác giả quốc tế nhằm tính toán chỉ số tính dễ bị tổn thương do lũ lụt tích hợp đồng thời 4 thành phần then chốt: xã hội, kinh tế, môi trường và vật lý. Công thức tổng quát xác định giá trị chỉ số bằng tích số giữa độ phơi nhiễm và tính nhạy chia cho khả năng phục hồi. Điểm nổi bật của khung lý thuyết này là phân tích toàn diện rủi ro xuyên suốt cả 3 giai đoạn: trước lũ, trong lũ và sau lũ, đồng thời khắc phục các hạn chế của các cách tiếp cận truyền thống vốn chỉ chú trọng vào thiệt hại vật chất đơn lẻ.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu đa tầng bao gồm mô hình số độ cao DEM 30x30m, bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỷ lệ 1:100.000 với cơ cấu đất rừng chiếm 67,43%, đất nông nghiệp chiếm 14,76% và đất công nghiệp chiếm 1,68%, cùng chuỗi quan trắc 32 năm tại 11 trạm khí tượng thủy văn trong khu vực. Cỡ mẫu điều tra xã hội học đạt 1.080 phiếu hộ dân phân bổ tại 60 xã ngập lụt trên tổng số 211 xã toàn lưu vực, kết hợp 470 phiếu chuyên sâu kế thừa từ đề tài khoa học cấp nhà nước về biến đổi khí hậu mang mã số BĐKH-19. Phương pháp chọn mẫu áp dụng kỹ thuật lấy mẫu phân tầng ngẫu nhiên, đảm bảo tính đại diện cho các nhóm hộ nghèo, hộ trung bình, hộ khá giả và các ngành nghề đặc thù.

Về phương pháp phân tích, tác giả ứng dụng mô hình thủy lực hai chiều để mô phỏng chính xác độ sâu ngập, vận tốc dòng chảy và thời gian duy trì ngập lụt qua 3 trận lũ lịch sử năm 2004, 2005 và 2009. Dữ liệu sau đó được xử lý qua 2 phương pháp chuẩn hóa: chuẩn hóa theo chỉ số phát triển con người của tổ chức UNDP đưa dữ liệu về thang đo từ 0 đến 1, và chuẩn hóa theo tỷ lệ giá trị cực đại. Để xác định trọng số cho 37 biến số mà không phụ thuộc vào đánh giá cảm tính, nghiên cứu lựa chọn thuật toán thống kê Iyengar-Sudarshan, trong đó trọng số tỷ lệ nghịch với phương sai của từng chỉ tiêu, đảm bảo tính khách quan tuyệt đối cho mô hình phân tích không gian.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích định lượng từ mô hình chỉ ra rằng thành phần môi trường và vật lý giữ vai trò chi phối đối với mức độ tổn thương tổng thể của lưu vực. Cụ thể, trọng số của thành phần môi trường đạt mức cao nhất lên tới 0,6619, phản ánh tác động sâu sắc của cơ cấu che phủ bề mặt và tỷ lệ bốc hơi trên lượng mưa. Địa hình có độ dốc cấp II từ 3 đến 8 độ chiếm 23,49% diện tích toàn vùng tập trung phần lớn dân cư nông nghiệp, tạo nên vùng trũng tiếp nhận lượng nước khổng lồ từ thượng nguồn dồn về.

Nghiên cứu chứng minh sự phân hóa rõ rệt khi so sánh 2 kỹ thuật chuẩn hóa dữ liệu. Phương pháp chuẩn hóa theo tổ chức UNDP thể hiện độ nhạy cao hơn, phản ánh chính xác ranh giới rủi ro giữa các địa bàn. Minh họa tại huyện Gio Linh, chỉ số thành phần xã hội của xã Gio Quang đạt mức 0 theo phương pháp UNDP nhưng lại tăng vọt lên 0,95 khi áp dụng phương pháp chuẩn hóa theo tỷ lệ cực đại. Về khía cạnh kinh tế, năng lực quản lý cơ sở hạ tầng có trọng số 0,391199 và thời gian phục hồi sinh hoạt có trọng số 0,304 là hai yếu tố mang tính quyết định giúp giảm thiểu nguy cơ suy thoái hậu thiên tai, đặc biệt tại các đô thị tập trung như thành phố Đông Hà với mật độ dân cư đạt 8.229 người/km².

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân căn bản dẫn đến tính tổn thương cao tại hạ lưu sông Thạch Hãn xuất phát từ sự tương tác bất lợi giữa điều kiện địa hình lòng sông hẹp, dòng chảy uốn khúc với hệ số 3,5 và hiện tượng triều cường dâng cao tới 171 cm tại Cửa Việt cản trở quá trình thoát lũ ra biển Đông. Mặc dù diện tích rừng tự nhiên chiếm trên 67% diện tích lưu vực, khả năng điều tiết nguồn nước vẫn bị quá tải trước các đợt mưa kéo dài có cường suất vượt ngưỡng 2.800 mm.

So với các công trình nghiên cứu trước đây tại miền Trung thường chỉ xem xét nguy cơ ngập lụt đơn thuần, việc kết hợp bộ 37 chỉ số đa chiều đã phản ánh trọn vẹn cả năng lực tự chống chịu của người dân và sự hỗ trợ từ chính quyền địa phương. Kết quả tính toán có thể được trực quan hóa hiệu quả thông qua hệ thống bản đồ số tích hợp GIS kết hợp biểu đồ cột phân bố 5 cấp độ rủi ro từ rất thấp đến rất cao và bảng tổng hợp ma trận trọng số 4 thành phần. Mô hình phân vùng này đã làm rõ các túi ngập trọng yếu tại Triệu Phong và Gio Linh, tạo cơ sở thực nghiệm vững chắc vượt trội hơn so với các phương pháp đánh giá định tính đơn giản.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Kiên cố hóa và nâng cấp hệ thống đê bao kết hợp hồ điều hòa hạ du: Thực hiện gia cố 100% các đoạn đê xung yếu dọc sông Thạch Hãn và sông Cánh Hòm, mục tiêu giảm 30% diện tích đất ngập sâu trên 1,5 mét trước mùa mưa bão năm 2028, do Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Quảng Trị chủ trì thực hiện.

  2. Thiết lập mạng lưới quan trắc và trạm cảnh báo sớm tự động: Lắp đặt thêm 15 trạm đo mưa tự động tại các nhánh sông thượng nguồn Đakrông và sông Hiếu, nâng thời gian dự báo cảnh báo lũ sớm trước từ 6 đến 12 giờ trong giai đoạn 2026 đến 2027, do Đài Khí tượng Thủy văn tỉnh Quảng Trị chịu trách nhiệm vận hành.

  3. Triển khai các chương trình tập huấn nâng cao năng lực ứng phó cộng đồng: Tổ chức định kỳ hàng năm các khóa đào tạo kỹ năng phòng chống thiên tai cho 100% cán bộ và người dân tại 60 xã ngập lụt trọng điểm, phấn đấu đạt tỷ lệ trên 85% hộ gia đình trang bị đầy đủ phương tiện cứu sinh trước năm 2029, do Ủy ban Nhân dân các huyện Triệu Phong, Gio Linh và Cam Lộ điều hành.

  4. Điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất và chuyển dịch lịch thời vụ nông nghiệp: Chuyển đổi toàn bộ 14,76% diện tích đất canh tác lúa tại các vùng trũng sang các giống cây trồng ngắn ngày thu hoạch dứt điểm trước ngày 15 tháng 8 hàng năm, đồng thời nâng tỷ lệ che phủ rừng phòng hộ đầu nguồn đạt ngưỡng 72% trước năm 2030, do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Trị chỉ đạo triển khai.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước và Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai tỉnh Quảng Trị: Nắm bắt bản đồ phân vùng rủi ro chi tiết để hoạch định chiến lược đầu tư công, xây dựng phương án sơ tán dân cư an toàn và phân bổ ngân sách dự phòng cứu trợ kịp thời trong các đợt bão lũ.

  2. Chuyên gia, nhà nghiên cứu lĩnh vực Thủy văn và Biến đổi khí hậu: Kế thừa khung phương pháp luận 37 chỉ số và mô hình tính toán trọng số thống kê để mở rộng phạm vi ứng dụng sang các lưu vực sông có cấu trúc địa hình tương đồng tại dải đất duyên hải miền Trung.

  3. Các tổ chức phi chính phủ và đơn vị phát triển quốc tế: Sử dụng kết quả định lượng về chỉ số tổn thương xã hội và kinh tế làm căn cứ phê duyệt, giải ngân các dự án tài trợ sinh kế thích ứng bền vững cho cộng đồng dân cư nghèo vùng trũng.

  4. Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Quản lý tài nguyên nước, Môi trường và Địa lý: Sử dụng tài liệu như một nghiên cứu điển hình chuẩn mực về ứng dụng hệ thống thông tin địa lý kết hợp mô hình thủy văn thủy lực trong đánh giá hiểm họa thiên tai.

Câu hỏi thường gặp

  1. Phương pháp đánh giá trong luận văn có điểm gì ưu việt hơn các cách tính truyền thống? Phương pháp tiếp cận tích hợp 37 chỉ số bao hàm cả 4 thành phần xã hội, kinh tế, môi trường và vật lý, giúp đánh giá liên tục cả 3 giai đoạn trước, trong và sau lũ, thay vì chỉ thống kê thiệt hại vật chất đơn thuần.

  2. Tại sao nghiên cứu lại áp dụng phương pháp xác định trọng số Iyengar-Sudarshan? Thuật toán Iyengar-Sudarshan tính toán trọng số dựa trên phương sai thực tế của chuỗi dữ liệu 60 xã, loại bỏ hoàn toàn các yếu tố phán đoán chủ quan từ chuyên gia và bảo đảm tính chính xác, khách quan cho kết quả.

  3. Bộ số liệu mô phỏng thủy lực của nghiên cứu được kiểm định qua những mốc thời gian nào? Dữ liệu ngập lụt được hiệu chỉnh và kiểm định chặt chẽ thông qua 3 trận lũ điển hình vào các năm 2004, 2005 và 2009 kết hợp dữ liệu quan trắc 32 năm từ 11 trạm khí tượng thủy văn trong khu vực.

  4. Sự khác biệt giữa hai phương pháp chuẩn hóa dữ liệu UNDP và Balica là gì? Chuẩn hóa theo tổ chức UNDP đưa dữ liệu về khoảng biến thiên chuẩn từ 0 đến 1 giúp phân hóa sắc nét các mức độ tổn thương, trong khi chuẩn hóa tỷ lệ cực đại của Balica có xu hướng làm co cụm các giá trị cao.

  5. Kết quả bản đồ phân vùng ngập lụt hỗ trợ người dân địa phương như thế nào? Bản đồ chỉ dẫn cụ thể mức độ rủi ro đến từng xã, giúp người dân chủ động gia cố nhà cửa, lựa chọn lịch gieo cấy phù hợp và nắm rõ các tuyến đường sơ tán an toàn khi mực nước sông Thạch Hãn vượt báo động 3.

Kết luận

  • Thiết lập thành công bộ chỉ số đánh giá tính dễ bị tổn thương gồm 37 biến số chuyên biệt, phản ánh toàn diện các đặc trưng thủy văn, kinh tế và xã hội của lưu vực sông Thạch Hãn.
  • Khẳng định tính ưu việt của phương pháp chuẩn hóa dữ liệu kết hợp thuật toán trọng số khách quan trong việc lượng hóa rủi ro ngập lụt tại 60 xã trọng điểm.
  • Xác định rõ các nhân tố then chốt gây tổn thương cao gồm độ dốc địa hình, mật độ dân cư tập trung và thời gian phục hồi sau thiên tai để định hướng các giải pháp công trình trọng điểm.
  • Cung cấp cơ sở dữ liệu số hóa và hệ thống bản đồ phân vùng rủi ro lũ lụt với độ tin cậy cao, phục vụ trực tiếp công tác điều hành phòng chống thiên tai tại địa phương.
  • Đóng góp luận cứ khoa học thực tiễn vững chắc cho chương trình mục tiêu quốc gia về ứng phó với biến đổi khí hậu tại khu vực miền Trung.

Trong giai đoạn 2026 đến 2030, các nghiên cứu tiếp theo cần tích hợp mô hình số độ cao có độ phân giải siêu cao và mở rộng kiểm chứng mô hình trên toàn dải ven biển. Các cơ quan quản lý và viện nghiên cứu cần sớm tiếp nhận, số hóa và đưa các kết quả của luận văn vào ứng dụng thực tiễn nhằm bảo vệ cuộc sống bình yên cho nhân dân lưu vực sông Thạch Hãn.