Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu (BĐKH) đang gây ra những tác động sâu rộng đến môi trường và xã hội toàn cầu, trong đó có hiện tượng ngập lụt do xả lũ hoặc vỡ đập hồ chứa nước. Tại Việt Nam, đặc biệt là tỉnh Vĩnh Phúc, các hiện tượng thời tiết cực đoan như mưa lớn, lũ quét, và sự gia tăng nhiệt độ trung bình đã làm tăng nguy cơ ngập lụt và vỡ đập, đe dọa an toàn tính mạng và tài sản của người dân. Hồ chứa nước Đồng Mỏ, với dung tích hữu ích 5,301 triệu m³ và diện tích lưu vực 17,5 km², đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước tưới cho 531 ha đất canh tác, cấp nước sinh hoạt cho khoảng 15.000 dân và phục vụ các hoạt động công nghiệp, chăn nuôi tại huyện Tam Đảo. Tuy nhiên, do địa hình dốc, dân cư tập trung dọc suối Thai Léc và các đập phụ, nguy cơ vỡ đập hoặc xả lũ khẩn cấp có thể gây thiệt hại nghiêm trọng.

Mục tiêu nghiên cứu là mô phỏng diễn biến ngập lụt theo các kịch bản xả lũ khẩn cấp và vỡ đập hồ Đồng Mỏ dưới tác động của biến đổi khí hậu, xây dựng bản đồ phân vùng ngập lụt hạ du, đồng thời đề xuất các giải pháp giảm thiểu thiệt hại và phương án ứng phó khẩn cấp. Nghiên cứu tập trung vào vùng hạ du hồ Đồng Mỏ gồm các xã Đạo Trù, Bồ Lý, Yên Dương và Đại Định, huyện Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc, trong giai đoạn từ năm 2013 đến 2018. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc nâng cao hiệu quả quản lý an toàn hồ chứa, giảm thiểu rủi ro thiên tai và thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết biến đổi khí hậu và tác động thủy văn: Biến đổi khí hậu làm thay đổi các đặc trưng khí tượng thủy văn như nhiệt độ, lượng mưa, tần suất và cường độ lũ, ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn hồ chứa và nguy cơ ngập lụt.
  • Mô hình thủy lực và mô phỏng vỡ đập: Sử dụng mô hình thủy lực 1 chiều và 2 chiều để mô phỏng dòng chảy, sóng vỡ đập và lan truyền ngập lụt. Các mô hình MIKE NAM, MIKE 11 HD, MIKE 21 HD và MIKE FLOOD được áp dụng để mô phỏng thủy văn, thủy lực và ngập lụt.
  • Khái niệm an toàn hồ chứa và quản lý rủi ro thiên tai: Đánh giá mức độ an toàn công trình, xác định các kịch bản nguy hiểm, xây dựng bản đồ ngập lụt và đề xuất giải pháp giảm thiểu thiệt hại.

Các khái niệm chính bao gồm: biến đổi khí hậu, ngập lụt do xả lũ, vỡ đập, mô hình thủy lực, bản đồ phân vùng ngập lụt, và phương án ứng phó khẩn cấp.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu khí tượng thủy văn từ các trạm Vĩnh Yên, Quảng Cư, Ngọc Thanh; dữ liệu địa hình, địa mạo, sử dụng đất, dân cư và hạ tầng từ ảnh vệ tinh chất lượng cao và bản đồ địa hình tỷ lệ 1/5000; số liệu vận hành hồ chứa Đồng Mỏ.
  • Phương pháp phân tích:
    • Thống kê các đặc trưng khí tượng thủy văn, dòng chảy trên lưu vực.
    • Mô phỏng thủy văn bằng mô hình MIKE NAM để xác định dòng chảy đầu vào.
    • Mô phỏng vỡ đập bằng mô hình HEC-RAS để mô phỏng các kịch bản vỡ đập tổ hợp giữa đập chính và đập phụ.
    • Mô phỏng ngập lụt bằng mô hình MIKE FLOOD kết hợp mô hình thủy lực 1 chiều và 2 chiều để mô phỏng lan truyền sóng lũ và phân vùng ngập lụt.
    • Phân tích GIS sử dụng phần mềm ArcGIS, MapInfo để xây dựng bản đồ phân vùng ngập lụt và đánh giá thiệt hại.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2013-2018, bao gồm thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, mô phỏng các kịch bản, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ lưu vực hồ Đồng Mỏ và vùng hạ du với diện tích khoảng 17,5 km², dân số khoảng 73.000 người tại huyện Tam Đảo. Phương pháp chọn mẫu dựa trên phân tích toàn bộ vùng ảnh hưởng của hồ chứa và các xã lân cận.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Diễn biến ngập lụt theo kịch bản xả lũ khẩn cấp: Mô phỏng cho thấy diện tích ngập lụt hạ du hồ Đồng Mỏ dao động từ khoảng 150 ha đến 300 ha tùy theo lưu lượng xả lũ, với độ sâu ngập trung bình từ 0,5 đến 2,5 m. Vận tốc dòng chảy lớn nhất tại các vị trí hạ du đạt tới 3,5 m/s, gây nguy cơ xói lở và thiệt hại cho các khu dân cư ven suối.
  2. Diễn biến ngập lụt theo kịch bản vỡ đập chính (VĐ1): Diện tích ngập lụt tăng lên khoảng 450 ha, độ sâu ngập trung bình từ 1 đến 4 m, vận tốc dòng chảy có thể lên đến 5 m/s tại các vị trí gần đập. Thời gian ngập lụt kéo dài từ 6 đến 12 giờ, gây thiệt hại nghiêm trọng về nhà cửa, sản xuất nông nghiệp và hạ tầng giao thông.
  3. Kịch bản vỡ đập phụ số 2 (VĐ2): Diện tích ngập lụt khoảng 350 ha, độ sâu ngập trung bình 1,5-3 m, vận tốc dòng chảy trung bình 3-4 m/s. Thiệt hại tập trung chủ yếu ở các xã Bồ Lý và Yên Dương.
  4. Kịch bản vỡ đập tổ hợp (VĐ3): Diện tích ngập lụt lớn nhất, lên tới 600 ha, độ sâu ngập trung bình 2-5 m, vận tốc dòng chảy có thể vượt 6 m/s, gây thiệt hại nặng nề về người và tài sản, đặc biệt tại các khu vực dân cư thấp trũng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các hiện tượng ngập lụt nghiêm trọng là do sự gia tăng lưu lượng dòng chảy và mưa lớn theo các kịch bản biến đổi khí hậu, kết hợp với địa hình dốc và mật độ dân cư tập trung dọc suối Thai Léc. So sánh với các nghiên cứu trước đây tại các hồ chứa khác ở Việt Nam và quốc tế, kết quả mô phỏng tại hồ Đồng Mỏ cho thấy mức độ rủi ro tương đương hoặc cao hơn do đặc điểm địa hình và quy mô hồ chứa.

Dữ liệu mô phỏng có thể được trình bày qua các biểu đồ thể hiện sự thay đổi diện tích ngập lụt theo thời gian, bản đồ phân vùng ngập lụt tỷ lệ 1/25.000, và bảng thống kê độ sâu ngập, vận tốc dòng chảy tại các vị trí trọng yếu. Kết quả này cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các phương án cảnh báo sớm và kế hoạch ứng phó thiên tai hiệu quả.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng hệ thống cảnh báo sớm và giám sát liên tục: Triển khai hệ thống cảm biến mưa, mực nước và vận tốc dòng chảy tại các vị trí trọng yếu trong lưu vực hồ Đồng Mỏ để cảnh báo kịp thời nguy cơ xả lũ và vỡ đập. Chủ thể thực hiện: UBND huyện Tam Đảo phối hợp Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn. Thời gian: trong vòng 1 năm.
  2. Hoàn thiện quy trình vận hành hồ chứa nước Đồng Mỏ: Áp dụng các kịch bản vận hành linh hoạt, ưu tiên giảm thiểu nguy cơ ngập lụt hạ du trong mùa mưa bão, đồng thời đảm bảo an toàn công trình. Chủ thể: Ban quản lý hồ chứa, Sở NN&PTNT. Thời gian: 6 tháng.
  3. Xây dựng và phổ biến bản đồ phân vùng ngập lụt chi tiết: Cung cấp bản đồ cho các cơ quan chức năng và người dân để nâng cao nhận thức và chuẩn bị ứng phó. Chủ thể: Viện Khoa học Thủy lợi, UBND huyện Tam Đảo. Thời gian: 1 năm.
  4. Tổ chức tập huấn, diễn tập ứng phó khẩn cấp: Đào tạo lực lượng cứu hộ, chính quyền địa phương và cộng đồng dân cư về các phương án ứng phó khi xảy ra xả lũ hoặc vỡ đập. Chủ thể: Ban chỉ huy phòng chống thiên tai huyện, các xã liên quan. Thời gian: hàng năm.
  5. Đầu tư nâng cấp công trình hồ chứa và hệ thống đập phụ: Kiểm tra, sửa chữa và nâng cao chất lượng kết cấu đập để giảm thiểu nguy cơ vỡ đập. Chủ thể: Sở Xây dựng, Ban quản lý hồ chứa. Thời gian: 2-3 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về thủy lợi và phòng chống thiên tai: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy trình vận hành hồ chứa và kế hoạch ứng phó thiên tai.
  2. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực thủy văn, biến đổi khí hậu và quản lý rủi ro thiên tai: Tham khảo phương pháp mô phỏng, phân tích dữ liệu và kết quả nghiên cứu để phát triển các nghiên cứu tiếp theo.
  3. Chính quyền địa phương và lực lượng cứu hộ: Áp dụng bản đồ phân vùng ngập lụt và các kịch bản mô phỏng để tổ chức diễn tập, nâng cao năng lực ứng phó khẩn cấp.
  4. Cộng đồng dân cư vùng hạ du hồ Đồng Mỏ: Nâng cao nhận thức về nguy cơ ngập lụt, vỡ đập và các biện pháp phòng tránh, bảo vệ tài sản và tính mạng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần nghiên cứu diễn biến ngập lụt hồ Đồng Mỏ?
    Nghiên cứu giúp đánh giá nguy cơ ngập lụt và vỡ đập, từ đó xây dựng các phương án phòng tránh, giảm thiểu thiệt hại và bảo đảm an toàn cho người dân và tài sản vùng hạ du.

  2. Các mô hình mô phỏng được sử dụng có độ chính xác như thế nào?
    Mô hình MIKE và HEC-RAS đã được hiệu chỉnh và kiểm định với dữ liệu thực tế, cho kết quả có độ tin cậy cao, phù hợp với điều kiện địa phương.

  3. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng ra sao đến an toàn hồ chứa?
    BĐKH làm tăng nhiệt độ, thay đổi lượng mưa và tần suất lũ, gây áp lực lớn lên công trình hồ chứa, làm tăng nguy cơ xả lũ khẩn cấp và vỡ đập.

  4. Giải pháp nào hiệu quả nhất để giảm thiểu thiệt hại do vỡ đập?
    Xây dựng hệ thống cảnh báo sớm, hoàn thiện quy trình vận hành hồ chứa, nâng cấp công trình và tổ chức diễn tập ứng phó là các giải pháp thiết thực và hiệu quả.

  5. Làm thế nào để cộng đồng dân cư chuẩn bị ứng phó khi xảy ra ngập lụt?
    Cần được phổ biến bản đồ ngập lụt, tham gia tập huấn, chuẩn bị phương án sơ tán và bảo vệ tài sản theo hướng dẫn của chính quyền địa phương.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã mô phỏng thành công diễn biến ngập lụt theo các kịch bản xả lũ khẩn cấp và vỡ đập hồ Đồng Mỏ, xác định phạm vi và mức độ thiệt hại tiềm tàng.
  • Xây dựng bộ bản đồ phân vùng ngập lụt chi tiết tỷ lệ 1/25.000 làm cơ sở cho công tác dự báo và cảnh báo.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm giảm thiểu thiệt hại và nâng cao an toàn hồ chứa trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
  • Kết quả nghiên cứu có giá trị thực tiễn cao, hỗ trợ chính quyền và cộng đồng trong công tác phòng chống thiên tai.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai hệ thống cảnh báo, hoàn thiện quy trình vận hành và tổ chức tập huấn ứng phó khẩn cấp.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ cộng đồng và tài sản trước nguy cơ ngập lụt và vỡ đập!