Xây dựng bản đồ phòng chống bão lũ Quảng Ngãi

Luận văn về xây dựng bản đồ phòng chống bão lũ Quảng Ngãi

TÓM TẮT

Tình hình khí hậu - thời tiết diễn biến ngày càng phức tạp, đặc biệt là sự

xuất hiện của những trận lũ quét (lũ ống) tác động xấu tới môi trường và kinh tế

- xã hội Miền Trung nước ta là khu vực chịu ảnh hưởng nhiều so với cả nước

Kết quả nghiên cứu cho thấy, lũ quét thường là những trận lũ lớn, bất ngờ, trong

thời gian ngắn Lũ quét xuất hiện là sự tổ hợp của các yếu tố: mưa lớn

(>300mm) - tập trung, độ dốc lớn (>250), kết cấu đất bở rời (như đất trồng sắn),

lớp phủ thực vật thưa thớt…Chính vì vậy, cần thiết xây dựng các bản đồ nguy

cơ và các giải pháp khả thi mang tính ngăn ngừa, hạn chế lũ quét, lũ ống mà

Quảng Ngãi là một ví dụ

I MỞ ĐẦU

Miền Trung nước ta là khu vực có nhiều trận mưa lớn - mưa tập trung, có

nhiều dãy núi cao, sườn dốc là điều kiện dễ xảy ra lũ quét, lũ ống Lũ quét với

dòng chảy xiết, cuốn theo mọi vật trên dòng chảy, có sức tàn phá lớn gây thiệt

hại lớn cả về vật chất và con người… Chúng ta không thể ngăn ngừa được sự

xuất hiện của lũ quét nhưng “sống chung với lũ” là điều hoàn toàn có thể Để

làm được điều này thì việc nghiên cứu nguyên nhân và đề xuất các biện pháp

khả thi nhằm ngăn ngừa, hạn chế ảnh hưởng của lũ quét là việc hết sức quan

trọng Xin giới thiệu nghiên cứu điển hình tại tỉnh Quảng Ngãi

II MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Mục tiêu

- Phát hiện những điểm vùng có nguy cơ phát sinh lũ quét, lũ ống trên khu

vực nghiên cứu

- Xây dựng bản đồ dự báo nguy cơ phát sinh lũ quét, lũ ống trên những vùng

trọng điểm của tỉnh

- Đề xuất các biện pháp khả thi mang tính ngăn ngừa, hạn chế tác hại của lũ

quét, lũ ống trên khu vực nghiên cứu

2 Nội dung

- Nghiên cứu sự hình thành và đánh giá cường độ xâm thực của lớp vỏ phong

hóa trong quá khứ, dự báo trong tương lai và các tác nhân gây ra lũ quét thông

qua phân tích ảnh viễn thám (RS)

- Phân tích tiềm năng xuất hiện lũ quét dựa trên các nhân tố có liên quan mật

thiết (như: mưa, mức độ che phủ của thảm thực vật, cấu trúc vỏ phong hoá…)

- Nghiên cứu và thành lập bản đồ dự báo tiềm năng phát sinh lũ quét, lũ ống

trên địa bàn

- Đề xuất các giải pháp nhằm ngăn ngừa, hạn chế tác hại của lũ quét, lũ ống

trên khu vực nghiên cứu

- Xây dựng cơ sở dữ liệu tiềm năng lũ quét, lũ ống trên địa bàn tỉnh Quảng

Ngãi

3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp luận: Cơ sở khoa học hình thành lũ quét có quan hệ rất mật

thiết với đặc điểm địa hình, khí hậu (lượng mưa, nhiệt độ), địa chất, thổ nhưỡng,

vỏ phong hoá, thực vật che phủ,… Các nhân tố này tồn tại gắn bó và luôn có tác

động qua lại lẫn nhau Công nghệ được lựa chọn để xây dựng các bản đồ nguy

cơ và các giải pháp khả thi mang tính ngăn ngừa, hạn chế tác hại của lũ quét là

hệ thống thông tin địa lý (GIS)

- Phương pháp nghiên cứu cụ thể bao gồm: tổng hợp và biên hội tài liệu liên

quan; phương pháp ma trận; khảo sát thực địa; sử dụng kết hợp phần mềm GIS,

ArcInfo, ArcView, bộ phần mềm GeoMedia… xây dựng bản đồ dự báo nguy cơ

phát sinh lũ quét, lũ ống trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi tỷ lệ 1/50.000, bản đồ dự

báo nguy cơ lũ quét, lũ ống các vùng trọng điểm trên địa bàn tỉnh tỷ lệ 1/25.000

dựa trên bản đồ nền đã thu thập được: hành chính, địa hình - địa mạo, lớp phủ

thực vật, các loại đất, lượng mưa,

III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Hiện trạng lũ quét miền Trung Việt Nam

Theo số liệu thống kê, ở nước ta hầu như năm nào cũng xảy ra lũ quét, với

nhịp độ ngày càng tăng Từ năm 1999 đến năm 2004, các khu vực miền núi

trong cả nước đã xảy ra 25 trận lũ quét lớn, làm 965 người chết và mất tích, 628

người bị thương, cuốn trôi 13.280 nhà, ngập và hư hỏng 114.849 nhà, phá hủy

hàng nghìn ha đất canh tác và nhiều hệ thống công trình giao thông, thủy lợi

Tổng thiệt hại về vật chất khoảng gần 2.000 tỷ đồng Những trận lũ quét lớn gây

thiệt hại rất nặng nề về người, nhà cửa và các công trình hạ tầng cơ sở

Có thể điểm lại một số trận lũ quét lớn tại miền Trung như trận lũ quét xảy

ra vào tháng 07/1999 ở Hàm Tân (Bình Thuận) đã cuốn trôi và nhấn chìm 80 tàu

thuyền, làm 27 người chết, 11.101 nhà cửa bị ngập, sập và hư hỏng, trong số đó

nhà bị sập và trôi hoàn toàn là 1.128 căn

Lũ quét ngày 20/09/2002 tại các huyện Hương Sơn, Hương Khê, Vũ Quang

(Hà Tĩnh) làm chết 53 người, 11 người bị thương, thiệt hại về vật chất gần một

nghìn tỷ đồng

Vào tháng 8/2005: gió lốc, lũ quét hoành hành ở Anh Sơn, Tương Dương

(Nghệ An) làm cho số người thiệt mạng lên tới 13 người, 3 người bị thương, 136

ngôi nhà bị cuốn trôi, vùi lấp 116 nhà khác, 250 nhà hư hại, 19 phòng học bị giật

đổ Toàn tỉnh Nghệ An có 11.800 ha lúa bị úng ngập, trong đó 1/3 diện tích bị

hỏng nặng, năng suất giảm ít nhất 30% Tổng thiệt hại vật chất do lũ quét lên tới

205 tỷ đồng

Tháng 08/2007, lũ quét làm cho số người dân thiệt mạng tại Hà Tĩnh là 23

người, Quảng Bình 15 người, Phú Yên 1 người, Đăk Lăk 15 người, Gia Lai 1

người, Đăk Nông 1 người, Lâm Đồng 5 người, gần 60.000 ngôi nhà bị sập trôi,

ngập; trên 412.000m3 đất đá giao thông, 4.650m3 đê điều và công trình thuỷ lợi

bị sạt lở; gần 100.000ha cây nông nghiệp bị ngập

Cũng trong năm này nhưng vào tháng 10/2007: lũ quét xuất hiện tại các

huyện phía Tây Nghệ An (Quế Phong, Quỳ Châu, Nghĩa Đàn, Quỳ Hợp) làm 6

người chết, hàng trăm ngôi nhà bị sập và tốc mái, toàn bộ hoa màu ngập trong

nước lũ, 15 km đường bị sạt lở nghiêm trọng Tại A Lưới, A Đông (Thừa Thiên

Huế) lũ quét cuốn trôi 2 người và nhiều diện tích hoa màu…

2 Nguyên nhân, cơ chế hình thành và vận động của lũ quét

Do điều kiện mặt đệm thay đổi đáng kể, kết hợp với cường độ mưa lớn

hiếm thấy làm cho dòng chảy mặt tràn lan trên mặt lưu vực, xói mòn rửa trôi

mạnh hơn, vật chất tập trung nhanh hơn hẳn, hầu như đồng thời đổ về hạ lưu tạo

ra dòng xiết trong lòng dẫn, đỉnh lũ cao, động năng rất lớn Dòng vật chất lỏng -

rắn thường chuyển động trượt trên sườn dốc đứng với lưu tốc đặc biệt lớn khác

với dòng chảy theo khe lạch trong các trận lũ thường, gây tiếng động mạnh khi

tập trung dòng lũ Vì vậy, Lũ có sức tàn phá ghê gớm, gây thiệt hại lớn cho vùng

hạ lưu thung lũng sông và hủy hoại rõ rệt trên bề mặt lưu vực

Các nhân tố hình thành lũ quét có thể được biểu diễn qua sơ đồ:

Sơ đồ 1: Các nhân tố hình thành lũ quét

Mưa với cường độ lớn làm cho đất đạt độ ẩm bão hoà nhanh chóng, hình

thành dòng chảy tràn mặt lớn ngập trên mặt các lưu vực nhỏ vùng núi dốc có độ

che phủ rừng ít, bị khai thác mạnh mẽ, tiềm tàng nhiều điều kiện thuận lợi cho

xói mòn, rửa trôi đất đá, bùn cát, cây cối, song lòng dẫn lại tiêu thoát kém Dòng

nước lũ thay đổi căn bản về chất, trở thành dòng chất lỏng - rắn (bùn, nước, cây

cối) tập trung vào sông chính với tổng lượng lớn hơn hẳn tổng lượng dòng lũ

nước sinh ra nó, đổ vào các vùng trũng, thung lũng sông ở dạng lũ quét rồi thoát

một phần nước - bùn cát - cây cối ra sông chính Dòng lũ quét tàn phá mọi vật

cản trên đường chuyển động, tạo ra lòng dẫn mới, xói, bồi lòng dẫn cũ

Hoạt động của con người

Chuyển động kiến tạo Phong hóa thổ nhưỡng Biến đổi khí hậu Địa chất thủy văn Lớp phủ thực vật

Các nhân tố hình thành lũ quét

Mưa lớn

Lũ Động đất Xói mòn, trượt lỡ Lượng ẩm lưu vực Dòng chảy mặt

Bảng 1: Các ngưỡng mưa gây lũ quét

Khu vực sinh ra lũ là phần thượng nguồn lưu vực sông độ dốc lớn, thường

chiếm 2/3 diện tích lưu vực Khu vực tập trung dòng lũ quét (thường là phần

chân dốc, chân các sườn núi), nơi xảy ra mạnh mẽ quá trình xói sâu, sạt, trượt lở

đất đá, cuốn trôi cây cối, tắc ứ tạm thời sau vỡ hàng loạt Còn khu vực chịu lũ

(đoạn cuối của thung lũng) là nơi thường xảy ra mạnh mẽ nhất quá trình "quét"

Lũ quét có các đặc tính cơ bản: bất ngờ, ngắn hạn và ác liệt, hàm chứa

lượng vật chất rắn lớn…

3 Xây dựng bản đồ nguy cơ và các giải pháp khả thi mang tính ngăn ngừa,

hạn chế lũ quét, lũ ống trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi

3.1 Thực trạng lũ – lũ quét trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi

Khả năng hình thành lũ – lũ quét ở Quảng Ngãi phụ thuộc vào các yếu tố:

mưa và các hình thế thời tiết gây mưa lớn, địa hình lượn sóng và vùng đồi núi

thấp ở phía Đông và Bắc của tỉnh với độ cao trung bình 300-400m bị chia cắt

khá mạnh bởi hệ thống các sông, suối dày dạng cành cây Bên cạnh đó cùng với

nạn phá rừng làm rẫy là việc khai thác lâm sản quá mức làm cho diện tích rừng

ngày càng giảm, đất đai suy thoái, thảm thực vật bị giảm mạnh, tạo điều kiện

cho việc rửa trôi, xói mòn

Chỉ tính từ năm 1986 đến nay, tỉnh Quảng Ngãi đã có hơn 6 trận lũ lớn gây

thiệt hại nặng về người và của như: trận lũ năm 1986, 1996, 1999, 2000, 2003…

Các trận lũ trên sông thường xuất hiện theo cơ chế không bão hoà (vượt thấm),

thời gian lũ phụ thuộc vào mùa mưa, biên độ cao (thường đạt trung bình trên

5m), cường suất lũ lớn, thời gian lũ lên lớn, đường quá trình lũ nhọn và trong

một trận lũ thường có nhiều đỉnh, thường xuyên đi kèm với ngập lụt

Bảng 2 Một số trận lũ quét điển hình tỉnh Quảng Ngãi

1 XII/1986 Sơn Hà (sông Trà Bồng – Quảng Ngãi)

2 18/XI/1996 Trà Bồng, Sơn Hà (sông Trà Khúc – Quảng Ngãi)

3 4/XII/1999 sông Trà Khúc (Quảng Ngãi)

(Nguồn: Phòng tài nguyên nước mặt, Viện địa lý, Viện KH&CNVN) 3.2 Thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét, lũ ống trên địa bàn tỉnh

Quảng Ngãi

Tiến trình của việc thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét, lũ ống tỉnh

Quảng Ngãi:

Sơ đồ 2 Các bước thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét

3.2.1 Xây dựng mô hình số độ cao

Sử dụng phương pháp tạo DEM từ bản đồ đường đồng mức Dùng phần

mềm XYZ Extractor chuyển lớp dữ liệu vector TAB và sang dạng file XYZ

Ascii toado.XYZ có toạ độ (x,y,z) tất cả các vertex, node của các đường bình độ

và các điểm độ cao Sau đó chuyển file.XYZ thành file txt

Dùng phần mềm surfer 8.0 để nội suy các số liệu rời rạc bất thường trong

không gian thành một mạng lưới đều đặn và đặt các dữ liệu nội suy vào trong

file có phần mở rộng là GRD Grid file được dùng để tạo ra các đường contour

Đường

Bản đồ phân cấp độ dốc

Bản đồ lớp phủ thực vật

Bản đồ phân vùng các loại đất

Bản đồ phân vùng nguy

cơ lũ quét Tính độ dốc

(độ)

và bề mặt

Bảng 3 Phân chia các khoảng độ cao tỉnh Quảng Ngãi

3.2.2 Xây dựng bản đồ phân cấp độ cao

Trong mô hình tính toán, sự thay đổi độ cao địa hình về hai hướng x,y là

thông số để xác định hướng sườn và độ lớn độ dốc địa hình tại một điểm Ở đây

xem giá trị độ cao Z là một hàm số của hai tọa độ (x,y), có thể biểu diễn Z =

f(x,y) Bản đồ độ dốc được tính trên cơ sở mô hình độ cao DEM lưu vực bằng

phần mềm Arcview Sau đó phân thành 5 cấp và thành lập bản đồ phân cấp độ

dốc của từng huyện

Bảng 4 Bảng phân chia các khoảng độ dốc

Bảng 5 Phân chia các khoảng độ cao tỉnh Quảng Ngãi

Code Khoảng độ

cao (m)

1 0 – 100 40.13 Tập trung ở Bình Sơn, Sơn Tịnh, Nghĩa Hành,

Tư Nghĩa, Mộ Đức, Đức Phổ

2 100 – 300 22.24 Rải rác ở dưới chân núi và cuối Đông, Nam

(Đức Phổ)

3 300 – 600 21.65 Rải rác ở Tây Bắc và phía tây tỉnh Quảng Ngãi,

ở Trà Bồng, Tây Trà, núi Man Briu, núi Hoàng

Vũ, núi Hoàng Ho, núi Bơ Loan

4 600-1000 13.74 Tập trung ở phía Nam huyện Ba Tơ và huyện

Minh Long, phía Bắc huyện Trà Bồng

5 >1000 2.24 Tập trung ở núi Cà Tun, núi Cà Đam, núi Nước

Bao, núi Hà Peo, núi Roong, núi Bà Tu

3.2.3 Xây dựng bản đồ phân cấp độ dốc

Từ mô hình số độ cao tỉnh Quảng Ngãi, ta tính được độ dốc tỉnh Quảng

Ngãi

Bảng 6 Phân chia các khoảng độ dốc

Từ mô hình số độ cao và bản đồ phân bố độ dốc, ta thấy tỉnh Quảng Ngãi

có địa hình rất dốc và bị chia cắt mạnh nên luôn tiềm ẩn nguy cơ xảy ra lũ quét,

trượt lở, xói mòn… trong mùa mưa lũ Đặc biệt, do các nhánh sông tương đối ít

uốn khúc và mạng lưới suối đổ về nhánh sông dưới thung lũng tương đối dày

nên vào mùa mưa lũ, lượng nước lũ đổ về nhánh sông chính rất lớn và nhanh,

cuốn theo nhiều vật chất rắn trên đường gây ra lũ quét

3.2.4 Xây dựng bản đồ phân bố lớp phủ thực vật

Sử dụng ảnh Landsat 7 (30/12/1990), ảnh Landsat 7 được chụp ngày

17/10/2001, Ảnh Landsat 7 được chụp ngày 28/02/2004, tổ hợp màu giả với 3

kênh 2, 3, 4 được cắt theo ranh giới tỉnh Quảng Ngãi So sánh 3 thời kỳ để nhận

dạng sự biến đổi lớp phủ, từ đó xây dựng được bản đồ lớp phủ thực vật tỉnh

Quảng Ngãi

Trước hết chúng tôi xây dựng Bản đồ Chỉ số thực vật NDVI:

NDVI= (kênh cận hồng ngoại – kênh đỏ)/(kênh cận hồng ngoại + kênh đỏ)

Khoảng NDVI là [-1; 1] cho thấy tỉnh Quảng Ngãi vào năm 2004 chỉ số

NDVI lớn nhất cũng là 1 Tuy nhiên, so với năm 2001 thì khu vực có khoảng

NDVI [0.88 ; 1] bị thu hẹp vào thời điểm 2004 Điều này cho thấy rừng trên địa

bàn tỉnh đang được khai thác

Đánh giá sự biến động thực vật ở tỉnh Quảng Ngãi trên lưu vực năm 1990

– 2004 ảnh hưởng đến nguy cơ xảy ra lũ quét:

Bảng 7 So sánh sự biến động thực vật giữa năm 1990, 2001 và 2004

Năm 1990 Năm 2001 Năm 2004

1 Sông Tang

Núi Lát, núi Mã Nhap, núi

Caxi, núi Ta Lốp, núi Cà

Đam

0 → 0.5 0.001→0.2 chiếm đa số, tiếp theo là 0.2→0.5

0.2 → 1 0.2→0.5 chiếm đa

số

0 → 0.5 0.2 → 0.5 chiếm đa số

2 Sông Rinh

Núi Tin, núi Rin, núi Ngọc

Ven, núi Hà Peo, núi Roong

0.2 →1 0.001→ 0.5 chiếm đa số

0.5 →1 0.5 →1 chiếm đa

số

0.001 → 1 0.2 → 0.5 chiếm đa số

3 Sông Re

Núi Bà Tu

0.2 →1 0.2→0.5 đa số

0.5 →1 0.5 →1 đa

số

0.2 →1 0.2 → 0.5 đa

số

4 Sông Liên

Núi Lành Rầm, núi Gò Đê,

núi Mang Briu, núi Gò

Tương, núi Tai Mio, núi Đá

Chát, núi Cối

0 → 0.5 0.2 → 0.5 chiếm đa số, tiếp theo là 0.001→ 0.2

0.2 → 1 0.5 → 1 chiếm đa

số

0.2 → 1 0.2 → 0.5 chiếm đa số

5 Sông Vệ, Núi Vàng 0 → 0.2 -0.63 → 0 -0.63 → 0

6 Sông Trà Khúc

Núi Bơ Loan, Ta Rang, Bà

Ang

Núi Nước Bao

0 → 0.5 0.001→ 0.2 đa

số 0.2 → 0.5

0.2 → 1 0.5→1 đa

số

0.2 → 1 0.2 → 0.5 đa

số

Ở những khu vực vào năm 2001 có phân bố thực vật (chỉ số NDVI >0), và

năm 2004 không có phân bố thực vật (chỉ số NDVI < 0) thì biến động NDVI sẽ

nằm trong khoảng [1;2], điều này cho thấy những khu vực này có sự suy giảm

lớp phủ thực vật, vì vậy nguy cơ lũ quét sẽ cao ở khu vực đó Ngược lại, vào

năm 2001, những khu vực không có phân bố thực vật (chỉ số NDVI <0), và năm

2004 có phân bố thực vật ( chỉ số NDVI > 0) thì biến động NDVI sẽ nằm trong

khoảng [-2;-1], vậy ở khu vực đó nguy cơ lũ quét sẽ thấp

Nhìn chung, độ phủ thực vật biến động theo chiều hướng giảm dần do tình

trạng đô thị hoá và du lịch Tình trạng này có thể làm tăng nguy cơ gây lũ quét

3.2.5 Xây dựng bản đồ phân vùng các loại đất

Bản đồ đất tỉnh Quảng Ngãi tỷ lệ 1/300.000 thể hiện 9 nhóm đất chính, và

22 đơn vị đất trong đó có 2 nhóm đất có diện tích lớn nhất là nhóm đất phù sa

trong vùng đồng bằng và thung lũng 97.197,5 ha, chiếm tỷ lệ 18,93% tổng diện

tích đất tự nhiên và nhóm đất xám trên vùng đồi núi 376.547,2 ha, chiếm

73,42% tổng diện tích tự nhiên

3.2.6 Bản đồ trung trung bình mưa nhiều năm

Tổng lượng mưa trung bình nhiều năm phổ biến ở đồng bằng từ 2200 đến

2500 mm, ở trung du thung lũng thấp và vùng núi từ 3000 đến 3600 mm, vùng

đồng bằng ven biển phía Nam tỉnh dưới 2000 mm

Vùng có mưa lớn nhất tỉnh bao gồm đại bộ phận đất đai các huyện núi Ba

Tơ, Trà Bồng, Minh Long với tổng lượng mưa trên 3000mm Vùng có mưa ít

nhất tỉnh bao gồm một dãy hẹp đồng bằng ven biển ở phía Đông Nam thuộc hai

huyện Mộ Đức và Đức Phổ có tổng lượng mưa dưới 2000 mm

Vùng đồng bằng tiếp giáp với những khối núi cao của huyện Trà Bồng,

Minh Long, Sơn Hà, Ba Tơ có lượng mưa năm 2500-3000 mm, phần đồng bằng

còn lại ở phía Đông và phía Tây huyện Sơn Tây lượng mưa nằm trong khoảng

từ 2000-2500mm

Nhìn chung, lượng mưa có xu hướng tăng dần từ Đông sang Tây, vùng

đồng bằng ven biển lượng mưa trung bình nhiều năm tăng dần từ Nam ra Bắc

3.2.7 Xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét tỉnh Quảng Ngãi

Bản đồ phân vùng nguy cơ xảy ra lũ quét tỉnh Quảng Ngãi được xây dựng

trên cơ sở chồng lớp bốn bản đồ phân vùng các nhân tố thành phần gây lũ quét:

Bản đồ phân vùng độ dốc, bản đồ phân vùng lớp phủ thực vật năm, bản đồ phân

vùng các loại đất đá, bản đồ mưa

Từ ảnh phân loại nguy cơ lũ quét bằng Idrisi Kilimanjaro, ta thực hiện số