Nghiên cứu diễn biến ngập lụt và đề xuất các giải pháp giảm thiểu thiệt hại do vỡ đập xả lũ hồ đồng mỏ thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu

Chuyên khảo phân tích Nghiên cứu diễn biến ngập lụt và đề xuất các giải pháp giảm thiểu thiệt hại do vỡ đập xả lũ hồ đồng, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: Vũ Trung Hải
• Người hướng dẫn: TS. Hồ Việt Cường
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Thủy Văn Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Giải Pháp Giảm Thiểu Thiệt Hại Ngập Lụt Tại Hồ Đồng Mỏ, Vĩnh Phúc
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ NGẬP LỤT DO XẢ LŨ HOẶC VỠ ĐẬP CÁC HỒ CHỨA TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
• 1.1. Các khái niệm chung về biến đổi khí hậu
• 1.1.1. Định nghĩa về BĐKH
• 1.1.2. Một số hiện tượng của biến đổi khí hậu
• 1.2. Tổng quan về biến đổi khí hậu trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.2.1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu trên thế giới
• 1.2.2. Biểu hiện của biến đổi khí hậu ở Việt Nam
• 1.2.3. Biểu hiện của biến đổi khí hậu trên tỉnh Vĩnh Phúc
• 1.3. Tình hình nghiên cứu về diễn biến ngập lụt do xả lũ hoặc vỡ đập ở hạ du các công trình hồ chứa
• 1.3.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.4. Tình hình nghiên cứu biến đổi khí hậu trên tỉnh Vĩnh Phúc
• 1.5. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG NGẬP LỤT VÀ ĐÁNH GIÁ THIỆT HẠI KHI XẢ LŨ KHẨN CẤP HOẶC XẢY RA VỠ ĐẬP HỒ ĐỒNG MỎ
• 2.1. Giới thiệu khu vực nghiên cứu và công trình hồ Đồng Mỏ
• 2.1.1. Đặc điểm tự nhiên kinh tế xã hội và tình hình thiên tai, thiệt hại
• 2.1.2. Thông tin chung về công trình hồ chứa nước Đồng Mỏ
• 2.2. Cơ sở khoa học tính toán mô phỏng ngập lụt và đánh giá thiệt hại
• 2.2.1. Phương pháp tính toán mô phỏng ngập lụt
• 2.2.2. Phương pháp tính toán và đánh giá thiệt hại
• 2.3. Xây dựng các kịch bản về xả lũ khẩn cấp và vỡ đập hồ Đồng Mỏ trong bối cảnh biến đổi khí hậu
• 2.3.1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc
• 2.3.2. Xác định các kịch bản nghiên cứu về BĐKH đối với hồ Đồng Mỏ
• 2.3.3. Xây dựng các kịch bản về xả lũ khẩn cấp và sự cố vỡ đập hồ Đồng Mỏ
• 2.4. Xây dựng mô hình Mike Nam: tính toán điều kiện biên
• 2.4.1. Tài liệu sử dụng
• 2.4.2. Phân chia lưu vực, xác định trọng số các trạm mưa
• 2.4.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 2.5. Xây dựng mô hình Hec Ras: mô phỏng vỡ đập hồ chứa Đồng Mỏ
• 2.5.1. Tài liệu sử dụng
• 2.5.2. Xây dựng mạng lưới thủy lực
• 2.5.3. Tính toán mô phỏng vỡ đập hồ Đồng Mỏ
• 2.6. Xây dựng mô hình Mike Flood: mô phỏng ngập lụt khu vực hạ du
• 2.6.1. Giới thiệu mô hình Mike Flood
• 2.6.2. Thiết lập mô hình Mike Flood
• 2.6.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Mike Flood
• 2.7. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN NGẬP LỤT THEO CÁC KỊCH BẢN XẢ LŨ, VỠ ĐẬP HỒ ĐỒNG MỎ VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU
• 3.1. Diễn biến ngập lụt và thiệt hại ứng với kịch bản xả lũ khẩn cấp
• 3.1.1. Kết quả mô phỏng ngập lụt khi xả lũ khẩn cấp
• 3.1.2. Kết quả đánh giá mức độ ngập lụt khi xả lũ khẩn cấp
• 3.2. Diễn biến ngập lụt và thiệt hại theo các kịch bản tính toán vỡ đập
• 3.2.1. Kịch bản vỡ đập chính (VĐ1)
• 3.2.2. Kịch bản vỡ đập phụ số 2 (VĐ2)
• 3.2.3. Kịch bản vỡ đập tổ hợp (VĐ3)
• 3.3. Phân tích đánh giá mức độ ngập lụt theo các kịch bản
• 3.4. Định hướng một số giải pháp ứng phó, giảm thiểu thiệt hại
• 3.5. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Ngập Lụt Hồ Đồng Mỏ Thách Thức Giải Pháp

Hồ Đồng Mỏ, Vĩnh Phúc đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước tưới, sinh hoạt và công nghiệp cho khu vực. Tuy nhiên, vị trí địa lý và đặc điểm công trình tiềm ẩn nguy cơ ngập lụt nghiêm trọng nếu xảy ra sự cố. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá diễn biến ngập lụt hồ Đồng Mỏ và đề xuất các giải pháp giảm thiểu thiệt hại, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Việc xây dựng bản đồ ngập lụt hạ du và đánh giá thiệt hại là vô cùng cần thiết để có các phương án phòng tránh lũ, cứu hộ cứu nạn hiệu quả. Theo Nghị định số 72/NĐ-CP và Thông tư số 33/2008/TT-BNN, công tác quản lý an toàn hồ đập cần được tăng cường để đảm bảo an toàn cho người dân và tài sản.

1.1. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu ngập lụt hồ Đồng Mỏ

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ tính mạng và tài sản của người dân sống ở hạ lưu hồ Đồng Mỏ Vĩnh Phúc. Việc đánh giá chính xác nguy cơ ngập lụt và xây dựng các phương án ứng phó kịp thời sẽ giúp giảm thiểu tối đa thiệt hại do ngập lụt gây ra. Ngoài ra, nghiên cứu cũng góp phần nâng cao nhận thức của cộng đồng về nguy cơ ngập lụt và các biện pháp phòng tránh.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến ngập lụt tại hồ Đồng Mỏ

Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến nguy cơ ngập lụt tại hồ Đồng Mỏ, bao gồm lượng mưa lớn, xả lũ khẩn cấp, vỡ đập và biến đổi khí hậu. Địa hình dốc và khu dân cư tập trung dọc suối Thai Léc làm tăng mức độ nghiêm trọng của ngập lụt. Việc xem xét kỹ lưỡng các yếu tố này là rất quan trọng để xây dựng các kịch bản ngập lụt chính xác và hiệu quả.

II. Đánh Giá Thiệt Hại Do Ngập Lụt Phương Pháp Kịch Bản Nghiên Cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp mô hình toán hiện đại như MIKE NAM, MIKE 11HD, MIKE 21HD, MIKE FLOOD và MIKE GIS để mô phỏng diễn biến ngập lụt. Các kịch bản xả lũ khẩn cấp và vỡ đập được xây dựng dựa trên các yếu tố như lượng mưa, mực nước hồ và tình trạng công trình. Việc đánh giá thiệt hại do ngập lụt được thực hiện dựa trên các yếu tố như diện tích ngập, độ sâu ngập và số lượng người dân bị ảnh hưởng. Theo tài liệu, hồ Đồng Mỏ có tổng mức đầu tư trên 382 tỷ đồng, là công trình cấp II với dung tích hữu ích 5,301 triệu m3.

2.1. Phương pháp mô hình hóa ngập lụt sử dụng trong nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phần mềm mô hình toán hiện đại như MIKE NAM, MIKE 11HD, MIKE 21HD, MIKE FLOOD, MIKE GIS để tính toán thủy văn, thủy lực và mô phỏng diễn biến ngập lụt. Các mô hình này cho phép mô phỏng chính xác quá trình lũ, vỡ đập và ngập lụt hạ du, từ đó đưa ra các dự báo và cảnh báo kịp thời.

2.2. Xây dựng các kịch bản xả lũ và vỡ đập hồ Đồng Mỏ

Các kịch bản xả lũ khẩn cấp và vỡ đập được xây dựng dựa trên các yếu tố như lượng mưa, mực nước hồ và tình trạng công trình. Các kịch bản này được thiết kế để mô phỏng các tình huống nguy hiểm nhất có thể xảy ra, từ đó giúp các nhà quản lý và người dân chuẩn bị sẵn sàng ứng phó.

2.3. Đánh giá thiệt hại do ngập lụt gây ra

Việc đánh giá thiệt hại do ngập lụt được thực hiện dựa trên các yếu tố như diện tích ngập, độ sâu ngập và số lượng người dân bị ảnh hưởng. Các thông tin này được sử dụng để ước tính thiệt hại về kinh tế, xã hội và môi trường, từ đó giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định đầu tư hợp lý cho công tác phòng chống ngập lụt.

III. Giải Pháp Công Trình Giảm Ngập Lụt Thoát Lũ Xây Đập Phụ

Các giải pháp công trình tập trung vào việc cải thiện khả năng thoát lũ hồ Đồng Mỏ và xây dựng các công trình phòng chống ngập lụt như đê, kè. Việc nâng cấp tràn xả lũ và xây dựng thêm các kênh dẫn lũ cũng là những giải pháp quan trọng. Các giải pháp công trình cần được thiết kế dựa trên các kết quả mô phỏng ngập lụt và đánh giá thiệt hại để đảm bảo hiệu quả và tính bền vững. Theo tài liệu, cụm công trình đầu mối hồ chứa Đồng Mỏ được thiết kế gồm 05 tuyến đập dâng, các tràn xả lũ có cao trình ngưỡng tràn +64,70m.

3.1. Nâng cấp và cải thiện hệ thống thoát lũ của hồ Đồng Mỏ

Việc nâng cấp và cải thiện hệ thống thoát lũ của hồ Đồng Mỏ là một trong những giải pháp quan trọng nhất để giảm thiểu nguy cơ ngập lụt. Các biện pháp có thể được áp dụng bao gồm mở rộng tràn xả lũ, xây dựng thêm các kênh dẫn lũ và nạo vét lòng hồ để tăng khả năng chứa nước.

3.2. Xây dựng các công trình phòng chống ngập lụt ở hạ du

Việc xây dựng các công trình phòng chống ngập lụt ở hạ du, như đê, kè và tường chắn lũ, cũng là một giải pháp hiệu quả để bảo vệ người dân và tài sản. Các công trình này cần được thiết kế dựa trên các kết quả mô phỏng ngập lụt và đánh giá thiệt hại để đảm bảo hiệu quả và tính bền vững.

IV. Giải Pháp Phi Công Trình Dự Báo Sớm Quản Lý Rủi Ro

Các giải pháp phi công trình tập trung vào việc nâng cao năng lực dự báo ngập lụt và xây dựng hệ thống cảnh báo sớm. Việc tăng cường quản lý rủi ro ngập lụt thông qua quy hoạch sử dụng đất hợp lý và nâng cao nhận thức cộng đồng cũng là những giải pháp quan trọng. Các giải pháp phi công trình có chi phí thấp hơn so với các giải pháp công trình và có thể mang lại hiệu quả cao nếu được thực hiện đúng cách. Cần xây dựng hệ thống cảnh báo ngập lụt sớm để người dân chủ động phòng tránh.

4.1. Xây dựng hệ thống dự báo và cảnh báo ngập lụt sớm

Việc xây dựng hệ thống dự báo và cảnh báo ngập lụt sớm là một trong những giải pháp phi công trình quan trọng nhất. Hệ thống này cần được trang bị các thiết bị đo đạc hiện đại và sử dụng các mô hình toán tiên tiến để đưa ra các dự báo chính xác và kịp thời.

4.2. Tăng cường quản lý rủi ro ngập lụt và nâng cao nhận thức cộng đồng

Việc tăng cường quản lý rủi ro ngập lụt thông qua quy hoạch sử dụng đất hợp lý và nâng cao nhận thức cộng đồng cũng là những giải pháp quan trọng. Các hoạt động tuyên truyền, giáo dục cần được tổ chức thường xuyên để giúp người dân hiểu rõ về nguy cơ ngập lụt và các biện pháp phòng tránh.

4.3. Ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý ngập lụt

Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý ngập lụt, như sử dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) và các ứng dụng di động, có thể giúp cải thiện hiệu quả công tác dự báo, cảnh báo và ứng phó với ngập lụt.

V. Ứng Dụng Nghiên Cứu Bản Đồ Ngập Lụt Kế Hoạch Ứng Phó

Kết quả nghiên cứu được sử dụng để xây dựng bản đồ ngập lụt chi tiết cho khu vực hạ du hồ Đồng Mỏ. Bản đồ ngập lụt này cung cấp thông tin về phạm vi, độ sâu và thời gian ngập lụt ứng với các kịch bản khác nhau. Bản đồ ngập lụt là cơ sở quan trọng để xây dựng kế hoạch ứng phó ngập lụt và triển khai các biện pháp phòng tránh, cứu hộ cứu nạn. Cần có kế hoạch ứng phó ngập lụt chi tiết để giảm thiểu thiệt hại.

5.1. Xây dựng bản đồ ngập lụt chi tiết cho khu vực hạ du

Việc xây dựng bản đồ ngập lụt chi tiết cho khu vực hạ du là một trong những kết quả quan trọng nhất của nghiên cứu. Bản đồ ngập lụt này cung cấp thông tin về phạm vi, độ sâu và thời gian ngập lụt ứng với các kịch bản khác nhau, từ đó giúp các nhà quản lý và người dân có thể đưa ra các quyết định ứng phó kịp thời.

5.2. Xây dựng kế hoạch ứng phó ngập lụt chi tiết và hiệu quả

Dựa trên bản đồ ngập lụt, cần xây dựng kế hoạch ứng phó ngập lụt chi tiết và hiệu quả. Kế hoạch này cần bao gồm các biện pháp phòng tránh, sơ tán, cứu hộ cứu nạn và khắc phục hậu quả ngập lụt. Kế hoạch cần được cập nhật thường xuyên và diễn tập định kỳ để đảm bảo tính khả thi.

VI. Kết Luận Kiến Nghị Giảm Thiểu Rủi Ro Ngập Lụt Bền Vững

Nghiên cứu đã đánh giá toàn diện nguy cơ ngập lụt tại hồ Đồng Mỏ và đề xuất các giải pháp giảm thiểu thiệt hại hiệu quả. Để đảm bảo an toàn cho người dân và tài sản, cần triển khai đồng bộ các giải pháp công trình và phi công trình. Cần tăng cường hợp tác giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng trong công tác phòng chống ngập lụt. Cần có chính sách hỗ trợ người dân bị ảnh hưởng bởi ngập lụt.

6.1. Đề xuất các giải pháp giảm thiểu rủi ro ngập lụt bền vững

Để giảm thiểu rủi ro ngập lụt một cách bền vững, cần triển khai đồng bộ các giải pháp công trình và phi công trình. Các giải pháp này cần được thiết kế dựa trên các kết quả nghiên cứu khoa học và phù hợp với điều kiện thực tế của địa phương.

6.2. Kiến nghị các chính sách và cơ chế phối hợp phòng chống ngập lụt

Cần có các chính sách và cơ chế phối hợp hiệu quả giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng trong công tác phòng chống ngập lụt. Các chính sách này cần tạo điều kiện thuận lợi cho việc đầu tư vào các công trình phòng chống ngập lụt, nâng cao năng lực dự báo và cảnh báo và hỗ trợ người dân bị ảnh hưởng bởi ngập lụt.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Công trình hồ chứa nước Đồng Mỏ tại xã Đạo Trù, huyện Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc là dự án thủy lợi cấp II trọng điểm với tổng mức đầu tư trên 382 tỷ đồng từ nguồn vốn trái phiếu Chính phủ. Hồ có diện tích lưu vực 17,5 km2 cùng dung tích hữu ích 5,301 triệu m3, giữ vai trò cung cấp nước tưới cho 531 ha đất canh tác, 11,9 ha nuôi trồng thủy sản và phục vụ sinh hoạt cho hơn 15.000 người dân. Nằm trên thượng nguồn suối Thai Léc thuộc sườn Tây Nam dãy núi Tam Đảo, khu vực này có địa hình lòng suối rất dốc với độ dốc 94,4‰ và độ dốc sườn đồi lên tới 669,12‰. Điều này tiềm ẩn nguy cơ thảm họa thủy triều và lũ quét khôn lường đối với khu dân cư hạ lưu nếu xảy ra sự cố công trình.

Bối cảnh biến đổi khí hậu đang khiến hình thái thời tiết tại tỉnh Vĩnh Phúc diễn biến phức tạp. Chuỗi số liệu khí tượng giai đoạn 1973 - 2015 ghi nhận nhiệt độ trung bình năm tăng 0,7°C, trong đó mùa khô tăng tới 1,05°C và lượng mưa mùa mưa chiếm tới 80% tổng lượng mưa cả năm. Nhằm chủ động giảm thiểu rủi ro thiên tai theo tinh thần Nghị định số 72/2007/NĐ-CP và Chỉ thị số 21/CT-TTg về quản lý an toàn đập, nghiên cứu tập trung mô phỏng thủy lực diễn biến lan truyền sóng lũ trong các tình huống xả lũ khẩn cấp từ 302,94 m3/s đến 385,86 m3/s và sự cố vỡ đập. Phạm vi nghiên cứu bao quát các xã Đạo Trù, Bồ Lý, Yên Dương, Đại Đình cùng hệ thống thoát lũ sông Phó Đáy, hướng tới xây dựng bản đồ phân vùng ngập lụt tỷ lệ 1/25.000 làm căn cứ quy hoạch phòng chống thiên tai bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng thủy lực học hiện đại kết hợp khoa học biến đổi khí hậu. Khung lý thuyết cốt lõi gồm phương trình dòng chảy một chiều không ổn định Saint-Venant áp dụng cho mạng lưới sông suối và phương trình dòng chảy hai chiều nước nông 2D giải bằng phương pháp thể tích hữu hạn trên lưới phi cấu trúc. Các khái niệm trung tâm bao gồm: dung tích điều tiết hữu ích (5,301 triệu m3 so với dung tích toàn bộ 5,470 triệu m3), đường quá trình xả lũ thiết kế tần suất 1% và lũ kiểm tra tần suất 0,2%, cơ chế phá hủy thân đập đất (do tràn đỉnh hoặc xói ngầm) và động lực học lan truyền sóng vỡ đập trên địa hình bán sơn địa dốc lớn. Nghiên cứu đồng thời vận dụng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 04-05:2012/BNNPTNT về công trình thủy lợi và Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam do Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố năm 2016.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu đầu vào sử dụng chuỗi số liệu quan trắc khí tượng thủy văn kéo dài 55 năm (1961 - 2016) tại các trạm Tam Đảo, Vĩnh Yên, Quảng Cư và Ngọc Thanh. Cỡ mẫu địa hình bao gồm bình đồ đo vẽ tỷ lệ 1/5.000 năm 2009 của huyện Tam Đảo kết hợp bộ dữ liệu ảnh vệ tinh quang học độ phân giải cao chụp ngày 12/7/2015. Phương pháp chọn mẫu áp dụng nguyên tắc chọn mẫu toàn diện các trận lũ lịch sử lớn gồm trận lũ tháng 7/1971, tháng 10/1978 và lũ lịch sử năm 2008 phục vụ quá trình hiệu chỉnh, kiểm định.

Lý do lựa chọn chuỗi công cụ tính toán:

• Mô hình MIKE NAM được chọn để tính toán dòng chảy lưu vực và điều kiện biên nhờ khả năng phân chia đa giác Thiessen tối ưu cho địa hình núi Tam Đảo.
• Mô hình HEC-RAS được chọn để mô phỏng bài toán vỡ đập nhờ tính năng xử lý linh hoạt và chính xác các kịch bản vỡ tổ hợp phức tạp giữa 01 tuyến đập chính dài 340,7m và 04 tuyến đập phụ.
• Mô hình MIKE FLOOD (ghép nối thủy lực MIKE 11 HD 1 chiều và MIKE 21 HD 2 chiều) được lựa chọn để mô phỏng tương tác giữa dòng chính suối Thai Léc và bãi ngập hạ lưu, đảm bảo tái hiện chân thực tốc độ lan truyền sóng lũ. Dữ liệu sau đó được trích xuất sang nền tảng GIS để thành lập bản đồ phân vùng ngập lụt chi tiết.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Mô phỏng thủy lực trên các kịch bản xả lũ và vỡ đập đã chỉ ra 3 phát hiện quan trọng:

• Thứ nhất, ở kịch bản xả lũ khẩn cấp qua tràn Ôfixêrôp với lưu lượng thiết kế 302,94 m3/s (tần suất 1%) và kiểm tra 385,86 m3/s (tần suất 0,2%), nước lũ chủ yếu tập trung trong lòng dẫn suối Thai Léc. Vùng ngập nông dưới 0,5m xuất hiện cục bộ tại các bãi bồi nông nghiệp thuộc xã Đạo Trù và Bồ Lý với thời gian ngập rút tương đối nhanh sau 6 đến 8 giờ.
• Thứ hai, ở kịch bản vỡ đập chính (chiều cao đập lớn nhất 26,2m, đỉnh tràn +71,20m), sóng vỡ đập hình thành lưu lượng đỉnh cực đại đột biến, tạo thành cột nước cao từ 2,5m đến trên 4,0m tràn về hạ du. Vận tốc dòng chảy đạt từ 3,0 m/s đến 4,5 m/s, ngập sâu trên 2,0m bao phủ toàn bộ diện tích dân cư ven suối trong bán kính 3 km đầu tiên chỉ sau 45 đến 60 phút.
• Thứ ba, ở kịch bản vỡ tổ hợp đập chính và các đập phụ, diện tích ngập lụt sâu trên 2,0m tăng hơn 45% so với kịch bản chỉ xả lũ thiết kế. Hệ thống giao thông liên xã và 531 ha đất canh tác nông nghiệp tại 4 xã Đạo Trù, Bồ Lý, Yên Dương và Đại Đình bị chia cắt hoàn toàn, đe dọa trực tiếp an toàn của 15.000 người dân.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn tới sức tàn phá dữ dội của sóng vỡ đập là do địa hình suối Thai Léc có chênh lệch độ cao lớn từ đỉnh núi 500m xuống vùng đồng bằng xen kẽ đồi bát úp. Địa hình lòng suối hẹp và dốc 94,4‰ khiến thời gian tập trung lũ diễn ra rất ngắn, gia tăng áp lực thủy động lực lên các công trình hạ tầng. Khi đối chiếu với các thảm họa vỡ đập thực tế như sự cố đập Đầm Hà Động (Quảng Ninh, 2014) gây thiệt hại 55,4 tỷ đồng hay đập Gleno (Italia), kết quả nghiên cứu hoàn toàn tương đồng về tính chất khẩn cấp và mức độ tàn phá nhanh của sóng lũ đất đắp.

Toàn bộ dữ liệu ngập lụt được trực quan hóa qua hệ thống bảng biểu phân cấp 4 mức độ sâu ngập (dưới 0,5m; 0,5 - 1,0m; 1,0 - 2,0m; trên 2,0m) và các biểu đồ diễn biến quan hệ mực nước - dung tích Z-F-W. Bộ bản đồ ngập lụt 1/25.000 cung cấp hình ảnh trực quan về ranh giới ngập, thời gian truyền sóng và các điểm xung yếu, hỗ trợ đắc lực cho công tác ra quyết định sơ tán.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả mô phỏng, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và phi công trình đồng bộ:

• Gia cố và bảo đảm an toàn kết cấu cụm công trình đầu mối: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Vĩnh Phúc cùng Ban Quản lý dự án cần tiến hành quan trắc thường xuyên độ đầm chặt thân đập đạt Kc ≥ 0,97; gia cố mái thượng lưu và hạ lưu đập chính ở cao trình cơ +61,00m; bảo trì định kỳ cửa van cống xả cát kích thước 2x1,5m và cống lấy nước số 1 nhằm bảo đảm khả năng thoát lũ an toàn 385,86 m3/s trong giai đoạn 2019 - 2023.
• Xây dựng hệ thống quan trắc và cảnh báo lũ sớm tự động: Ủy ban nhân dân huyện Tam Đảo phối hợp Công ty Khai thác công trình thủy lợi lắp đặt 03 trạm đo mưa tự động tại lưu vực thượng nguồn Tam Đảo và 05 trạm cảm biến đo mực nước tự động dọc suối Thai Léc. Mục tiêu cung cấp thông tin cảnh báo sớm trước 60 đến 90 phút cho người dân hạ du, hoàn thành trước năm 2022.
• Cập nhật quy trình vận hành hồ chứa thích ứng biến đổi khí hậu: Ủy ban nhân dân tỉnh Vĩnh Phúc và Chi cục Thủy lợi điều chỉnh quy trình vận hành liên hồ chứa, chủ động hạ thấp mực nước đón lũ về dưới ngưỡng tràn +64,70m khi có dự báo mưa lớn diện rộng trên 150 mm/24h. Target giảm thiểu 30% đến 40% nguy cơ quá tải dung tích phòng lũ giai đoạn 2021 - 2025.
• Quy hoạch không gian thoát lũ và diễn tập ứng phó cộng đồng: Ủy ban nhân dân các xã Đạo Trù, Bồ Lý, Yên Dương, Đại Đình tiến hành cắm mốc chỉ giới thoát lũ dựa trên bản đồ ngập lụt tỷ lệ 1/25.000; quy hoạch di dời các hộ dân tại vùng có nguy cơ ngập sâu trên 2,0m; tổ chức diễn tập sơ tán hằng năm cho 100% lực lượng cứu hộ và người dân trước mùa mưa bão năm 2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Cơ quan quản lý nhà nước và Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai tỉnh Vĩnh Phúc: Sử dụng kết quả phân vùng ngập lụt để xây dựng phương án ứng phó thảm họa khẩn cấp, bảo vệ an toàn cho 15.000 cư dân và hạ tầng vùng hạ du huyện Tam Đảo.
• Đơn vị tư vấn thiết kế và quản lý khai thác công trình thủy lợi: Ứng dụng quy trình tích hợp mô hình MIKE NAM, HEC-RAS và MIKE FLOOD để tính toán an toàn hồ đập, kiểm tra dung tích phòng lũ cho các công trình thủy lợi cấp II tương tự.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên chuyên ngành Thủy văn, Biến đổi khí hậu: Làm tài liệu tham khảo chuyên sâu về phương pháp kết nối thủy lực 1 chiều và 2 chiều trên địa hình núi dốc và kỹ thuật số hóa dữ liệu viễn thám GIS.
• Chính quyền địa phương cấp xã (Đạo Trù, Bồ Lý, Yên Dương, Đại Đình): Nắm bắt chi tiết các điểm ngập sâu và thời gian ngập rút tại từng thôn xóm để xây dựng kế hoạch chuyển đổi cơ cấu cây trồng trên 531 ha đất nông nghiệp thích ứng lũ lụt.

Câu hỏi thường gặp

Mô hình MIKE FLOOD có ưu điểm gì vượt trội khi tính toán ngập lụt hạ du hồ Đồng Mỏ? Mô hình kết nối liền mạch giữa MIKE 11 HD 1 chiều mô tả dòng chảy chính suối Thai Léc và MIKE 21 HD 2 chiều mô tả vùng tràn bãi. Điều này giúp tính toán chính xác cả độ sâu ngập và vận tốc dòng chảy trên 17,5 km2 lưu vực có địa hình dốc phức tạp.

Kịch bản vỡ đập nào gây ra mức độ thiệt hại nghiêm trọng nhất cho địa phương? Kịch bản vỡ đập chính kết hợp vỡ đập phụ gây thiệt hại nặng nề nhất. Cột nước vỡ đập tạo sóng lũ cao trên 3,0m với vận tốc hơn 4,0 m/s, làm ngập sâu diện rộng và cô lập toàn bộ các xã hạ du chỉ trong vòng 1 giờ.

Biến đổi khí hậu làm gia tăng áp lực lên an toàn hồ đập Tam Đảo như thế nào? Số liệu thực đo cho thấy nhiệt độ tăng 0,7°C và mưa tập trung cực đoan tới 80% vào mùa mưa. Hiện tượng mưa lớn kéo dài làm tăng đột biến lưu lượng đỉnh lũ thiết kế vượt ngưỡng 302,94 m3/s, đẩy mực nước hồ vượt cao trình kiểm tra +70,21m.

Hồ chứa nước Đồng Mỏ đóng vai trò kinh tế - xã hội cụ thể ra sao? Hồ chứa có tổng mức đầu tư 382 tỷ đồng, dung tích hữu ích 5,301 triệu m3, cung cấp nước tưới cho 531 ha canh tác, 11,9 ha thủy sản, 2.650 m3/ngày đêm cho công nghiệp, chăn nuôi và cấp nước sinh hoạt cho 15.000 dân.

Hệ số kiểm định mô hình thủy văn MIKE NAM trong nghiên cứu đạt độ tin cậy bao nhiêu? Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định qua các trận lũ lịch sử tháng 7/1971 và tháng 10/1978 tại trạm Quảng Cư, đạt chỉ số Nash-Sutcliffe cao trên 0,80, khẳng định độ tin cậy tuyệt đối của chuỗi số liệu tính toán.

Kết luận

• Luận văn đã ứng dụng thành công chuỗi mô hình MIKE NAM, HEC-RAS và MIKE FLOOD để mô phỏng toàn diện các kịch bản xả lũ từ 302,94 m3/s đến 385,86 m3/s và vỡ đập hồ Đồng Mỏ.
• Xây dựng thành công bộ bản đồ phân vùng ngập lụt hạ du tỷ lệ 1/25.000, xác định rõ các vùng ngập nguy hiểm trên 2,0m tại các xã Đạo Trù, Bồ Lý, Yên Dương và Đại Đình.
• Định lượng hóa tác động của biến đổi khí hậu đến diễn biến mưa lũ cực đoan trên lưu vực 17,5 km2 vùng núi Tam Đảo.
• Đề xuất 4 nhóm giải pháp công trình và phi công trình mang tính khả thi cao, bảo vệ an toàn cho 15.000 dân cư và 531 ha đất sản xuất nông nghiệp.
• Cung cấp luận cứ khoa học vững chắc phục vụ quản lý an toàn hồ đập theo Nghị định 72/2007/NĐ-CP và Chỉ thị 21/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ.

Các cơ quan quản lý và địa phương cần khẩn trương đưa bộ bản đồ ngập lụt vào kế hoạch phòng chống thiên tai giai đoạn 2020 - 2025, đồng thời lắp đặt hệ thống cảnh báo sớm để bảo vệ tính mạng và tài sản nhân dân. Hãy liên hệ ngay với cơ quan chuyên môn để tiếp cận trọn vẹn bộ dữ liệu và giải pháp chuyển giao kỹ thuật.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ NGẬP LỤT DO XẢ LŨ HOẶC VỠ ĐẬP CÁC HỒ CHỨA TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 1. Các khái niệm chung về biến đổi khí hậu 1. Định nghĩa về BĐKH Công ước khung về biến đổi khí hậu của Liên Hợp Quốc (UNFCCC) "Biến đổi khí hậu trái đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo". Biến đổi khí hậu là những biến đổi trong môi trường vật lý hoặc sinh học gây ra những ảnh hưởng có hại đáng kể đến thành phần, khả năng phục hồi hoặc sinh sản của các hệ sinh thái tự nhiên và được quản lý hoặc đến hoạt động của các hệ thống kinh tế - xã hội hoặc đến sức khỏe và phúc lợi của con người.

Một số hiện tượng của biến đổi khí hậu 1. Hiệu ứng nhà kính Hiệu ứng nhà kính được định nghĩa là hiệu quả giữ nhiệt ở tầng thấp của khí quyển nhờ sự hấp thụ và phát xạ trở lại bức xạ sóng dài từ mặt đất bởi mây và các khí như hơi nước, các-bon điôxit, nitơ ôxit, mêtan và chlorofluorocarbon, làm giảm lượng nhiệt thoát ra không trung từ hệ thống trái đất, giữ nhiệt một cách tự nhiên, duy trì nhiệt độ trái đất cao hơn khoảng 30°C so với khi không có các chất khí đó (IPCC, 2013). Các khí nhà kính trong bầu khí quyển bao gồm các khí nhà kính tự nhiên và các khí phát thải do các hoạt động của con người. Tuy các khí nhà kính tự nhiên chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ, nhưng có vai trò rất quan trọng đối với sự sống trên trái đất.

Trước hết, các khí nhà kính không hấp thụ bức xạ sóng ngắn của mặt trời chiếu xuống trái đất, nhưng hấp thụ bức xạ hồng ngoại do mặt đất phát ra và phản xạ một phần lượng bức xạ này trở lại mặt đất, qua đó hạn chế lượng bức xạ hồng ngoại của mặt đất thoát ra ngoài khoảng không vũ trụ và giữ cho mặt đất khỏi bị lạnh đi quá nhiều, nhất là về ban đêm khi không có bức xạ mặt trời chiếu tới mặt đất. Nước biển dâng 5 Sự dâng cao mực nước biển do băng tan, dẫn tới sự ngập úng ở các vùng đất thấp, các đảo nhỏ trên biển. Trường hợp này đang là vấn đề được quan tâm nhiều nhất trên lưu vực Đông Nam Á đặc biệt là tại Đồng bằng Sông MeKong, Miền Nam ViệtNam. Theo báo cáo của Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), thì mực nước biển toàn cầu sẽ dâng khoảng 0,5-1,7 m trong giai đoạn 2000-2020 và 0,6-2,4 m trong giai đoạn 2020-2060.

Lũ lụt Lũ là hiện tượng nước sông dâng cao trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó giảm dần, lũ là hiện tượng dòng nước do mưa lớn tích luỹ từ nơi cao tràn về dữ dội làm ngập lụt một khu vực hoặc một vùng trũng, thấp hơn. (Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, Kịch bản Biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam năm 2016. Tổng quan về biến đổi khí hậu trên thế giới và ở Việt Nam 1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu trên thế giới Tóm tắt các biểu hiện chính của biến đổi khí hậu toàn cầu (IPCC,2013): - Nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng khoảng 0,89°C (dao động từ 0,69 đến 1,08°C) trong thời kỳ 1901-2012.

- Nhiệt độ trung bình toàn cầu có nhiều hướng tăng nhanh đáng kể từ giữa thế kỷ 20 với mức tăng khoảng 0,12°C/thập kỷ trong thời kỳ 1951-2012. - Giáng thủy trung bình toàn cầu kể từ năm 1901 có xu thế tăng ở vùng lục địa vĩ độ trung bình thuộc Bắc bán cầu. - Số ngày và số đêm lạnh có xu thế giảm, số ngày và số đêm nóng cùng với hiện tượng nắng nóng có xu thế tăng rõ rệt trên quy mô toàn cầu từ khoảng năm 1950. Mưa lớn có xu thế tăng trên nhiều khu vực, nhưng lại giảm ở 1 số ít khu vực.

Tóm tắt xu thế biến đổi mực nước biển quy mô toàn cầu (IPCC,2013): 6 - Giai đoạn 1901-2010, mực nước biển trung bình toàn cầu tăng khoảng 19cm với tốc độ tăng trung bình là 1,7mm/năm. - Trong giai đoạn 1993-2010, mực nước biển trung bình toàn cầu tăng 3,2mm/năm. (Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, Kịch bản Biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam năm 2016. Biểu hiện của biến đổi khí hậu ở Việt Nam Việt Nam là nước chịu ảnh hưởng lớn của BĐKH.

Tình trạng ấm lên của khí quyển dẫn đến hiện tượng nước biển dâng và ấm lên, kéo theo sự thay đổi của 1 loạt hiện tượng thời tiết cực đoan như bão lũ, dông sét, lốc tố, hạn hán, mưa lớn.Có thể nói tất cả các hiện tượng thời tiết cực đoan trên đều có xu hướng gia tăng về cường độ hoặc tần số và ảnh hưởng đến nước ta. Trong đó đáng chú ý là các đợt nóng dị thường, các đợt mưa cường độ lớn gây ra lũ lụt, lũ quét, các đợt khô hạn kết hợp nắng nóng kéo dài, các cơn lốc tố. Tóm tắt xu thế biến đổi khí hậu ở Việt Nam - Nhiệt độ có xu thế tăng ở hầu hết các trạm quan trắc, tăng nhanh trong những thập kỷ gần đây. Trung bình cả nước, nhiệt độ trung bình năm thời kỳ 1958-2014 tăng khoảng 0,62°C, riêng giai đoạn (1985-2014) nhiệt độ tăng khoảng 0,42°C.

- Lượng mưa trung bình năm có xu thế giảm ở hầu hết các trạm phía Bắc, tăng ở hầu hết các trạm phía Nam. - Cực trị nhiệt độ tăng ở hầu hết các vùng, ngoại trừ nhiệt độ tối cao có xu thế giảm ở một số trạm phía Nam. - Hạn hán xuất hiện thường xuyên hơn trong mùa khô. - Mưa cực đoan giảm đáng kể ở vùng Đồng Bằng Bắc Bộ, tăng mạnh ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên.

- Số lượng bão mạnh có xu hướng tăng. - Số ngày rét đậm, rét hại có xu thế giảm nhưng xuất hiện những đợt rét dị thường. 7 - Ảnh hưởng của El Nino và La Nina có xu thế tăng. Tóm tắt xu thế biến đổi mực nước biển tại Việt Nam: - Theo số liệu mực nước quan trắc tại các trạm hải văn: + Mực nước tại hầu hết các trạm đều có xu hướng tăng.

+ Trạm Phú Quý có xu thế tăng mạnh nhất (5,6mm/năm). + Trạm Hòn Ngư và Cô Tô có xu thế giảm (5,77 và 1,45mm/năm). + Trạm Cồn Cỏ và Quy Nhơn không có xu thế rõ rệt. + Mực nước trung bình tại tất cả các trạm có xu thế tăng khoảng 2,45mm/năm.

+ Giai đoạn 1993-2014, mực nước tại các trạm có xu thế tăng khoảng 3,44mm/năm. - Theo số liệu vệ tinh giai đoạn 1993-2014: + Mực nước trung bình toàn Biển Đông có xu thế tăng (4,05±0,6mm/năm). + Mực nước trung bình khu vực ven biển Việt Nam có xu thế tăng (3,50±0,7mm/năm). + Mực nước khu vực ven biển Nam Trung Bộ tăng mạnh nhất (5,6mm).

+ Mực nước khu vực ven biển Vịnh Bắc Bộ có mức tăng thấp nhất (2,5mm/năm). (Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, Kịch bản Biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam năm 2016. Biểu hiện của biến đổi khí hậu trên tỉnh Vĩnh Phúc Theo các kết quả thu được tại các trạm thuộc tỉnh Vĩnh Phúc, các yếu tố khí hậu có sự thay đổi biểu hiện như sau: - Nhiệt độ: + Nhiệt độ ở trạm Vĩnh Yên ở cả mùa mưa, mùa khô và trung bình cả năm có xu thế tăng dần, đặc biệt nhiệt độ tăng mạnh nhất vào mùa khô. 8 + Trong giai đoạn từ 1973 đến 2015 nhiệt độ trung bình cả năm tăng khoảng 0,7oC, nhiệt độ trung bình mùa mưa tăng 0,35oC, đặc biệt là vào mùa khô nhiệt độ trung bình tăng 1,05oC.

- Lượng mưa: + Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1.600 mm, phân bố không đồng đều theo không gian và thời gian. Về thời gian, mưa tập trung chủ yếu từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 80 % tổng lượng mưa của cả năm. Lượng mưa ở miền núi thường lớn hơn ở đồng bằng và trung du, tại trạm Vĩnh Yên (địa hình đồng bằng và trung du) lượng mưa trung bình cả năm ở là 1.574,8mm, trong khi đó tại trạm Tam Đảo ( địa hình đồi núi) có lượng mưa là 2. + Lượng mưa trung bình năm tỉnh Vĩnh Phúc có xu hướng giảm.

Tuy nhiên, lượng mưa không giảm đều ở tất cả các tháng mà có xu hướng giảm mạnh vào mùa mưa (khoảng 20-40mm) và tăng nhẹ vào tháng 1,2,3 trong mùa khô (khoảng 5-10mm). - Độ ẩm: + Độ ẩm tương đối trung bình năm của thời kỳ gần đây (1991 - 2010) có xu hướng cao hơn thời kỳ 1971-1990 rõ rệt, khoảng 3-4%. Mức tăng độ ẩm tương đối trong mùa hè lớn hơn so với các mùa còn lại. Độ ẩm tương đối trung bình mùa hè thời kỳ 1991-2010 cao hơn so với thời kỳ 1971-1990 là 4-7%, trong khi mùa đông là 2-4%, mùa xuân là 2-4%, mùa thu 2-5%.

- Bốc hơi: + Trong thời kỳ 1993-2015, lượng bốc hơi trung bình năm giảm với tốc độ 2- 4mm/năm so với thời kỳ 1973-1993. Mức chênh lệch về trị số lượng bốc hơi trung bình năm giữa hai giai đoạn là 17-162mm. Tình hình nghiên cứu về diễn biến ngập lụt do xả lũ hoặc vỡ đập ở hạ du các công trình hồ chứa 1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 1.

Một số trường hợp vỡ đập 9 - Đập Gleno, Italia Gleno là con đập nhiều tầng được xây dựng trên sông Gleno ở Valle di Scalve, Italia. Con đập được xây dựng từ năm 1916 đến năm 1923 với mục tiêu sản xuất điện năng. Tuy nhiên, chỉ sau 40 ngày sau khi nước được chứa đầy phần lòng hồ, thì một phần lớn của đập đã bị vỡ vào ngày 1/12/1923 làm 356 người thiệt mạng. Đập Gleno với phần vỡ ở giữa vẫn còn đến ngày nay Theo những điều tra, nguyên nhân dẫn đến sự cố của đập Gleno phần lớn là do chủ quan.

Việc thiếu kinh phí đã làm các nhà thầu thay đổi thiết kế và thiết kế mới đã không phù hợp với loại móng được thi công từ trước. Đơn vị thi công không sử dụng loại vữa, xi măng thích hợp và thiếu kinh phí, thiết kế đập Gleno đã thay đổi từ đập bê tông trọng lực chuyển sang đập nhiều tầng. Ngoài ra một số nguyên nhân khác như: Tay nghề công nhân kém, sai phạm trong sử dụng vật liệu, sự thay đổi thiết kế từ đập trọng lực sang đập đa vòm và bê tông không hoàn toàn khô khi hồ được chứa đầy nước.