Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ Địa lý với đề tài "Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn sông Tiền (đoạn chảy qua tỉnh Đồng Tháp) phục vụ phòng tránh thiên tai" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Trịnh Phi Hoành, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Vũ Thị Thu Lan và PGS. Nguyễn Thám, bảo vệ tại Học viện Khoa học và Công nghệ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam năm 2017. Công trình thuộc chuyên ngành Địa lý Tài nguyên và Môi trường (mã số: 62 44 02 19).

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Sông Mekong là một trong những hệ thống sông lớn trên thế giới với chiều dài dòng chính khoảng 4.800 km (theo số liệu Ủy hội sông Mekong quốc tế - MRC là 4.909 km), diện tích lưu vực 795.000 km² và tổng lượng dòng chảy trung bình năm đạt 475 tỷ m³. Vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) nằm ở hạ lưu sông Mekong có diện tích 40.576 km² với 17,59 triệu dân (năm 2015), đóng góp 47% diện tích trồng lúa, 56% sản lượng gạo, trên 60% kim ngạch xuất khẩu thủy sản và 21% GDP cả nước. Hàng năm, dòng chảy sông Mekong cung cấp cho ĐBSCL khoảng 160 triệu tấn phù sa mịn và 30 triệu tấn cát sỏi.

Sông Tiền đoạn chảy qua tỉnh Đồng Tháp có chiều dài khoảng 122,9 km, nằm ở vùng thượng châu thổ, thuộc phần cuối đồng bằng ngập lũ (floodplain). Trong những năm qua, diễn biến lòng dẫn (DBLD) với đặc trưng xói lở, bồi tụ diễn ra phức tạp. Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tính đến đầu năm 2017, toàn vùng ĐBSCL có 513 điểm sạt lở bờ sông với tổng chiều dài 520 km. Riêng 6 tháng đầu năm 2017, tỉnh Đồng Tháp xảy ra 13 vụ sạt lở bờ sông với tổng diện tích đất mất 5.924 m², chiều dài sạt lở 65,62 km, tập trung tại các khu vực trọng điểm như xã Bình Thành (huyện Thanh Bình), xã Long Thuận, Phú Thuận A (huyện Hồng Ngự), xã Mỹ Hội Đông, khu vực Sa Đéc. Sạt lở bờ sông được xác định là loại hình thiên tai gây thiệt hại lớn thứ hai (sau lũ lụt) tại tỉnh Đồng Tháp.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả chỉ ra là: Các công trình trước đây chủ yếu sử dụng các phương pháp riêng lẻ, mang tính đơn ngành (mô hình toán, mô hình vật lý, công thức kinh nghiệm thủy văn hoặc viễn thám độc lập), kết quả đạt được mang tính cục bộ địa phương; các mô hình vật lý và mô hình toán đòi hỏi chuỗi số liệu đầu vào lớn và kinh phí cao. Đồng thời, các nghiên cứu chưa đánh giá đồng bộ và hệ thống cơ chế DBLD sông phân nhánh trên cơ sở tiếp cận địa lý tổng hợp, tiếp cận lịch sử và tiếp cận ngẫu nhiên; chưa phân tích đầy đủ tác động cộng hưởng của các hoạt động nhân sinh trên toàn lưu vực (như đập thủy điện thượng nguồn) và tại địa phương (như hoạt động khai thác cát, xây dựng công trình chỉnh trị).

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Văn bản luận án xác định hệ thống mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể:

  • Mục tiêu nghiên cứu:
    • (i) Đánh giá được hiện trạng, xác định nguyên nhân và cảnh báo nguy cơ DBLD sông Tiền tỉnh Đồng Tháp.
    • (ii) Đề xuất được giải pháp thích ứng phù hợp với DBLD sông Tiền tỉnh Đồng Tháp.
  • Nhiệm vụ nghiên cứu:
    • Đối với mục tiêu (i): Thu thập, xử lý và tổng hợp tài liệu về DBLD sông; Nghiên cứu cơ sở lý luận về DBLD sông trên quan điểm Địa lý tổng hợp; Đánh giá hiện trạng, quá trình diễn biến xói lở, bồi tụ, các nhân tố ảnh hưởng và nguyên nhân chính; Xác định cơ chế diễn biến, đánh giá xu thế và cảnh báo nguy cơ DBLD sông trong tương lai.
    • Đối với mục tiêu (ii): Lựa chọn quan điểm và cơ sở đề xuất giải pháp phù hợp; Đề xuất hệ thống giải pháp thích ứng với nguy cơ DBLD sông Tiền tỉnh Đồng Tháp (bao gồm nhóm giải pháp phòng ngừa, giải pháp né tránh và giải pháp kháng vệ).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Lòng dẫn sông Tiền (hình thái, cấu trúc, quá trình xói lở và bồi tụ bờ sông, đáy sông).
  • Phạm vi không gian: Đoạn sông Tiền chảy qua tỉnh Đồng Tháp với chiều dài 122,9 km từ biên giới Campuchia đến ranh giới tỉnh Vĩnh Long và Tiền Giang; xem xét bờ sông Tiền thuộc tỉnh An Giang trong mối tương quan với bờ đối diện thuộc tỉnh Đồng Tháp; đồng thời bao quát các yếu tố tự nhiên và nhân sinh trên toàn lưu vực sông Mekong.
  • Phạm vi thời gian: Đánh giá hiện trạng và quá trình diễn biến trong khoảng 1 thế kỷ, tập trung phân tích sâu chuỗi dữ liệu 50 năm từ năm 1966 đến năm 2015; xây dựng cảnh báo xu thế DBLD đến năm 2030.
  • Phạm vi nội dung: Tập trung vào quá trình biến động bờ sông và đáy sông theo mặt bằng, mặt cắt dọc và mặt cắt ngang; phân tích trọng tâm tác động của yếu tố nhân sinh giai đoạn 1966 - 2015.
Thông số tổng quan Chi tiết trong luận án
Tên đề tài Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn sông Tiền (đoạn chảy qua tỉnh Đồng Tháp) phục vụ phòng tránh thiên tai
Tác giả / Người hướng dẫn Trịnh Phi Hoành / TS. Vũ Thị Thu Lan, PGS. Nguyễn Thám
Chuyên ngành / Cơ sở đào tạo Địa lý Tài nguyên và Môi trường / Học viện Khoa học và Công nghệ
Quy mô văn bản 148 trang A4, 43 bảng biểu, 88 hình ảnh, 145 tài liệu tham khảo
Khung thời gian thực nghiệm Đánh giá lịch sử 1966 - 2015, cảnh báo xu thế đến năm 2030
Phạm vi chiều dài lòng dẫn 122,9 km sông Tiền qua địa phận tỉnh Đồng Tháp

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng thuật hệ thống các công trình nghiên cứu về DBLD sông và sông phân nhánh theo các hướng tiếp cận chính:

Các hướng nghiên cứu trên thế giới

  • Hướng tiếp cận hình thái lòng dẫn sông: Khởi đầu từ các nghiên cứu kinh điển của G.K. Gilbert (1914), sau đó được phát triển bởi L.B. Leopold (1971), N.I. Makaveev, M.J. Haigh. Các phương pháp định lượng hình thái bao gồm: Phương pháp ma trận môi trường định lượng (Leopold, 1971) với công thức $K = \sum I_i M_{ij}$; Phương pháp phân tích thứ bậc ma trận (T.L. Saaty); Phương pháp kiểm toán ổn định trượt sườn mái dốc bằng phần mềm SLOPE/W (Canada) dựa trên hệ số ổn định trượt nhỏ nhất $K_{min}$; Các chỉ số ổn định hình thái của V.M. Lokhtin ($\varphi_s = \frac{d_{50}}{J_{cf}}$), S.T. Altunhin ($\varphi_1 = \frac{\sqrt{d_{50}}}{J_{cf}}$), và hệ số quan hệ hình dạng $k = \frac{B_{cf}^{0.5}}{H_{cf}}$ của Viện Nghiên cứu Thủy văn Liên Xô.
  • Hướng tiếp cận động lực dòng chảy: Gồm lý thuyết chế độ (Regime theory) của R.G. Kennedy (1976), chuyển động bùn cát của E. Meyer-Peter và R. Müller (1948), H.A. Einstein, Ven-te-Chow, Ning-chien, L. Fargue (1908), Popop, E.C. Hickins (1986). Các công cụ mô hình hóa số trị 2D, 3D phát triển từ những năm 1960 và 1990 như MIKE 11, MIKE 21, MIKE 21C, các nghiên cứu của J.A. Cunge.
  • Hướng tiếp cận tổng hợp, viễn thám và hoạt động nhân sinh: X. Yang, M.C.J. Damen, R. Zuidam, X.X. Lu et al. (2007) trên sông Pearl (Trung Quốc); Scott (1984) nghiên cứu đập High Aswan trên sông Nile (Ai Cập) làm giảm 90% bùn cát hạ lưu; Mathias et al. (2015) nghiên cứu tác động của dòng "nước đói" (hungry water); Stephen et al. (Anh) nghiên cứu lưu vực Mekong; Hướng dẫn quản lý khai thác cát của Bộ Tài nguyên và Môi trường Malaysia (2009); Ian (2003) nghiên cứu sông Murray - Darling (Úc); Kirk et al. (2016) nghiên cứu cân bằng thủy điện và đa dạng sinh học trên sông Amazon, Congo, Mekong.
  • Nghiên cứu về sông phân nhánh (Braided river): Bắt đầu từ A.C. Peale (1879), I.C. Brice, Chien et al., Xu, Tạ Giám Hoành, A. Massedi (2007), Murray & Paolo (1994), Zanichelli, G. Caroni & Fiorott (2004).

Các hướng nghiên cứu tại Việt Nam và vùng ĐBSCL

  • Hướng hình thái và cấu trúc địa chất: Nghiên cứu của Nguyễn Viễn Thọ, Nguyễn Thanh, Đỗ Quang Thiên, Hoàng Ngô Tự Do (Đại học Huế); Đào Đình Bắc, Vũ Văn Phái, Nguyễn Hiệu, Đặng Văn Bào (Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội); Lê Ngọc Thanh, Nguyễn Siêu Nhân, Nguyễn Văn Giảng, Vũ Văn Vĩnh (khảo sát địa vật lý Georadar, VLF, điện trở); Hà Quang Hải, Thiềm Quốc Tuấn.
  • Hướng động lực dòng chảy và thủy văn - công trình: Các công trình nghiên cứu trên hệ thống sông Hồng, sông Đà, sông Sài Gòn - Đồng Nai và ĐBSCL của Lương Phương Hậu, Vũ Tất Uyên, Trần Xuân Thái, Nguyễn Ngọc Quỳnh, Hoàng Văn Huân, Lê Mạnh Hùng, Đinh Công Sản, Nguyễn Nghĩa Hùng, Vũ Thanh Te (2011), Trương Thị Nhàn (2015). Nghiên cứu chuyên sâu về tỷ lệ phân lưu và hình thái sông phân nhánh của Lê Ngọc Bích, Trần Bá Hoằng (2014) tại đoạn Tân Châu - Hồng Ngự, Hồ Việt Cường (2014) tại sông Hậu, Nguyễn Nghĩa Hùng và cs (2016) tại cù lao Long Khánh và cù lao Tân Lộc.
  • Hướng tiếp cận tổng hợp và viễn thám: Nguyễn Văn Cư, Nguyễn Lập Dân, Vũ Thị Thu Lan, Hoàng Thanh Sơn, Nguyễn Kim Ngọc; các công trình nghiên cứu vùng Đồng Tháp Mười của Hồ Chín, Nguyễn Sinh Huy; đánh giá tác động của thủy điện dòng chính Mekong của Tô Quang Toản, ICEM (2010), MRC (2013), NHI (2015); các ứng dụng ảnh viễn thám của Lâm Đạo Nguyên, Nguyễn Ngọc Lâm, Phan Đức Anh Huy, Lê Trung Thành.

Vị trí và khoảng trống luận án giải quyết

Luận án kế thừa kết quả từ các đề tài do chính tác giả thực hiện (Luận văn thạc sĩ năm 2011, Đề tài cấp Cơ sở năm 2011, Đề tài cấp Bộ Giáo dục và Đào tạo trọng điểm năm 2016). Vị trí của luận án là công trình địa lý tổng hợp đầu tiên tại đoạn sông Tiền tỉnh Đồng Tháp tích hợp cách tiếp cận địa lý lịch sử (50 năm) và tiếp cận ngẫu nhiên (hoạt động nhân sinh như đập thủy điện và khai thác cát) để xác định cơ chế DBLD sông phân nhánh vùng thượng châu thổ, xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ đến năm 2030 và đề xuất hệ thống giải pháp thích ứng 3 nhóm (phòng ngừa, né tránh, kháng vệ).


Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết, khái niệm và khung phân tích

  • Lòng dẫn sông (river channel): Bộ phận sâu nhất của thung lũng sông có nước chảy quanh năm (kể cả trong mùa kiệt của năm ít nước). Cấu trúc thung lũng sông bao gồm đường tụ thủy (đường tanvec - thalweg), lòng sông, bãi bồi (river bar), sườn thung lũng, thềm sông, đường phân thủy.
  • Sông phân nhánh (braided river): Định nghĩa theo Brice I.C và Chien et al., là dòng sông mà dòng chảy tách, nhập bởi các cồn, bãi bồi tụ trong lòng dẫn. Phân loại gồm: Phân nhánh ổn định (bifurcated channel stretches - cồn bãi cao ngang bãi tràn, chia thành phân nhánh trên đoạn sông thẳng, đoạn sông cong hoặc dạng đầu vịt) và Sông du đãng (wandering - nhiều nhánh, cồn bãi non không ổn định). Theo Tạ Giám Hoành, sông phân nhánh hình thành do: dòng chảy mùa lũ cắt qua bãi bên bờ lồi; cắt qua eo đoạn cong gấp; bồi lắng tích tụ trước/sau đoạn thu hẹp hoặc mở rộng đột ngột.
  • Quy luật cân bằng tải cát và động lực xói - bồi: Nguyên nhân biến hình lòng dẫn là sự mất cân bằng giữa lượng bùn cát đến thực tế ($S$) và sức tải cát ($S_T$). Nếu $S = S_T$: lòng sông ổn định tương đối; $S > S_T$: lòng sông bồi tụ; $S < S_T$: lòng sông bị xói. Xói lở bờ bao gồm: xói sâu (hạ thấp đáy sông do mất cân bằng tải cát phương dọc - thuộc phạm trù thủy lực), xói ngang (mở rộng lòng dẫn do mất cân bằng khối bờ - thuộc phạm trù cơ học đất), xói phổ biến và xói cục bộ.
+-------------------------------------------------------------------------+
|                  HỆ THỐNG CÁC QUAN ĐIỂM VÀ TIẾP CẬN                     |
+-------------------------------------------------------------------------+
|  [Tiếp cận Địa lý tổng hợp]   [Tiếp cận Lịch sử]   [Tiếp cận Ngẫu nhiên]|
|  - Lòng dẫn & Dòng chảy là    - Tiến trình phát    - Tác động nhân sinh |
|    2 thành phần cấp 1           triển 1966-2015      (thủy điện, cát)   |
|  - Tương tác tự nhiên & KT-XH - Định hình xu thế   - Dị thường tự nhiên |
+------------------------------------+------------------------------------+
                                     |
                                     v
+-------------------------------------------------------------------------+
|                     PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC TẾ                      |
+-------------------------------------------------------------------------+
| 1. Kế thừa tài liệu: MRC, IMHEN, Đài Khí tượng Thủy văn Nam Bộ, Sở NN   |
| 2. Khảo sát, đo đạc thực địa: Đo đạc trắc diện ngang, lấy mẫu trầm tích |
| 3. Viễn thám & GIS: Xử lý ảnh Landsat, SPOT, Indochina Atlas 1970       |
| 4. Chuyên gia & Phân tích tổng hợp: Đánh giá trọng số Saaty, ma trận K  |
+-------------------------------------------------------------------------+

Phương pháp nghiên cứu thực tế

  1. Phương pháp kế thừa: Tổng hợp chuỗi số liệu khí tượng, thủy văn, địa hình đáy sông từ MRC, Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ, báo cáo thiệt hại sạt lở của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Đồng Tháp (2000 - 2016).
  2. Phương pháp điều tra, khảo sát và đo đạc thực địa: Khảo sát hình thái bờ, đo đạc mặt cắt ngang lòng dẫn, lấy mẫu phân tích thành phần cơ lý đất đá và thạch học trầm tích bờ, đo đạc trường lưu tốc tại các khu vực trọng điểm.
  3. Phương pháp viễn thám và GIS: Thu thập và nắn chỉnh hình học tư liệu bản đồ Indochina Atlas (1970), ảnh vệ tinh Landsat đa thời kỳ (1973, 1979, 1989, 1996, 2000, 2005, 2014) và ảnh SPOT; thành lập bản đồ biến động đường bờ sông Tiền qua các giai đoạn 1966 - 1996 và 1996 - 2013; xây dựng bản đồ số phân vùng nguy cơ.
  4. Phương pháp chuyên gia: Xác định trọng số các nhân tố ảnh hưởng theo phương pháp so sánh cặp của Saaty; lượng hóa mức độ tác động bằng ma trận môi trường.
  5. Phương pháp phân tích, tổng hợp địa lý: Tích hợp các lớp thông tin địa mạo, cấu trúc địa chất, đặc trưng thủy lực, mật độ dân cư và hoạt động khai thác cát để xây dựng thang điểm đánh giá tổng hợp mức độ biến động lòng dẫn.
Ngưỡng chỉ số Giá trị toán học / Công thức Ý nghĩa trạng thái cơ học & hình thái
Hệ số ổn định trượt nhỏ nhất ($K_{min}$) $K_{min} < 0,8$ Khối đất bờ sông có độ ổn định rất thấp, nguy cơ trượt lở rất cao
$K_{min} = 0,8 - 1,2$ Khối đất ở trạng thái cân bằng giới hạn, trượt khi có biến động bất lợi
$K_{min} > 1,2$ Khối đất bờ sông ở trạng thái cân bằng bền, khó xảy ra trượt lở
Chỉ số ổn định Lokhtin ($\varphi_s$) $\varphi_s = \frac{d_{50}}{J_{cf}}$ $\varphi_s$ càng thấp thì bờ sông càng ổn định
Chỉ số ổn định ngang Altunhin ($\varphi_1$) $\varphi_1 = \frac{\sqrt{d_{50}}}{J_{cf}}$ $\varphi_1$ càng nhỏ thì biến động dòng chảy càng lớn, đáy sông kém ổn định
Hệ số hình dạng Viện Thủy văn LX ($k$) $k = \frac{B_{cf}^{0.5}}{H_{cf}}$ $k$ càng lớn thì chênh lệch rộng - sâu càng cao, lòng sông kém ổn định

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu của luận án

Chương 1 (46 trang, 7 bảng, 15 hình) tập trung xây dựng cơ sở lý luận và tổng quan điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu:

  • Hệ thống hóa các khái niệm chuyên ngành: thung lũng sông, lòng dẫn sông, bờ sông, bãi bồi, sông phân nhánh, đường tanvec, chế độ thủy văn và động lực bùn cát khu vực phân lưu/hợp lưu.
  • Phân tích cấu trúc thủy văn sông Tiền: Tổng lượng dòng chảy qua trạm Tân Châu giai đoạn 2009 - 2011, tỷ số chia nước giữa sông Tiền và sông Hậu qua sông Vàm Nao. Dòng chảy mang tính chất nhiệt đới gió mùa, phân mùa sâu sắc giữa mùa lũ (tháng 8 - 11) và mùa kiệt (tháng 12 - 7 năm sau).
  • Đánh giá điều kiện địa chất - địa mạo: Đoạn sông Tiền qua Đồng Tháp nằm trong vùng trũng đồng bằng châu thổ, cấu tạo bởi trầm tích Đệ tứ (Pleistocen và Holocen) với thành phần bở rời gồm cát, sét, bùn sét có tính kháng xói kém, dễ bị xói lở khi vận tốc dòng chảy vượt ngưỡng cho phép.

Chương 2. Đánh giá diễn biến lòng dẫn sông Tiền tỉnh Đồng Tháp

Chương 2 (67 trang, 20 bảng, 65 hình) là chương thực nghiệm trọng tâm, phân tích DBLD giai đoạn 1966 - 2015 theo 3 chiều không gian:

  • Diễn biến theo dọc sông và trên mặt bằng: Phân tích chi tiết 4 khu vực trọng điểm qua 2 giai đoạn 1966 - 1996 và 1996 - 2013:
    1. Khu vực huyện Hồng Ngự và thị xã Hồng Ngự: Đoạn biên giới Campuchia đến Thường Thời Tiền và cụm cù lao Long Khánh. Diễn biến phân chia lưu lượng sông Tiền ở cù lao Long Khánh làm thay đổi ngôi thứ giữa nhánh trái (nhánh Hồng Ngự) và nhánh phải (nhánh Tân Châu).
    2. Khu vực huyện Thanh Bình: Đoạn cù lao Tây (phía Bắc và phía Nam), khu vực xã Bình Thành, xã An Phong, Tân Bình. Hình thái đáy sông xói sâu hạ thấp cục bộ, đường bờ dịch chuyển mạnh.
    3. Khu vực TP. Cao Lãnh - huyện Cao Lãnh: Khu vực Bắc cù lao Giêng, khu công nghiệp Trần Quốc Toản (Phường 11), cồn Tre, cồn Đông Định.
    4. Khu vực TP. Sa Đéc - huyện Châu Thành: Đoạn Sa Đéc - Mỹ Thuận, khu vực xã An Hiệp - cồn Linh, cồn Liệt Sỹ, cồn Bình Tân, cồn Béo.
  • Diễn biến đáy sông và mặt cắt ngang: Xuất hiện và phát triển các hố xói sâu dị thường. Tại khu vực Sa Đéc - Châu Thành và An Hiệp, hố xói phát triển sâu từ -35 m đến trên -40 m trong giai đoạn 2010 - 2015.
  • Cơ chế chung của DBLD sông Tiền tỉnh Đồng Tháp:
    • (1) Diễn biến theo quy luật xói lở, bồi tụ của sông phân nhánh;
    • (2) Xói lở và bồi tụ luôn tồn tại đan xen và có mối liên hệ mật thiết;
    • (3) Diễn biến lòng dẫn vùng chịu ảnh hưởng của dòng chảy thượng nguồn lớn hơn đoạn chịu ảnh hưởng của triều;
    • (4) Xói lở lòng dẫn có xu thế dịch chuyển và lùi dần về phía hạ lưu;
    • (5) Phạm vi DBLD nằm hoàn toàn trong ranh giới của các lòng dẫn dòng sông cổ (abandoned course river).
  • Phân tích nguyên nhân DBLD:
    • Yếu tố tự nhiên: Hình thái lòng dẫn cong uốn khúc xen kẽ phân nhánh tạo ra dòng chảy thứ cấp; sự chênh lệch lớn về lưu tốc giữa mùa lũ ($1,5 - 2,5\text{ m/s}$) và mùa kiệt ($0,5 - 1,2\text{ m/s}$); thành phần địa chất bờ là đất yếu, dễ tan rã khi bão hòa nước.
    • Yếu tố nhân sinh: Tác động từ việc xây dựng các hồ chứa thủy điện ở thượng lưu sông Mekong làm suy giảm tổng lượng bùn cát mịn lơ lửng và cát đáy về hạ du; hoạt động khai thác cát lòng sông quá mức tại Đồng Tháp và các tỉnh lân cận tạo nên các hố sâu nhân tạo làm biến đổi cục bộ trường dòng chảy; việc xây dựng đê bao triệt để ngăn lũ, tôn cao bờ sông và mật độ xây dựng công trình dân sinh sát mép nước làm gia tăng tải trọng gây mất ổn định mái dốc.
Đoạn sông / Khu vực Giai đoạn 1966 - 1996 Giai đoạn 1996 - 2013/2015 Đặc trưng biến động nổi bật
Đoạn Tân Châu - Hồng Ngự / Cù lao Long Khánh Phân lưu qua nhánh phải chiếm ưu thế, bồi tụ đầu cồn Xói lở mạnh đầu cù lao Long Khánh, sạt lở bờ nhánh trái Hồng Ngự Thay đổi tỷ lệ phân chia lưu lượng; xói lở uy hiếp khu dân cư
Cù lao Tây - Bình Thành (Huyện Thanh Bình) Bờ lõm xói lở liên tục, bãi bồi phía đối diện phát triển Sạt lở đặc biệt nghiêm trọng tại bờ xã Bình Thành, lấn sâu vào đất liền Hình thành cung trượt sâu; dòng chủ lưu áp sát bờ lõm
TP. Cao Lãnh - Huyện Cao Lãnh Diễn biến mở rộng lòng dẫn, xuất hiện bãi bồi non Xói lở bờ Phường 11, khu vực cồn Tre và cồn Đông Định Dịch chuyển luồng lạch, xói lở bờ hữu và đầu các cồn giữa
Sa Đéc - Châu Thành (Xã An Hiệp, cồn Linh) Xuất hiện các hố xói tự nhiên sâu từ -20 m đến -25 m Hố xói An Hiệp phát triển sâu vượt mức -40 m (2010 - 2015) Xâm thực sâu kết hợp khai thác cát gây trượt lở bờ quy mô lớn

Chương 3. Cảnh báo và đề xuất giải pháp thích ứng với diễn biến lòng dẫn sông Tiền tỉnh Đồng Tháp

Chương 3 (27 trang, 16 bảng, 7 hình) thực hiện cảnh báo và thiết lập hệ thống giải pháp:

  • Phương pháp và kết quả cảnh báo đến năm 2030:
    • Cảnh báo biến động bờ sông theo xu thế diễn biến: Sử dụng công cụ GIS và phân tích chuỗi ảnh viễn thám đa thời gian để ngoại suy tốc độ dịch chuyển đường bờ.
    • Cảnh báo theo động lực dòng chảy: Phân tích góc kẹp giữa hướng dòng chảy chính và hướng đường bờ, xác định các vị trí bờ lõm chịu tác động trực tiếp của dòng chủ lưu trong mùa lũ.
    • Cảnh báo bằng phương pháp tổng hợp địa lý: Xây dựng thang đánh giá tích hợp 7 nhóm nhân tố: hướng dòng chảy so với bờ, chiều cao bờ, độ dốc bờ, thành phần thạch học - cơ lý đất, hình thái lòng sông, mật độ dân cư - công trình, và mức độ khai thác cát. Thành lập bản đồ cảnh báo tổng hợp xu thế DBLD sông Tiền tỉnh Đồng Tháp đến năm 2030 tỷ lệ 1:110.000.
  • Hệ thống giải pháp thích ứng:
    • Nhóm giải pháp phòng ngừa: Hoàn thiện quy hoạch không gian bờ sông; cắm mốc hành lang bảo vệ; thiết lập mạng lưới trạm quan trắc cảnh báo sớm chuyển động sạt lở; quy hoạch và cấp phép khai thác cát dựa trên cân bằng bùn cát thực tế.
    • Nhóm giải pháp né tránh: Quy hoạch bố trí lại dân cư, di dời khẩn cấp các hộ dân nằm trong vành đai sạt lở nguy hiểm (như tại Bình Thành, Hồng Ngự); chuyển đổi mô hình sản xuất nông nghiệp và sinh kế thích ứng.
    • Nhóm giải pháp kháng vệ (công trình): Thiết kế công trình kè lát mái bảo vệ bờ trực tiếp (áp dụng cho đoạn đô thị như Phường 3, TP. Sa Đéc, TP. Cao Lãnh); bố trí cụm kè mỏ hàn chỉnh trị nắn dòng đẩy tim luồng ra xa bờ; công trình kè mỏ cá bảo vệ đầu các cồn, cù lao (cù lao Long Khánh, cù lao Tây).
+-------------------------------------------------------------------------+
|        HỆ THỐNG CÁC GIẢI PHÁP THÍCH ỨNG DBLD SÔNG TIỀN ĐỒNG THÁP        |
+-------------------------------------------------------------------------+
                                     |
         +---------------------------+---------------------------+
         |                                                       |
         v                                                       v
+---------------------------------+     +---------------------------------+
|     GIẢI PHÁP PHI CÔNG TRÌNH    |     |       GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH      |
+---------------------------------+     +---------------------------------+
| 1. Nhóm Phòng ngừa:             |     | 3. Nhóm Kháng vệ:               |
|    - Cắm mốc hành lang an toàn  |     |    - Kè mềm lát mái hộ bờ đá hộc|
|    - Thiết lập trạm quan trắc   |     |    - Cụm kè mỏ hàn hướng dòng   |
|    - Quy hoạch khai thác cát    |     |    - Kè mỏ cá bảo vệ đầu cồn    |
| 2. Nhóm Né tránh:               |     |    - Thử nghiệm vải địa kỹ thuật|
|    - Di dời dân vùng nguy hiểm  |     |                                 |
|    - Chuyển đổi cơ cấu sinh kế  |     |                                 |
+---------------------------------+     +---------------------------------+

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới của luận án

  1. Về mặt khoa học và lý luận:
    • Làm rõ đặc điểm, cơ chế và quy luật DBLD sông Tiền đoạn qua tỉnh Đồng Tháp trên cơ sở tiếp cận địa lý tổng hợp kết hợp tiếp cận lịch sử và tiếp cận ngẫu nhiên. Khẳng định quá trình biến động lòng dẫn chịu sự chi phối của quy luật sông phân nhánh và nằm hoàn toàn trong không gian của thung lũng dòng sông cổ.
    • Lượng hóa và phân tích ở mức độ cụ thể mối quan hệ tương tác giữa các yếu tố tự nhiên và các hoạt động nhân sinh (tác động giữ bùn cát của hồ chứa thủy điện thượng nguồn, tác động hạ thấp đáy sông do khai thác cát) đối với sự gia tăng cường độ DBLD.
  2. Về mặt thực tiễn:
    • Thành lập hệ thống bản đồ hiện trạng và bản đồ cảnh báo xu hướng DBLD sông Tiền tỉnh Đồng Tháp đến năm 2030 tỷ lệ 1:110.000 trên cơ sở tích hợp viễn thám, GIS và phương pháp tổng hợp địa lý.
    • Đề xuất hệ thống giải pháp thích ứng toàn diện, phân loại rõ ràng thành 3 nhóm: phòng ngừa, né tránh và kháng vệ; đưa ra các chỉ dẫn kỹ thuật và giải pháp công trình/phi công trình cụ thể cho từng đoạn sông trọng điểm (Hồng Ngự, Thanh Bình, Cao Lãnh, Sa Đéc, Châu Thành).

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

  • Đối với các cơ quan quản lý nhà nước: Ủy ban nhân dân tỉnh Đồng Tháp và các bộ ngành liên quan cần rà soát, điều chỉnh quy hoạch khai thác cát lòng sông Tiền; ban hành quy định nghiêm ngặt về hành lang bảo vệ bờ sông; tăng cường phối hợp liên tỉnh (với An Giang, Tiền Giang, Vĩnh Long) trong quản lý dòng chảy và lòng dẫn.
  • Về kỹ thuật chỉnh trị: Chuyển đổi tư duy từ "chống đỡ bị động" sang "thích ứng chủ động"; ưu tiên các giải pháp phi công trình (phòng ngừa và né tránh); đối với giải pháp công trình cần áp dụng tổ hợp kè mỏ hàn nắn dòng kết hợp kè hộ chân mềm bằng thảm đá, hạn chế xây dựng kè cứng gây chuyển dịch dòng xói sang vùng lân cận.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của luận án: Nguồn ảnh vệ tinh đa thời kỳ sử dụng cho giai đoạn trước năm 2000 (ảnh Landsat) có độ phân giải không gian trung bình, dẫn đến sai số nhất định trong việc chiết tách đường bờ ở một số đoạn hẹp; số liệu địa hình đáy sông và đo đạc bùn cát đáy tại một số nhánh phụ chưa đồng bộ liên tục theo chuỗi thời gian nhiều năm do phụ thuộc vào kinh phí và nguồn tư liệu thứ cấp.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Ứng dụng nguồn ảnh viễn thám có độ phân giải siêu cao (như ảnh viễn thám quang học độ phân giải dưới 1 m, ảnh Radar khẩu độ tổng hợp SAR) để giám sát dịch chuyển bờ sông theo thời gian thực; tích hợp mô hình mô phỏng thủy lực 3D kết hợp mô hình vận chuyển bùn cát đáy chi tiết cho toàn bộ các nút phân lưu và hợp lưu phức tạp; mở rộng phạm vi nghiên cứu đồng bộ cho toàn tuyến sông Tiền và sông Hậu trong bối cảnh các đập thủy điện bậc thang thượng nguồn sông Mekong đi vào vận hành toàn diện.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu khoa học chuyên khảo có giá trị ứng dụng đối với nhiều nhóm đối tượng:

  • Đối với nghiên cứu sinh, học viên và giảng viên: Cung cấp khung phương pháp luận địa lý tổng hợp, quy trình ứng dụng GIS và viễn thám trong nghiên cứu địa mạo động lực sông ngòi; là tài liệu tham khảo cho công tác giảng dạy các chuyên ngành Địa lý Tài nguyên, Địa mạo học, Thủy văn học và Quản lý môi trường.
  • Đối với các nhà quản lý và hoạch định chính sách: Cung cấp luận cứ khoa học trực tiếp cho Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn tỉnh Đồng Tháp, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Sở Tài nguyên và Môi trường trong việc lập quy hoạch sử dụng đất ven sông, quy hoạch khai thác tài nguyên khoáng sản cát sỏi và bố trí các cụm tuyến dân cư an toàn vượt lũ, tránh sạt lở.
  • Phần nội dung đáng tham khảo nhất: Bảng đánh giá tổng hợp mức độ tác động của 7 nhóm nhân tố đến DBLD (Chương 3); Bản đồ hiện trạng và cảnh báo biến động lòng dẫn đến năm 2030; Hệ thống tiêu chí phân loại và giải pháp thích ứng cụ thể cho từng đoạn sông phân nhánh.

Câu hỏi thường gặp

1. Sông Tiền đoạn chảy qua tỉnh Đồng Tháp được luận án xếp vào loại hình sông nào?
Luận án xác định sông Tiền đoạn chảy qua tỉnh Đồng Tháp thuộc loại hình sông phân nhánh (braided river), cụ thể là loại phân nhánh ổn định (bifurcated channel stretches) với sự tồn tại của hệ thống các cù lao, cồn cát bồi tụ giữa sông (như cù lao Long Khánh, cù lao Tây, cù lao Giêng, cồn Tre, cồn Linh), dòng chảy bị tách - nhập liên tục và lòng dẫn phát triển mở rộng về cả hai phía bờ.

2. Luận án đúc kết những đặc điểm cơ chế cốt lõi nào của diễn biến lòng dẫn sông Tiền?
Cơ chế DBLD sông Tiền tỉnh Đồng Tháp gồm 5 đặc điểm chính: (1) Tuân theo quy luật xói lở - bồi tụ của sông phân nhánh; (2) Xói lở và bồi tụ luôn tồn tại đan xen và có mối liên hệ mật thiết; (3) Đoạn sông chịu ảnh hưởng của dòng chảy thượng nguồn biến động mạnh hơn đoạn chịu ảnh hưởng của triều; (4) Vùng xói lở có xu thế dịch chuyển lùi dần về phía hạ lưu; (5) Toàn bộ phạm vi diễn biến lòng dẫn nằm trong ranh giới thung lũng của các dòng sông cổ.

3. Hoạt động nhân sinh nào được xác định là nguyên nhân chính làm gia tăng xói lở lòng dẫn sông Tiền?
Hai nhóm hoạt động nhân sinh chính gồm: (1) Hoạt động xây dựng các hồ chứa thủy điện ở thượng lưu vực sông Mekong làm giữ lại lượng lớn bùn cát mịn và cát đáy, tạo ra dòng nước thiếu phù sa ("nước đói") gây xói sâu đáy sông ở hạ du; (2) Hoạt động khai thác cát quá mức tại địa phương làm xuất hiện các hố xói sâu nhân tạo, kết hợp với việc xây đê bao khép kín làm thay đổi trường lưu tốc và gia tăng sạt lở bờ.

4. Khung giải pháp thích ứng với diễn biến lòng dẫn sông Tiền gồm những nhóm giải pháp nào?
Khung giải pháp thích ứng được chia thành 3 nhóm: (1) Nhóm phòng ngừa (quy hoạch khai thác cát, cắm mốc hành lang an toàn bờ sông, quan trắc cảnh báo sớm); (2) Nhóm né tránh (di dời dân cư vùng nguy hiểm, chuyển đổi cơ cấu kinh tế); (3) Nhóm kháng vệ (xây dựng công trình kè lát mái, kè mỏ hàn nắn dòng, kè mỏ cá bảo vệ đầu cù lao).

5. Luận án sử dụng các phương pháp nào để cảnh báo diễn biến lòng dẫn đến năm 2030?
Luận án tích hợp 3 phương pháp cảnh báo: (1) Cảnh báo biến động bờ sông theo xu thế diễn biến bằng công nghệ viễn thám và GIS; (2) Cảnh báo theo đặc trưng động lực dòng chảy (góc kẹp giữa trục dòng chảy và bờ); (3) Đánh giá và cảnh báo tổng hợp bằng phương pháp tổng hợp địa lý dựa trên ma trận trọng số 7 nhóm nhân tố tự nhiên và nhân văn.


Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Trịnh Phi Hoành là công trình nghiên cứu địa lý toàn diện về diễn biến lòng dẫn sông Tiền đoạn qua tỉnh Đồng Tháp giai đoạn 1966 - 2015. Bằng việc kết hợp phương pháp luận địa lý tổng hợp với tiếp cận lịch sử và tiếp cận ngẫu nhiên, luận án đã làm rõ cơ chế phát triển của đoạn sông phân nhánh thượng châu thổ, xác định vai trò của các yếu tố tự nhiên và nhân sinh trong quá trình xói lở, bồi tụ. Kết quả cảnh báo xu thế đến năm 2030 và hệ thống giải pháp thích ứng 3 nhóm (phòng ngừa, né tránh, kháng vệ) cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn phục vụ công tác quy hoạch lãnh thổ và phòng tránh thiên tai sạt lở bờ sông tại tỉnh Đồng Tháp cũng như toàn vùng Đồng bằng sông Cửu Long.