Tổng quan nghiên cứu

Ngập lụt vùng hạ du liên hồ chứa lưu vực sông Tà Rục là một vấn đề cấp thiết, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và cường độ các trận mưa lớn. Lưu vực sông Tà Rục có diện tích khoảng 250 km², với hai hồ chứa chính là hồ Tà Rục (dung tích 23,5 triệu m³) và hồ Suối Hành (dung tích 9,5 triệu m³), nằm tại tỉnh Khánh Hòa. Các hồ chứa này phục vụ đa mục tiêu như tưới tiêu, cấp nước sinh hoạt và công nghiệp, đồng thời ảnh hưởng trực tiếp đến vùng hạ du thuộc huyện Cam Lâm và thành phố Cam Ranh.

Mục tiêu nghiên cứu là mô phỏng các kịch bản lũ và vỡ đập liên hồ chứa Tà Rục – Suối Hành bằng mô hình thủy động lực học MIKE FLOOD, xây dựng bản đồ ngập lụt vùng hạ lưu, từ đó đánh giá thiệt hại trực tiếp và gián tiếp do ngập lụt gây ra. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ lưu vực sông Tà Rục và suối Trà Hoa, với dữ liệu khí tượng thủy văn thu thập từ các trạm Cam Ranh, Khánh Sơn trong giai đoạn từ 1978 đến 2013. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ công tác quản lý hồ chứa, xây dựng phương án ứng phó khẩn cấp, giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản, đồng thời góp phần vào quy hoạch sử dụng đất vùng hạ du.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết thủy lực và thủy văn: Áp dụng phương trình Saint-Venant để mô phỏng dòng chảy trong hệ thống sông và vùng ngập lụt, bao gồm mô hình thủy lực một chiều và hai chiều.
  • Mô hình vỡ đập: Sử dụng các công thức kinh nghiệm như MacDonald & Langridge-Monopolis (1984), Froehlich (1995, 2008) để xác định các thông số vết vỡ (chiều rộng, chiều cao, thời gian phát triển vết vỡ) dựa trên thể tích hồ và chiều cao mực nước.
  • Mô hình thủy động lực học MIKE FLOOD: Kết hợp mô hình thủy lực 1D và 2D để mô phỏng quá trình ngập lụt do lũ và vỡ đập, đồng thời tích hợp công nghệ GIS để xây dựng bản đồ ngập lụt.
  • Khái niệm thiệt hại do ngập lụt: Phân loại thiệt hại thành thiệt hại trực tiếp và gián tiếp, hữu hình và vô hình, sử dụng hàm thiệt hại để đánh giá mức độ tổn thương dựa trên độ sâu ngập và đối tượng bị ảnh hưởng.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu khí tượng thủy văn từ các trạm Cam Ranh, Khánh Sơn (1978-2013), dữ liệu địa hình số cao độ (DEM), thông số kỹ thuật hồ chứa và đập, số liệu dân số vùng hạ du.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp thống kê để xử lý số liệu khí tượng thủy văn, phân tích đặc trưng lũ thiết kế và kiểm tra. Áp dụng công thức kinh nghiệm để xác định thông số vết vỡ đập.
  • Phương pháp mô hình toán: Thiết lập mô hình thủy lực 1D và 2D trong phần mềm MIKE FLOOD, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình dựa trên số liệu quan trắc tại trạm thủy văn Tà Rục.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý dữ liệu trong giai đoạn đầu, thiết lập mô hình và hiệu chỉnh trong giai đoạn giữa, mô phỏng các kịch bản lũ và vỡ đập, xây dựng bản đồ ngập lụt và đánh giá thiệt hại trong giai đoạn cuối.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Diện tích ngập lụt và độ sâu ngập theo các kịch bản lũ và vỡ đập:

    • Kịch bản lũ kiểm tra tần suất 0,2% gây ngập diện tích lớn nhất khoảng 15 km² với độ sâu ngập trung bình từ 0,5 đến 3 m.
    • Kịch bản vỡ đập hồ Tà Rục tạo ra vùng ngập sâu hơn, với độ sâu ngập có thể lên tới 5 m tại một số vị trí hạ lưu, diện tích ngập vượt 20 km².
    • Số hộ dân bị ảnh hưởng trong vùng ngập theo kịch bản vỡ đập lên tới gần 8.000 người, chiếm khoảng 25% dân số vùng nghiên cứu.

  2. Thiệt hại về người và tài sản:

    • Thiệt hại trực tiếp về nhà cửa và cơ sở hạ tầng ước tính khoảng 50 tỷ đồng, trong đó thiệt hại về nhà cửa chiếm 60%.
    • Thiệt hại gián tiếp do gián đoạn giao thông và sản xuất nông nghiệp ước tính chiếm khoảng 30% tổng thiệt hại.
    • Các cơ sở kinh tế như nhà máy, xí nghiệp trong vùng ít bị ảnh hưởng do nằm ngoài vùng ngập sâu.

  3. Hiệu quả mô hình MIKE FLOOD:

    • Mô hình cho kết quả mô phỏng phù hợp với số liệu quan trắc tại trạm thủy văn Tà Rục, với chỉ số Nash đạt trên 0,8, thể hiện độ tin cậy cao.
    • Bản đồ ngập lụt được xây dựng chi tiết theo thời gian và không gian, giúp xác định rõ vùng nguy hiểm và mức độ ngập sâu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến thiệt hại lớn là do địa hình vùng hạ lưu có dạng lòng chảo hẹp, đồng bằng nhỏ và bị co thắt gần cửa ra biển, làm chậm khả năng thoát lũ. Hệ thống giao thông như Quốc lộ 1A và đường sắt tạo thành các rào cản vật lý, làm tăng nguy cơ ngập úng. So sánh với các nghiên cứu tại các lưu vực tương tự, kết quả phù hợp với xu hướng gia tăng thiệt hại do biến đổi khí hậu và phát triển đô thị không đồng bộ.

Việc sử dụng mô hình thủy động lực học kết hợp GIS cho phép mô phỏng chính xác quá trình ngập lụt và đánh giá thiệt hại theo từng kịch bản, hỗ trợ hiệu quả cho công tác quản lý rủi ro và lập kế hoạch ứng phó. Các biểu đồ thể hiện mực nước, lưu lượng xả lũ và bản đồ ngập lụt theo thời gian sẽ minh họa rõ ràng diễn biến ngập lụt và mức độ ảnh hưởng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường công tác quản lý và bảo trì hồ chứa:

    • Thực hiện kiểm tra an toàn định kỳ, đặc biệt đối với các công trình đập đất dễ xuống cấp.
    • Chủ động nâng cấp hệ thống tràn xả lũ để đảm bảo khả năng thoát lũ theo các tần suất thiết kế.
    • Chủ thể thực hiện: Ban quản lý hồ chứa, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
    • Thời gian: Triển khai trong vòng 2 năm tới.

  2. Xây dựng và cập nhật bản đồ ngập lụt chi tiết:

    • Sử dụng mô hình thủy động lực học MIKE FLOOD kết hợp GIS để cập nhật bản đồ theo từng năm và kịch bản lũ mới.
    • Chủ thể thực hiện: Viện Khoa học Thủy lợi, Trung tâm Khí tượng Thủy văn tỉnh.
    • Thời gian: Cập nhật hàng năm.

  3. Phát triển phương án sơ tán và cảnh báo sớm:

    • Thiết lập hệ thống cảnh báo ngập lụt và vỡ đập tự động dựa trên dữ liệu quan trắc và mô hình dự báo.
    • Xây dựng kế hoạch sơ tán dân cư vùng hạ lưu theo bản đồ ngập lụt.
    • Chủ thể thực hiện: UBND các huyện, thành phố, Ban chỉ huy Phòng chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn.
    • Thời gian: Hoàn thiện trong 1 năm.

  4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng:

    • Tổ chức các chương trình đào tạo, tập huấn về phòng tránh rủi ro ngập lụt và vỡ đập cho người dân.
    • Chủ thể thực hiện: Các tổ chức xã hội, trường học, chính quyền địa phương.
    • Thời gian: Liên tục hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý hồ chứa và thủy lợi:

    • Hỗ trợ trong việc đánh giá an toàn hồ đập, lập kế hoạch vận hành và ứng phó sự cố.
    • Use case: Xây dựng phương án xả lũ an toàn, giảm thiểu thiệt hại vùng hạ lưu.

  2. Các nhà quy hoạch đô thị và phát triển vùng:

    • Sử dụng bản đồ ngập lụt để quy hoạch sử dụng đất, hạn chế xây dựng tại vùng nguy hiểm.
    • Use case: Định hướng phát triển bền vững, giảm thiểu rủi ro thiên tai.

  3. Các tổ chức nghiên cứu và đào tạo:

    • Là tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu về thủy văn, thủy lực và quản lý rủi ro thiên tai.
    • Use case: Phát triển mô hình mô phỏng, đào tạo chuyên môn.

  4. Cộng đồng dân cư vùng hạ lưu:

    • Nâng cao nhận thức về nguy cơ ngập lụt và vỡ đập, chủ động phòng tránh và ứng phó.
    • Use case: Tham gia các chương trình sơ tán, bảo vệ tài sản và tính mạng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần xây dựng bản đồ ngập lụt vùng hạ du hồ chứa?
    Bản đồ ngập lụt giúp xác định phạm vi, mức độ ngập và thời gian ảnh hưởng, từ đó hỗ trợ lập kế hoạch sơ tán, quy hoạch đất đai và giảm thiểu thiệt hại. Ví dụ, bản đồ ngập lụt vùng Tà Rục giúp cảnh báo kịp thời cho người dân vùng hạ lưu.

  2. Mô hình MIKE FLOOD có ưu điểm gì trong mô phỏng ngập lụt?
    MIKE FLOOD kết hợp mô hình thủy lực 1D và 2D, mô phỏng chính xác dòng chảy trong sông và vùng ngập, đồng thời tích hợp GIS để xây dựng bản đồ chi tiết. Điều này giúp mô phỏng diễn biến ngập lụt theo thời gian và không gian hiệu quả.

  3. Nguyên nhân chính gây vỡ đập là gì?
    Nguyên nhân bao gồm mưa lớn bất thường do biến đổi khí hậu, thiết kế và thi công không đúng tiêu chuẩn, xuống cấp công trình, xói mòn nội bộ, và quản lý vận hành kém. Ví dụ sự cố vỡ đập Khe Mơ năm 2010 do đập xuống cấp nghiêm trọng.

  4. Thiệt hại do ngập lụt được phân loại như thế nào?
    Thiệt hại được chia thành thiệt hại trực tiếp (như tổn thất về người, nhà cửa) và gián tiếp (như gián đoạn giao thông, sản xuất). Ngoài ra còn phân loại hữu hình (đánh giá bằng tiền) và vô hình (khó định lượng như sức khỏe, môi trường).

  5. Làm thế nào để giảm thiểu thiệt hại do vỡ đập và ngập lụt?
    Cần tăng cường quản lý, bảo trì hồ chứa, xây dựng hệ thống cảnh báo sớm, lập kế hoạch sơ tán dân cư, và nâng cao nhận thức cộng đồng. Ví dụ, việc nâng cấp hệ thống tràn xả lũ và cảnh báo kịp thời giúp giảm thiểu thiệt hại vùng hạ lưu.

Kết luận

  • Luận văn đã mô phỏng thành công các kịch bản lũ và vỡ đập liên hồ chứa Tà Rục – Suối Hành bằng mô hình MIKE FLOOD, xây dựng bản đồ ngập lụt chi tiết vùng hạ lưu.
  • Đánh giá thiệt hại cho thấy nguy cơ ngập sâu và diện tích ngập lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến gần 8.000 người và nhiều tài sản.
  • Kết quả mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định với độ tin cậy cao, phù hợp với số liệu quan trắc thực tế.
  • Đề xuất các giải pháp quản lý, cảnh báo và nâng cao nhận thức nhằm giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt và vỡ đập.
  • Khuyến nghị tiếp tục cập nhật dữ liệu, hoàn thiện bản đồ ngập lụt và xây dựng phương án ứng phó khẩn cấp trong vòng 1-2 năm tới.

Call-to-action: Các cơ quan quản lý và cộng đồng dân cư cần phối hợp chặt chẽ để triển khai các giải pháp đề xuất, đảm bảo an toàn cho vùng hạ lưu và phát triển bền vững lưu vực sông Tà Rục.