Tóm tắt: Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.

Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Trần Kim Châu

Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Nguyễn Bá Quỳ

Phản biện 1: GS.TS Vũ Minh Cát, Hội Thủy lợi Việt Nam

Phản biện 2: GS.TS Huỳnh Thị Lan Hương, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

Phản biện 3: TS Trịnh Quang Toàn, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại

vào lúc giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

- Thư viện Quốc gia,

- Thư viện Trường Đại học Thủy lợi

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết đề tài

Lũ quét là một loại hình tai biến thiên nhiên đã và đang xảy ra ngày càng gia tăng

ở hầu khắp các lưu vực sông suối miền núi trên thế giới, đặc biệt là các lưu vực nhiệt đới, cận nhiệt đới Tại Việt Nam, theo thống kê của Tổng cục phòng chống thiên tai trung bình mỗi năm xảy ra khoảng 10-15 trân lũ quét Bốn khu vực tại Việt Nam thường xuyên xảy ra lũ quét là vùng núi Bắc Bộ, Trung Bộ, Tây Nguyên và vùng Đông Nam Bộ Phần lớn các trận lũ quét, sạt lở đất đều xảy ra

ở khu vực miền nùi hẻo lánh, dân cư thưa thớt, tuy nhiên có những trân lũ quét xảy ra có sức tàn phá lớn mang tính huỷ diệt gây tổn thất lớn về tính mạng và tài sản của người dân Trong những năm gần đây độ lớn, tần suất, mức độ phức tạp của hiện tượng lũ quét có xu hướng gia tăng và xuất hiện ngày càng nghiêm trọng hơn

Trong gần 20 năm qua, theo ghi nhận của Tổng cục phòng chống thiên tai các tỉnh miền núi phía Bắc xảy ra trên 300 trận lũ quét với quy mô và phạm vi ngày càng lớn, gây thiệt hại nặng nề về người, tài sản và cơ sở hạ tầng Từ năm 2005 đến nay đã có nhiều trân lũ quét đặc biệt lớn gây thiệt hại rất lớn đến tính mạng

và tài sản của người dân như ở Lai Châu (2012, 2018), Yên Bái (2005, 2011), Lào Cai (2008), Bắc Cạn (2009), Nghệ An (2007, 2016), Đắc Lắk (2001), Kon Tum (2009), Hòa Bình (2011), Hà Giang (2012 – 2020)

Mức độ thiệt hại về người do lũ quét đều vượt xa so với các thiên tai khác như bão, lũ và tập trung chủ yếu xảy ra ở khu vực dân cư vùng sâu, vùng xa, nơi sinh sống chủ yếu là cộng đồng các dân tộc ít người

Thực tế đặt ra nhu cầu rất cần thiết và cấp bách phải có các giải pháp cảnh báo sớm lũ quét để giảm thiểu tác hại của lũ quét bằng mọi khả năng trước hết tạo một môi trường sống an toàn hơn cho cộng đồng dân cư và cung cấp cho họ các thông tin về nguy cơ lũ quét để chủ động phòng tránh Trước đây công tác cảnh báo, dự báo lũ quét vẫn dựa trên các mô hình dự báo tĩnh (với các kịch bản đối phó được xây dựng trước) nhưng thiếu tính khả thi vì chậm số liệu đo mưa trong

thực tế hoặc vận hành thủ công, không có tính liên tục, tự động Do đó, phương pháp cảnh báo theo thời gian thực nên được nghiên cứu vì xét được đến ảnh hưởng tích lũy theo thời gian và đưa ra những cảnh báo sát với thực tế hơn ở những thời điểm khác nhau trong mùa lũ

Các phương pháp cảnh báo tức thời đã được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới cũng như trong một số dự án của Việt Nam Tuy nhiên chưa có những nghiên cứu tập trung cho những khu vực nhỏ, cụ thể đặc biệt là các lưu vực sông miền núi nơi có ít trạm đo đạc khí tượng thủy văn, cách tiếp cận chưa xem xét các yếu

tố gắn với đặc trưng của khu vực nghiên cứu để nâng cao độ chính xác của công tác cảnh báo, dự báo Xuất phát từ thực tế trên tác giả đã lựa chọn hướng nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miển núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng, tỉnh Hà Giang

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn xây dựng phương pháp cảnh báo lũ quét cho lưu vực nhỏ miền núi và áp dụng thử nghiệm cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng tỉnh Hà Giang

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của luận án tại các lưu vực sông miền núi, nghiên cứu điển hình cho 2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng tỉnh Hà Giang

Đối tượng nghiên cứu của luận án: là lưu lượng tràn bờ, ngưỡng mưa sinh lũ quét FFG, phương pháp và công cụ cảnh báo lũ quét theo thời gian thực

4 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa nhằm xây dựng quan hệ giữa lưu lượng

và mực nước, xác định mực nước tràn bờ theo các dấu hiệu nhận biết

 Phương pháp phân tích thống kê: được sử dụng để xây dựng phương trình thực nghiệm tính lưu lượng tràn bờ;

 Phương pháp mô hình toán: sử dụng mô hình toán thủy văn được phát triển cho lưu vực nghiên cứu để xác định giá trị dòng chảy ở các cửa ra tiểu lưu

vực làm cơ sở tính toán xác định ngưỡng mưa sinh lũ quét FFG theo thời gian thực;

 Phương pháp viễn thám và GIS được sử dụng để xác định các đặc trưng lưu vực từ dữ liệu bản đổ, mô hình số độ cao, ảnh vệ tinh …

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học:

Luận án đã xác lập được cơ sở khoa học và thực tiễn trong xây dựng phương trình thực nghiệm tính lưu lượng tràn bờ cho các lưu vực sông miền núi và đã xây dựng thành công phương trình này cho 2 lưu vực sông Nậm Ly và Nà Nhùng tỉnh Hà Giang

Luận án đã áp dụng phương pháp cảnh báo lũ quét cho các lưu vực miền núi cho

2 lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng bằng việc tích hợp mô hình thủy văn tự phát triển với xây dựng phương trình thực nghiệm xác định lưu lượng tràn bờ làm cơ

sở xác định ngưỡng mưa định hướng sinh lũ quét FFG nhằm nâng cao khả năng

dự báo, cảnh báo lũ quét cho 2 lưu vực trên, đồng thời có thể mở rộng cho các lưu vực sông miền núi khác

Ý nghĩa thực tiễn:

Kết quả nghiên cứu của luận án là tài liệu tham khảo có giá trị và là công cụ hỗ trợ cho công tác quản lý của các sở ban ngành địa phương và các ban phòng chống và giảm nhẹ thiên tai

6 Kết cấu của luận án

Ngoài phần mở đầu, kết luận và phụ lục, báo cáo tổng kết kết quả nghiên cứu của luận án được bố cục thành 3 chương:

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ LŨ QUÉT

VÀ CẢNH BÁO, DỰ BÁO LŨ QUÉT

1.1 Các nghiên cứu trên thế giới

Các nghiên cứu cảnh báo lũ quét trên thế giới cũng như tại Việt Nam tập trung theo các hướng sau:

a Xây dựng bản đồ tiềm năng lũ quét dựa trên cơ sở nghiên cứu phân tích các nhân tố hình thành từ đó đưa ra các bản đồ nguy cơ rủi ro

Nhiều nghiên cứu tiếp cân cảnh báo lũ quét theo hướng phân vùng nguy cơ lũ quét dựa trên chỉ số nguy cơ lũ quét FFPI (flash flood potential index) FFPI mô

tả định lượng tiềm năng lũ quét của một lưu vực dựa trên những đặc tính tĩnh vốn

có của nó như là độ dốc, lớp phủ bề mặt, sử dụng đất, loại và cấu tượng của đất

Phương pháp này được Jeffrey Zogg và Kevin Deitsch (2013) [1] giới thiệu và được nhiều tác giả nghiên cứu ứng dụng như: Greg Smith (2003) [2], Brewster (2009) [3], Kruzdlo 2010 [4] Phương pháp đơn giản xác định FFPI là sử dụng

công nghệ GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) GIS gồm 4 lớp cơ bản ở dạng raster là: độ dốc, phủ thực vật/sử dụng đất, đất, mật độ rừng/thực vật và trung bình hóa số học

b Dựa vào ngưỡng mưa để cảnh báo lũ quét

Forestieri (2016) [5] sử dụng mô hình TOPDM để đánh giá ngưỡng mưa nhằm

xác định rủi ro lũ quét cho lưu vực Sicilian với điều kiện ban đầu cố định Việc

sử dụng mô hình toán đã đem lại nhưng kết quả nhất định Tuy nhiên nhược điểm của cách tiếp cận này là không quan tâm đến sự thay đổi theo thời gian của điều kiện lưu vực

Ngoài phương pháp xác định ngưỡng mưa/dòng chảy sinh lũ quét đề cập ở trên thì phương pháp Đường tới hạn (CL) được sử dụng tại Nhật Bản trong “Hướng dẫn xác định ngưỡng mưa cho cảnh báo và di dân khỏi các tai biến trầm tích” của

Bộ Xây dựng Nhật Bản vào năm 2005, để xác định ngưỡng cảnh báo lũ và lũ quét Phương pháp này được sử dụng để dự báo sự xuất hiện của lũ quét sử dụng

các chỉ số mưa (cường độ và tổng lượng mưa) rút ra từ số liệu về cường độ mưa

và tổng lượng mưa thu thập được từ các trân lũ quét đã xảy ra trong khu vực nghiên cứu

c Nghiên cứu cảnh báo lũ quét dựa trên ngưỡng mưa sinh lũ quét FFG (Flash Flood Guidance) và xác định ngưỡng dòng chảy tràn bờ (bankfull discharge -

Q bf )

Nghiên cứu dự báo lũ quét dựa trên ngưỡng mưa định hướng (FFG) đã được

nhiều tác giả nghiên cứu và phát triển Timothy L.s và nnk (1992) [6] đã xác định ngưỡng sinh lũ quét dựa ngưỡng mưa FFG; Konstantine và nnk (2006), (2013), (2018) [7] [8] [9] đã phát triển mô hình của Timothy L.s và nnk (1992)

[6] và triển khai ứng dụng cho vùng có diện tích từ 2.000 - 4.000 km2 để tính nguy cơ lũ quét theo tần suất mưa thời đoạn (1,2,4, 5 và 6 giờ) Mô hình ứng dụng cách tiếp cận ngưỡng mưa thời đoạn và tiểu lưu vực, xác định lũ theo ngưỡng mưa phục vụ cảnh báo lũ quét có thể xảy ra tại mỗi tiểu lưu vực nếu mưa thời đoạn vượt ngưỡng chịu đựng của tiểu lưu vực

d Xây dựng các hệ thống giám sát và cảnh báo sớm lũ quét do mưa kích hoạt

Hệ thống cảnh báo lũ quét Alert của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) Hệ

thống ALERT ban đầu được phát triển vào những năm 1970 theo dự báo sông California-Nevada, bao gồm các thiết bị cảm biến khí tượng và thủy văn tự động báo cáo sự kiện, thiết bị truyền thông và phần mềm và phần cứng máy tính Trong hình thức đơn giản nhất của nó, cảm biến ALERT truyền tín hiệu mã hoá, thường

là thông qua radio tần số rất cao (VHF) và cực tần cao (UHF) WMO đã khuyến cáo thành lập các hệ thống cảnh báo lũ quét ALERT và đã thành công ở Mỹ và một số nước khác

Hệ thống Giám sát và dự báo lũ quét (FFMP)

Hệ thống Theo dõi và Dự báo Lũ lụt Flash của Hoa Kỳ (NWMP) được tích hợp

đa cảm biến để phát hiện, phân tích, theo dõi lượng mưa và đưa ra cảnh báo nhanh

hỗ trợ công tác cảnh báo lũ quét Hệ thống FFMP được triển khai trên toàn nước

Mỹ Lượng mưa lưu vực trung bình dựa trên ước tính lượng mưa từ radar Doppler, được so sánh với lượng mưa định hướng có khả năng sinh lũ quét (FFG)

để xác định nguy cơ và mức độ nghiêm trọng của lũ quét

1.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam

Lã Thanh Hà (2009) [10] đã nghiên cứu, xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ

lũ quét phục vụ công tác phòng tránh lũ quét cho tỉnh Yên Bái

Năm 2009, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường thực hiện Dự án:

“Điều tra, khảo sát, phân vùng và cảnh báo khả năng xuất hiện lũ quét ở miền núi Việt Nam- Giai đoạn 1” [11] Dự án đã thực hiện lập bản đồ phân

vùng nguy cơ lũ quét, tỷ lệ 1:100.000 cho 14 tỉnh miền núi phía Bắc và lập bản

đồ cảnh báo ngập lụt do mưa có khả năng gây lũ quét cho 37 lưu vực sông suối thuộc 14 tỉnh nói trên trên bản đồ tỷ lệ 1:5000 Để phục vụ cho công tác cảnh báo

lũ quét cho các lưu vực nhỏ, dự án đã sử dụng phương pháp Đường tới hạn (CL) Kết quả đã xây dựng được 37 biểu đồ Đường tới hạn CL cho 37 lưu vực sông Tồn tại của nghiên cứu này là bản đồ tỷ lệ nhỏ trong khi địa điểm lũ quét phần lớn ở quy mô cấp xã, bản Bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét chủ yếu được xây dựng trên cơ sở các dữ liệu tĩnh, chưa xây dựng được hệ thống bản đồ động được tích hợp trên nền GIS phục vụ công tác cảnh báo lũ quét

Ở Việt Nam cũng đã có những nghiên cứu cảnh báo lũ quét tiếp cận theo hướng

sử dụng chỉ số FFG như dự án: “Điều tra, khảo sát, xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ xảy ra lũ quét khu vực miền Trung, Tây Nguyên, và xây dựng hệ thống thí điểm phục vụ cảnh báo cho các địa phương có nguy cơ cao xảy ra lũ quét phục vụ công tác quy hoạch, chỉ đạo điều hành phòng tránh thiên tai thích ứng với biến đổi khí hâu” do Viện Khoa học khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hâu tiến hành thực hiện tiếp nối giai đoạn 2 từ năm 2012 – 2017 [12], tồn tại của nghiên cứu này mới chỉ tập trung chủ yếu cho khu vực miền Trung và Tây

Nguyên, do đó việc tính toán, xác định ngưỡng Qbf khu vực Bắc Bộ chưa được

xem xét và chưa tính chi tiết đặc biệt cho các lưu vực nhỏ miền núi không có các trạm đo đạc

Ở Việt Nam Một số hệ thống cảnh báo dựa trên thiết bị đo đạc đã và đang được nghiên cứu triển khai thử nghiệm dưới sự tài trợ của New Zealand tại tỉnh Hà Tĩnh để cảnh báo lũ quét tại lưu vực sông La (vùng Hòa Duyệt, Sơn Diệm, Linh Cảm) và lưu vực Kẻ Gỗ Nguyên tắc hoạt động hệ thống như sau:

- Thông qua 4 trạm đo mực nước và đo mưa bằng các thiết bị tự động (tại Chu

Lễ, Hòa Duyệt, Sơn Diệm, Kẻ Gỗ) và các thiết bị truyền tin vô tuyến tự động, các thông tin mưa - lũ trên các sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu, Kẻ Gỗ được truyền qua 1 trạm chuyển tiếp về Trung tâm điều hành tại Hà Tĩnh để xử lý và đưa ra thông tin cảnh báo

1.3 Khoảng trống trong nghiên cứu dự báo, cảnh báo lũ quét theo thời gian thực và định hướng nghiên cứu của Luận án

1.3.1 Khoảng trống trong nghiên cứu

Có rất nhiều các nghiên cứu của các tác giả khác nhau về cảnh báo lũ quét, tuy nhiên trong các nghiên cứu này còn các điểm tồn tại Cảnh báo lũ quét theo phân vùng nguy cơ lũ quét được tiến hành dựa trên chỉ số nguy cơ lũ quét FFPI có ưu điểm sử dụng đơn giản, không đòi hỏi dữ liệu phức tạp, nhưng nó chỉ là một công

cụ bổ sung vì có nhược điểm là không xét đến điều kiện bề mặt tức thời (như độ

ẩm và dòng chảy sông suối) Do vậy, kết quả chỉ được xem như một thông tin nền tham khảo có giá trị

Nhiều nghiên cứu dựa theo ngưỡng mưa nhằm xác định rủi ro lũ quét cho lưu vực với điều kiện ban đầu cố định Tuy nhiên nhược điểm của cách tiếp cận này

là không quan tâm đến sự thay đổi theo thời gian của điều kiện lưu vực Do vậy giá trị ngưỡng mưa sẽ là giá trị cố định theo thời gian Điều này chưa được hợp

lý vì khi lưu vực khô, khả năng trữ nước lớn, cần phải có một lượng mưa lớn để tạo nên lũ quét Tuy nhiên khi lưu vực đã bão hòa nước, những cơn mưa nhỏ cũng có thể gây nên lũ quét

Phương pháp cảnh báo lũ quét dựa trên ngưỡng mưa FFG gắn với lưu lượng tràn

bờ Qbf được xác định bằng đo đạc trực tiếp tại mặt cắt hoặc bằng các công thức

kinh nghiệm Tuy nhiên, không phải lưu vực nào cũng có đủ dữ liệu khảo sát và

các trạm quan trắc Xác định ngưỡng Qbf cho các khu vực nhỏ chưa được nghiên

cứu chi tiết, chưa có sự kết hợp đo đạc thực tế tăng độ chính xác

Xây dựng các hệ thống cảnh báo lũ quét đã bắt đầu nghiên cứu và đầu tư xây dựng trên thế giới cũng như ở Việt Nam Tuy nhiên, hệ thống cảnh báo lũ quét

có nhược điểm là độ chính xác phụ thuộc vào mật độ mạng lưới quan trắc, điều này khó đáp ứng với nhiều quốc gia, đặc biệt lũ quét thường xảy ra ở các khu vực miền núi, nơi ít trạm quan trắc và độ chính xác của dữ liệu cũng không cao

1.3.2 Định hướng nghiên cứu của luận án

Xuất phát từ thực tế công tác dự báo, cảnh báo lũ quét hiện nay gặp rất nhiều khó khăn cũng như các khoảng trống trong nghiên cứu dự báo cảnh báo lũ quét còn tồn tại một số vấn đề như cách tiếp cận xác định ngưỡng cảnh báo lũ quét cho lưu vực sông miền núi có ít hoặc không có các trạm đo đạc khí tượng thủy văn, xây dựng được bộ công cụ cảnh báo lũ quét theo thời gian thực, trong đó có xem xét các yếu tố như hiện trạng lưu vực từ đó xác định giá trị ngưỡng mưa sinh lũ quét (FFG) tại mỗi thời điểm Trong nghiên cứu này, tác giả sẽ tiếp cận theo hướng nghiên cứu xác định phương pháp cảnh báo lũ quét dựa trên ngưỡng mưa sinh lũ quét (FFG) gắn với lưu lượng tràn bờ được xác định dựa trên phương trình thực nghiệm được xây dựng cho lưu vực sông miền núi Quá trình nghiên cứu này kết hợp (1) thiết kế khảo sát thực địa để khảo sát các giá trị lưu lượng tràn bờ để xây dựng phương trình thực nghiệm xác định lưu lượng tràn bờ cho sông miền núi; (2) phát triển mô hình lượng mưa - dòng chảy kết hợp với dữ liệu lượng mưa theo thời gian thực để đánh giá hiện trạng của lưu vực từ đó xác định giá trị FFG theo thời gian thực, (3) kết hợp với lượng mưa dự báo để đưa ra cảnh

báo lũ quét phù hợp Nghiên cứu được áp dụng cho lưu vực Nậm Ly và Nà Nhùng

ở tỉnh Hà Giang, Việt Nam Sơ đồ hướng tiếp cận như hình 1.6

Hình 1.6 Sơ đồ nghiên cứu

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP CẢNH BÁO

LŨ QUÉT CHO LƯU VỰC NHỎ SÔNG MIỀN NÚI

Từ tiếp cận nghiên cứu của luận án để xây dựng phương pháp cảnh báo cho các lưu vực sông miền núi cần dựa trên các cơ sở: i) xác định được lưu lượng tràn bờ; ii) xây dựng mô hình toán thủy văn cho phép xác định điều kiện ban đầu của lưu vực làm cơ sở xác định ngưỡng mưa sinh lũ quét (FFG); iii) khai thác các mô hình mưa dự báo kết hợp với số liệu đo mưa trực tuyến để đưa ra thông tin cảnh báo kịp thời

2.1 Cơ sở khoa học xây dựng phương trình thực nghiệm tính toán lưu lượng tràn bờ cho các lưu vực nhỏ miền núi

Từ nghiên cứu tổng quan các phương pháp xác định lưu lượng tràn bờ và từ điều kiện tự nhiên của các lưu vực sông miền núi của Việt Nam, NCS đã lựa chọn phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm để xác định lưu lượng tràn

bờ Sơ đồ Hình 2.1 dưới đây minh họa tóm tắt phương pháp thực hiện trong nghiên cứu

2.1.1 Xác định ngưỡng tràn bờ từ dấu hiệu nhận biết trên thực địa

Theo nghiên cứu của Bent (2013) và Blanton (2010) [13, 14] một số dấu hiệu

nhận biết để xác định mực nước tràn bờ có thể được liệt kê như sau (1) cao trình

Hình 2.1 Sơ đồ phương pháp xác định lưu lượng tràn bờ

bãi sông nơi mà dòng chảy bắt đầu tràn bờ, (2) cao trình cao nhất tại những điểm bồi tụ trong lòng sông, (3) cao trình nơi có sự thay đổi độ dốc bờ sông, (4) cao trình nơi có sự thay đổi vật liệu hạt, (5) cao trình của cao nhất của hồ xói hàm ếch (under cut) bên bờ sông, (6) cao trình nơi có sự thay đổi độ loại thực vật (ví

dụ, từ vùng không có thực vật sang vùng có thực vật) Ngoài ra trong một số tài liệu còn có thể dựa vào các vết đổi màu hoặc các vết, bùn cát trên đá (7) để xác định mực nước tràn bờ Nghiên cứu tiến hành khảo sát trên khu vực nghiên cứu Hình 2.2 mô tả một số dấu hiệu nhận biết cao trình mực nước tràn bờ điển hình

2.1.2 Xây dựng tương quan giữa mực nước và lưu lượng cho các vị trí điều

tra khảo sát

Nghiên cứu cũng tiến hành công tác xây dựng quan hệ mực nước lưu lượng ứng

với mỗi vị trí điều tra Sử dụng công thức Manning Chow (1959) [15] xây dựng

đường cong Q = f(Z)

𝑄 = 1

𝑛𝐴𝑅2/3√𝑆 (2-1) Trong đó: A và R lần lượt diện tích và bán kính thủy lưc Giá trị này có thể xác định thông qua hình dạng mặt cắt đo đạc; S là độ dốc thủy lực, trong nghiên cứu này được lấy bằng độ dốc lòng sông đo đạc tại vị trí khảo sát; n là hệ số nhám,

dựa theo hướng dẫn của Barnes (1969) [16] độ nhám của từng đoạn sông tương

ứng được xác định

Hình 2.2 Một số dấu hiệu nhận biết cao trình mực nước tràn bờ điển hình