Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Tiền Giang, thuộc Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), là một trong những khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề của các hiện tượng thiên tai như lũ lụt, triều cường và xâm nhập mặn. Với diện tích tự nhiên 2.556 km² và dân số khoảng 1,785 triệu người năm 2020, Tiền Giang có nền kinh tế chủ yếu dựa vào nông nghiệp, đặc biệt là cây ăn trái và thủy sản. Hàng năm, tỉnh phải đối mặt với các trận lũ lớn từ thượng nguồn sông Mê Công, kết hợp với triều cường biển Đông, gây ngập úng diện rộng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống và sản xuất của người dân. Ví dụ, trận lũ năm 2011 đã làm ngập trên 600 ha dứa, hơn 13.400 ha vườn cây ăn trái, thiệt hại ước tính trên 245,4 tỉ đồng và gây ra 6 trường hợp chết đuối.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng bản đồ ngập lụt khu vực tỉnh Tiền Giang nhằm mô phỏng tác động của lũ, triều cường và tổ hợp lũ - triều cường, từ đó hỗ trợ công tác phòng chống thiên tai và phát triển kinh tế - xã hội. Nghiên cứu tập trung vào giai đoạn hiện tại với phạm vi toàn tỉnh, sử dụng các mô hình thủy lực hiện đại để đánh giá mức độ và phạm vi ngập lụt theo các kịch bản mực nước khác nhau. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao khả năng dự báo, cảnh báo và quản lý rủi ro thiên tai, góp phần giảm thiểu thiệt hại và bảo vệ phát triển bền vững cho tỉnh Tiền Giang.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình thủy văn, thủy lực hiện đại nhằm mô phỏng quá trình ngập lụt do lũ và triều cường. Hai mô hình chính được áp dụng là:

  • Mô hình MIKE 11: Mô hình thủy lực một chiều dùng để mô phỏng dòng chảy trong sông, kênh và vùng ngập lũ. Mô hình này sử dụng hệ phương trình Saint-Venant để tính toán mực nước và lưu lượng dọc theo sông, phù hợp với việc mô phỏng dòng chảy chính trong hệ thống sông Tiền và các kênh chính.

  • Mô hình MIKE 21: Mô hình thủy lực hai chiều dùng để mô phỏng dòng chảy tràn bãi, vùng cửa sông và ven biển, bao gồm các quá trình thủy triều, sóng và vận chuyển vật chất. Mô hình này giúp mô phỏng chi tiết quá trình nước tràn bờ và ngập úng trên các vùng đồng bằng thấp.

Ngoài ra, mô hình MIKE FLOOD được sử dụng để kết hợp ưu điểm của MIKE 11 và MIKE 21, cho phép mô phỏng đồng thời dòng chảy một chiều trong sông và dòng chảy hai chiều trên vùng ngập lụt, giúp xây dựng bản đồ ngập lụt chính xác hơn.

Các khái niệm chính bao gồm: lũ lụt, triều cường, tổ hợp lũ - triều cường, ngập lụt, mô hình thủy lực, bản đồ ngập lụt, và tần suất mực nước.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu quan trắc mưa, mực nước, lưu lượng từ các trạm thủy văn trên địa bàn tỉnh Tiền Giang và lưu vực sông Mê Công, dữ liệu địa hình số (DEM), bản đồ sử dụng đất, cùng các thông tin về công trình thủy lợi, đê bao. Dữ liệu được thu thập từ các cơ quan nhà nước có thẩm quyền, đảm bảo độ tin cậy cao.

Phương pháp phân tích sử dụng bộ mô hình MIKE (MIKE 11, MIKE 21, MIKE FLOOD) kết hợp với công cụ GIS để mô phỏng các kịch bản ngập lụt do lũ, triều cường và tổ hợp lũ - triều cường. Các kịch bản mô phỏng được xây dựng với các mức mực nước khác nhau: 3,0m, 3,5m, 4,0m và 4,5m cho lũ; tần suất triều cường 1%, 2%, 5% và 10%; và các tổ hợp lũ - triều cường tương ứng với các cấp báo động.

Cỡ mẫu nghiên cứu là toàn bộ diện tích tỉnh Tiền Giang với mạng lưới trạm quan trắc thủy văn gồm nhiều trạm chính như Mỹ Tho, Hòa Bình, Vàm Kênh, Vũng Tàu. Phương pháp chọn mẫu dựa trên các vị trí quan trọng về thủy văn và địa lý nhằm đảm bảo tính đại diện cho toàn tỉnh.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ thu thập dữ liệu, thiết lập mô hình, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình dựa trên các trận lũ điển hình (năm 2000, 2011, 2018), đến mô phỏng các kịch bản và xây dựng bản đồ ngập lụt, tổng kết và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phạm vi ngập lụt do lũ sông Cửu Long: Mô phỏng cho thấy diện tích ngập lụt tăng theo cấp mực nước lũ, với kịch bản mực nước 4,5m làm ngập khoảng 140.000 ha, tập trung chủ yếu ở các huyện phía Tây như Cai Lậy, Cái Bè, Châu Thành và Tân Phước. So với kịch bản 3,0m, diện tích ngập tăng khoảng 60%.

  2. Ảnh hưởng của triều cường: Các kịch bản triều cường với tần suất 1% đến 10% cho thấy triều cường gây ngập úng diện rộng, đặc biệt tại vùng ven biển và các khu vực thấp trũng. Diện tích ngập do triều cường có thể lên đến 20.000 ha trong kịch bản tần suất 1%, giảm dần theo tần suất tăng.

  3. Tác động tổ hợp lũ - triều cường: Khi kết hợp lũ và triều cường, diện tích ngập lụt tăng đáng kể, vượt quá tổng diện tích ngập của từng hiện tượng riêng lẻ. Ví dụ, kịch bản lũ 4,0m kết hợp triều cường báo động cấp 3 làm ngập trên 160.000 ha, tăng khoảng 15% so với tổng diện tích ngập riêng biệt.

  4. Hiệu quả mô hình MIKE FLOOD: Mô hình kết hợp cho phép mô phỏng chính xác hơn quá trình ngập lụt, thể hiện rõ sự lan truyền nước tràn bờ và ngập úng trên các vùng đồng bằng thấp, giúp xây dựng bản đồ ngập lụt chi tiết theo từng kịch bản.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của ngập lụt là do sự kết hợp giữa lũ thượng nguồn sông Mê Công và triều cường biển Đông, cùng với đặc điểm địa hình thấp trũng và hệ thống đê bao chưa đồng bộ. Kết quả mô phỏng phù hợp với các trận lũ thực tế như năm 2011 và 2018, khi mực nước tại các trạm Mỹ Tho, Hòa Bình đạt đỉnh trên 2m, gây ngập sâu và kéo dài.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, việc sử dụng bộ mô hình MIKE kết hợp GIS cho phép mô phỏng đa chiều, chi tiết và có độ tin cậy cao hơn so với các mô hình thủy lực đơn chiều hoặc mô hình thống kê truyền thống. Kết quả này có thể được trình bày qua các biểu đồ diện tích ngập theo từng kịch bản, bản đồ ngập lụt chi tiết theo cấp huyện, và bảng thống kê thiệt hại tương ứng.

Ý nghĩa của nghiên cứu là cung cấp công cụ hỗ trợ dự báo, cảnh báo và lập kế hoạch phòng chống thiên tai hiệu quả, đồng thời phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội bền vững cho tỉnh Tiền Giang.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng hệ thống cảnh báo ngập lụt sớm: Ứng dụng kết quả mô hình để thiết lập hệ thống cảnh báo sớm, cập nhật liên tục các kịch bản ngập lụt theo thời gian thực, nhằm giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường, Đài Khí tượng Thủy văn tỉnh. Thời gian: trong 1-2 năm tới.

  2. Nâng cấp và đồng bộ hệ thống đê bao, công trình thủy lợi: Tăng cường đầu tư, nâng cấp các tuyến đê bao yếu, cải tạo hệ thống cống điều tiết nước để tăng khả năng chống chịu lũ và triều cường. Chủ thể: Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng tỉnh, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn. Thời gian: 3-5 năm.

  3. Quy hoạch sử dụng đất và phát triển đô thị thích ứng với ngập lụt: Áp dụng bản đồ ngập lụt để điều chỉnh quy hoạch phát triển nông nghiệp, công nghiệp và đô thị, hạn chế xây dựng tại các vùng ngập sâu, ưu tiên phát triển các vùng cao, giảm thiểu rủi ro thiên tai. Chủ thể: Sở Xây dựng, Sở Quy hoạch - Kiến trúc. Thời gian: liên tục trong các kế hoạch phát triển.

  4. Tăng cường đào tạo, nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình đào tạo, tập huấn về phòng chống thiên tai, sử dụng bản đồ ngập lụt và cảnh báo sớm cho người dân và các cấp chính quyền địa phương. Chủ thể: UBND các huyện, xã, các tổ chức xã hội. Thời gian: hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và phòng chống thiên tai: Sở Tài nguyên và Môi trường, Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai tỉnh Tiền Giang có thể sử dụng kết quả để nâng cao hiệu quả công tác dự báo, cảnh báo và lập kế hoạch ứng phó thiên tai.

  2. Các nhà quy hoạch và phát triển đô thị, nông nghiệp: Sở Xây dựng, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn có thể tham khảo bản đồ ngập lụt để điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất, phát triển bền vững, giảm thiểu rủi ro ngập úng.

  3. Các nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành thủy văn, môi trường: Luận văn cung cấp phương pháp luận và mô hình ứng dụng thực tiễn, là tài liệu tham khảo quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo về mô phỏng ngập lụt và quản lý rủi ro thiên tai.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội tại Tiền Giang: Người dân và các tổ chức xã hội có thể sử dụng thông tin bản đồ ngập lụt để nâng cao nhận thức, chủ động phòng tránh và ứng phó với các hiện tượng thiên tai.

Câu hỏi thường gặp

  1. Bản đồ ngập lụt được xây dựng dựa trên dữ liệu nào?
    Bản đồ được xây dựng dựa trên số liệu quan trắc mưa, mực nước, lưu lượng từ các trạm thủy văn, dữ liệu địa hình số (DEM), bản đồ sử dụng đất và thông tin công trình thủy lợi. Các dữ liệu này được xử lý và mô phỏng bằng bộ mô hình MIKE kết hợp GIS.

  2. Mô hình MIKE có ưu điểm gì so với các mô hình khác?
    MIKE là bộ mô hình thủy lực hiện đại, có khả năng mô phỏng đồng thời dòng chảy một chiều trong sông (MIKE 11) và dòng chảy hai chiều trên vùng ngập lụt (MIKE 21), kết hợp trong MIKE FLOOD giúp mô phỏng chính xác quá trình ngập lụt phức tạp, phù hợp với điều kiện địa hình và thủy văn của Tiền Giang.

  3. Các kịch bản mô phỏng ngập lụt được xây dựng như thế nào?
    Các kịch bản mô phỏng dựa trên các mức mực nước lũ khác nhau (3,0m đến 4,5m), tần suất triều cường (1% đến 10%) và tổ hợp lũ - triều cường với các cấp báo động khác nhau. Mỗi kịch bản phản ánh mức độ ngập lụt và phạm vi ảnh hưởng tương ứng.

  4. Kết quả mô phỏng có thể ứng dụng thực tiễn ra sao?
    Kết quả giúp các cơ quan quản lý dự báo, cảnh báo sớm, lập kế hoạch phòng chống thiên tai, điều chỉnh quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, đồng thời hỗ trợ cộng đồng dân cư chủ động ứng phó với ngập lụt.

  5. Nghiên cứu có đề xuất giải pháp nào để giảm thiểu ngập lụt?
    Nghiên cứu đề xuất nâng cấp hệ thống đê bao, xây dựng hệ thống cảnh báo sớm, điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất, tăng cường đào tạo nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt gây ra.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xây dựng thành công bộ bản đồ ngập lụt khu vực tỉnh Tiền Giang dựa trên mô hình thủy lực MIKE 11, MIKE 21 và MIKE FLOOD, mô phỏng các kịch bản lũ, triều cường và tổ hợp lũ - triều cường.
  • Kết quả cho thấy diện tích ngập lụt tăng theo cấp mực nước và sự kết hợp giữa lũ và triều cường làm gia tăng đáng kể phạm vi ngập.
  • Nghiên cứu cung cấp công cụ hỗ trợ dự báo, cảnh báo và lập kế hoạch phòng chống thiên tai hiệu quả, góp phần bảo vệ phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Tiền Giang.
  • Đề xuất các giải pháp nâng cấp hệ thống đê bao, xây dựng hệ thống cảnh báo sớm, điều chỉnh quy hoạch và nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai ứng dụng bản đồ ngập lụt trong công tác quản lý, đào tạo nhân lực và cập nhật mô hình theo dữ liệu mới để nâng cao độ chính xác và hiệu quả phòng chống thiên tai.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ cộng đồng và phát triển bền vững tỉnh Tiền Giang trước thách thức ngập lụt ngày càng gia tăng.