Nghiên Cứu Xây Dựng Bản Đồ Ngập Lụt Khu Vực Tỉnh Tiền Giang

Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt tỉnh Tiền Giang. Mô phỏng các kịch bản lũ, triều cường, đánh giá ảnh hưởng đến khu vực, cung cấp giải pháp phòng chống.

• Tác giả: Phạm Hồ Quốc Tuấn
• Người hướng dẫn: PGS. Đoàn Quang Trí
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Thủy văn học
• Đề tài: Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt khu vực tỉnh Tiền Giang
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Một số khái niệm
• 1.2. Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng của lũ, ngập lụt
• 1.3. Nghiên cứu trên thế giới
• 1.4. Nghiên cứu trong nước
• 1.5. Lựa chọn phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận văn
• 1.6. Tổng quan khu vực nghiên cứu
• 1.6.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
• 1.6.2. Đặc điểm dân sinh, kinh tế - xã hội
• 1.6.3. Đặc điểm khí tượng thủy văn
• 1.6.4. Phân tích diễn biến mưa - lũ trên lưu vực sông Mê Công và vùng Đồng bằng sông Cửu Long
• 1.6.5. Một số trận lũ điển hình gây ra ngập lụt trên địa bàn tỉnh Tiền Giang
• 1.7. Tiểu kết Chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: THU THẬP TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Thu thập và xử lý dữ liệu
• 2.1.1. Thu thập dữ liệu
• 2.1.2. Xử lý dữ liệu
• 2.2. Giới thiệu bộ công cụ mô hình MIKE
• 2.2.1. Mô hình MIKE 11
• 2.2.2. Mô hình MIKE 21
• 2.2.3. Mô hình MIKE FLOOD
• 2.3. Phương pháp xây dựng bản đồ ngập lụt
• 2.3.1. Cách tiếp cận
• 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4. Tiểu kết Chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT KHU VỰC TỈNH TIỀN GIANG
• 3.1. Thiết lập mô hình
• 3.1.1. Thiết lập sơ đồ thủy lực mạng sông
• 3.1.2. Thiết lập tài liệu địa hình, số liệu mặt cắt ngang
• 3.1.3. Miền tính, lưới tính
• 3.1.4. Điều kiện biên và điều kiện ban đầu
• 3.1.5. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 3.1.6. Mô hình triều
• 3.2. Xây dựng các kịch bản mô phỏng
• 3.2.1. Các kịch bản mô phỏng ảnh hưởng của lũ sông Cửu Long
• 3.2.2. Các kịch bản mô phỏng ảnh hưởng của thủy triều
• 3.2.3. Kịch bản mô phỏng ảnh hưởng của tổ hợp lũ - triều cường
• 3.3. Xây dựng bộ bản đồ mô phỏng ngập lụt theo các kịch bản
• 3.3.1. Các kịch bản mô phỏng ảnh hưởng của lũ sông Cửu Long
• 3.3.2. Các kịch bản mô phỏng ảnh hưởng của thủy triều
• 3.3.3. Kịch bản mô phỏng ảnh hưởng của tổ hợp lũ - triều cường
• 3.4. Nhận xét ngập lụt tỉnh Tiền Giang
• 3.4.1. Ảnh hưởng của lũ đến ngập lụt tỉnh Tiền Giang (KB 1,2,3,4)
• 3.4.2. Ảnh hưởng của triều cường đến ngập lụt tỉnh Tiền Giang (KB 5,6,7,8)
• 3.4.3. Ảnh hưởng của tổ hợp lũ - triều cường đến ngập lụt tỉnh Tiền Giang (KB 9,10,11,12,13,14,16,16)
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Bản Đồ Ngập Lụt Tỉnh Tiền Giang

Tiền Giang, một tỉnh thuộc Đồng bằng sông Cửu Long, đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế nông nghiệp của Việt Nam. Tuy nhiên, vị trí địa lý của tỉnh, giáp biển và nằm trong vùng ảnh hưởng của lũ từ sông Mê Kông, khiến Tiền Giang thường xuyên phải đối mặt với các loại hình thiên tai như lũ, triều cường, xâm nhập mặn và ngập lụt. Những diễn biến bất thường và có xu hướng cực đoan của thiên tai ngày càng gây ra nhiều thiệt hại lớn cho kinh tế và xã hội của tỉnh. Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt tỉnh Tiền Giang trở nên vô cùng cấp thiết để chủ động phòng chống và giảm thiểu rủi ro từ thiên tai. Theo số liệu báo cáo, năm 2011, lũ lụt và triều cường đã gây thiệt hại lên đến trên 245,4 tỉ đồng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống người dân và cơ sở hạ tầng. Nghiên cứu này ứng dụng mô hình MIKE 11, MIKE 21 và MIKE FLOOD để mô phỏng tác động của lũ, triều cường và tổ hợp lũ - triều cường đến tỉnh Tiền Giang.

1.1. Đặc Điểm Khí Tượng Thủy Văn Tác Động Ngập Lụt Tiền Giang

Tiền Giang chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều biển Đông và lũ từ Đồng Tháp Mười. Thủy triều ảnh hưởng trực tiếp đến các vùng ven biển, gây ra ngập úng khi triều cường dâng cao. Lượng mưa lớn và kéo dài trong mùa mưa lũ, kết hợp với hệ thống thoát nước kém, cũng là nguyên nhân gây ngập lụt diện rộng. Đỉnh lũ ở Tân Châu năm 2011 đạt mức 4,86m, gây ngập sâu ở các huyện phía Tây Tiền Giang. Các hiện tượng thời tiết cực đoan như bão và áp thấp nhiệt đới cũng góp phần làm gia tăng nguy cơ ngập lụt. Diễn biến biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và cường độ của các hiện tượng thời tiết cực đoan này. Việc phân tích chi tiết các đặc điểm khí tượng thủy văn là cơ sở quan trọng để xây dựng bản đồ ngập lụt chính xác.

1.2. Tình Hình Kinh Tế Xã Hội và Rủi Ro Ngập Lụt Tiền Giang

Nền kinh tế của Tiền Giang chủ yếu dựa vào sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là trồng lúa và cây ăn trái. Ngập lụt gây thiệt hại lớn cho mùa màng, ảnh hưởng đến thu nhập của người dân và an ninh lương thực của tỉnh. Cơ sở hạ tầng, bao gồm giao thông và thủy lợi, cũng bị hư hại do ngập lụt, gây khó khăn cho việc đi lại và sản xuất. Mật độ dân số cao ở nhiều khu vực làm tăng nguy cơ rủi ro khi xảy ra ngập lụt. Tình trạng quy hoạch đô thị và nông thôn chưa hợp lý cũng góp phần làm gia tăng tình trạng ngập lụt. Việc xây dựng bản đồ ngập lụt giúp đánh giá rủi ro và có kế hoạch ứng phó hiệu quả, bảo vệ người dân và tài sản.

II. Thách Thức Trong Quản Lý Ngập Lụt ở Tỉnh Tiền Giang

Mặc dù công tác phòng chống thiên tai đã được Đảng và Nhà nước quan tâm, nhưng vẫn còn nhiều hạn chế và yếu kém trong công tác quản lý ngập lụt tại Tiền Giang. Hệ thống giám sát, dự báo và cảnh báo sớm còn thiếu, chủ yếu dựa vào thông tin từ quốc gia và khu vực. Cơ sở hạ tầng phòng chống thiên tai còn yếu, nhiều tuyến đê bao xuống cấp và chưa đồng bộ. Ứng dụng khoa học công nghệ trong chỉ đạo, điều hành lực lượng ứng phó còn hạn chế. Sự phối hợp giữa các ban ngành và địa phương trong công tác phòng chống thiên tai chưa thực sự hiệu quả. Biến đổi khí hậu làm cho tình hình ngập lụt trở nên phức tạp và khó dự đoán hơn, đòi hỏi phải có giải pháp ứng phó toàn diện và căn cơ.

2.1. Hạn Chế Trong Dự Báo Ngập Lụt Sớm và Độ Chính Xác Dữ Liệu

Công tác dự báo ngập lụt hiện tại còn phụ thuộc nhiều vào hệ thống dự báo của quốc gia và khu vực, thiếu thông tin chi tiết và trực quan cho địa phương. Độ chính xác của dữ liệu đầu vào, như dữ liệu địa hình, khí tượng thủy văn, còn hạn chế, ảnh hưởng đến chất lượng dự báo. Thiếu các mô hình dự báo chuyên biệt, phù hợp với đặc điểm địa hình và thủy văn của Tiền Giang. Khả năng cảnh báo sớm còn hạn chế, chưa đáp ứng được yêu cầu phòng chống thiên tai hiệu quả. Cần nâng cao năng lực dự báo và cảnh báo sớm để người dân và chính quyền có thể chủ động ứng phó với ngập lụt.

2.2. Thiếu Hụt Cơ Sở Hạ Tầng Chống Ngập Lụt và Ứng Phó Khẩn Cấp

Nhiều tuyến đê bao tại Tiền Giang còn yếu, nhỏ, xuống cấp và chưa được đầu tư đồng bộ. Hệ thống thoát nước chưa đáp ứng được nhu cầu, đặc biệt là ở các khu vực đô thị và nông thôn. Thiếu phương tiện và trang thiết bị phục vụ tìm kiếm cứu nạn khi xảy ra ngập lụt. Cơ sở vật chất và nhân lực phục vụ công tác phòng chống thiên tai còn thiếu, chưa đáp ứng được yêu cầu. Cần đầu tư xây dựng và nâng cấp cơ sở hạ tầng phòng chống thiên tai, đảm bảo an toàn cho người dân và tài sản.

III. Phương Pháp Xây Dựng Bản Đồ Ngập Lụt Mô Hình MIKE và GIS

Luận văn sử dụng mô hình MIKE 11, MIKE 21 và MIKE FLOOD để mô phỏng tác động của lũ, triều cường và tổ hợp lũ - triều cường đến khu vực tỉnh Tiền Giang. MIKE 11 được sử dụng để mô phỏng dòng chảy trong hệ thống sông kênh. MIKE 21 được sử dụng để mô phỏng dòng chảy hai chiều trên đồng bằng ngập lũ. MIKE FLOOD kết nối MIKE 11 và MIKE 21 để mô phỏng ngập lụt một cách toàn diện. GIS (Geographic Information System) được sử dụng để xây dựng bản đồ địa hình, bản đồ ngập lụt và phân tích không gian. Phương pháp này cho phép đánh giá một cách chi tiết và trực quan mức độ ngập lụt ở các khu vực khác nhau của tỉnh.

3.1. Thu Thập và Xử Lý Dữ Liệu Khí Tượng Thủy Văn cho MIKE

Việc thu thập dữ liệu là bước quan trọng để đảm bảo độ chính xác của mô hình. Dữ liệu cần thu thập bao gồm số liệu lượng mưa, mực nước, lưu lượng từ các trạm khí tượng thủy văn. Dữ liệu địa hình được thu thập từ bản đồ địa hình và mô hình độ cao số (DEM). Dữ liệu sử dụng đất được thu thập từ ảnh viễn thám và bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Dữ liệu công trình thủy lợi cũng được thu thập để mô phỏng tác động của các công trình đến dòng chảy. Các dữ liệu này sau đó được xử lý và đưa vào mô hình MIKE để thực hiện mô phỏng.

3.2. Thiết Lập và Hiệu Chỉnh Mô Hình Thủy Lực Sử Dụng MIKE 11 21

Mô hình MIKE 11 được sử dụng để mô phỏng dòng chảy trong hệ thống sông kênh chính của Tiền Giang. Mô hình MIKE 21 được sử dụng để mô phỏng dòng chảy trên đồng bằng ngập lũ, nơi nước có thể tràn ra khỏi sông kênh. Hai mô hình này được kết nối với nhau bằng MIKE FLOOD để mô phỏng ngập lụt một cách toàn diện. Sau khi thiết lập mô hình, cần thực hiện hiệu chỉnh và kiểm định để đảm bảo mô hình phản ánh đúng thực tế. Quá trình này bao gồm so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực đo và điều chỉnh các thông số mô hình cho phù hợp.

IV. Xây Dựng Bản Đồ Ngập Lụt Tiền Giang Theo Các Kịch Bản

Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt cho tỉnh Tiền Giang dựa trên nhiều kịch bản khác nhau. Các kịch bản này bao gồm kịch bản lũ sông Cửu Long với các cấp mực nước khác nhau, kịch bản triều cường với các tần suất khác nhau và kịch bản tổ hợp lũ - triều cường. Bản đồ ngập lụt thể hiện rõ các khu vực bị ngập, độ sâu ngập và thời gian ngập úng. Thông tin này rất hữu ích cho công tác phòng chống thiên tai, quy hoạch và quản lý rủi ro ngập lụt.

4.1. Mô Phỏng Ảnh Hưởng Lũ Sông Cửu Long và Triều Cường

Mô phỏng ảnh hưởng của lũ sông Cửu Long được thực hiện với các cấp mực nước khác nhau, ví dụ như 3.0m, 3.5m, 4.0m và 4.5m tại Tân Châu. Mô phỏng ảnh hưởng của triều cường được thực hiện với các tần suất khác nhau, ví dụ như 1%, 2%, 5% và 10%. Kết quả mô phỏng cho thấy các khu vực ven sông và ven biển chịu ảnh hưởng nặng nề nhất từ lũ và triều cường. Các kịch bản tổ hợp lũ - triều cường cho thấy tác động ngập lụt có thể nghiêm trọng hơn nhiều so với từng yếu tố riêng lẻ. Việc xây dựng các kịch bản khác nhau giúp đánh giá rủi ro một cách toàn diện.

4.2. Đánh Giá Diện Tích Ngập Lụt Theo Cấp Huyện và Mức Độ Thiệt Hại

Kết quả mô phỏng cho phép đánh giá diện tích ngập lụt theo từng cấp huyện, giúp chính quyền địa phương có kế hoạch ứng phó phù hợp. Mức độ thiệt hại do ngập lụt được ước tính dựa trên diện tích ngập lụt, độ sâu ngập và loại hình sử dụng đất. Thông tin này rất quan trọng để xây dựng kế hoạch phục hồi kinh tế sau thiên tai. Bản đồ ngập lụt được sử dụng để xác định các khu vực cần ưu tiên đầu tư cơ sở hạ tầng phòng chống thiên tai. Kết quả cho thấy sự cần thiết phải có các giải pháp phòng chống ngập lụt tổng thể và dài hạn.

V. Ứng Dụng Bản Đồ Ngập Lụt Tiền Giang Quy Hoạch và Quản Lý

Bản đồ ngập lụt tỉnh Tiền Giang có nhiều ứng dụng quan trọng trong quy hoạch, quản lý và phòng chống thiên tai. Bản đồ này giúp xác định các khu vực có nguy cơ ngập lụt cao, từ đó điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất và xây dựng cơ sở hạ tầng phù hợp. Bản đồ ngập lụt cũng giúp đánh giá rủi ro và xây dựng kế hoạch ứng phó khẩn cấp khi có thiên tai xảy ra. Ngoài ra, bản đồ ngập lụt còn được sử dụng để nâng cao nhận thức cộng đồng về nguy cơ ngập lụt và các biện pháp phòng tránh.

5.1. Điều Chỉnh Quy Hoạch và Xây Dựng Cơ Sở Hạ Tầng Phòng Chống

Quy hoạch sử dụng đất cần được điều chỉnh để tránh xây dựng nhà ở và công trình quan trọng ở các khu vực có nguy cơ ngập lụt cao. Cơ sở hạ tầng cần được xây dựng và nâng cấp để giảm thiểu tác động của ngập lụt, ví dụ như hệ thống đê điều, cống thoát nước, trạm bơm. Cần có kế hoạch di dời dân cư ở các khu vực có nguy cơ ngập lụt nghiêm trọng. Việc ứng dụng bản đồ ngập lụt giúp đưa ra các quyết định quy hoạch và xây dựng dựa trên cơ sở khoa học.

5.2. Nâng Cao Nhận Thức Cộng Đồng và Xây Dựng Kế Hoạch Ứng Phó

Nâng cao nhận thức cộng đồng về nguy cơ ngập lụt và các biện pháp phòng tránh là rất quan trọng. Cần tổ chức các buổi tập huấn, diễn tập để người dân biết cách ứng phó khi có ngập lụt xảy ra. Kế hoạch ứng phó cần được xây dựng chi tiết, bao gồm các biện pháp sơ tán, cứu hộ, cung cấp lương thực và nước uống. Việc ứng dụng bản đồ ngập lụt giúp xây dựng kế hoạch ứng phó hiệu quả và giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt.

VI. Kết Luận và Kiến Nghị Nâng Cao Năng Lực Quản Lý Ngập Lụt

Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt tỉnh Tiền Giang đã đạt được nhiều kết quả quan trọng, cung cấp thông tin hữu ích cho công tác phòng chống thiên tai và phát triển kinh tế - xã hội. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện bản đồ ngập lụt để nâng cao độ chính xác và tính ứng dụng. Đồng thời, cần có các giải pháp đồng bộ để nâng cao năng lực quản lý ngập lụt, bao gồm đầu tư cơ sở hạ tầng, nâng cao năng lực dự báo và cảnh báo, và tăng cường sự tham gia của cộng đồng.

6.1. Hoàn Thiện Mô Hình và Nâng Cao Độ Chính Xác Bản Đồ Ngập Lụt

Cần tiếp tục thu thập và cập nhật dữ liệu để nâng cao độ chính xác của mô hình. Mô hình cần được hoàn thiện để phản ánh tốt hơn các yếu tố ảnh hưởng đến ngập lụt, ví dụ như biến đổi khí hậu, hệ thống thủy lợi. Bản đồ ngập lụt cần được cập nhật thường xuyên để phản ánh tình hình thực tế. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà khoa học và các nhà quản lý để đảm bảo tính ứng dụng của bản đồ ngập lụt.

6.2. Tăng Cường Sự Tham Gia Của Cộng Đồng và Chính Sách Hỗ Trợ

Cần tăng cường sự tham gia của cộng đồng trong công tác phòng chống thiên tai. Người dân cần được cung cấp thông tin đầy đủ và được tham gia vào quá trình ra quyết định. Cần có chính sách hỗ trợ cho người dân bị ảnh hưởng bởi ngập lụt, ví dụ như hỗ trợ về tài chính, nhà ở và việc làm. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa chính quyền, các tổ chức xã hội và cộng đồng để đảm bảo hiệu quả của công tác phòng chống thiên tai.

Nội dung chính

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.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu - Nêu một số khái niệm về lũ lụt; tổng quan về các nghiên cứu lũ, ngập lụt trong và ngoài nước. Nhất là tham khảo tìm hiểu các nội dung nghiên cứu về xây dựng bản đồ ngập lụt; trên cơ sở nội dung của nghiên cứu lựa chọn phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận văn. - Tìm hiểu thông tin tổng quan khu vực nghiên cứu như: vị trí đặc điểm địa lý tự nhiên, đặc điểm kinh tế - xã hội, đặc điểm khí tượng thủy văn, phân tích diễn biến mưa, lũ và nhất là các nội dung về tình hình lũ, triều cường ngập lụt trong những năm gần đây ảnh hưởng trực tiếp đến địa phương tỉnh Tiền Giang. - Xác định được tác nhân gây nên ngập lụt có nguồn gốc từ khí 6 tượng thủy văn.

Thông qua các phương pháp nghiên cứu, tìm hiểu lựa chọn mô hình toán để giải quyết các mục tiêu đặt ra, cụ thể lựa chọn và xây dựng sơ đồ khối sử dụng mô hình MIKE 11, MIKE 21 và MIKE FLOOD để mô phỏng và xây dựng bản đồ ngập lụt khu vực tỉnh Tiền Giang. Chương 2: Thu thập tài liệu và phương pháp nghiên cứu - Thu thập, xữ lý các dữ liệu phục vụ cho việc chạy mô hình như: Số liệu lượng mưa, mực nước, lưu lượng, dữ liệu bản đồ (bản đồ địa hình, bản đồ sử dụng đất), dữ liệu báo cáo, dữ liệu dự báo mô hình triều, dữ liệu công trình (hệ thống công trình đê sông, bờ bao). Tất cả các dữ liệu trên được thu thập từ nguồn các cơ quan chuyên ngành của nhà nước, số liệu KTTV từ mạng lưới quan trắc quốc gia, chính thống, có độ tin cậy cao. - Giới thiệu về mô hình MIKE, cụ thể: MIKE 11, MIKE 21 và MIKE FLODD của Viện Thủy lực Đan Mạch (Danish Hydraulics Institute, DHI).

- Phương pháp xây dựng bản đồ ngập lụt: cách tiếp cận; thống kê và phân tích số liệu mực nước thực đo, số liệu liên quan, dữ liệu địa hình và số liệu các mô hình mô phỏng, dự báo mực nước để phục vụ chạy các mô hình. Chương 3: Xây dựng bản đồ ngập lụt khu vực tỉnh Tiền Giang - Thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình - Xây dựng các kịch bản dùng cho: Mô phỏng do lũ, triều và tổ hơp lũ - triều. cụ thể: Nhóm kịch bản mô phỏng ảnh hưởng của lũ; triều cường theo tần suất; tổ hợp lũ - triều. - Xây dựng bộ bản đồ mô phỏng ngập lụt theo các kịch bản và dây là bộ sản phẩm kết quả của luận văn.

Kết luận và kiến nghị - Qua kết quả nghiên cứu nêu lên kết luận về nguyên nhân và ảnh hưởng ngập lụt ở khu vực tỉnh Tiền Giang. Đề xuất các ứng dụng kết quả trong phục vụ phòng chống thiên tai, quy hoạch và phát triển kinh tế - xã hội tại địa phương. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Một số khái niệm Hình 1.

Một số hình ảnh miêu tả khái niệm lũ, lụt [2]. Nước lũ do mưa (hay băng, tuyết ở những nước vùng vĩ độ cao) sinh ra nên mùa lũ thường đi đôi với mùa mưa. Mùa lũ ở Bắc bộ từ tháng 5-6 đến tháng 9-10, Bắc Trung bộ từ tháng 6-7 đến tháng 10-11, Trung và Nam Trung bộ: tháng 10-12, Tây 8 nguyên: tháng 6-12, Nam bộ: tháng 7-12. Tuy vậy, đầu mùa mưa cũng có thể có lũ sớm, như lũ “tiểu mãn”, thường xảy ra vào “tiết tiểu mãn” (tháng 5) hàng năm ở vùng núi phía bắc nước ta.

Song mùa lũ hàng năm cúng biến động cùng với mùa mưa, thậm chí sớm muộn 1-2 tháng so với trung bình nhiều năm. Lũ lụt là hiện tượng thuỷ văn đặc biệt nguy hiểm, nhất là lũ quét. Trong một số trường hợp nó có sức tàn phá khủng khiếp và trở thành thảm hoạ tự nhiên, như trận lũ quét năm 1998 ở thị xã Lai châu (cũ) đã xoá sổ cả bản Mường Lay và khu vực thị xã. Lũ thường xảy ra ở vùng núi, nơi có địa hình đồi núi cao chen kẽ với thung lũng và sông suối thấp.

Vào các tháng mùa mưa có các trận mưa lớn, cường độ mạnh, nước mưa tích luỹ nhanh, nếu đất tại chỗ đã no nước thì nước mưa đổ cả vào dòng chảy, dễ gây ra lũ. Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng của lũ, ngập lụt 1. Nghiên cứu trên thế giới Trên thế giới việc nghiên cứu, áp dụng các mô hình thủy văn, thủy lực cho việc mô phỏng ảnh hưởng của lũ, ngập lụt đã được sử dụng khá phổ biến; nhiều mô hình đã được xây dựng và áp dụng cho dự báo hồ chứa, dự báo lũ trên các hệ thống sông, phục vụ cho công tác qui hoạch phòng lũ. Một số mô hình đã được ứng dụng thực tế trong công tác mô phỏng và dự báo dòng chảy cho các lưu vực sông có thể được liệt kê ra như sau: Viện Thủy lực Đan Mạch (Danish Hydraulics Institute, DHI) xây dựng phần mềm dự báo lũ bao gồm: Mô hình NAM tính toán và dự báo dòng chảy từ mưa; Mô hình MIKE 11 tính toán thủy lực, dự báo dòng chảy trong sông và cảnh báo ngập lụt.

Phần mềm này đã được áp dụng rất rộng rãi và rất thành công ở nhiều nước trên thế giới. Trong khu vực Châu Á, mô hình đã được áp dụng để dự báo lũ lưu vực sông Mun-Chi và Songkla ở Thái Lan, lưu vực sông ở Bangladesh và Kenya [50]-[52]. Wallingford kết hợp với Hacrow đã xây dựng phần mềm ISIS cho tính toán dự báo lũ và ngập lụt. Phần mềm bao gồm các môđun: Mô hình đường đơn vị tính toán và dự báo dòng chảy từ mưa; mô hình ISIS tính toán thủy lực, dự báo dòng chảy trong sông và cảnh báo ngập lụt.

Phần mềm này đã được áp dụng khá rộng rãi ở nhiều nước 9 trên thế giới, đã được áp dụng cho sông Mê Kông trong chương trình Sử dụng Nước do ủy hội Mê Kông Quốc tế chủ trì thực hiện [57]. Ở Việt Nam, mô hình iSIS được sử dụng để tính toán trong dự án phân lũ và phát triển thủy lợi lưu vực sông Đáy do Hà Lan tài trợ. Trung tâm khu vực, START Đông Nam Á (Southeast Asia START Regional Center) đang xây dựng “Hệ thống dự báo lũ thời gian thực cho lưu vực sông Mê Kông”. Hệ thống này được xây dựng dựa trên mô hình thủy văn khu vực có thông số phân bố, tính toán dòng chảy từ mưa.

Hệ thống dự báo được phân thành 3 phần: thu nhận số liệu từ vệ tinh và các trạm tự động, dự báo thủy văn và dự báo ngập lụt. Thời gian dự kiến dự báo là 1 hoặc 2 ngày. Viện Điện lực (EDF) của Pháp đã xây dựng phần mềm TELEMAC tính các bài toán thuỷ lực 1 và 2 chiều [51]-[52], [61]. TELEMAC-2D là phần mềm tính toán thủy lực 2 chiều, nằm trong hệ thống phần mềm TELEMAC.

TELEMAC-2D đã được kiểm nghiệm theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của Châu Âu về độ tin cậy; mô hình này đã được áp dụng tính toán rất nhiều nơi ở Cộng hòa Pháp và trên thế giới. Ở Việt Nam, mô hình đã được cài đặt tại Viện Cơ học Hà Nội và Khoa Xây dựng - Thuỷ lợi - Thuỷ điện, Trường Đại học Kỹ thuật Đà nẵng và đã được áp dụng thử nghiệm để tính toán dòng chảy tràn vùng Vân Cốc - Đập Đáy [26], lưu vực sông Hồng đoạn trước Hà Nội [47], và tính toán ngập lụt khu vực thành phố Đà Nẵng. Trung tâm kỹ thuật thủy văn (Mỹ) đã xây dựng bộ mô hình HEC-1 để tính toán thủy văn, trong đó có HEC-1F là chương trình dự báo lũ từ mưa và diễn toán lũ trong sông. Mô hình đã được áp dụng rất rộng rãi trên thế giới.

Ở Châu Á, mô hình đã được áp dụng ở Indonesia, Thái Lan. Mô hình cũng đã được áp dụng để tính toán lũ hệ thống sông Thu Bồn ở Việt Nam [27]. Gần đây, mô hình được cải tiến và phát triển thành HMS có giao diện đồ hoạ thuận lợi cho người sử dụng. Trong một nghiên cứu về hệ thống dự báo lũ cho sông Maritsa và Tundzha [54], đã kết hợp sử dụng mô đun mưa - dòng chảy MIKE 11-NAM và mô đun thủy lực MIKE 11-HD để tiến hành dự báo.

Các mô hình này đã được hiệu chỉnh sử dụng số liệu các trận lũ năm 2005 và 2006. Kết quả từ hai mô hình này được kết hợp sử dụng 10 với phần mềm FloodWatch để kết xuất ra mực nước dự báo và các cảnh báo tại các điểm xác định. Kết quả cho thấy rằng, số liệu đầu vào quyết định độ lớn của thời gian dự kiến. Kết quả sẽ chính xác hơn nếu thời gian dự kiến ngắn và ngược lại.

Trong nghiên cứu này cũng đã sử dụng chức năng cập nhật mực nước và lưu lượng tính toán theo mực nước và lưu lượng thực đo tại các vị trí biên đầu vào. Vidyapriya và Ramalingam (2019) [40], đã áp dụng mô hình hóa lũ lụt thủy lực bằng phần mềm MIKE URBAN đã được ứng dụng tại Ấn Độ cho thành phố Chennai, nơi gặp phải vấn đề nghiêm trọng liên quan đến ngập lụt đô thị. Nghiên cứu này đã phát triển một phương pháp luận để mô phỏng toàn diện các quá trình ngập lụt bằng cách sử dụng các mô hình thủy động lực học 1D. Bằng cách cho phép giải pháp đồng thời các quá trình lượng mưa và dòng chảy, thoát nước đô thị và lũ lụt, phương pháp này có thể được sử dụng để ước tính rủi ro ngập lụt tiềm ẩn của bất kỳ hệ thống thoát nước được thiết kế nào.

Mô hình được phát triển sau đó đã được trình diễn trên Chennai 2005 trong các điều kiện của các cơn bão thiết kế 5 năm, 10 năm, 25 năm và 50 năm. Sau khi hiệu chuẩn, mô hình ghép nối 1D-2D có thể được tích hợp với hệ thống giám sát trực tuyến và Internet để phát triển mô hình thời gian thực cho dự báo thủy văn và hỗ trợ quyết định. Nghiên cứu trong nước Trong những năm gần đây, một trong những mô hình được ứng dụng nhiều trong công tác dự báo lũ ở Việt Nam là mô hình thủy lực MIKE 11, có thể kể đến một số nghiên cứu được áp dụng như: Mai Văn Khiêm và cs (2019) [3]: “Nghiên cứu khả năng đáp ứng của hệ thống thoát nước trên địa bàn TP.HCM trong điều kiện biến đổi khí hậu” với những mục tiêu cơ bản là: Đánh giá diễn biến mưa trong thời gian gần đây dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, sự xuất hiện của các giá trị mưa vượt tần suất thiết kế trên địa bàn TP.