Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang làm gia tăng mức độ khốc liệt của các loại hình thiên tai, gây thiệt hại ước tính trung bình 170 tỷ USD mỗi năm trên toàn thế giới. Tại Việt Nam, khoảng 12 triệu người dân sinh sống tại khu vực ven biển thường xuyên đối mặt trực tiếp với hiểm họa bão lũ. Trong bối cảnh đó, huyện Tuy An thuộc tỉnh Phú Yên với tổng diện tích tự nhiên 40.803,7 ha và dân số 123.422 người là một trong những địa bàn xung yếu, chịu tổn thương nặng nề nhất do thiên tai tại dải đồng bằng duyên hải Nam Trung Bộ.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là nhận diện quy luật thủy văn, tình trạng ngập lụt cục bộ và đánh giá mức độ tổn thương của hệ thống canh tác nông nghiệp ở hạ lưu lưu vực sông Kỳ Lộ – con sông lớn thứ hai của tỉnh Phú Yên với diện tích lưu vực 2.058 km2. Mục tiêu cụ thể nhằm làm rõ diễn biến lũ lụt giai đoạn 2018–2022, phân tích định lượng các thiệt hại đối với ngành trồng trọt, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản, đồng thời xây dựng hệ thống giải pháp thích ứng bền vững trước các kịch bản biến đổi khí hậu đến năm 2035.

Không gian nghiên cứu bao quát 15 đơn vị hành chính của huyện Tuy An, trải dài dọc theo mạng lưới sông Cái, sông Nhân Mỹ và đầm Ô Loan. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng về thủy văn - thổ nhưỡng, phục vụ trực tiếp cho công tác quy hoạch mùa vụ, giảm nhẹ rủi ro thiên tai và bảo vệ sinh kế cho hơn 59.624 lao động nông - lâm - thủy sản trên địa bàn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng quan điểm hệ thống và lý thuyết tính dễ bị tổn thương sinh kế để phân tích mối tương tác đa chiều giữa tai biến tự nhiên và hoạt động sản xuất nông nghiệp. Các mô hình nghiên cứu tích hợp phương pháp đánh giá nguy cơ hiểm họa với năng lực chống chịu thực tế của cộng đồng địa phương theo khung phân tích rủi ro thiên tai của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu.

Nội dung lý thuyết tập trung vào 4 khái niệm nền tảng:

  • Lũ: Mực nước và lưu lượng dòng chảy vượt ngưỡng bình thường, phân loại theo mùa vụ gồm lũ tiểu mãn tháng 5, lũ sớm tháng 8–9, lũ chính vụ tháng 10–11 và lũ muộn tháng 12 đến tháng 1 năm sau.
  • Lụt: Hiện tượng ngập nước trên diện rộng do dòng chảy tràn bờ, gây ngập úng đồng ruộng và phá hủy hạ tầng nông thôn.
  • Cấp báo động lũ: Hệ thống quy chuẩn thủy văn từ Báo động I đến Báo động III theo Quyết định số 05/2020/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ nhằm xác định cấp độ ngập lụt nguy hiểm.
  • Biến đổi khí hậu và kịch bản phát thải: Khung kịch bản đường tập trung đại diện RCP 4.5 biểu thị xu thế gia tăng lượng mưa cực đoan và mực nước biển dâng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tiến hành thu thập chuỗi số liệu quan trắc khí tượng thủy văn giai đoạn 2011–2020 tại trạm Hà Bằng, kết hợp thống kê chi tiết diện tích đất nông nghiệp 33.965,58 ha cùng hồ sơ thiệt hại thiên tai của toàn bộ 15 xã, thị trấn trên địa bàn huyện Tuy An trong chu kỳ 2018–2022 và các mốc so sánh lịch sử năm 2009, 2016. Phương pháp chọn mẫu toàn diện theo cấp hành chính và tiểu lưu vực được áp dụng nhằm loại bỏ sai số thống kê, đảm bảo tính đại diện cho toàn bộ các tiểu vùng sinh thái từ đồi núi thấp đến đồng bằng ven biển.

Quy trình phân tích kết hợp phương pháp thống kê toán học, điều tra khảo sát thực địa và ứng dụng Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) nhằm không gian hóa dữ liệu ngập lụt. Mô hình thủy văn Marine kết hợp Muskingum được sử dụng để diễn toán quá trình mưa - dòng chảy và mô phỏng tương quan mực nước - lưu lượng (H~Q) tại hạ lưu sông Kỳ Lộ. Việc lựa chọn phương pháp phân tích không gian GIS kết hợp mô hình thủy lực giúp lượng hóa chính xác ranh giới ngập sâu trên 4m theo các kịch bản phát thải, tạo tiền đề vững chắc cho việc dự báo tổn thất kinh tế nông nghiệp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, chế độ thủy văn sông Kỳ Lộ mang tính chất lũ quét cực đoan với thời gian truyền lũ ngắn do lòng sông dốc và lưu vực hẹp. Mùa lũ tập trung chủ yếu vào tháng 10 và tháng 11, chiếm trên 85% số đợt lũ trong năm. Tần suất xuất hiện mực nước lũ vượt mức Báo động III tại trạm thủy văn Hà Bằng đạt tới 91,7%, điển hình như trận lũ lịch sử năm 2009 với đỉnh lũ vượt Báo động III tới 3,97m, gây ngập sâu trên diện rộng và làm 75 người thiệt mạng trên toàn vùng.

Thứ hai, mức độ tổn thương của quỹ đất nông nghiệp tập trung cao nhất tại vùng trũng thấp hạ lưu. Tổng diện tích đất sản xuất nông nghiệp của huyện là 19.617,0 ha (chiếm 48,1% diện tích tự nhiên), trong đó có 4.751,4 ha đất trồng lúa nước và 486,9 ha đất nuôi trồng thủy sản. Các trận lũ lớn thường xuyên nhấn chìm hơn 2.500 ha đất canh tác lúa và hoa màu tại các xã An Định, An Dân, An Ninh Tây, An Ninh Đông với độ sâu ngập phổ biến từ 1,5m đến trên 4,0m.

Thứ ba, cơ cấu thiệt hại nông nghiệp diễn biến phức tạp giữa các tiểu vùng. Giá trị sản xuất nông, lâm, thủy sản của huyện năm 2022 đạt 1.580,3 tỷ đồng (nông nghiệp thuần túy chiếm 44,9%), nhưng liên tục bị bào mòn bởi thiên tai. Tại 4 xã ven biển và ven đầm Ô Loan, lũ lụt cuốn trôi hàng trăm lồng bè nuôi trồng thủy sản, bồi lấp cát sỏi trên đồng ruộng, làm giảm năng suất lúa vụ Đông Xuân từ 5% đến 15% sau mỗi đợt ngập úng kéo dài.

Thứ tư, kết quả mô phỏng theo kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4.5 dự báo đến năm 2035 cho thấy diện tích ngập lụt tối đa có thể chiếm tới 33% tổng diện tích tự nhiên toàn huyện Tuy An, đe dọa trực tiếp đến hơn 65% diện tích đất trồng cây hàng năm tại các xã hạ lưu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ngập lụt khốc liệt bắt nguồn từ sự kết hợp bất lợi giữa yếu tố tự nhiên và nhân sinh. Về mặt tự nhiên, địa hình đồi núi thấp chiếm 57% diện tích toàn huyện, tạo độ dốc lớn khiến nước tập trung nhanh về thung lũng đồng bằng hẹp (chiếm 43% diện tích). Lượng mưa trung bình năm đạt 1.850,8 mm, nhưng có đến 70%–80% lượng mưa tập trung dồn dập vào 4 tháng mùa mưa (từ tháng IX đến tháng XII). Khi mưa lớn kết hợp triều cường tại cửa biển Tiên Châu và cửa Tân Quy, dòng thoát lũ bị nghẽn lại, gây ngập úng kéo dài từ 3 đến 7 ngày.

Về nhân sinh, tỷ lệ che phủ rừng năm 2022 mới đạt 24%, trong đó rừng phòng hộ đầu nguồn chỉ có 376,75 ha, làm suy giảm nghiêm trọng khả năng giữ nước của lưu vực. So sánh với các nghiên cứu tại lưu vực sông Ba và sông Thạch Hãn, hạ lưu sông Kỳ Lộ có cường suất lũ lên nhanh hơn 1,5 lần và nguy cơ bồi lấp phù sa lẫn cát sỏi cao hơn rõ rệt. Dữ liệu nghiên cứu được trực quan hóa thông qua hệ thống bản đồ ngập lụt GIS và các biểu đồ phân tích tương quan giữa lượng mưa cực đoan với giá trị thiệt hại nông nghiệp qua các năm, phản ánh sự suy giảm tuyến tính của năng suất cây trồng theo độ sâu và thời gian ngập lũ.

Đề xuất và khuyến nghị

Để chủ động thích ứng và giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra cho sản xuất nông nghiệp tại hạ lưu sông Kỳ Lộ, bốn nhóm giải pháp chiến lược được đề xuất:

  • Kiên cố hóa và nâng cấp công trình hạ tầng thủy lợi: Ủy ban nhân dân huyện Tuy An chủ trì phối hợp cùng Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đầu tư nạo vét luồng tiêu thoát lũ sông Cái, sông Nhân Mỹ; gia cố 100% các đoạn đê xung yếu tại xã An Dân, An Định; nâng cấp dung tích điều tiết của hồ Đồng Tròn từ 19,5 triệu m3 lên trên 22 triệu m3, hoàn thành trước quý IV/2026 nhằm giảm 25% diện tích ngập úng sâu.
  • Chuyển dịch cơ cấu mùa vụ và bố trí cây trồng chịu ngập: Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn huyện chỉ đạo chuyển đổi lịch thời vụ cho 4.751,4 ha lúa nước, đẩy sớm thời điểm gieo sạ vụ Hè - Thu để thu hoạch dứt điểm trước ngày 15 tháng 9 hàng năm; đưa vào thử nghiệm và nhân rộng các giống lúa chịu ngập úng ngắn ngày trên 1.500 ha đất trũng, triển khai liên tục từ năm 2024 đến năm 2027.
  • Tăng cường trồng và bảo vệ rừng phòng hộ: Ban Quản lý rừng phòng hộ huyện Tuy An phối hợp với chính quyền 4 xã An Nghiệp, An Lĩnh, An Ninh Đông, An Hòa Hải triển khai trồng mới 200 ha rừng phòng hộ đầu nguồn và 50 ha rừng ngập mặn chắn sóng ven biển, phấn đấu nâng tỷ lệ che phủ rừng toàn huyện từ 24% lên 27% vào năm 2027.
  • Thiết lập hệ thống quan trắc và cảnh báo lũ sớm tích hợp GIS: Trung tâm Khí tượng Thủy văn tỉnh Phú Yên kết hợp Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Tuy An lắp đặt bổ sung 5 trạm đo mưa tự động tại thượng nguồn và nâng cấp mô hình dự báo ngập lụt cục bộ trước 6–12 giờ, vận hành đồng bộ từ năm 2025, hướng tới mục tiêu giảm 30% tổn thất tài sản và hoa màu cho người dân.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Cơ quan quản lý nhà nước cấp tỉnh và huyện: Lãnh đạo Ủy ban nhân dân huyện Tuy An, Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Phòng Tài nguyên và Môi trường ứng dụng trực tiếp số liệu hiện trạng và bản đồ dự báo ngập lụt để xây dựng quy hoạch sử dụng đất 33.965,58 ha đất nông nghiệp giai đoạn 2025–2030.
  • Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn: Sử dụng dữ liệu phân tích thủy văn tại trạm Hà Bằng và kịch bản ngập lụt trên 4m để xây dựng phương án sơ tán dân cư, bảo vệ 35.570 con bò và các vùng nuôi trồng thủy sản trọng điểm khi có lũ vượt Báo động III.
  • Các viện nghiên cứu, giảng viên và sinh viên chuyên ngành: Cán bộ nghiên cứu ngành Địa lý tự nhiên, Thủy văn học, Quản lý tài nguyên và Môi trường sử dụng làm tài liệu tham khảo chuyên sâu về phương pháp mô hình hóa thủy văn kết hợp GIS tại các lưu vực sông nhỏ miền Trung.
  • Hợp tác xã nông nghiệp và bà con nông dân địa phương: Ban giám đốc các hợp tác xã nông nghiệp tại 15 xã, thị trấn nắm bắt quy luật xuất hiện lũ chính vụ tháng 10–11 để chủ động điều chỉnh lịch gieo sạ, lựa chọn cơ cấu giống lúa và bảo vệ an toàn diện tích nuôi tôm đầm Ô Loan.

Câu hỏi thường gặp

Đặc điểm lũ lụt trên lưu vực sông Kỳ Lộ có điểm gì khác biệt so với các lưu vực khác tại miền Trung? Sông Kỳ Lộ có chiều dài 103 km với lưu vực 2.058 km2, độ dốc lớn và thảm phủ rừng chỉ đạt 24%. Do đó, thời gian tập trung dòng chảy rất ngắn, lũ lên nhanh với cường suất lớn. Hơn 85% các đợt lũ lớn xuất hiện tập trung trong tháng 10 và 11, với 91,7% số năm ghi nhận đỉnh lũ vượt cấp Báo động III tại trạm Hà Bằng.

Ngành trồng trọt huyện Tuy An chịu tổn thất nặng nề nhất ở những loại cây trồng nào? Tổn thất lớn nhất tập trung vào 4.751,4 ha lúa nước và 10.825,4 ha cây hàng năm khác như sắn, mía, ngô, đậu đỗ. Ngập lụt sâu từ 1,5m đến trên 4m kéo dài nhiều ngày làm thối rễ, bồi lấp cát trên mặt ruộng, khiến năng suất lúa vụ Đông Xuân và các loại hoa màu giảm sút từ 10% đến 30% tại các vùng trũng An Định, An Dân.

Kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4.5 tác động như thế nào đến diện tích đất nông nghiệp của huyện đến năm 2035? Theo mô phỏng kịch bản RCP 4.5, lượng mưa cực đoan gia tăng kết hợp với nước biển dâng sẽ khiến diện tích ngập lụt tối đa mở rộng lên tới 33% diện tích tự nhiên huyện Tuy An. Các vùng trũng thấp chuyên canh lúa và thủy sản tại thị trấn Chí Thạnh, An Ninh Tây, An Cư và An Ninh Đông sẽ đối mặt với thời gian ngập sâu kéo dài hơn từ 2 đến 4 ngày.

Cơ cấu kinh tế huyện Tuy An bị ảnh hưởng ra sao khi thiên tai lũ lụt xảy ra? Nông nghiệp chiếm tỷ trọng 44,9% trong tổng giá trị sản xuất nông - lâm - thủy sản đạt 1.580,3 tỷ đồng của huyện. Khi lũ lớn xảy ra, ngoài việc phá hủy mùa màng và 486,9 ha nuôi trồng thủy sản, lũ lụt còn làm gián đoạn hệ thống giao thông huyết mạch, gây sạt lở đê điều và gia tăng gánh nặng chi phí phục hồi sản xuất cho hơn 59.624 lao động địa phương.

Giải pháp phi công trình nào mang lại hiệu quả thích ứng cao nhất cho nông dân huyện Tuy An? Giải pháp tối ưu là chuyển đổi khung lịch thời vụ vụ Hè - Thu thu hoạch trước ngày 15 tháng 9 để tránh lũ sớm, đồng thời chuyển đổi cơ cấu cây trồng sang các giống lúa chịu ngập ngắn ngày trên 1.500 ha đồng trũng. Kết hợp với việc tiếp nhận thông tin cảnh báo sớm trước 6–12 giờ qua mạng lưới quan trắc tự động giúp giảm thiểu 30% thiệt hại mùa màng.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích toàn diện hiện trạng thủy văn lưu vực sông Kỳ Lộ và làm rõ tính chất cực đoan của lũ lụt giai đoạn 2018–2022 trên địa bàn huyện Tuy An.
  • Đánh giá định lượng mức độ tổn thương của 19.617 ha đất sản xuất nông nghiệp, chỉ ra các vùng ngập sâu trọng điểm tại các xã đồng bằng hạ lưu và ven đầm Ô Loan.
  • Ứng dụng thành công công nghệ GIS và kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4.5 để dự báo nguy cơ ngập lụt lên tới 33% diện tích toàn huyện vào năm 2035.
  • Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp công trình và phi công trình có tính khả thi cao, gắn liền với mốc thời gian hoàn thành cụ thể từ năm 2024 đến năm 2027.
  • Đóng góp luận cứ khoa học quan trọng cho công tác quản lý tài nguyên đất, chuyển đổi sinh kế bền vững và nâng cao năng lực chống chịu thiên tai cho cộng đồng địa phương.

Bước tiếp theo, Ủy ban nhân dân huyện Tuy An và các đơn vị chuyên môn cần sớm phê duyệt quy hoạch bố trí lại cơ cấu cây trồng thích ứng lũ lụt cho giai đoạn 2025–2030. Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu quan tâm có thể khai thác toàn bộ cơ sở dữ liệu thủy văn và bản đồ ngập lụt chi tiết trong đề án để triển khai các dự án nâng cao năng lực phòng chống thiên tai tại địa phương.