Tổng quan nghiên cứu

Lũ lụt là hiện tượng thiên tai phổ biến, gây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế, xã hội và môi trường trên toàn cầu. Theo thống kê, hơn một nửa các thảm họa thiên nhiên trên thế giới là do lũ lụt, với gần 7 triệu người chết và hơn 3 tỷ người bị ảnh hưởng trong vài thập kỷ qua, gây thiệt hại khoảng 441 tỷ USD. Ở Việt Nam, đặc biệt là vùng Đồng Tháp Mười (ĐTM) thuộc Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), lũ lụt diễn biến phức tạp, ảnh hưởng sâu rộng đến sản xuất nông nghiệp và đời sống dân cư. Vùng ĐTM có diện tích khoảng 751 nghìn ha, trải dài trên ba tỉnh Đồng Tháp, Long An và Tiền Giang, với đặc điểm địa hình trũng thấp, chịu ảnh hưởng bởi dòng chảy lũ từ sông Mê Công và triều biển Đông.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đề xuất các giải pháp quản lý lũ nhằm phục vụ phát triển bền vững cho vùng ĐTM, bao gồm giải pháp công trình và phi công trình, đảm bảo duy trì sản xuất ổn định và bảo vệ môi trường. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các tỉnh vùng ĐTM trong giai đoạn hiện tại và dự báo đến năm 2050, dựa trên các kịch bản lũ cực đoan và phổ biến. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả quản lý lũ, giảm thiểu thiệt hại và tận dụng nguồn nước lũ, phù sa phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về quản lý lũ và thủy lợi, bao gồm:

  • Lý thuyết hệ thống thủy văn: Xem khu vực nghiên cứu như một hệ thống thống nhất gồm các yếu tố địa hình, khí hậu, thủy văn, con người và sinh vật tương tác lẫn nhau.
  • Mô hình thủy lực dòng chảy hở một chiều: Sử dụng các phương trình Saint-Venant để mô phỏng dòng chảy, lưu lượng và mực nước trên hệ thống sông, kênh rạch.
  • Khái niệm quản lý lũ bền vững: Tập trung vào việc cân bằng giữa kiểm soát lũ, bảo vệ sản xuất nông nghiệp và duy trì môi trường sinh thái.
  • Khái niệm ô bao kiểm soát lũ: Hệ thống đê bao, cống, trạm bơm nhằm kiểm soát mực nước lũ trong các khu vực sản xuất, giảm thiểu thiệt hại và tận dụng nguồn nước lũ.

Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng kết hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

  • Phương pháp kế thừa: Thu thập, phân tích và sử dụng có chọn lọc các kết quả nghiên cứu, số liệu từ các đề tài, dự án trong và ngoài nước liên quan đến lũ và thủy lợi vùng ĐBSCL.
  • Phương pháp điều tra thu thập và đánh giá: Khảo sát thực tế, thu thập số liệu về địa hình, thủy văn, hệ thống công trình thủy lợi, sản xuất nông nghiệp và môi trường vùng ĐTM.
  • Phương pháp phân tích tổng hợp: Đánh giá các yếu tố kỹ thuật, kinh tế, xã hội ảnh hưởng đến quản lý lũ, từ đó đề xuất các giải pháp tổng thể.
  • Phương pháp mô hình toán: Sử dụng mô hình thủy lực MIKE 11 để mô phỏng dòng chảy, mực nước lũ, đánh giá các kịch bản lũ và hiệu quả các giải pháp quản lý lũ.

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu lưu lượng, mực nước tại trạm Tân Châu (1996-2016), bản đồ địa hình, hệ thống đê bao, cống trạm bơm, số liệu sản xuất nông nghiệp và các báo cáo nghiên cứu của Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam. Cỡ mẫu nghiên cứu tập trung vào vùng ĐTM với hơn 2.000 ô bao, tổng diện tích được bao khoảng 436.625 ha. Thời gian nghiên cứu chủ yếu từ năm 2018 đến 2021, với dự báo đến năm 2050.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Diễn biến lũ phức tạp và biến đổi theo thời gian: Lũ tại trạm Kratie (Campuchia) có lưu lượng đỉnh trung bình khoảng 52.000 m³/s, tổng lượng lũ khoảng 335 tỷ m³. Năm 2011 có lưu lượng đỉnh lũ lớn hơn năm 2000, dẫn đến lũ về ĐBSCL nhanh hơn. Năm 2010 là năm lũ nhỏ điển hình. Năm 2018 có lượng lũ và lưu lượng ở mức trung bình, nhưng thời gian duy trì lũ ngắn hơn do tác động của thủy điện thượng nguồn và biến đổi khí hậu.

  2. Ảnh hưởng của thủy điện và biến đổi khí hậu: Thủy điện dòng chính và dòng nhánh làm giảm lưu lượng lũ lớn, thay đổi thời gian và cường suất lũ. Biến đổi khí hậu làm tăng mực nước biển dâng 27 cm đến năm 2050, kéo dài thời gian ngập lũ từ 50 đến 55 ngày ở vùng giữa hai sông. Điều này ảnh hưởng đến khả năng tiêu thoát lũ và cơ cấu mùa vụ sản xuất.

  3. Hiện trạng hệ thống đê bao và công trình thủy lợi: Vùng ĐTM có khoảng 2.019 ô bao với tổng diện tích 436.625 ha, trong đó 900 ô bao kiểm soát lũ cả năm với diện tích 229.227 ha. Hệ thống kênh trục cấp I dài 864 km, kênh cấp II dài 5.239 km và kênh nội đồng cấp III dài khoảng 17.410 km. Tuy nhiên, nhiều công trình chưa được nạo vét định kỳ, cống nhỏ và vận hành thủ công, trạm bơm công suất nhỏ, xuống cấp, chưa đồng bộ và thiếu hiện đại.

  4. Phân bố phù sa và ảnh hưởng đến sản xuất: Phù sa có nồng độ cao nhất trên sông chính, giảm dần khi vào nội đồng. Khẩu độ cống ảnh hưởng đến việc truyền phù sa vào đồng ruộng, quyết định đa dạng sinh học và hiệu quả thau rửa môi trường. Việc bố trí nhiều cống hở hơn sẽ cải thiện truyền phù sa nhưng tăng chi phí đầu tư.

Thảo luận kết quả

Diễn biến lũ ngày càng khó lường với xu hướng đỉnh lũ giảm nhưng cường suất lũ tăng và thời gian duy trì lũ ngắn lại, gây khó khăn cho việc quản lý và sản xuất nông nghiệp. Tác động của thủy điện thượng nguồn làm thay đổi chế độ dòng chảy, đồng thời biến đổi khí hậu và nước biển dâng làm tăng thời gian ngập lũ, ảnh hưởng đến mùa vụ và sinh kế người dân.

Hệ thống đê bao và công trình thủy lợi hiện tại chưa đáp ứng đầy đủ yêu cầu kiểm soát lũ linh hoạt cho các kịch bản lũ nhỏ, vừa và lớn. Việc vận hành thủ công, công suất trạm bơm nhỏ và thiếu đồng bộ làm giảm hiệu quả quản lý nước. Phân bố phù sa không đồng đều ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng đất trồng, đòi hỏi giải pháp kỹ thuật phù hợp để tận dụng nguồn tài nguyên này.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, như hệ thống đê bao ở Mỹ (lưu vực sông Mississippi) và Bangladesh, cho thấy việc đầu tư đồng bộ hệ thống công trình kiểm soát lũ và quản lý tổng hợp tài nguyên nước giúp giảm thiểu thiệt hại và tăng sản lượng nông nghiệp. Ở ĐTM, việc áp dụng mô hình toán MIKE 11 cho phép mô phỏng chính xác các kịch bản lũ, hỗ trợ ra quyết định quản lý hiệu quả.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ lưu lượng lũ theo năm, bản đồ phân bố ô bao và công trình thủy lợi, biểu đồ nồng độ phù sa dọc kênh trục, giúp minh họa rõ ràng các phát hiện và hỗ trợ phân tích.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Hiện đại hóa hệ thống công trình thủy lợi: Đầu tư nâng cấp, mở rộng hệ thống đê bao, cống điều tiết và trạm bơm với công nghệ tự động hóa, công suất phù hợp nhằm kiểm soát lũ linh hoạt cho các kịch bản lũ nhỏ, vừa và lớn. Thời gian thực hiện trong 5 năm, chủ thể là các Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phối hợp với Bộ Nông nghiệp và PTNT.

  2. Tối ưu hóa vận hành ô bao và lịch thời vụ: Xây dựng quy trình vận hành ô bao theo kịch bản lũ, kết hợp điều chỉnh lịch thời vụ để tận dụng nguồn nước lũ, phù sa và giảm thiểu thiệt hại do ngập kéo dài. Thời gian triển khai 3 năm, chủ thể là chính quyền địa phương và các tổ chức nông dân.

  3. Phát triển mô hình quản lý tổng hợp tài nguyên nước: Áp dụng mô hình toán MIKE 11 để dự báo, mô phỏng và đánh giá các giải pháp quản lý lũ, hỗ trợ ra quyết định chính sách và quy hoạch phát triển bền vững vùng ĐTM. Chủ thể là các viện nghiên cứu, trường đại học và cơ quan quản lý nhà nước.

  4. Tăng cường bảo vệ và khai thác phù sa: Thiết kế khẩu độ cống hợp lý, bố trí nhiều cống hở để truyền phù sa vào đồng ruộng, nâng cao chất lượng đất và đa dạng sinh học, đồng thời giảm chi phí đầu tư. Thời gian thực hiện 4 năm, chủ thể là các đơn vị thi công công trình thủy lợi và chính quyền địa phương.

  5. Nâng cao nhận thức và đào tạo cộng đồng: Tổ chức các chương trình đào tạo, tập huấn về quản lý lũ, thích ứng biến đổi khí hậu và kỹ thuật sản xuất nông nghiệp bền vững cho người dân vùng ĐTM. Chủ thể là các tổ chức xã hội, chính quyền địa phương và các cơ sở đào tạo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý và hoạch định chính sách: Giúp xây dựng các chính sách quản lý lũ, phát triển nông nghiệp và bảo vệ môi trường phù hợp với điều kiện biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế vùng ĐTM.

  2. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực thủy lợi, môi trường và phát triển bền vững: Cung cấp cơ sở dữ liệu, mô hình và phương pháp nghiên cứu để phát triển các đề tài, dự án tiếp theo.

  3. Cơ quan quản lý thủy lợi và nông nghiệp địa phương: Hỗ trợ trong việc vận hành, bảo trì hệ thống công trình thủy lợi, điều chỉnh lịch thời vụ và triển khai các giải pháp kỹ thuật.

  4. Người dân và tổ chức nông dân vùng ĐTM: Nâng cao nhận thức về quản lý lũ, thích ứng với biến đổi khí hậu, áp dụng các kỹ thuật sản xuất nông nghiệp bền vững, giảm thiểu rủi ro thiên tai.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần quản lý lũ thay vì chỉ chống lũ?
    Quản lý lũ giúp tận dụng nguồn nước và phù sa lũ để phát triển nông nghiệp và bảo vệ môi trường, thay vì chỉ tập trung vào ngăn chặn lũ gây thiệt hại. Ví dụ, vùng ĐTM đã áp dụng mô hình “sống chung với lũ” để cân bằng giữa kiểm soát và khai thác lũ.

  2. Mô hình MIKE 11 có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
    MIKE 11 cho phép mô phỏng dòng chảy một chiều, tính toán lưu lượng, mực nước và vận chuyển phù sa trên hệ thống sông kênh phức tạp, hỗ trợ đánh giá các kịch bản lũ và hiệu quả giải pháp quản lý lũ chính xác và trực quan.

  3. Các giải pháp công trình và phi công trình khác nhau như thế nào?
    Giải pháp công trình bao gồm xây dựng, nâng cấp đê bao, cống, trạm bơm; giải pháp phi công trình là điều chỉnh lịch thời vụ, quản lý sử dụng đất, đào tạo cộng đồng. Cả hai phối hợp để đạt hiệu quả quản lý lũ bền vững.

  4. Ảnh hưởng của thủy điện thượng nguồn đến lũ vùng ĐTM ra sao?
    Thủy điện làm giảm lưu lượng đỉnh lũ, thay đổi thời gian và cường suất lũ, gây biến đổi chế độ dòng chảy, ảnh hưởng đến thời gian ngập lũ và phù sa, đòi hỏi điều chỉnh quản lý lũ phù hợp.

  5. Làm thế nào để tận dụng phù sa trong quản lý lũ?
    Bố trí khẩu độ cống hợp lý, nhiều cống hở để truyền phù sa từ kênh vào đồng ruộng, kết hợp vận hành ô bao theo kịch bản lũ để đảm bảo phù sa được phân bố đều, nâng cao chất lượng đất và năng suất cây trồng.

Kết luận

  • Lũ lụt vùng Đồng Tháp Mười diễn biến phức tạp, chịu ảnh hưởng bởi thủy điện thượng nguồn và biến đổi khí hậu, với xu hướng đỉnh lũ giảm nhưng cường suất tăng và thời gian duy trì lũ ngắn lại.
  • Hệ thống đê bao, cống, trạm bơm hiện tại chưa đáp ứng đầy đủ yêu cầu quản lý lũ linh hoạt, cần được hiện đại hóa và đồng bộ.
  • Mô hình toán MIKE 11 là công cụ hiệu quả để mô phỏng, đánh giá các kịch bản lũ và giải pháp quản lý lũ vùng ĐTM.
  • Đề xuất các giải pháp tổng hợp gồm hiện đại hóa công trình, tối ưu vận hành ô bao, phát triển mô hình quản lý tổng hợp, khai thác phù sa và nâng cao nhận thức cộng đồng.
  • Tiếp tục nghiên cứu, triển khai các giải pháp trong giai đoạn 2021-2030 nhằm phát triển bền vững vùng Đồng Tháp Mười, giảm thiểu thiệt hại do lũ và tận dụng nguồn tài nguyên lũ hiệu quả.

Các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng địa phương cần phối hợp chặt chẽ để triển khai các giải pháp quản lý lũ tổng thể, góp phần phát triển kinh tế xã hội bền vững vùng Đồng Tháp Mười trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp.