Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Ba, trải dài qua 4 tỉnh Tây Nguyên và duyên hải Nam Trung Bộ, là một trong 9 lưu vực sông lớn của Việt Nam với diện tích khoảng 13.900 km². Vùng hạ du sông Ba thuộc tỉnh Phú Yên có diện tích tự nhiên 308.763 ha, bao gồm thành phố Tuy Hòa và 5 huyện lân cận. Lưu vực này có lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1.880 mm, nguồn thủy năng lớn với tổng công suất lắp máy thủy điện khoảng 737 MW, sản lượng điện hàng năm đạt khoảng 3,22 tỷ kWh. Tuy nhiên, vùng hạ du sông Ba thường xuyên chịu ảnh hưởng nghiêm trọng của lũ lụt, đặc biệt trong các năm gần đây với các trận lũ gây thiệt hại lớn về người và tài sản, như trận lũ tháng 11/2009 với thiệt hại ước tính hơn 3.000 tỷ đồng.

Nghiên cứu tập trung đánh giá tác động của các công trình thủy điện và giao thông đến tình hình lũ vùng hạ du sông Ba, phân tích nguyên nhân hình thành lũ, đồng thời đề xuất các giải pháp phòng tránh và giảm nhẹ thiệt hại do lũ gây ra. Phạm vi nghiên cứu chủ yếu tập trung tại tỉnh Phú Yên, với dữ liệu thu thập từ các trạm khí tượng, thủy văn và các báo cáo chính thức của các cơ quan quản lý. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản lý tài nguyên nước, quy hoạch phát triển kinh tế xã hội và phòng chống thiên tai hiệu quả, góp phần bảo vệ an toàn tính mạng và tài sản của người dân vùng hạ du.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn áp dụng các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về thủy văn và thủy lực nhằm phân tích và mô phỏng dòng chảy lũ, tác động của các công trình thủy điện và giao thông đến lũ vùng hạ du. Hai mô hình chính được sử dụng là mô hình NAM (Nedbør-Afstrømnings-Model) và mô hình thủy lực MIKE 11, MIKE 21.

  • Lý thuyết thủy văn: Phân tích quá trình hình thành lũ dựa trên các yếu tố khí tượng như lượng mưa, cường độ mưa, phân bố mưa, cùng với đặc điểm địa hình và chế độ thủy triều.
  • Lý thuyết thủy lực: Mô phỏng dòng chảy một chiều và hai chiều trên lưu vực, đánh giá ảnh hưởng của các công trình thủy điện và giao thông đến lưu lượng và mực nước lũ.
  • Khái niệm chính: Lũ chính vụ, lũ sớm, dung tích phòng lũ hồ chứa, khẩu độ cống thoát lũ, tác động bậc thang thủy điện, ngập úng vùng hạ du.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu nghiên cứu bao gồm số liệu khí tượng thủy văn từ 14 trạm quan trắc, số liệu thiệt hại do lũ từ các báo cáo của tỉnh Phú Yên, tài liệu quy hoạch và các kết quả nghiên cứu trước đây.

Phương pháp phân tích gồm:

  • Phương pháp kế thừa: Tổng hợp, phân tích các tài liệu, báo cáo, kết quả nghiên cứu liên quan đến lưu vực sông Ba.
  • Phương pháp điều tra, thu thập: Thu thập số liệu hiện trạng, điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, công trình thủy điện, giao thông và thiệt hại do lũ.
  • Phương pháp mô hình hóa thủy văn và thủy lực: Ứng dụng mô hình NAM để tính toán dòng chảy, mô hình MIKE 11 và MIKE 21 để mô phỏng thủy lực và ngập lụt vùng hạ du. Cỡ mẫu dữ liệu thu thập từ các trạm quan trắc trong khoảng thời gian từ năm 1977 đến 2013, lựa chọn phương pháp phân tích dựa trên tính phù hợp với đặc điểm lưu vực và mục tiêu nghiên cứu.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2013 đến 2015, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng và kiểm định mô hình, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tác động của thủy điện đến lũ vùng hạ du: Các hồ chứa thủy điện trên lưu vực sông Ba có tổng dung tích hữu ích khoảng 1,6 tỷ m³, tuy nhiên không có hồ nào có dung tích phòng lũ riêng biệt. Việc vận hành các hồ theo kiểu bậc thang khiến khi hồ thượng lưu xả lũ, hồ hạ lưu cũng phải xả theo, làm tăng đỉnh lũ và kéo dài thời gian ngập úng. Ví dụ, trận lũ tháng 11/2009 gây thiệt hại hơn 3.000 tỷ đồng có nguyên nhân một phần do thủy điện xả lũ không đúng quy trình.

  2. Ảnh hưởng của công trình giao thông đến dòng chảy lũ: Hệ thống giao thông như Quốc lộ 1A, đường sắt Bắc Nam cắt ngang các tuyến thoát lũ, làm giảm khả năng tiêu thoát nước, gây ngập úng kéo dài. Các cống thoát lũ hiện tại có khẩu độ không đủ lớn, làm tăng mực nước lũ thượng lưu các công trình giao thông.

  3. Đặc điểm lũ và thiệt hại vùng hạ du: Mùa lũ kéo dài từ tháng 9 đến tháng 12, chiếm 65-75% tổng lượng dòng chảy năm. Mực nước lũ tại trạm Tuy Hòa có thể vượt 5 m, gây ngập úng diện rộng với độ sâu từ 0,5 đến 2 m, ảnh hưởng đến gần 25.000 ha đất canh tác và hàng trăm nghìn dân cư. Thiệt hại do lũ từ năm 1999 đến 2011 ước tính lên đến hàng nghìn tỷ đồng, với hàng trăm người chết và mất tích.

  4. Hiệu quả các công trình phòng chống lũ hiện tại: Hệ thống đê, kè bảo vệ bờ sông còn hạn chế, chủ yếu mang tính cục bộ, chưa có hệ thống đê sông kiên cố. Các hồ chứa thủy lợi và thủy điện chưa phát huy hiệu quả phòng chống lũ do dung tích phòng lũ nhỏ và quy trình vận hành chưa tối ưu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính làm gia tăng mức độ và thiệt hại do lũ là sự kết hợp giữa yếu tố tự nhiên như lượng mưa lớn, địa hình dốc, cùng với tác động của các công trình thủy điện và giao thông. Việc vận hành hồ chứa thủy điện chưa có quy trình liên hồ hiệu quả dẫn đến hiện tượng lũ chồng lũ, làm tăng đỉnh lũ và kéo dài thời gian ngập úng. Các công trình giao thông với khẩu độ cống không phù hợp làm cản trở dòng chảy, gây ngập úng kéo dài tại vùng hạ du.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, việc kết hợp giải pháp công trình và phi công trình là xu hướng hiệu quả trong phòng chống lũ. Các mô hình thủy văn và thủy lực như MIKE 11, MIKE 21 được áp dụng thành công trong việc mô phỏng và dự báo lũ, hỗ trợ xây dựng các phương án vận hành hồ chứa và quy hoạch giao thông phù hợp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ mực nước lũ lớn nhất theo các phương án vận hành hồ chứa, bảng so sánh thiệt hại theo từng năm và bản đồ phân bố ngập lụt vùng hạ du. Các kết quả này giúp minh chứng rõ ràng tác động của các công trình và hiệu quả các giải pháp đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa thủy điện nhằm tối ưu hóa dung tích phòng lũ, giảm đỉnh lũ cho vùng hạ du. Thời gian thực hiện: 1-2 năm. Chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phối hợp với các đơn vị quản lý thủy điện.

  2. Tăng cường nâng cấp, mở rộng khẩu độ cống thoát lũ trên các tuyến giao thông chính như Quốc lộ 1A, đường sắt Bắc Nam để đảm bảo dòng chảy lũ được tiêu thoát nhanh chóng. Thời gian thực hiện: 2-3 năm. Chủ thể: Bộ Giao thông Vận tải và tỉnh Phú Yên.

  3. Tôn cao và nạo vét một số đoạn bờ sông thấp, cải tạo lòng dẫn sông nhằm tăng khả năng chứa và thoát lũ, giảm ngập úng vùng hạ du. Thời gian thực hiện: 3 năm. Chủ thể: Ban Quản lý dự án phòng chống lũ và các địa phương liên quan.

  4. Phát triển các giải pháp phi công trình như quy hoạch sử dụng đất, xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt, nâng cao nhận thức cộng đồng về phòng chống lũ. Thời gian thực hiện: liên tục. Chủ thể: UBND tỉnh, các tổ chức xã hội và cộng đồng dân cư.

  5. Ứng dụng rộng rãi các mô hình thủy văn, thủy lực trong công tác dự báo, cảnh báo lũ và quy hoạch phát triển để nâng cao hiệu quả quản lý và giảm thiểu thiệt hại. Chủ thể: Viện Quy hoạch Thủy lợi, các cơ quan nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách trong lĩnh vực tài nguyên nước, phòng chống thiên tai, giúp xây dựng các quy trình vận hành hồ chứa và quy hoạch phát triển hạ tầng phù hợp.

  2. Các kỹ sư, chuyên gia thủy lợi, thủy văn và giao thông để áp dụng mô hình thủy lực, thủy văn trong thiết kế, vận hành công trình và đánh giá tác động môi trường.

  3. Các nhà nghiên cứu, học viên cao học, sinh viên chuyên ngành kỹ thuật tài nguyên nước, môi trường và quản lý thiên tai nhằm tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình hóa và phân tích dữ liệu thực tiễn.

  4. Cơ quan quản lý địa phương và cộng đồng dân cư vùng hạ du sông Ba để nâng cao nhận thức về tác động của các công trình và tham gia vào các giải pháp phòng chống lũ hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao các hồ thủy điện trên lưu vực sông Ba không có dung tích phòng lũ riêng?
    Các hồ thủy điện chủ yếu được thiết kế để phát điện và tưới tiêu, dung tích phòng lũ thường rất nhỏ hoặc không có, do đó không thể cắt giảm hoàn toàn lượng lũ đến vùng hạ du. Việc vận hành hồ cũng ưu tiên an toàn công trình và sản xuất điện.

  2. Ảnh hưởng của các công trình giao thông đến lũ vùng hạ du như thế nào?
    Các công trình giao thông như đường bộ, đường sắt cắt ngang dòng chảy lũ với khẩu độ cống không đủ lớn làm giảm khả năng tiêu thoát nước, gây ngập úng kéo dài và tăng mực nước lũ thượng lưu.

  3. Mô hình thủy văn và thủy lực nào được sử dụng trong nghiên cứu?
    Mô hình NAM được dùng để tính toán dòng chảy, mô hình MIKE 11 và MIKE 21 được sử dụng để mô phỏng thủy lực một chiều và hai chiều, giúp đánh giá tác động của công trình và đề xuất giải pháp phòng chống lũ.

  4. Giải pháp nào được đề xuất để giảm thiểu thiệt hại do lũ?
    Giải pháp bao gồm xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa, nâng cấp khẩu độ cống thoát lũ, tôn cao và nạo vét bờ sông, phát triển giải pháp phi công trình như quy hoạch sử dụng đất và nâng cao nhận thức cộng đồng.

  5. Tác động của lũ đến kinh tế xã hội vùng hạ du sông Ba ra sao?
    Lũ gây ngập úng diện rộng, thiệt hại lớn về nhà cửa, cơ sở hạ tầng, nông nghiệp và thủy sản, ảnh hưởng đến sinh kế và an toàn tính mạng người dân. Ví dụ, trận lũ năm 2009 gây thiệt hại hơn 3.000 tỷ đồng và làm chết 79 người.

Kết luận

  • Lưu vực sông Ba có tiềm năng thủy năng lớn nhưng thường xuyên chịu thiệt hại nghiêm trọng do lũ, đặc biệt vùng hạ du tỉnh Phú Yên.
  • Các công trình thủy điện và giao thông có tác động đáng kể làm tăng đỉnh lũ và kéo dài thời gian ngập úng.
  • Hệ thống công trình phòng chống lũ hiện tại còn hạn chế, chưa đáp ứng được yêu cầu bảo vệ vùng hạ du.
  • Nghiên cứu đã ứng dụng thành công các mô hình thủy văn, thủy lực để đánh giá tác động và đề xuất các giải pháp công trình và phi công trình hiệu quả.
  • Đề xuất xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa, nâng cấp hệ thống cống thoát lũ, cải tạo bờ sông và phát triển giải pháp phi công trình nhằm giảm thiểu thiệt hại do lũ.

Next steps: Triển khai thực hiện các giải pháp đề xuất, hoàn thiện quy trình vận hành hồ chứa, nâng cấp hạ tầng giao thông và tăng cường công tác dự báo, cảnh báo lũ.

Call to action: Các cơ quan quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng dân cư cần phối hợp chặt chẽ để thực hiện hiệu quả các giải pháp phòng chống lũ, bảo vệ an toàn tính mạng và tài sản cho vùng hạ du sông Ba.