CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu liên quan trong và ngoài nước 1. Các nghiên cứu ngoài nước Thế giới đang phải chịu những tổn thất nặng nề do thiên tai, trong đó có lũ lụt, một trong những loại hình thiên tai phổ biến và gây thiệt hại nặng nề nhất, thường xuyên nhất. Con người bên cạnh việc phải đối phó và thích nghi với thiên nhiên thì cũng đang phải gánh chịu những hậu quả không nhỏ do chính mình tạo ra.
Các thành phố vốn hình thành ở ven sông, biển phải đối mặt với nạn ngập úng. London (Anh quốc) với sông Thames bị thu hẹp lại gặp bão lớn từ biển Bắc, triều cường đã làm cho phần lớn thành phố ngập trong nước năm 1952. Tokyo (Nhật Bản) đã có bão lớn đổ vào, mưa to kéo dài làm ngập các đường ngầm trong thành phố vào năm 1971. Kulalumpua (Malaysia) vùng trũng trung tâm thủ đô - trước năm 2005, khi chưa làm hệ thống thoát nước SMART, trung tâm thành phố cũng bị ngập nặng khi mưa bão.
Bên cạnh các nguyên nhân đến từ tự nhiên như mưa nhiều hơn, bão gió thất thường hơn, nước biển dâng cao. tình trạng lũ lụt trên thế giới còn có chung nguyên nhân là do tác động của các công trình thủy điện, giao thông, đô thị hoá mạnh, tăng diện tích xây dựng nhà cửa và đường xá, đồng thời giảm diện tích ngập nước, các dòng sông thiên nhiên bị khai thác, tác động và hệ thống kênh rạch tiêu thoát bị thu hẹp. Cơn bão Katrina cuối tháng 8/2005 là bài học đắt giá cho nước Mỹ do việc xây dựng nhiều đập thủy điện dọc theo sông Misissippi đã ngăn không cho phù sa ra cửa sông bồi đắp cho những bãi bùn triều là lực ma sát đáng kể có thể làm giảm tốc độ của bão. Thêm vào đó, người ta lại xây dựng những bức tường kiên cố xung quanh thành phố nhằm bảo vệ khu đô thị ngăn không cho phù sa vào (dù ở mức hạn chế) và do đó không có đất ngập nước mà xung quanh thành phố chỉ là nước trắng.
Hậu quả là bão Katrina đã ập vào thành phố mà không hề bị một lực cản nào nên độ tàn phá cự kỳ lớn (ước tính cứ mỗi 2,7 dặm đất ngập nước có thể giảm được 1 foot (0,3048m) của bão nhiệt đới). 4 Việc nghiên cứu các giải pháp phòng chống lũ lụt được đặc biệt quan tâm và hướng tiếp cận trên thế giới hầu hết là sự kết hợp giữa các giải pháp công trình và phi công trình. Các giải pháp công trình thường được sử dụng như hồ chứa, đê điều, cải tạo lòng sông.; các giải pháp phi công trình như xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt, quy hoạch trồng rừng và bảo vệ rừng, xây dựng và vận hành các phương án phòng tránh lũ lụt và di dân khi cần khi có thông tin dự báo và cảnh báo chính xác cũng được sử dụng rất nhiều. Song song với các nghiên cứu việc áp dụng các mô hình thủy văn, thủy lực trong việc diễn toán lũ trong sông đã được sử dụng khá phổ biến; nhiều mô hình đã được xây dựng áp dụng cho dự báo hồ chứa, dự báo lũ cho hệ thống sông, cho công tác quy hoạch phòng chống lũ trên thế giới.
Có thể kể đến một số nghiên cứu sau đây: - Quận Sewer, khu vực Đông Bắc Ohio (Mỹ), tiến hành một nghiên cứu về lưu vực Doan Brook từ năm 1998 đến năm 2001. Mục đích của nghiên cứu này là phát triển một phương pháp tiếp cận toàn diện cho việc kiểm soát thời tiết ẩm ướt ảnh hưởng đến Doan Brook, cả về chất lượng nước, ngập lụt và xói mòn kênh. Lũ lụt là một mối quan tâm hàng đầu ở vùng hạ du nhiều năm. Khu vực này bao gồm một khu đô thị Rockefeller Park, với một trục đường chính dọc theo dòng suối.
Thông thường một lần hoặc hai lần một năm, con đường này được yêu cầu đóng lại khi lũ xảy ra. Cũng do con đường này cản trở, lũ lụt đã gây thiệt hại nhiều tài sản quan trọng ở khu vực Đại học Circle phía thượng nguồn công viên. Nghiên cứu này bằng tính chế độ thủy lực đã đề xuất nắn dòng sông và xây dựng một cây cầu qua vùng trũng và đã giải quyết triệt để vấn đề giao thông và lũ lụt. - Nghiên cứu “Tăng nguy cơ lũ lụt ở Malaysia: nguyên nhân và giải pháp” đăng trên tạp chí Disaster Prevention and Management cho thấy nguy cơ lũ lụt ở Malaysia đã tăng đáng báo động trong những thập kỷ gần đây.
Nguyên nhân phần lớn là do thay đổi đặc tính vật lý của hệ thống thuỷ văn do các hoạt động của con người: tiếp tục phát triển vùng đồng bằng đông dân cư, xâm lấn vào vùng ngập lũ, phá rừng và đồi dốc phát triển. Sự phát triển nhanh chóng và suy thoái môi trường đang bị lãng quên một cách nhanh chóng, con người chỉ xem những lợi ích tích cực 5 của một nền kinh tế đang bùng nổ trong khi không chú ý nhiều đến các tác động tiêu cực của chúng. Tucci, chuyên gia tại Viện nghiên cứu Nước thuộc trường Đại học Liên bang Rio Grande do Sul, đã đưa ra một ví dụ điển hình về một hệ thống đập kiểm soát lũ tại châu thổ sông Itajaí-Açu ở Santa Catarina (Braxin). Đó là hệ thống gồm ba con đập được xây dựng trong những năm 1970 - 1980, gồm đập Tây nằm ở thượng nguồn sông Itajaí-Oeste ở thành phố Taió, đập Nam ở thượng nguồn sông Itajaí do Sul tại thành phố Ituporanga và đập Ibirama trên sông Hercílio.
Thiết kế của các con đập này với sức chứa lớn và cửa cống thấp cho phép xả lũ dần dần trong một thời gian dài. - Tại Ấn Độ, năm 2004, một dự án nghiên cứu kết hợp giữa Viện Công nghệ Quốc gia Ấn Độ với Viện Thủy lực Đan Mạch được thực hiện trên cơ sở ứng dụng mô hình MIKE11 và MIKE SHE để tính toán tối ưu hóa hệ thống thủy nông. Dự án được thực hiện trên hệ thống thủy nông Mahanadi, bao gồm hồ chứa và hệ thống kênh thuộc loại lớn nằm ở miền Trung của Ấn Độ. Nhờ công cụ MIKE 11 và MIKE SHE, dự án đã tiến hành tính toán mô phỏng lượng mưa trên lưu vực, tính toán thủy lực trên các hệ thống sông, xây dựng quy trình vận hành hồ chứa và vận hành hệ thống kênh nội đồng.
Qua các nghiên cứu trên, có thể thấy các hoạt động phát triển của con người ngày càng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sống của chúng ta, đặc biệt là các khu dân cư ở hạ lưu các lưu vực sông. Trước đây khi thế giới cần phát triển kinh tế thì tác động của các công trình thủy điện, giao thông chưa được coi trọng. Gần đây, khi hậu quả của việc phát triển này ngày càng rõ rệt, một số quốc gia lớn như Mỹ, Nhật Bản… thậm chí còn dỡ bỏ một số công trình. Tuy nhiên, đây là vấn đề khó với các quốc gia đang phát triển như Việt Nam chúng ta.
Do đó, cần thiết phải có những nghiên cứu chuyên sâu, chi tiết để có thể đánh giá đúng và đầy đủ tác động của các hoạt động kinh tế nói trên đến tình hình lũ lụt thiên tai nói riêng và đến vấn đề quản lý, bảo vệ và sử dụng hợp lý, bền vững tài nguyên nước trên thế giới nói chung. Các nghiên cứu trong nước Trong những năm gần đây ở Việt Nam nói chung và ở miền Trung nói riêng phải gánh chịu những đợt bão lũ liên tiếp, cơn lũ này chưa qua, cơn lũ khác lại ập đến, lũ chồng lũ đã cướp đi hàng trăm sinh mạng, nhấn chìm hàng vạn ngôi nhà cùng hàng nghìn công trình hạ tầng cơ sở trường học, cầu đường, cống, đê kè… gây thiệt hại vô cùng lớn đối với toàn nền kinh tế của miền Trung. Chỉ tính riêng trận lũ tháng 10/2007 vùng miền Trung đã bị thiệt hại nặng nề: ngoài 76 người chết thì các công trình giao thông, công trình thủy lợi và các cơ sở hạ tầng khác cũng bị thiệt hại nghiêm trọng, tổng thiệt hại toàn vùng khoảng 1.500 tỷ đồng, trong đó riêng tỉnh Quảng Trị bị thiệt hại 232 tỷ đồng. Đặc biệt là đợt lũ kép tháng 10/2010 do mưa lũ kéo dài nhiều ngày đã gây thiệt hại nặng về tài sản cho người dân các địa phương suốt dải miền Trung, riêng Hà Tĩnh đã có 51 người chết, tổng thiệt hại về tài sản ước tính 6.374 tỷ đồng, các tỉnh Quảng Trị, Quảng Bình, Hà Tĩnh, Nghệ An và Thanh Hoá đã bị thiệt hại lớn với tổng số 143 người chết, hàng trăm người bị thương, tỉnh Quảng Ngãi có trên 50.000 ngôi nhà bị ngập, tỉnh Bình Định mưa lũ nhấn chìm 20.000 nhà dân, thành phố Quy Nhơn bị ngập nước với mức ngập sâu 0,5 đến 2m, tỉnh Phú Yên, nhiều tuyến đường ở thành phố Tuy Hoà đã bị ngập sâu 0,5 đến 1m.
Mưa lũ cũng gây sạt lở nặng các tuyến đường 1A, đường sắt, chia cắt mạng lưới đường giao thông liên huyện đặc biệt là các tuyến đường ở vùng hạ lưu các sông. Ở Việt Nam, phòng chống thiên tai nói chung và phòng chống lũ lụt nói riêng cho các tỉnh miền Trung được Chính phủ đặc biệt quan tâm và đầu tư rất nhiều kinh phí cho công tác nghiên cứu. Các chương trình, dự án, đề tài nghiên cứu về vấn đề này có thể kể đến là: - Đề tài cấp nhà nước Nghiên cứu cơ sở khoa học cho giải pháp tổng thể giải quyết các mâu thuẫn lợi ích trong việc khai thác sử dụng tài nguyên nước lãnh thổ Tây Nguyên được thực hiện bởi Viện Địa lý - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam liên kết với trường Đại học Thủy lợi; Viện Khoa học Thủy lợi; Ngân hàng Thế giới (năm 2012) đã chỉ ra một trong các tác động của các công trình thủy điện là hiện tượng lũ chồng lũ do trong khi ở hạ lưu đã xuất hiện đỉnh lũ 7 thì ở thượng lưu để đảm bảo an toàn cho công trình hồ chứa phải xả cấp tập gây nên ngập lụt ở hạ du sâu hơn và thời gian ngập kéo dài hơn bình thường. Đề tài đã sử dụng mô hình MIKE BASIN để tính toán và kiến nghị ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa cho cả năm hệ thống bậc thang thủy điện Sông Ba, Đồng Nai, Sê San, Srêpôk với mục tiêu bảo đảm an toàn tuyệt đối cho công trình, cung cấp điện lên lưới điện quốc gia phục vụ kinh tế xã hội và góp phần cắt giảm nhẹ lũ cho hạ du.