Tại lưu vực sông Nhật Lệ - Kiến Giang mỗi khi đến mùa mưa lũ thì việc tiêu thoát lũ tại đây xảy ra rất chậm và gặp nhiều khó khăn do nhiều nguyên nhân kết hợp với nhau tạo nên. Mùa mưa chính lệch về cuối hè sang thu và kéo đến đầu đông với lượng mưa rất lớn là do ảnh hưởng của các hình thái gây mưa như gió mùa đông
bắc kết hợp với các nhiễu động gây mưa lớn trên diện rộng như bão, áp thấp nhiệt đới, hội tụ nhiệt đới,...(do có vị trí gần biển nên chịu ảnh hưởng rất lớn của các cơn bão) dẫn đến thừa nước, thậm chí gây lũ lụt, úng ngập tại hạ lưu. Lượng mưa chiếm
65-70% lượng mưa cả năm nên lưu lượng nước trong mùa mưa này chiếm 70-80%
lượng nước cả năm. Hơn nữa mùa mưa lại trùng vào với thời kỳ không khí ẩm và thời gian hoạt động các khối không khí lạnh cực đối biến tính, trong các tháng này độ ẩm tháng đạt 85 -90% nên bầu trời lãnh thổ đầy mây và mưa. Những tháng mùa Đông là thời kỳ ẩm do khối không khí lạnh biến tính khi đi qua biển đã mang theo hơi nước gây mưa.
21 Với một lượng nước lớn gây nên những cơn lũ lớn như vậy, thì tại khu vực nghiên cứu lại có địa hình bề ngang khá hẹp, nơi hẹp nhất là khoảng 45km bên phía tây lại có vùng núi trung bình thấp nên sông ở đây vừa ngắn lại vừa dốc đã tạo điều
kiện để tập trung nhanh lượng nước hình thành những cơn lũ nhanh chóng đổ về hạ lưu. Còn tại hạ lưu nơi cuối nguồn của con sông, như tại các nơi khác sau khi nhận nước từ thượng nguồn thì sẽ chảy thẳng ra biển bằng nhiều cửa sông (sông Cửu Long...). Nhưng tại đây, sau khi nhận được 1 lượng nước khổng lồ tại thượng nguồn đổ về với tốc độ khá nhanh thì nó không thể đổ thẳng ra biển vì gặp phải một dãy
cồn cát khá cao (30- 40m) chạy song song với bờ biển như một con đê chắn lũ đã ngăn dòng chảy đổ thẳng ra biển mà buộc nó uốn khúc chảy dọc theo dãy cồn cát, và chỉ có một cửa thoát duy nhất là cửa Nhật Lệ. Sự xuất hiện của hệ thống cồn cát này là một yếu tố địa hình bất lợi nhiều mặt. Dưới tác động của gió, hiện tượng cát bay, cát chảy đã làm cho các cồn cát tiến dần về phía lục địa, thu hẹp đồng bằng, làm tăng tình trạng úng lụt vùng cửa sông Nhật Lệ.
Như vậy sau khi nước tập trung ở hạ lưu gây ra ngập lụt thì thời gian tiêu thoát nước, ngập úng trở nên khó khăn hơn. Mưa lớn gây ngập úng ngập thì tại cửa thoát lũ duy nhất của khu vực nghiên cứu, tại cửa biển Nhật Lệ thì khi bão về còn kèm theo nước dâng sinh do cơ chế hiệu ứng nước dồn khi gió thổi mạnh (trong mùa này sóng dâng cao từ 4,5- 6 m đo tại Cồn Cỏ). Khi mùa lũ đến, dòng chảy sông lấn át
dòng triều, nhưng khi triều lên thì dòng lũ và dòng triều ngược nhau sẽ gây ra hiện tượng nước dồn ứ trong khu vực cửa sông. Trong mùa lũ, dòng chảy sông ngòi tăng lên nhanh, tỷ lệ giữa thời gian chảy ngược và chảy xuôi giảm mạnh và biến mất hoàn toàn khi có dòng lũ lớn. Ngoài ra khi bão đổ bộ vào đất liền thường kèm theo hiện tượng nước dâng, mùa mưa trùng với mùa bão, dòng lũ từ sông chảy ra va nước
dâng từ biển chảy vào gây dồn ứ nước tại cửa sông, làm cho việc tiêu thoát lũ càng khó khăn và chậm trễ.
Ngoài ra, thời gian tiêu thoát lũ chậm không chỉ phụ thuộc vào các yếu tố địa lý tự nhiên mà còn do ảnh hưởng từ các yếu tố kinh tế xã hội. Khi lũ tràn vào và gây ngập úng, những điều kiện kinh tế này có thể đóng góp vào việc làm tăng thêm tình trạng ngập úng. Đặc biệt, các khu vực như huyện Quảng Ninh, Lệ Thủy và thành phố Đồng Hới, nơi có mật độ dân số cao và sự tập trung đông đúc của cư dân, đặt ra
22 những thách thức đặc biệt đối với quá trình thoát lũ của sông Nhật Lệ. Sự tập trung đông đúc của cư dân cùng với mật độ dày đặc của các công trình xây dựng như nhà cửa, đê điều... tạo ra rào cản cho dòng chảy của nước lũ khi nó tràn vào khu vực này.
Dân cư sinh sống hai bên bờ sông đã phát triển nghế nuôi trồng thủy sản khá mạnh, hoạt đông kinh tế này trực tiếp làm biến đổi, thay đổi dòng sông, lấy nước, xây các hồ nuôi tôm cá trên sông. Đặc biệt tại Đồng Hới, các khu công nghiệp, dân số, các cơ sở kinh doanh tập trung dày đặc hai bên bờ sông cũng gây cản trở rất lớn cho dòng chảy vì bị ngăn cản khá nhiều, làm cho dòng chảy chậm hơn, tăng thời gian úng ngập tại đồng bằng. Mặt khác đời sống dân cư ở đây còn nghèo làm cho các công trình phục vụ dân sinh và sản xuất kém chất lượng không đủ độ bền vững,
và rất sơ sài dễ bị phá huỷ khi có thiên tai bão - lũ. Chính các vật liệu từ các công trình dân sinh này đã làm gia tăng, thậm chí trực tiếp gây ra bồi lấp luồng lạch sông Nhật Lệ - Kiến Giang.
Hệ thống đường giao thông vận tải đường bộ, đường sắt và đường thủy nội địa có hướng vuông góc với dòng chảy của sông nên làm giảm khả năng tiêu thoát nước, nhất là tuyến đường Quốc lộ 1A và đường sắt Bắc - Nam, chúng trở thành các tuyến đê ngăn cản đường tiêu thoát lũ. Nếu như không có các tuyến đường này thì dòng chảy không bị ngăn cản nhưng giờ dòng chảy phải vượt qua những tuyến đường có tác động như những con đê chắn lũ, và một phần nước bị chúng giữ lại làm cho tình trạng úng ngập càng thêm trầm trọng. Tại đây cũng có rất nhiều công trình thủy lợi được xây dựng để phục vụ đời sống cũng như sản xuất nông nghiệp.
Ngoài ra hệ thống đê điều hệ thống đê của khu vực nghiên cứu nằm trong vùng trũng của dải địa hình hẹp nhất Trung bộ và cả nước, lượng mưa lớn và lượng dòng chảy tập trung nhanh nên khu vực đồng bằng hạ du sông Nhật Lệ thường bị
ngập úng. Khi lũ tiểu mãn xuất hiện hay những khi lũ ít thì việc chống ngập úng là hoàn toàn được. Nhưng khi lũ lớn thì hệ thống đê này lại hoàn toàn ngập trong nước và cũng góp phần làm cho việc tiêu thoát lũ trở nên khó khăn, tăng tình trạng ngập úng tại hạ lưu sông Nhật Lệ.
23 Trong những năm qua, tỉnh Quảng Bình nói chung và lưu vực sông Nhật Lệ nói riêng chịu ảnh hưởng nặng nề bởi lũ lụt. Một số trận lũ điển hình:
Trận lũ từ ngày 20 đến 23 tháng 9 năm 1979, xảy ra trên sông Kiến Giang tại trạm Lệ Thuỷ, được kích thích bởi sự kết hợp giữa bão số 10 và hội tụ nhiệt đới cùng không khí lạnh. Kết quả là một đợt mưa kéo dài, gây ra trận lũ lớn nhất trong 45 năm qua tại Lệ Thuỷ. Hiện tượng này đã gây ra tình trạng ngập lụt nghiêm trọng ở huyện Lệ Thuỷ, làm ách tắc giao thông không chỉ trong nội tỉnh mà còn trên Quốc lộ 1A trong nhiều ngày liền.
Trận lũ lớn vào tháng 10 năm 1992, trên sông Kiến Giang tại trạm Kiến Giang, diễn ra khi mực nước trên sông này đã duy trì ở mức cao. Tại Kiến Giang, mực nước đã đạt đến cảnh báo 1, trong khi ở Lệ Thuỷ, mức cảnh báo là 3, khiến cho trận lũ trở nên vô cùng mãnh liệt. Tình trạng lũ trên mức cảnh báo 3 tại Lệ Thuỷ kéo dài, làm tắc nghẽn giao thông trong huyện và cả tỉnh, cũng như trên Quốc lộ 1A. Tuy nhiên, Lệ Thuỷ không ghi nhận được đỉnh điểm lũ lớn nhất trong chuỗi sự kiện này (sau năm 1979).
Sau đó, vào năm 1993, lũ lụt đã gây ra tổng cộng 7 người chết, 2 người mất tích, phá hủy gần 500 ngôi nhà và làm ngập lụt khoảng 3000 ha đất nông nghiệp, khiến cho cây trồng và hoa màu bị chết.
Chuyển sang thế kỷ XXI, mặc dù số lượng người thiệt mạng do lũ lụt đã giảm, nhưng tỉnh Quảng Bình vẫn là một trong những vùng bị ảnh hưởng nặng nề nhất tại vùng Duyên hải miền Trung. Ví dụ, trận lũ vào năm 2007 đã khiến 16 người thiệt mạng và gây ra thiệt hại kinh tế lên đến 810 tỷ đồng. Bão Wutip và Nari đổ bộ vào bờ biển vào ngày 1/10 và 16/10 năm 2013, tạo ra lũ lụt trên diện rộng ở Bắc Trung Bộ. Số liệu từ Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Bình chỉ ra rằng, tại Huyện Tuyên Hóa, mực nước đã lên đến 6m, trong khi đó ở thị xã Quảng Phúc và Quảng Thuận, mức nước ngập cũng đạt 3m. Ngành nông nghiệp là một trong những ngành bị ảnh hưởng nặng nề nhất. Sau mỗi trận lũ, tình trạng an ninh lương thực thường đặt ở mức cảnh báo..
Trận lũ lụt vào tháng 10 năm 2016 đã gây ra những thiệt hại nghiêm trọng, khiến 92192 ngôi nhà bị ngập lụt và ngành nông nghiệp phải chịu tổn thất lớn. Số
24 liệu về 35 người chết và 9 người mất tích chỉ rõ sự cần thiết của việc nghiên cứu sâu hơn về các biện pháp chống lũ không phải là công trình. Điều này cần được thực hiện để nâng cao nhận thức của cộng đồng và tăng cường hiệu quả của hệ thống cảnh báo và phản ứng trong tình huống lũ lụt.
Đặc biệt, vào tháng 10 năm 2020, lũ lụt tiếp tục gây ra những thảm họa kinh
tế, xã hội và nhân sinh tại tỉnh Quảng Bình. Trong khoảng thời gian từ ngày 6 đến 12/10/2020, lũ lụt đã đưa vào biên bản 2 người chết, 9 người bị thương, hỏng hóc 52 nhà, ngập lụt 20.006 nhà, cô lập 498 nhà, ảnh hưởng đến 106 trường học và 17 trạm y tế. Thêm vào đó, đã có 2280m đê bị phá hủy, 2062.8 ha lúa, hoa màu và các loại cây trồng khác bị hỏng, cùng với 1171.8 ha diện tích nuôi trồng thủy sản. Tổng giá trị thiệt hại ước tính từ ngày 6 đến 12/10/2020 lên đến 655.7 tỷ đồng.
Tiếp theo, từ ngày 16 đến 20/10/2020, ảnh hưởng của cơn bão số 8 đã gây ra một đợt mưa lũ lịch sử. Con số bi kịch là 23 người đã thiệt mạng, 188 người bị thương, 106.220 nhà bị ngập, 1286 trường học bị ảnh hưởng và 73 trạm y tế cũng bị ngập. Ngoài ra, khoảng 6798,5 ha lúa và hoa màu bị hỏng. Ước tính tổng giá trị thiệt hại toàn tỉnh từ đợt lũ lụt từ ngày 16 đến 22/10/2020 lên đến 2.856 tỷ đồng.
Trong những năm qua, hiện tượng biến đổi khí hậu càng làm trầm trọng hơn
bức tranh lũ lụt trong khu vực nghiên cứu. Vào mùa lũ tần suất xuất hiện các trận mưa lớn ngày càng nhiều với diễn biến phức tạp và liên tục vượt mốc lịch sử gây nên những bất lợi nhất cho người dân trên lưu vực sông.
25
HOẠT ĐỘNG 1.2. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ XU HƯỚNG RỦI RO LŨ CHO LƯU VỰC SÔNG NHẬT LỆ - KIẾN GIANG TRONG GIAI ĐOẠN
2005 – 2050 1.2.1. Áp dụng bộ tiêu chí xây dựng bản đồ rủi ro lũ lụt
1.2.1.1. Xây dựng bản đồ hiểm họa lũ lụt
Trong nghiên cứu này, bản đồ hiểm họa lũ lụt được xây dựng bằng cách kết hợp chỉ số về độ ngập sâu, vận tốc lũ lụt và tính nhạy cảm lũ lụt. Trong đó, độ ngập sâu và vận tốc lũ lụt được mô phỏng bằng cách sử dụng mô hình thủy lực Mike Flood và chỉ số tính nhạy cảm lũ lụt được xây dựng bằng cách áp dụng mô hình học máy.
Hình 2 trình bày bản đồ độ ngập sâu và vận tốc lũ lụt được mô phỏng từ trận lũ năm 2010, 2020 và theo kịch bản biến đổi khí hậu năm 2035 và 2050. Đối với bản đồ ngập lụt năm 2010, khoảng 38,6 km² diện tích khu vực nghiên cứu nằm trong vùng lũ dưới 0,5 m, 28,6 km² bị ngập ở mức 0,5-1 m, 51,6 km² bị ngập ở mức 1-1,5 m, 57,3 km² bị ngập ở mức 1,5-2 m, và 17,4 km² bị ngập hơn 2 m.
Đối với trận lũ lụt năm 2020, 26,5 km² khu vực nghiên cứu bị ngập dưới 0,5 m,
15,8 km² bị ngập ở mức 0,5-1 m, 15,6 km² bị ngập ở mức 1-1,5 m, 14,8 km² bị ngập ở mức 1,5-2 m, và 206,6 km² bị ngập hơn 2 m.
Đối với bản đồ lũ lụt năm 2035, dự kiến 26,8 km² khu vực nghiên cứu sẽ bị ngập dưới 0,5 m, 14,7 km² sẽ bị ngập ở mức 0,5-1 m, 14,9 km² sẽ bị ngập ở mức 1-
1,5 m, 15,8 km² sẽ bị ngập ở mức 1,5-2 m, và 216,6 km² sẽ bị ngập hơn 2 m.
Đối với bản đồ lũ lụt năm 2050, dự kiến 23.1 km² khu vực nghiên cứu sẽ bị ngập dưới 0,5 m, 13,2 km² sẽ bị ngập ở mức 0,5-1 m, 14,9 km² sẽ bị ngập ở mức 1-1,5 m, 18,8 km² sẽ bị ngập ở mức 1,5-2 m, và 256,6 km² sẽ bị ngập hơn 2 m.
26
Figure 2: Độ ngập sâu tại lưu vực sông Nhật Lệ - Kiến Giang mô phỏng năm 2010,
2020 và theo kịch bản biến đổi khí hậu năm 2035 và 2050.
Nhìn chung, trên lưu vực sông Nhật Lệ - Kiến Giang vùng ngập chủ yếu ở các huyện Lệ Thủy và Quảng Ninh do có địa hình trũng được bao bọc bởi núi và cồn cát ven biển. Mức độ ngập sâu ở đây lên đến 4 – 5m (tại xã Lộc Thủy) trong trận lũ
27 10/2010. Tại xã Võ Ninh của huyện Quảng Ninh thì mức độ ngập chỉ khoảng 0,5 – 1,4 m. Trong đó thôn Trúc Ly có độ ngập sâu lớn hơn thôn Hà Thiệp khoảng 0.5 m.
Hình 3 trình bày biểu đồ vận tốc lũ tại lưu vực sông Nhật Lệ – Kiên Giang. Kết quả nghiên cứu cho thấy đối với lũ năm 2010: 190,3 km² diện tích khu vực nghiên cứu thuộc vùng vận tốc lũ từ 0 đến 0.34 m/s, 0.05 km² thuộc vùng 0.34–0.8 m/s, 0.0036
km² thuộc vùng 0.8–1 m/s, và 0,0072 km² thuộc vùng 1m/s trở lên.
Đối với trận lũ lụt năm 2020, 271 km² diện tích khu vực nghiên cứu nằm trong vùng vận tốc lũ dưới 0,34 m/s, 5,3 km² trong vùng 0,34–0,8 m/s, 0,75 km² trong vùng 0,8–1 m/s, và 1,53 km² trong vùng 1 m/s trở lên.
Dự kiến vào năm 2035, 276,5 km² diện tích khu vực nghiên cứu nằm trong vùng có tốc độ từ 0 đến 0,34 m/s, 6.6 km² từ 0,34 đến 0,8 m/s, 0,79 km² từ 0.8 đến 1 m/s, và 1,77 km² trên 1 m/s.
Dự báo cho năm 2050: 277 km² diện tích khu vực nghiên cứu nằm trong vùng có vận tốc lũ lụt từ 0–0,34m/s, 7,2 km² trong vùng 0,34–0,8 m/s, 0.8 km² trong vùng 0,8–1 m/s, và 1,9 km² trong vùng trên 1m/s.
28
Figure 3: Bản đồ vận tốc lũ lụt tại lưu vực sông Nhật Lệ - Kiến Giang mô phỏng năm 2010, 2020 và theo kịch bản biến đổi khí hậu năm 2035 và 2050.
Trong đề tài này, chúng tôi đã xây dựng 4 mô hình học sâu kết hợp với thuật toán tối ưu và 2 mô hình học máy truyền thống để tạo ra bản đồ về tính nhạy cảm của lũ lụt trong các năm 2005, 2020, 2035 và 2050, trong bối cảnh biến đổi sử dụng đất và biến đổi khí hậu. Sau khi đánh giá 6 mô hình này, mô hình MLP-AOA
29 đã được xác định có độ chính xác cao nhất, và do đó đã được sử dụng để đánh giá rủi ro lũ lụt tại lưu vực sông Nhật Lệ-Kiến Giang.
Bảng 8 và hình 4 minh họa tính nhạy cảm của lũ lụt trong các năm 2005, 2020, 2035 và 2050 tại lưu vực sông Nhật Lệ – Kiên Giang, sử dụng mô hình MLP-AOA. Đối với năm 2005, diện tích 1793 km² lưu vực sông Nhật Lệ - Kiến Giang được xác định nằm trong khu vực có khả năng xảy ra lũ lụt rất thấp, 89,5 km² có khả năng xảy ra lũ lụt thấp, 63,8 km² có khả năng xảy ra lũ lụt trung bình,
106 km² có khả năng xảy ra lũ lụt cao và 629 km² có khả năng xảy ra lũ lụt rất cao. Trong năm 2020, diện tích 1792 km² của khu vực nghiên cứu được xác định
nằm trong khu vực có khả năng xảy ra lũ lụt rất thấp, 88.3 km² có khả năng xảy ra lũ lụt thấp, 64 km² có khả năng xảy ra lũ lụt trung bình, 116,3 km² có khả năng xảy ra lũ lụt cao và 594,8 km² có khả năng xảy ra lũ lụt rất cao.
Trong bản đồ dự kiến cho năm 2035, dự báo rằng khoảng 1692 km² khu vực nghiên cứu sẽ nằm trong khu vực có khả năng xảy ra lũ lụt rất thấp, 108 km² khu vực nghiên cứu có khả năng xảy ra lũ lụt thấp, 69 km² có khả năng xảy ra lũ lụt trung bình, 84 km² có khả năng xảy ra lũ lụt cao và 612 km² có khả năng xảy ra lũ lụt rất cao. Về năm 2050, dự báo rằng diện tích 1692 km² lưu vực sông Nhật Lệ - Kiến Giang sẽ có khả năng xảy ra lũ lụt rất thấp, 100,8 km² có khả năng xảy ra lũ lụt thấp, 64,9 km² trung bình, 84,2 km² cao và 627 km² rất cao.
Các khu vực có khả năng xảy ra lũ lụt ở mức rất thấp, thấp và trung bình ít thay đổi đáng kể từ năm 2005 đến năm 2050; sự thay đổi chủ yếu diễn ra ở các mức cao và rất cao. Các khu vực có khả năng xảy ra lũ lụt ở mức cao tăng từ 106 km² vào năm 2005 lên 116 km² vào năm 2020, sau đó giảm xuống còn 84 km² vào năm 2035 và 80 km² vào năm 2050. Đối với các khu vực có khả năng xảy ra lũ lụt ở mức rất cao, diện tích giảm từ 629 km² vào năm 2005 xuống còn 594 km² vào năm 2020, sau đó tăng lên thành 612 km² vào năm 2035 và 627 km² vào năm 2050 (xem Bảng 8). Nói chung, các khu vực có độ nhạy cảm lũ lụt thấp và rất thấp chủ yếu phân bố ở các khu vực núi và cồn cát ven biển. Trong khi đó, các khu vực có cấp độ độ năng suất lũ lụt cao và rất cao thường xuất hiện ở các đồng bằng, dọc theo nhánh sông ở vùng trung du, núi và trên cồn cát.