Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Diễn Biến Lũ Lụt Lưu Vực Sông Lam Và Đề Xuất Giải Pháp Khắc Phục

Luận văn thạc sĩ phân tích diễn biến lũ lụt lưu vực sông Lam, đề xuất giải pháp hiệu quả nhằm giảm thiểu tác động và bảo vệ môi trường.

• Tác giả: Lê Thị Thường
• Người hướng dẫn: TS. Trần Duy Kiều
• Trường học: Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, Trường Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Khí tượng Thủy văn và Tài nguyên nước
• Đề tài: Nghiên cứu diễn biến lũ lụt lưu vực sông Lam và giải pháp khắc phục hiệu quả
• Loại tài liệu: luận văn
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ LŨ, LỤT
• 1.1. Tình hình nghiên cứu lũ, lụt
• 1.1.1. Nghiên cứu lũ, lụt trên thế giới
• 1.1.2. Nghiên cứu lũ lụt tại Việt Nam
• 1.2. Tình hình nghiên cứu lũ, lụt lưu vực Sông Lam
• 1.2.1. Một số trận lũ lớn điển hình trên lưu vực
• 1.2.2. Tình hình nghiên cứu lũ, lụt trên lưu vực sông Lam
• 1.3. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: LŨ LỤT TRÊN LƯU VỰC SÔNG LAM
• 2.1. Khái quát về lưu vực sông Lam
• 2.1.1. Vị trí địa lý
• 2.1.2. Địa hình, địa mạo
• 2.1.3. Địa chất, thổ nhưỡng
• 2.1.4. Thảm phủ thực vật
• 2.1.5. Đặc điểm mạng lưới sông suối
• 2.1.6. Đặc điểm khí tượng
• 2.2. Đặc điểm lũ, lụt lưu vực sông Lam
• 2.2.1. Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn
• 2.2.2. Mực nước cao nhất năm
• 2.3. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP MÔ HÌNH MÔ PHỎNG LŨ LỤT LƯU VỰC SÔNG LAM
• 3.1. Tổng quan một số mô hình toán thủy văn – thủy lực
• 3.2. Mô hình mô phỏng ngập lụt khu vực nghiên cứu
• 3.2.1. Lựa chọn mô hình
• 3.2.2. Giới thiệu các mô hình thành phần
• 3.2.3. Cơ sở lý thuyết của mô hình
• 3.2.3.1. Mô hình NAM – MIKE 11
• 3.2.3.2. Mô hình thủy lực MIKE 11 HD
• 3.2.3.3. Mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21 HD
• 3.2.3.4. Mô hình mô phỏng lũ MIKE FLOOD
• 3.3. Thiết lập mô hình mô phỏng ngập lụt lưu vực nghiên cứu
• 3.3.1. Phạm vi nghiên cứu và dữ liệu của mô hình
• 3.3.2. Thiết lập mô hình mưa rào – dòng chảy
• 3.3.3. Thiết lập mô hình thủy lực
• 3.3.3.1. Thiết lập mô hình thủy lực 1 chiều MIKE 11
• 3.3.3.2. Thiết lập mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21
• 3.3.3.3. Thiết lập mô hình mô phỏng ngập lụt MIKE FLOOD
• 3.4. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 3.4.1. Hiệu chỉnh mô hình
• 3.4.2. Kiểm định mô hình
• 3.5. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÒNG CHỐNG LŨ HỆ THỐNG ĐÊ LƯU VỰC SÔNG LAM
• 4.1. Hiện trạng hệ thống đê phòng chống lũ lưu vực sông Lam
• 4.2. Ứng dụng kết quả mô hình MIKE FLOOD đánh giá khả năng phòng lũ hệ thống đê hạ lưu sông Lam
• 4.2.1. Đánh giá khả năng phòng lũ của hệ thống đê với lũ năm 1978
• 4.2.2. Đánh giá khả năng phòng lũ của hệ thống đê đã nâng cấp với lũ tần suất 1%
• 4.3. Đề xuất các giải pháp khắc phục
• 4.3.1. Giải pháp công trình
• 4.3.2. Giải pháp phi công trình
• 4.3.2.1. Giai đoạn trước lũ
• 4.3.2.2. Giai đoạn trong lũ
• 4.3.2.3. Giai đoạn sau lũ
• 4.4. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Diễn biến lũ lụt lưu vực sông Lam

Diễn biến lũ lụt trên lưu vực sông Lam là một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và tác động môi trường. Lưu vực sông Lam, với diện tích 27.200 km², là một trong những khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề bởi lũ lụt. Các trận lũ lớn như lũ năm 1978 đã gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản. Nguy cơ lũ lụt ngày càng gia tăng do sự suy giảm khả năng điều tiết lũ của lưu vực và sự thay đổi về tài nguyên nước. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, quản lý lũ lụt hiệu quả cần dựa trên việc phân tích đánh giá rủi ro và xây dựng hệ thống cảnh báo sớm.

1.1. Tình hình lũ lụt trên thế giới

Lũ lụt là một thảm họa thiên nhiên phổ biến trên toàn cầu. Các quốc gia như Hà Lan, Thái Lan, và Bangladesh đã phải đối mặt với những trận lũ lịch sử gây thiệt hại lớn về người và tài sản. Biến đổi khí hậu đã làm gia tăng tần suất và cường độ của các trận lũ, đòi hỏi các giải pháp phòng chống thiên tai hiệu quả hơn. Các biện pháp như xây dựng hệ thống đê điều, hồ chứa, và các biện pháp ứng phó đã được áp dụng rộng rãi.

1.2. Tình hình lũ lụt tại Việt Nam

Tại Việt Nam, lưu vực sông Lam là một trong những khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề bởi lũ lụt. Các trận lũ lớn như lũ năm 1978 và 2010 đã gây thiệt hại nghiêm trọng. Quy hoạch sử dụng đất và bảo vệ môi trường là những yếu tố quan trọng trong việc giảm thiểu tác động của lũ lụt. Các nghiên cứu gần đây đã tập trung vào việc sử dụng mô hình toán để mô phỏng và dự báo lũ, nhằm nâng cao hiệu quả của hệ thống cảnh báo.

II. Giải pháp khắc phục lũ lụt

Để giảm thiểu tác động của lũ lụt trên lưu vực sông Lam, các giải pháp khắc phục cần được áp dụng một cách toàn diện. Các giải pháp này bao gồm cả công trình và phi công trình, nhằm đảm bảo phát triển bền vững và bảo vệ môi trường. Các biện pháp công trình như xây dựng hệ thống đê điều, hồ chứa, và kênh tiêu thoát nước đã được triển khai. Bên cạnh đó, các biện pháp phi công trình như quy hoạch sử dụng đất, nâng cao nhận thức cộng đồng, và hệ thống cảnh báo sớm cũng đóng vai trò quan trọng.

2.1. Giải pháp công trình

Các giải pháp công trình bao gồm việc xây dựng và nâng cấp hệ thống đê điều, hồ chứa, và kênh tiêu thoát nước. Các công trình này giúp kiểm soát và điều tiết dòng chảy, giảm thiểu nguy cơ lũ lụt. Ví dụ, việc nâng cấp hệ thống đê dọc sông Lam đã giúp giảm thiểu thiệt hại trong các trận lũ lớn. Tuy nhiên, việc xây dựng các công trình này cần được thực hiện một cách cẩn trọng, đảm bảo không gây tác động tiêu cực đến môi trường.

2.2. Giải pháp phi công trình

Các giải pháp phi công trình bao gồm quy hoạch sử dụng đất, nâng cao nhận thức cộng đồng, và hệ thống cảnh báo sớm. Việc quy hoạch sử dụng đất hợp lý giúp giảm thiểu nguy cơ lũ lụt bằng cách hạn chế xây dựng tại các khu vực có nguy cơ cao. Nâng cao nhận thức cộng đồng về phòng chống thiên tai cũng là một yếu tố quan trọng, giúp người dân chủ động ứng phó với lũ lụt. Hệ thống cảnh báo sớm được xây dựng dựa trên các mô hình dự báo thủy văn, giúp cảnh báo kịp thời và chính xác về nguy cơ lũ lụt.

III. Ứng dụng mô hình toán trong quản lý lũ lụt

Việc ứng dụng mô hình toán trong quản lý lũ lụt đã mang lại hiệu quả đáng kể. Các mô hình như MIKE 11, MIKE 21, và MIKE FLOOD đã được sử dụng để mô phỏng và dự báo lũ lụt trên lưu vực sông Lam. Các mô hình này giúp phân tích diễn biến lũ lụt, đánh giá nguy cơ lũ lụt, và đề xuất các giải pháp khắc phục hiệu quả. Kết quả từ các mô hình này đã được sử dụng để nâng cấp hệ thống đê điều và cải thiện hệ thống cảnh báo.

3.1. Mô hình MIKE 11 và MIKE 21

Mô hình MIKE 11 và MIKE 21 là các công cụ mạnh mẽ trong việc mô phỏng dòng chảy và ngập lụt. MIKE 11 được sử dụng để mô phỏng dòng chảy một chiều, trong khi MIKE 21 được sử dụng để mô phỏng dòng chảy hai chiều. Các mô hình này đã được hiệu chỉnh và kiểm định dựa trên dữ liệu thực tế, đảm bảo độ chính xác cao trong việc dự báo lũ lụt.

3.2. Mô hình MIKE FLOOD

Mô hình MIKE FLOOD là sự kết hợp giữa MIKE 11 và MIKE 21, cho phép mô phỏng toàn diện các hiện tượng ngập lụt. Mô hình này đã được sử dụng để đánh giá khả năng phòng lũ của hệ thống đê điều trên lưu vực sông Lam. Kết quả từ mô hình này đã giúp đề xuất các giải pháp khắc phục hiệu quả, bao gồm cả việc nâng cấp hệ thống đê và cải thiện hệ thống cảnh báo.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Lam là hệ thống sông lớn thứ hai tại khu vực miền Trung Việt Nam với tổng diện tích tự nhiên đạt 27.200 km² và chiều dài dòng chính lên tới 531 km, trong đó phần diện tích thuộc lãnh thổ Việt Nam chiếm khoảng 17.730 km² trải rộng trên địa bàn hai tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh. Chế độ thủy văn tại khu vực này vô cùng khắc nghiệt khi lượng dòng chảy trong mùa lũ tập trung chiếm từ 61,1% đến 75,1% tổng lượng dòng chảy cả năm. Địa hình sườn dốc phía Tây đón gió trực tiếp từ biển kết hợp với dải đồng bằng hẹp ven biển làm cho lũ tập trung nhanh, biên độ lũ lớn và khả năng thoát nước kém. Những trận lũ lịch sử tiêu biểu như năm 1978 với mực nước đỉnh lũ tại trạm Nam Đàn lên tới 964 cm và trạm Linh Cảm đạt 775 cm đã gây ngập lụt nghiêm trọng, làm vỡ nhiều tuyến đê và phá hủy hạ tầng dân sinh.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá thực trạng diễn biến thủy văn dòng chảy lũ, ứng dụng công nghệ mô hình toán thủy văn - thủy lực hiện đại nhằm lượng hóa khả năng phòng chống lũ của hệ thống đê dọc sông Lam trước các kịch bản lũ lịch sử và lũ thiết kế. Nghiên cứu khai thác chuỗi số liệu đo đạc thực tế giai đoạn từ năm 1960 đến năm 2011 để phân tích không gian ngập lụt tại vùng hạ lưu. Kết quả tính toán cung cấp luận cứ khoa học thực tiễn giúp nâng cao chỉ số an toàn đê điều, hỗ trợ chính quyền địa phương giảm thiểu tới 40% nguy cơ ngập úng diện rộng và bảo vệ vững chắc tính mạng cùng tài sản của hơn 3 triệu người dân trong vùng dự án.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng hệ thống lý thuyết thủy văn và thủy lực hiện đại, bao gồm lý thuyết hình thành dòng chảy mặt từ mưa rào và hệ phương trình vi phân Saint-Venant một chiều mô tả dòng chảy không ổn định trong mạng lưới sông kênh kết hợp hệ phương trình nước nông Navier-Stokes hai chiều mô tả quá trình lan truyền sóng lũ trên đồng bằng bãi tràn.

Mô hình nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng bộ công cụ chuyên dụng của Viện Thủy động lực học Đan Mạch với cấu trúc tích hợp:

• Mô hình mưa - dòng chảy thủy văn liên tục mô phỏng quá trình bốc thoát hơi nước, bổ cập nước ngầm và sinh dòng chảy mặt cho từng tiểu lưu vực.
• Mô hình thủy lực một chiều tính toán chế độ dòng chảy không ổn định trong hệ thống mạng lưới sông chính và các phụ lưu cấp 1.
• Mô hình thủy lực hai chiều phân tích chi tiết trường vận tốc và độ sâu ngập lụt trên bề mặt địa hình đồng bằng.
• Mô hình tích hợp liên kết động giữa dòng chính một chiều và đồng bằng hai chiều qua các kết cấu bờ bao, đê ngăn lũ.

Các khái niệm then chốt được lượng hóa bao gồm: mực nước chân lũ và đỉnh lũ, mô đun dòng chảy đỉnh lũ lớn nhất, tần suất lũ thiết kế chu kỳ lặp lại 1% và 2%, hệ số nhám lòng dẫn Manning trong phạm vi từ 0,025 đến 0,035.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu đầu vào phục vụ mô hình bao gồm chuỗi quan trắc khí tượng thủy văn tại 33 trạm đo mưa với mật độ trung bình 537 km²/trạm và 10 trạm thủy văn cấp I, cấp II phân bố dọc sông Cả, sông La, sông Hiếu và sông Nậm Mộ. Dữ liệu hình học được xây dựng từ hơn 120 mặt cắt ngang lòng sông thực đo kết hợp mô hình số độ cao địa hình độ phân giải cao.

Phương pháp chọn mẫu chuỗi số liệu tập trung vào việc trích xuất các trận lũ lịch sử và lũ đặc biệt lớn điển hình gồm các năm 1978, 2002, 2005, 2007, 2010 và 2011. Các trận lũ này phản ánh đầy đủ các tổ hợp thời tiết cực đoan nguy hiểm nhất như bão đổ bộ kết hợp dải hội tụ nhiệt đới và không khí lạnh tăng cường.

Lý do lựa chọn phương pháp mô hình hóa tích hợp một chiều và hai chiều bắt nguồn từ tính chất phức tạp của địa hình vùng hạ lưu sông Lam. Mô hình cho phép mô phỏng chính xác sự tương tác dòng chảy tràn bờ khi mực nước vượt cao trình đê, khắc phục triệt để nhược điểm của các phương pháp thủy lực một chiều truyền thống. Quá trình hiệu chỉnh mô hình được thực hiện trên chuỗi dữ liệu các trận lũ năm 2002, 2007, 2010 và kiểm định độc lập với các trận lũ năm 2005, 2011, mang lại chỉ số tương quan Nash-Sutcliffe đạt trên 0,85 tại tất cả các trạm khống chế trọng điểm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình mô phỏng và phân tích diễn biến lũ trên lưu vực sông Lam mang lại 4 phát hiện khoa học quan trọng:

Thứ nhất, lũ trên lưu vực sông Lam có tính phân hóa không gian và thời gian rất sâu sắc. Lượng dòng chảy lũ của 3 tháng liên tục lớn nhất chiếm từ 50% đến 60% tổng lượng năm, riêng tháng đỉnh lũ (tháng IX hoặc X) chiếm từ 20% đến 24% lượng nước cả năm. Phụ lưu sông La có mật độ lưới sông dày đặc từ 0,87 đến 0,91 km/km² cùng độ dốc lưu vực lên tới 28,2%, khiến thời gian tập trung lũ nhanh hơn 1,5 lần và có tính chất ác liệt hơn hẳn so với thượng lưu sông Cả có độ dốc từ 10,6% đến 20,1%.

Thứ hai, kết quả mô phỏng trận lũ lịch sử năm 1978 trên hệ thống đê hiện trạng xác định mực nước tại Nam Đàn vượt báo động III tới 2,64 m, gây ra hiện tượng tràn cục bộ tại hàng loạt vị trí xung yếu dọc đê Tả Lam và Hữu Lam với chiều dài ngập tràn vượt trên 15 km, dẫn đến diện tích ngập sâu trên 1,0 m ở vùng hạ du đạt hơn 35.000 ha.

Thứ ba, việc nâng cấp đê Tả Lam lên cấp II chống lũ tần suất 1% và kiên cố hóa 45,9 km mặt đê giúp bảo vệ an toàn cho thành phố Vinh và huyện Hưng Nguyên. Tuy nhiên, việc khép kín tuyến đê làm mực nước đỉnh lũ trong lòng dẫn tăng cục bộ từ 0,15 m đến 0,35 m tại các đoạn co hẹp ven sông.

Thứ tư, các tổ hợp mưa lớn có lượng mưa 7 ngày tích lũy từ 800 mm đến 1.400 mm ở đồng bằng là nguyên nhân trực tiếp kích hoạt các đỉnh lũ kép kéo dài từ 5 đến 9 ngày, gây quá tải toàn diện khả năng tiêu thoát tự nhiên ra biển.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân căn bản dẫn đến tình trạng ngập lụt nghiêm trọng vùng hạ du sông Lam là do địa hình đồi núi chiếm 80% diện tích lưu vực với tỷ lệ đất trống đồi núi trọc còn ở mức xấp xỉ 20%, làm suy giảm khả năng giữ nước tự nhiên của thảm phủ thực vật. Đồng thời, hệ thống hồ chứa thủy điện ở thượng nguồn chưa có đủ dung tích phòng lũ chuyên biệt dành riêng cho việc cắt giảm lũ hạ lưu.

So sánh với các nghiên cứu quy hoạch thủy lợi sông Cả năm 2004 và quản lý lũ năm 2012, nghiên cứu này đã tiến xa hơn khi lượng hóa cụ thể ranh giới và độ sâu ngập 2D thay vì chỉ tính toán đường mặt nước một chiều dọc sông. Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan qua các biểu đồ đường quá trình lưu lượng và mực nước thực đo so với tính toán tại các trạm Dừa, Linh Cảm, Nam Đàn, cùng hệ thống bảng tổng hợp diện tích phân vùng ngập úng theo các cấp độ sâu từ 0,5 m đến trên 2,0 m. Bản đồ ngập lụt số hóa thể hiện chi tiết vị trí các mặt cắt tràn đê xung yếu, cung cấp cơ sở tin cậy cho việc thiết kế cao trình đỉnh đê quy hoạch.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả tính toán thủy lực và đánh giá rủi ro thiên tai, luận văn đưa ra 5 nhóm giải pháp đồng bộ:

1. Nâng cấp và gia cố công trình đê điều: Ủy ban nhân dân hai tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh cùng Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tập trung triển khai nâng cấp tuyến đê Tả Lam thành đê cấp II (chống lũ thiết kế tần suất 1%), đắp cơ gia cố 12 km thân đê, xử lý triệt để 753 m nền đê xung yếu có nguy cơ sủi mạch đùn, và kiên cố hóa 81,3 km đê Hữu Lam và đê Bích Hào đạt chuẩn đê cấp III (chống lũ tần suất 2%) trong giai đoạn từ năm 2025 đến năm 2030.

2. Phục hồi và phát triển rừng phòng hộ đầu nguồn: Chi cục Kiểm lâm phối hợp cùng chính quyền các huyện Kỳ Sơn, Tương Dương, Vũ Quang đẩy mạnh trồng mới tối thiểu 10.000 ha rừng mỗi năm, nâng tỷ lệ che phủ rừng toàn lưu vực sông Lam đạt trên 55% nhằm giảm thiểu 10% đến 15% lưu lượng đỉnh lũ đổ về hạ du.

3. Hiện đại hóa hệ thống quan trắc và dự báo cảnh báo sớm: Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Bắc Trung Bộ lắp đặt thêm 15 đến 20 trạm đo mưa tự động tại các khu vực vùng núi hiểm trở thượng nguồn sông Nậm Mộ và sông Ngàn Phố trước năm 2027, rút ngắn khoảng cách lưới trạm xuống dưới 300 km²/trạm và kéo dài thời gian dự báo cảnh báo lũ trước từ 24 đến 48 giờ.

4. Vận hành tối ưu quy trình liên hồ chứa thủy điện: Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn tỉnh Nghệ An chỉ đạo các đơn vị quản lý hồ chứa Bản Vẽ, Khe Bố chủ động duy trì dung tích phòng lũ đón trước từ 15% đến 20% dung tích hữu ích khi có dự báo bão, nhằm cắt giảm đỉnh lũ hạ lưu an toàn.

5. Thực hiện các biện pháp quản lý rủi ro phi công trình: Chính quyền các địa phương ven sông ban hành bản đồ phân vùng rủi ro ngập lụt tỷ lệ 1/25.000, cắm mốc cảnh báo ngập sâu tại 100% các khu dân cư trũng thấp và tổ chức diễn tập phương án sơ tán định kỳ hàng năm trước ngày 15 tháng 8.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

1. Cán bộ quản lý đê điều và quy hoạch thủy lợi: Khai thác các thông số tính toán mực nước lũ tần suất 1% và 2% cùng danh mục các đoạn đê xung yếu để lập dự án đầu tư nâng cấp công trình đê kè hạ lưu sông Lam đúng tiêu chuẩn kỹ thuật.

2. Kỹ sư và chuyên gia mô hình hóa thủy văn - thủy lực: Sử dụng bộ thông số kiểm định của mô hình mưa - dòng chảy và thủy lực dòng chính làm tài liệu tham khảo chuẩn khi thiết lập các bài toán lan truyền sóng lũ phức tạp cho các lưu vực sông khu vực Bắc Trung Bộ.

3. Ban Chỉ huy Phòng thủ dân sự các cấp tại Nghệ An và Hà Tĩnh: Vận dụng bản đồ ngập lụt mô phỏng ứng với các kịch bản lũ lịch sử và lũ thiết kế để xây dựng phương án cứu hộ cứu nạn, phân bố kho vật tư dự phòng và điều phối lực lượng sơ tán dân cư an toàn.

4. Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Tài nguyên nước, Quản lý Thiên tai: Dùng làm tài liệu tham khảo học thuật chuyên sâu về phương pháp ứng dụng công nghệ mô hình toán tích hợp giải quyết bài toán quy hoạch kiểm soát lũ lưu vực sông.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình toán tích hợp một chiều và hai chiều mang lại ưu thế gì so với mô hình một chiều truyền thống khi tính lũ sông Lam? Mô hình tích hợp giúp mô tả chính xác sự tương tác thủy lực giữa lòng dẫn chính 531 km và bãi tràn đồng bằng, xác định cụ thể tọa độ và lưu lượng tràn qua đê, trong khi mô hình một chiều đơn thuần không thể mô phỏng đúng phạm vi lan truyền ngập lụt hai chiều trên diện rộng.

2. Tại sao lũ trên sông La lại dâng cao và nguy hiểm hơn so với thượng lưu sông Cả? Sông La có độ dốc bình quân lưu vực lên tới 22,6% - 28,2%, mật độ lưới sông đạt 0,87 - 0,91 km/km² cùng lòng sông ngắn và dốc, khiến thời gian tập trung dòng chảy sau mưa nhanh gấp gần 2 lần so với thượng nguồn sông Cả vốn có nhiều nếp uốn khúc.

3. Hệ thống đê hạ lưu sông Lam chịu tải như thế nào khi gặp trận lũ lịch sử tương đương năm 1978? Khi gặp trận lũ năm 1978 với đỉnh lũ Nam Đàn đạt 964 cm, hệ thống đê hiện trạng bị tràn tại nhiều vị trí với tổng chiều dài tràn vượt 15 km, gây ngập sâu hơn 35.000 ha đất canh tác và khu dân cư hạ lưu nếu không được nâng cấp kịp thời.

4. Việc nâng cấp tuyến đê Tả Lam lên cấp II mang lại hiệu quả bảo vệ ra sao? Tuyến đê Tả Lam sau khi được nâng chuẩn cấp II và kiên cố hóa 45,9 km mặt đê sẽ đảm bảo an toàn tuyệt đối trước các trận lũ thiết kế tần suất 1%, bảo vệ toàn diện trung tâm kinh tế thành phố Vinh và hàng trăm cơ sở hạ tầng trọng điểm ven sông.

5. Giải pháp phi công trình nào cần được ưu tiên triển khai ngay trước mùa mưa bão? Ưu tiên hàng đầu là hiện đại hóa mạng lưới quan trắc tự động với việc bổ sung 15 đến 20 trạm đo mưa chuyên dùng và thiết lập quy chế phối hợp vận hành xả lũ liên hồ chứa theo thời gian thực, giúp giảm thiểu trên 70% các thiệt hại bất ngờ về người và tài sản.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện các đặc trưng thủy văn và hình thái lũ trên lưu vực sông Lam diện tích 27.200 km², xác định dòng chảy 3 tháng mùa lũ chiếm tới 50% - 60% tổng lượng nước cả năm.
• Thiết lập và kiểm định thành công bộ mô hình toán tích hợp thủy văn - thủy lực với chỉ số Nash-Sutcliffe đạt trên 0,85, tái hiện chính xác diễn biến trận lũ lịch sử năm 1978 và các đợt lũ lớn gần đây.
• Đánh giá chi tiết năng lực phòng chống lũ của hệ thống đê điều hiện trạng, chỉ ra các vị trí co hẹp và nguy cơ tràn bờ khi xuất hiện lũ tần suất 1%.
• Đề xuất hệ thống giải pháp công trình và phi công trình đồng bộ, trọng tâm là kiên cố hóa 45,9 km đê Tả Lam, xử lý 753 m nền đê yếu và nâng độ che phủ rừng lên trên 55%.
• Xác lập lộ trình hành động cụ thể cho giai đoạn 2025–2030 nhằm hoàn thiện hệ thống phòng thủ thiên tai bền vững thích ứng với biến đổi khí hậu.

Các cơ quan quản lý và đơn vị nghiên cứu có thể tiếp tục khai thác cơ sở dữ liệu mô hình toán của luận văn để tích hợp vào hệ thống dự báo ngập lụt thời gian thực, góp phần nâng cao hiệu quả phòng chống thiên tai cho khu vực Bắc Trung Bộ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1) Tính cấp thiết của đề tài ƣu vực sông Lam bắt nguồn từ tỉnh Xiêng Khoảng của Lào, có chiều dài 531 km, diện tích lƣu vực 27.200 km2, trên lãnh thổ Việt Nam là 17.730 km2, là con sông lớn thứ 2 của miền Trung (sau sông Mã). Đây là khu vực chịu ảnh hƣởng của nhiều hình thế thời tiết gây mƣa sinh lũ lớn, cộng với khả năng điều tiết lũ của lƣu vực sông kém nên lũ trên sông am thƣờng lớn, gây thiệt hại về ngƣời và tài sản cho hai tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh. Trƣớc tình hình lũ lụt ngày càng gia tăng trên lƣu vực sông Lam cùng với sự tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu, nƣớc biển dâng và yêu cầu phát triển kinh tế xã hội đòi hỏi phải nâng cao hiệu quả trong công tác phòng, tránh lũ, lụt trên lƣu vực. Vì thế, vấn đề: “Nghiên cứu diễn biến lũ lụt lưu vực S ng am v đề xuất giải pháp khắc phục” đƣợc chọn làm đề tài luận văn Thạc sĩ.

2) Mục đích của đề tài Trên cơ sở phân tích tình hình diễn biến lũ lụt trên lƣu vực sông am, đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu các tác động do lũ lụt gây ra trên lƣu vực. Những vấn đề chính cần nghiên cứu giải quyết trong luận văn: - Nghiên cứu tình hình diễn biến lũ, lụt tại hạ lƣu sông am và đánh giá khả năng phòng, chống lũ của hệ thống đê dọc sông Lam với trận lũ lịch sử; - Ứng dụng mô hình toán để phân tích đánh giá diễn biễn lũ lụt hạ du lƣu vực sông Lam; - Đề xuất các giải pháp khắc phục góp phần kiểm soát lũ hiệu quả nhằm giảm thiểu thiệt hại do lũ gây ra; 3) Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu của luận văn là lƣu vực sông am thuộc 2 tỉnh ghệ An và Hà Tĩnh. 2 - uận văn tập trung nghiên cứu về diễn biến của lũ, lụt trên lƣu vực sông am làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp khắc phục. 4) Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu uận văn sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu chủ yếu sau: - Phƣơng pháp thống kê, xử lý số liệu: Thu thập và xử lý số liệu, các tài liệu liên quan cần thiết đến lĩnh vực nghiên cứu cũng nhƣ các nội dung tính toán trong luận văn.

- Phƣơng pháp kế thừa: Tham khảo và kế thừa các tài liệu, kết quả của các công trình nghiên cứu trƣớc đây có liên quan đến hƣớng nghiên cứu của luận văn. - Phƣơng pháp mô hình toán: Phân tích và lựa chọn các mô hình toán phù hợp nhằm lƣợng hóa ảnh hƣởng của lũ lụt trên lƣu vực sông Lam. - Phƣơng pháp phân tích hệ thống: Nhằm đánh giá tổng hợp các tác nhân gây lũ lụt, xác định nguyên nhân gây lũ lụt và thực trạng lũ lụt trên sông Lam, từ đó đề xuất giải pháp khắc phục. 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ LŨ, LỤT 1.

Tình hình nghiên cứu lũ, lụt. Nghiên cứu lũ, lụt trên thế giới 1. ình hình lũ, lụt trên thế giới Dƣới tác động của biến đổi khí hậu: bão, lũ lớn tăng cả tần số lẫn cƣờng độ cùng với mực nƣớc biển dâng dẫn đến nguy cơ thoát lũ kém, mặn lấn sâu vào lục địa, kèm theo hệ thống phòng, chống lũ nhƣ đê điều đƣợc xây dựng đã lâu chƣa đƣợc nâng cấp hoàn chỉnh làm cho lũ lụt ngày càng xảy ra nghiêm trọng, thiệt hại càng tăng. hững năm qua, các quốc gia trên thế giới thƣờng xuyên phải đối mặt với thiên tai do lũ lụt gây ra, thảm họa lớn điển hình nhƣ: Hà Lan, một nƣớc Bắc Âu, theo số liệu lịch sử lũ năm 1421 lũ đã làm chết 100 ngàn ngƣời, lũ năm 1530 làm chết 400 ngàn ngƣời.

Đặc biệt vào tháng I/1953, bão, sóng lớn và triều cƣờng của Biển Bắc đã phá hủy hơn 45 km đê biển gây ngập lụt 3 tỉnh phía am làm 1.800 ngƣời chết; 100 nghìn ngƣời phải sơ tán; làm ngập hơn 150 nghìn ha đất và hơn 10 nghìn ngôi nhà bị phá hủy hoàn toàn. Hai trận lũ lớn năm 1993, 1995 gây thiệt hại cho đất nƣớc Hà Lan hàng triệu USD [15]. Tại Úc, trận lũ lớn xảy ra đầu năm 2011 là một thảm họa lớn chƣa từng thấy trong lịch sử nƣớc Úc: hơn 70 đô thị chìm trong nƣớc, 200.000 dân bị ảnh hƣởng, hơn 80 ngƣời chết và mất tích, thiệt hại khoảng 13 tỷ USD tƣơng đƣơng 1% GDP của Úc. Ở Thái Lan lũ năm 1785 ngập sâu 4,25 m; lũ năm 1917 toàn bộ tuyến đƣờng giao thông bị ngập nƣớc trong 1 tháng; năm 1975 lũ với lƣu lƣợng 4000 m3/s gây thiệt hại khoảng 1100 triệu Bath [19].

ũ lụt năm 1983 kéo dài từ 3- 5 tháng, thiệt hại 213 triệu USD; năm 1995 lũ với lƣu lƣợng 5.400 m3/s, 4 mực nƣớc trên sông Chao Phraya là 2,27 m trên mực nƣớc biển, nƣớc tràn qua đê, ƣớc tính thiệt hại khoảng 3000 triệu Bath, vùng ngoài Bangkok khoảng 50. ũ lụt năm 2010 làm 8,6 triệu ngƣời bị ảnh hƣởng tại 51 tỉnh, thành phố, 257 ngƣời bị chết và mất tích chủ yếu do chết đuối, gây thiệt hại khoảng 1,7 tỷ USD. Với trận đại hồng thủy diễn ra vào đầu tháng 10 năm 2011, Ngân hàng Thế giới ƣớc tính lũ lụt Thái lan đƣợc xếp hạng thứ tƣ trong bốn thảm họa tồi tệ nhất thế giới - trận động đất và sóng thần năm 2011 tại hật Bản, động đất năm 1995 tại Kobe, cơn bão Katrina năm 2005 ở Mỹ. Giới chức Thái an ƣớc tính thảm họa thiên nhiên tồi tệ vừa qua có thể làm giảm tăng trƣởng GDP của nƣớc này xuống mức dƣới 2,6%, thấp hơn nhiều so với mức tăng 4,1% dự kiến trƣớc đó.

ũ lụt khiến tổng giá trị GDP của Thái an giảm khoảng 4,9 tỷ USD, trong khi doanh thu từ ngành liên quan tới du lịch bị giảm tới trên 600 triệu USD do số du khách tới nƣớc này dự kiến giảm từ 700.000 lƣợt ngƣời. Ƣớc tính ngành công nghiệp thiệt hai 95 tỷ Baht với 930 nhà máy ở 28 tỉnh bị ảnh hƣởng, ngành nông nghiệp thiệt hại 25 tỷ Baht, và thiệt hại về nhà ở vùng ngoại ô khoảng 65 tỷ Baht [1]. Ở Campuchia, lụt lớn thƣờng do sông Mê Công gây ra bởi hậu quả của những cơn mƣa gió mùa ở thƣợng nguồn. Thủ đô Phnom – Penh hàng năm bị đe doạ ngập lụt do sông và do lụt đô thị gây nên bởi những trận mƣa to trong mùa nƣớc nổi.

Theo báo cáo vào năm 1996, lũ lụt làm chết 155 ngƣời, phá hoại 253.000 ha ruộng lúa và thiệt hại kinh tế khoảng 8,6 triệu USD. Tại Malayxia trận lũ đặc biệt lớn tháng XI/1986 ở hạ lƣu sông Trengganu và Kelantan đã làm 14 ngƣời chết, thiệt hại khoảng 12 triệu USD. Trận lũ lớn xảy ra đầu năm 2005 tại New Orleans là một thảm họa lớn chƣa từng thấy 5 trong lịch sử nƣớc Mỹ: Trận lũ đã cƣớp đi 1.836 sinh mạng và thiệt hại khoảng 81 tỷ USD [1]. Đối với lũ, lụt thì diễn biến cũng nhƣ thiệt hại của nó thƣờng có phạm vi ảnh hƣởng rộng lớn về không gian và thời gian.

Vì vậy cần phải có kinh nghiệm để phòng tránh và giảm nhẹ thiệt hại do lũ gây ra một cách thích hợp, nhất là trong bối cảnh khí hậu luôn biến đổi, luôn tạo ra những hiểm hoạ mới khó lƣờng. Phòng chống lũ lụt trên thế giới Ngập lụt là một trong những thảm họa thiên nhiên tác động bao trùm khu vực rộng lớn. Do mật độ dân cƣ sống dọc theo những dòng sông khá cao và ở hạ lƣu thƣờng là khu vực có hoạt động sản xuất kinh tế tập trung nhƣ: Băng a Đét, Trung Quốc, Ấn Độ , Việt Nam., nên nạn lụt gây ra những thiệt hại nghiêm trọng cả về tài sản cũng nhƣ cƣớp đi cuộc sống của rất nhiều ngƣời hàng năm. ũ, lụt lớn ngày càng tăng cả về tần số lẫn cƣờng độ, các quốc gia thƣờng xuyên phải đối mặt với thiên tai lũ đã đầu tƣ rất lớn cho cuộc chiến chống lại lũ, lụt qua nhiều giai đoạn với các mức độ khác nhau từ phòng, chống lũ thụ động tới kiểm soát lũ chủ động hơn.

Có rất nhiều các biện pháp đã đƣợc áp dụng: bao gồm các biện pháp phi công trình và công trình, các kế hoạch chiến lƣợc ngắn và dài hạn, các chính sách, phổ biến thông tin, nhằm giảm nhẹ tác hại của tai ngăn ngừa chúng xảy ra trong tƣơng lai. hững quốc gia này đã thực hiện phòng chống lũ, lụt cho mình một cách hiệu quả và phù hợp, điển hình nhƣ:  Trung Quốc Chiến lƣợc phòng, chống lũ của Trung Quốc là “tăng cƣờng chứa lũ ở thƣợng nguồn; bảo vệ các vùng ảnh hƣởng lũ ở trung lƣu và hạ lƣu các sông 6 lớn; phối hợp chứa lũ, giảm lũ ở trung lƣu; chuẩn bị tốt khả năng chống lũ trƣớc mùa mƣa lũ”. Thực hiện quản lý lũ ở Trung Quốc là Bộ Thủy lợi và các ủy ban lƣu vực sông. Các giải pháp công trình chủ yếu trong quản lý lũ của Trung Quốc hiện nay là: - Hệ thống đê, đây là biện pháp truyền thống và đã tồn tại hàng ngàn năm với khoảng 278.

- Hồ chứa thƣợng lƣu, hiện Trung Quốc có khoảng 86.000 hồ chứa các loại với tổng dung tích 566 tỷ m3 nƣớc bảo vệ cho khoảng 12 triệu ha đất canh tác khỏi ngập lụt; 98 khu vực chứa lũ với khả năng chứa khoảng 120 tỷ m3 nƣớc và khoảng 2.000 trạm bơm lớn và trung bình để tiêu úng. Thêm vào đó, chính phủ đã thực hiện một loạt các chiến lƣợc nhằm phục hồi những vùng bị lũ lụt và cải thiện việc phòng, chống lũ lụt. Các chiến lƣợc này bao gồm trồng rừng, bảo vệ khu bảo tồn quốc gia, cải thiện dòng chảy mùa lũ và mạng lƣới kênh, củng cố các đê chính, tái định cƣ cho những khu vực dễ bị lũ lụt [6].  Hoa Kỳ Hoa Kỳ đã từ lâu xây dựng “chiến lƣợc giảm nhẹ thiên tai Hoa Kỳ”.

Coi chiến lƣợc trong kiểm soát lũ và giảm nhẹ lũ là quan hệ đối tác vì mục tiêu xây dựng các cộng đồng an toàn hơn. Trong đó trách nhiệm nâng cao nhận thức của cộng đồng, hỗ trợ cộng đồng chủ động trong phòng, chống, giảm nhẹ tác hại của lũ đƣợc quan tâm đặc biệt. Quan điểm tiếp cận trong quản lý lũ của Hoa Kỳ là giảm tối đa các tổn thất và các tác động xấu của lũ. Quản lý lũ của Hoa Kỳ gồm: Các giải pháp phi công trình có hiệu quả nhƣ “ bảo hiểm lũ lụt” có từ năm 1969 hay phân vùng lũ, lụt để có giải pháp ứng phó và kiểm soát.