Nghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích rủi ro (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích rủi roNghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích rủi roNghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích rủi roNghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích rủi roNghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích rủi roNghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích rủi roNghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích rủi roNghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích rủi roNghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích rủi roNghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích rủi roNghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích rủi ro

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

HÀ NỘI, NĂM 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN THIỆN DŨNG

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC LẬP QUY HOẠCH PHÒNG CHỐNG ÚNG NGẬP DỰA TRÊN PHÂN TÍCH

RỦI RO

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

Mã số: 62 – 58 – 02 - 12

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1 GS.TS NGUYỄN QUANG KIM

2 PGS.TS NGUYỄN THU HIỀN

HÀ NỘI, NĂM 2018

i

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chính tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tác giả luận án

Nguyễn Thiện Dũng

NCS xin gửi lời tri ân đến các nhà khoa học trong Hội đồng đánh giá luận án vì đã dành thời gian và tâm huyết để đọc và sửa chữa luận án NCS cũng vô cùng biết ơn các thầy cô giáo, các nhà khoa học trong và ngoài Trường Đại học Thủy lợi đã có những đóng góp quý báu giúp NCS hoàn thiện luận án

NCS cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô và đồng nghiệp ở Khoa Kinh tế và Quản lý đặc biệt là Bộ môn Quản lý Xây dựng đã có những động viên, chia

sẻ, giúp đỡ NCS trong suốt quá trình nghiên cứu NCS xin cảm ơn các bạn bè, đồng nghiệp và các em sinh viên luôn sát cánh bên NCS

Cuối cùng, NCS xin được gửi tới những người thân thương trong gia đình của mình lời biết ơn sâu sắc vì sự yêu thương và ủng hộ, dành thời gian và điều kiện tốt nhất để giúp NCS hoàn thành nghiên cứu

Xin trân trọng cám ơn!

iii

MỤC LỤC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 1

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CÁM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ x

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài luận án 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 5

6 Những đóng góp mới của luận án 5

7 Cấu trúc của luận án 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH PHÒNG CHỐNG ÚNG NGẬP TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH RỦI RO 7

1.1 Giới thiệu về rủi ro úng ngập và phân tích rủi ro úng ngập 7

1.1.1 Khái niệm về rủi ro 7

1.1.2 Khái niệm rủi ro thiên tai 9

1.1.3 Khái niệm rủi ro úng ngập do mưa lũ 9

1.1.4 Phân tích rủi ro và một số thuật ngữ dùng trong phân tích rủi ro 10

1.2 Tổng quan về các nghiên cứu úng ngập do mưa lũ trên thế giới 13

1.2.1 Tình hình úng ngập trên thế giới 13

1.2.2 Quan điểm đánh giá rủi ro úng ngập 15

1.2.3 Các nghiên cứu dựa trên cơ sở phân tích rủi ro trên thế giới 17

1.3 Tổng quan các nghiên cứu rủi ro úng ngập tại Việt Nam 19

1.3.1 Tình hình úng ngập tại Việt Nam 19

1.3.2 Nghiên cứu đánh giá rủi ro úng ngập 20

1.3.3 Nghiên cứu đánh giá rủi ro úng ngập dựa trên phân tích tối ưu rủi ro 22

1.4 Các tồn tại trong nghiên cứu rủi ro úng ngập hiện nay tại Việt Nam 25

1.5 Định hướng nghiên cứu và các vấn đề cần giải quyết của luận án 26

1.6 Kết luận Chương 1 30

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN VỀ QUY HOẠCH PHÒNG CHỐNG ÚNG NGẬP DỰA TRÊN PHÂN TÍCH RỦI RO 31

2.1 Tiếp cận quy hoạch giảm thiểu rủi ro úng ngập 31

2.1.1 Tiếp cận kinh nghiệm (I) 32

2.1.2 Tiếp cận dựa trên chu kỳ lặp của trận ngập (II) 33

iv

2.1.3 Tiếp cận theo chu kỳ lặp của riêng từng vùng (III) 33

2.1.4 Tiếp cận mức rủi ro chấp nhận được (IV) 33

2.1.5 Tiếp cận phân tích tối ưu rủi ro (V) 34

2.2 Các phương pháp đánh giá giảm thiểu rủi ro do úng ngập 38

2.2.1 Phương pháp phân tích chi phí tối thiểu (Cost Mininization Analysis- CMA) 38

2.2.2 Phương pháp phân tích chi phí hiệu quả (Cost Effectiveness Analysis-CEA) 39

2.2.3 Phương pháp phân tích đa mục tiêu (Multi-Criteria Analysis -MCA) 40

2.2.4 Phương pháp phân tích chi phí lợi ích (Cost Benefit Analysis -CBA) 41

2.3 Nhận dạng và phân loại rủi ro do úng ngập 44

2.3.1 Nhận dạng rủi ro do úng ngập 44

2.3.2 Phân loại rủi ro do úng ngập 45

2.4 Các phương pháp ước lượng thiệt hại rủi ro úng ngập 48

2.4.1 Xác định đối tượng và phương pháp nghiên cứu phù hợp 48

2.4.2 Giới thiệu các phương pháp đánh giá trực tiếp thiệt hại rủi ro úng ngập 49

2.4.3 Giới thiệu các phương pháp đánh giá gián tiếp thiệt hại do úng ngập 57

2.5 Lựa chọn phương pháp để ước lượng thiệt hại cho từng đối tượng 59

2.6 Giới thiệu mô hình bài toán tối ưu dựa trên phân tích rủi ro úng ngập 61

2.6.1 Mô hình bài toán tối ưu tổng quát trong quy hoạch úng ngập 62

2.6.2 Mô hình bài toán tối ưu đơn giản trong quy hoạch úng ngập 65

2.6.3 Mô hình bài toán xác định cấp lũ cần tiêu tối ưu 67

2.6.4 Bài toán tìm giải pháp công trình tối ưu ứng với cấp tiêu tối ưu 68

2.7 Phương pháp giải bài toán tối ưu phi tuyến 71

2.7.1 Phương pháp giải bài toán tối ưu phi tuyến 71

2.7.2 Đề xuất công cụ giải bài toán tối ưu phi tuyến 74

2.7.3 Giới thiệu về phần mềm giải toán tối ưu GAMS 75

2.8 Phân loại, điều tra, thu thập và phân tích số liệu 76

2.8.1 Phân loại số liệu 76

2.8.2 Phương pháp điều tra thu thập số liệu bằng phỏng vấn trực tiếp 77

2.8.3 Phương pháp phân tích và đánh giá số liệu 78

2.9 Phương pháp xây dựng hàm thiệt hại và hàm chi phí đầu tư 78

2.9.1Các bước thực hiện xây dựng hàm thiệt hại và hàm chi phí đầu tư 79

2.9.2 Xây dựng hàm phi tuyến Y = a 79

2.10 Kết luận Chương 2 80

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH PHÒNG CHỐNG ÚNG NGẬP TỐI ƯU LƯU VỰC SÔNG PHAN- CÀ LỒ TỈNH VĨNH PHÚC 81

3.1 Lý do lựa chọn vùng nghiên cứu 81

3.1.1 Giới thiệu về lưu vực sông Phan – Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc 81

v

3.1.2 Tình hình úng ngập vùng nghiên cứu 88

3.1.3 Lựa chọn vùng nghiên cứu điển hình 89

3.2 Tính toán, xây dựng bản đồ úng ngập vùng nghiên cứu 91

3.2.1 Lựa chọn công cụ tính toán 91

3.2.2 Thiết lập mô hình thủy lực và biên tính toán của vùng nghiên cứu 91

3.2.3 Kết quả tính toán hiệu chỉnh mô hình 92

3.2.4 Xác định các kịch bản tính toán đánh giá hiện trạng úng ngập 93

3.2.5 Kết quả tính toán với hiện trạng công trình tiêu thoát 95

3.2.6 Phân tích kết quả tính toán từ mô hình thủy lực 98

3.3 Tính toán thiệt hại kinh tế phục vụ bài toán quy hoạch tiêu vùng nghiên cứu 100

3.3.1 Thiệt hại từ việc mất hoàn toàn diện tích canh tác nông nghiệp 100

3.3.2Thiệt hại do giảm năng suất cây trồng nông nghiệp 102

3.3.3Thiệt hại liên quan đến chi phí khắc phục sự cố sửa chữa nhà cửa, đô thị 103

3.3.4Thiệt hại cơ sở hạ tầng xã hội 104

3.3.5Thiệt hại do giá trị đất đai định cư giảm 105

3.3.6Thiệt hại do chi phí vệ sinh môi trường 106

3.3.7Thiệt hại chi phí y tế các bệnh do vệ sinh môi trường kém 107

3.3.8Thiệt hại do ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất công nghiệp 108

3.3.9Thiệt hại liên quan đến đình trệ thời gian lao động, kinh doanh và giao thông 108

3.3.10 Tổng hợp thiệt hại và ước lượng giá trị rủi do còn lại theo từng cấp lũ 109 3.4 Xây dựng hàm thiệt hại do rủi ro úng ngập và hàm chi phí đầu tư 111

3.5 Xác định cấp ngập cần bảo vệ tối ưu dựa trên phân tích rủi ro 113

3.5.1 Xác định cấp lũ cần phải tiêu theo phương pháp tối ưu rời rạc 114

3.5.2 Xác định cấp lũ cần tiêu tối ưu theo phương pháp liên tục 115

3.6 Tính toán giải pháp công trình tiêu ứng với cấp lũ cần tiêu tối ưu 117

3.6.1 Phân tích và lựa chọn kịch bản tiêu ứng với tần suất lũ 10% (chu kỳ lặp lại 10 năm) 117

3.6.2 Tính toán lựa chọn phương án tiêu tối ưu dựa trên hàm liên tục 128

3.7 Xây dựng quy trình quy hoạch tối ưu rủi ro úng ngập 135

3.8 Kết luận Chương 3 141

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 143

1 Những kết quả đạt được của luận án 143

2 Những kiến nghị của luận án 144

3 Những hạn chế và định hướng phát triển tiếp theo 144

vi

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 146

TÀI LIỆU THAM KHẢO 147

PHỤ LỤC CHƯƠNG 2 154

PHỤ LỤC CHƯƠNG 3 158

vii

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 1 Phân loại rủi ro theo tính chất 8

Hình 1 2 Đồ thị thể hiện rủi ro còn dư với cấp bảo vệ của lũ (chu kỳ lặp lại) 13

Hình 1 3 Phương pháp sử dụng bản đồ đánh giá rủi ro úng ngập [50] 22

Hình 1 4 Sơ đồ nghiên cứu của luận án 29

Hình 2 1 Điểm tối ưu trong phân tích rủi ro úng ngập [61] 35

Hình 2 2 Các điểm tối ưu trong phân tích tối ưu 38

Hình 2 3 Mô tả phương pháp phân tích Chi phí tối thiểu (CMA) 39

Hình 2.4 Mô tả phương pháp phân tích chi phí hiệu quả (CEA) 39

Hình 2 5 Mô tả phương pháp phân tích đa mục tiêu 40

Hình 2 6 Quy trình quản lý rủi ro úng ngập tích hợp với phân tích chi phí lợi ích 43

Hình 2 7 Phương pháp phân tích chi phí lợi ích trong giảm thiểu rủi ro 44

Hình 2.8 Phân loại các loại hình thiệt hại do rủi ro úng ngập 45

Hình 2 9 Sơ đồ khối nhận dạng, phân loại và phương pháp ước lượng thiệt hại 49

Hình 2.10 Biểu thị tương quan giá nhà đất với cải thiệt úng ngập 59

Hình 2.11 Mô phỏng quá trình tìm lời giải tối ưu của bài toán 73

Hình 3 1 Bản đồ vị trị địa lý lưu vực sông Phan – Cà Lồ 81

Hình 3 2 Vùng 2- lưu vực sông Phan – Cà Lồ Tỉnh Vĩnh Phúc (Vùng nghiên cứu) 82 Hình 3 3 Địa hình tự nhiên vùng nghiên cứu 83

Hình 3 4 Bản đồ đẳng trị lượng mưa 1 ngày max nhiều năm của vùng nghiên cứu 85

Hình 3 5 Bản đồ mạng lưới sông suối lưu vực sông Phan – Cà Lồ 86

Hình 3 6.Một số hình ảnh úng ngập trong Vùng nghiên cứu năm 2008 89

Hình 3 7 Sơ đồ mạng lưới tính toán thủy lực vùng nghiên cứu 94

Hình 3 8 Mô tả khả năng úng ngập khi xuất hiện mưa lũ thường xuyên 96

Hình 3 9 Mô tả khả năng úng ngập xuất hiện mưa lũ chu kỳ 10 năm 96

Hình 3 10 Hàm quan hệ giữa công suất trạm bơm và vốn đầu tư 111

Hình 3 11 Quan hệ giữa tổng mức đầu tư ban đầu và chu kỳ lặp lại của lũ 113

Hình 3 12 Phân chia vùng nghiên cứu thành tiểu lưu vực dựa trên đặc điểm tiêu 114

Hình 3 13 Xác định cấp lũ bảo vệ đạt tối ưu về rủi ro 115

Hình 3 14 Hàm quan hệ giữa rủi ro, chi phí và chu kỳ lặp lại của lũ 116

Hình 3 15 Phân chia vùng tiêu và phương án tiêu 118

viii

Hình 3 16 Mô hình mô phỏng sơ đồ tiêu của toàn hệ thống thuộc vùng nghiên cứu119

Hình 3 17 Phương án lựa chọn quy hoạch tiêu tối ưu về rủi ro 128

Hình 3 18 Mô phỏng quá trình hoạt động của chương trình GAMS 132

Hình 3 19 Kết quả nghiệm của chương trình ứng với các biến 134

Hình 3 20 Quy trình tính toán quy hoạch tối ưu rủi ro úng ngập 136

Hình 3 21 Cấp lũ bảo vệ tối ưu 139

Hình 3 22 Phương án chọn tối ưu ứng với cấp lũ tối ưu 140

ix

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2 1 Tổng hợp các tiếp cận quy hoạch giảm thiểu rủi ro úng ngập 32

Bảng 2 2 Bảng phân loại thiệt hại do úng ngập 48

Bảng 2.3 Tổng hợp các loại thiệt hại và phương pháp ước lượng giá trị thiệt hại 60

Bảng 2.4 Bảng tổng hợp cấu trúc của một chương trình viết trên GAMS 75

Bảng 3 1 Đặc trưng lượng mưa giờ lớn nhất nhiều năm của vùng nghiên cứu 84

Bảng 3 2 Đặc trưng hình thái khu vực của một số sông chính 87

Bảng 3 3 Mực nước lớn nhất thực đo và mô phỏng tại các vị trí kiểm tra 92

Bảng 3 4 Diễn biến khả năng úng ngập trong điều kiện hiện trạng 95

Bảng 3 5 Phân bổ diện tích ngập theo độ sâu tại thời điểm 24 giờ max 95

Bảng 3 6 Diện tích bị thiệt hại do úng ngập trong điều kiện hiện trạng 97

Bảng 3 7 Thời gian duy trì ngập tại các vị tri đại diện trong điều kiện hiện trạng 97

Bảng 3.8 Bảng tổng hợp thiệt hại và rủi ro còn lại do mất diện tích lúa theo cấp lũ 101 Bảng 3.9 Tổng hợp thiệt hại còn lại và rủi ro còn lại của hoa màu theo từng cấp lũ 101 Bảng 3.10 Tổng hợp thiệt hại còn lại và rủi ro còn lại của nuôi trồng thủy sản 102

Bảng 3 11 Bảng tính giá trị năng suất cây trồng giảm do úng ngập 103

Bảng 3 12 Bảng tổng hợp thiệt hại và rủi ro còn dư do giảm năng suất 103

Bảng 3 13 Tổng hợp rủi ro còn dư theo từng cấp úng ngập (Cấp lũ) 112

Bảng 3 14 Kết quả phân lưu vực thuộc vùng nghiên cứu 118

Bảng 3 15 Bảng thiết kế các phương án quy hoạch tiêu ngập 120

Bảng 3 16 Tổng hợp diện tích ngập bị ngập theo các phương án tiêu (ha) 124

Bảng 3 17 Tổng hợp thiệt hại còn dư của từng phương án quy hoạch theo tần suất P=10% 125

Bảng 3 18 Tổng hợp chi phí đầu tư xây dựng theo các phương án tiêu 127

Bảng 3 19 Tổng hợp rủi ro của các phương án tiêu 127

x

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ

CBA Phân tích chi phí lợi ích

CEA Phân tích chi phí hiệu quả

CIF Cost, Insurance, Freight /Giá thành, Bảo hiểm, Cước CMA Phân tích chi phí tối thiểu

CVM Phương pháp đánh giá ngẫu nhiên

FDI Đầu tư trực tiếp nước ngoài

FRP Flood Return Period (Chu kỳ lặp của lũ)

FOB Free On Board/ Giá tại biên giới xuất khẩu

GAMS Hệ thống mô hình đại số tổng quát

IPCC Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu

NN&PTNN Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

RBO Phân tích tối ưu rủi ro

QHTL Quy hoạch thủy lợi

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài luận án

Trong những năm vừa qua tình trạng úng ngập xảy ra với một xu thế ngày càng tăng, cùng với diễn biến phức tạp của thời tiết do biến đổi khí hậu đã và đang gây ra nhiều thiệt hại về tính mạng, gây tổn thất to lớn về kinh tế xã hội và môi trường Úng ngập ảnh hưởng nghiêm trọng đến tất cả các hoạt động sản xuất cũng như cuộc sống của người dân Úng ngập gây thiệt hại không chỉ đối với vùng nông thôn, vùng ven đô có tốc độ đô thị hóa cao, mà đặc biệt nghiêm trọng đối với các vùng đô thị nơi mà tập trung tài sản và các hoạt động sản xuất kinh tế lớn Hiện nay, hầu hết các đô thị lớn của Việt Nam đều là nơi có các công trình xây dựng nhà cao tầng như công sở, công trình công cộng và chủ yếu là nhà ở đang mọc lên san sát Quá trình đô thị hóa diễn ra từng ngày đã làm cho bề mặt thấm ngày càng trở nên bị thu hẹp, các ao hồ bị san lấp dần, hệ thống tiêu thoát nước xuống cấp, không được nâng cấp cải tạo kịp thời là một trong những nguyên nhân gây nên tình trạng úng ngập ở một số đô thị tại Việt Nam, như một số đô thị quan trọng như TP Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, TP Cần Thơ, TP Vĩnh Yên tỉnh Vĩnh Phúc Gần đây, ghi nhận từ trận mưa kỷ lục diễn ra vào năm 2008

đã biến Thành phố Hà Nội thành một biển nước, gây thiệt hại nặng nề về kinh tế xã hội Mức độ thiệt hại được ước tính sơ bộ của trận lụt vào ngày 30/10/2008 tại TP Hà

Nội ít nhất khoảng 3000 tỷ đồng [1] (chưa kể các ảnh hưởng của sản xuất công nghiệp,

dịch vụ, du lịch và các thiệt hại liên quan đến sản xuất kinh doanh của người dân) Ngoài những thiệt hại trực tiếp trên còn có những thiệt hại gián tiếp như phí phục hồi sản xuất sau úng ngập, chi phí vệ sinh môi trường, chi phí sức khỏe, chi phí do đình trệ hoạt động sản xuất và ảnh hưởng đến khả năng thu hút vốn đầu tư trực tiếp từ bên ngoài do môi trường đầu tư nhiều rủi ro cao Do đó, vấn đề quản lý úng ngập, giảm thiểu rủi ro úng ngập bền vững là hết sức cần thiết, phải mang tính đồng bộ từ quy hoạch, thiết kế xây dựng và quản lý khai thác công trình

Đầu tư giảm thiểu rủi ro thiệt hại của úng ngập thực chất là chi phí cho các giải pháp giảm thiểu rủi ro (bao gồm cả giải pháp cứng và giải pháp mềm) với mong muốn giảm tới mức thấp nhất các tác động cũng như thiệt hại mà úng ngập gây ra cho con người, kinh tế, xã hội và môi trường Các quyết định đầu tư cần phải được xem xét cẩn thận

2

từ giai đoạn quy hoạch, thiết kế xây dựng, quản lý và vận hành khai thác các công trình đầu tư Trong các dự án lập quy hoạch phòng chống rủi ro úng ngập hiện nay thực hiện chủ yếu dựa trên cơ sở tính toán bản đồ ngập lụt, xác định lưu lượng cần tiêu, dựa trên diện tích cần tiêu để lựa chọn tần suất tiêu thiết kế cho công trình tiêu là xây dựng đê, xây dựng trạm bơm tiêu Tuy nhiên cơ sở lựa chọn tuần suất tiêu thiết kế cũng như căn cứ lựa chọn công suất bơm chưa đảm bảo mang tính khoa học và thực tiễn, đặc biệt đối với các vùng úng ngập là vùng đô thị và có tốc độ đô thị hóa cao, hoặc mật độ dân cư tập trung cao, rủi ro úng ngập lại đặc biệt cao Rủi ro được hiểu theo một nghĩa rộng đó là các thiệt hại do úng ngập gây ra Đối với các quyết định đầu

tư giảm thiểu rủi ro úng ngập cần phải dựa trên cơ sở khoa học tính toán đầy đủ lợi ích của đầu tư đảm bảo giảm thiểu rủi ro úng ngập đến mức tối thiểu nhất, đạt giá trị tối ưu

về rủi ro Câu hỏi được đặt ra là cơ sở nào để làm căn cứ lựa chọn các quyết định đầu

tư giảm thiểu đó? Liệu đầu tư giảm thiểu rủi ro úng ngập có đảm bảo đúng theo tiếp cận rủi ro bền vững phù hợp với điều kiện và hoàn cảnh của Việt Nam hay chưa? Có đảm bảo hiệu quả kinh tế xã hội không?

Úng ngập luôn là mối đe dọa hàng đầu và gây ra nhiều thiệt hại về người và của Cùng với sự tăng trưởng của các ngành kinh tế, sự phát triển của xã hội, đòi hỏi công tác quản lý, phòng chống thiên tai, đặc biệt thiên tai úng ngập, nhằm đảm bảo mức độ an

toàn về người, hạn chế đến mức thấp nhất về thiệt hại kinh tế xã hội và môi trường

Trong bối cảnh đó NCS lựa chọn đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên cơ sở phân tích rủi ro” với mong muốn xác định làm rõ cơ sở lý luận và khoa học để tính toán bài toán quy hoạch phòng chống rủi ro úng ngập theo tiêu chí tối thiểu (tối ưu) các rủi ro, thiệt hại gây ra đối với con người, kinh tế, xã hội và môi trường

2 Mục tiêu nghiên cứu

 Nghiên cứu phương pháp luận, xây dựng cơ sở khoa học phục vụ tính toán bài toán quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên cơ sở phân tích tối ưu về rủi ro thiệt hại

do úng ngập gây ra

3

 Vận dụng cơ sở nghiên cứu lý thuyết để áp dụng tính toán bài toán quy hoạch tiêu úng ngập cho lưu vực sông Phan – Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

 Rủi ro thiệt hại do úng ngập gây ra đối với con người, hoạt động sản xuất kinh tế, thiệt hại về môi trường và xã hội;

 Giải pháp quy hoạch tiêu tổng thể cho lưu vực sông Phan- Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc đáp ứng mục tiêu quản lý rủi ro úng ngập bền vững trên cơ sở phân tích tối ưu về rủi ro thiệt hại

3.2 Phạm vi nghiên cứu

 Nghiên cứu rủi ro úng ngập do hiện tượng mưa lớn không tiêu thoát kịp thời;

 Nghiên cứu đề xuất giải pháp trong giai đoạn quy hoạch tổng thể, xác định công suất thiết kế của các công trình đầu mối, không xét đến các giải pháp tiêu mang tính cục bộ, tiêu nước giữa các bộ phận cùng trong một vùng nghiên cứu;

 Phân tích tối ưu rủi ro dựa trên cơ sở lượng hóa tiền tệ các thiệt hại do úng ngập gây

ra có xét đến tính dài hạn và cường độ úng ngập;

 Vùng nghiên cứu điển hình là lưu vực sông Phan- Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc;

 Số liệu tính toán của luận án được cập nhật đến năm 2016, có xem xét đến các quy hoạch tổng thể về sử dụng đất đến năm 2020, định hướng phát triển kinh tế của vùng nghiên cứu điển hình đến 2030

4 Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Hướng tiếp cận nghiên cứu

 Tiếp cận một cách hệ thống từ hiện tượng, nguyên nhân gây ra, nhận dạng và phân loại các thiệt hại có liên quan, xây dựng cơ sở ước lượng thiệt hại, tính toán ước lượng thiệt hại cụ thể;

4.2 Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu vừa mang tính định tính vừa mang tính định lượng, được vận dụng một cách linh hoạt và tổng hợp tùy theo từng đối tượng nghiên cứu cụ thể Toàn bộ quá trình tiếp cận vấn đề, giải quyết vấn đề đều được hiện thực hóa thông qua việc áp dụng trực tiếp vào nghiên cứu điển hình Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận án:

 Phương pháp kế thừa: Kế thừa những kết quả nghiên cứu khoa học trong các công

trình bài báo, dự án, nghiên cứu cả lý thuyết và thực tiễn trong và ngoài nước;

 Phương pháp định tính: Phương pháp này được ứng dụng để phân tích các thiệt hại,

các rủi ro do úng ngập đối với một số thiệt hại chưa thể lượng hóa thành giá trị tiền

tệ về kinh tế, xã hội và môi trường;

 Phương pháp định lượng: Nghiên cứu định lượng các giá trị thiệt hại người, tài sản,

môi trường, sức khỏe, nông nghiệp, công nghiệp và hoạt động dịch vụ sản xuất;

 Phương pháp phân tích đa chiều: Phân tích đánh giá đa chiều về mức độ thiệt hại,

nhân tố rủi ro của các bên như hộ dân, chuyên gia và các nhà quản lý rủi ro;

 Phương pháp tối ưu: Xây dựng bài toán tối ưu phi tuyến, thiết lập hàm mục tiêu và

các ràng buộc bài toán tối ưu trên cơ sở phân tích rủi ro;

 Phương pháp chuyên gia và tham vấn cộng đồng: Kiểm tra đánh giá bảng hỏi, nhận

diện và phân loại các loại thiệt hại do úng ngập tại vùng nghiên cứu; điều tra trực tiếp các hộ gia đình trong vùng nghiên cứu, phỏng vấn sâu đối với các cơ sở sản xuất, kinh doanh dịch vụ

5

 Phương pháp thống kê: Sử dụng để phân tích tần suất mưa, tần suất dòng chảy,

phân tích và kiểm định chất lượng số liệu điều tra, xây dựng và kiểm định các hàm toán học tương quan

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

 Xây dựng thành công bài toán tối ưu dựa trên phân tích rủi ro, xác định phương pháp giải, công cụ giải bài toán làm cơ sở khoa học cho các giải pháp quy hoạch đầu tư giảm thiểu rủi ro cho một vùng hoặc một lưu vực sông

5.2 Ý nghĩa thực tiễn

 Đã nhận dạng và chỉ ra được các đối tượng chịu ảnh hưởng của rủi ro úng ngập, lượng hóa giá trị tiền tệ của một số loại hình thiệt hại do úng ngập gây ra cho lưu vực sông Phan- Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc

 Xác định được cấp lũ (tần suất, chu kỳ lặp lại) tối ưu cần tiêu và các giải pháp quy hoạch tổng thể cho bài toán tiêu của lưu vực sông Phan- Cà Lồ địa phận tỉnh Vĩnh Phúc, làm cơ sở cho UBND tỉnh Vĩnh Phúc bố trí ngân sách và lựa chọn phương án đầu tư các công trình tiêu đầu mối

 Xác định được trình tự cũng như các bước để tiến hành thực hiện bài toán quy hoạch rủi ro cho một lưu vực sông hoặc cho vùng rủi ro úng ngập

6 Những đóng góp mới của luận án

 Xây dựng phương pháp tích hợp giữa kỹ thuật và kinh tế cho lập quy hoạch phòng chống úng ngập trên cơ sở phân tích rủi ro úng ngập

 Xác định cấp lũ (tần suất, chu kỳ lặp lại) thiết kế tối ưu và giải pháp tiêu tổng thể tối

ưu về rủi ro cho lưu vực sông Phan – Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc

6

7 Cấu trúc của luận án

Không kể phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận án gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên cơ

sở phân tích rủi ro

Chương 2: Phương pháp luận về quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích

rủi ro

Chương 3: Xây dựng và phân tích kết quả mô hình bài toán quy hoạch phòng chống

úng ngập tối ưu lưu vực sông Phan- Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc

Tóm tắt nội dung từng chương:

Chương 1 xác định các vấn đề cần nghiên cứu Tổng quan các nghiên cứu về rủi ro

úng ngập nói riêng và rủi ro ngập lụt nói chung trên Thế giới và Việt Nam Xác định các hướng nghiên cứu, cách tiếp cận quy hoạch phòng chống rủi ro úng ngập hiện nay

và chỉ ra được các khoảng trống trong các nghiên cứu Trên cơ sở các khoảng trống trong nghiên cứu, luận án đều xuất cách tiếp cận quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích rủi ro Các nhiệm vụ nghiên cứu, hướng tiếp cận, cũng như phạm vi của nghiên cứu cũng được xác định rõ trong Chương 1

Chương 2 tổng hợp các cơ sở lý thuyết cho hướng nghiên cứu quy hoạch phòng chống

úng ngập dựa trên phân tích rủi ro Trong quá trình xác định cơ sở lý thuyết, các hướng tiếp cận quy hoạch, phương pháp đánh giá rủi ro úng ngập sẽ được phân tích để lựa chọn cách tiếp cận lý thuyết và bài toán phù hợp nhất Trên cơ sở bài toán lý thuyết xác định lựa chọn phương pháp giải, công cụ hỗ trợ giải bài toán phân tích rủi ro sao cho phù hợp với thực tiễn của Việt Nam

Chương 3 thể hiện kết quả nghiên cứu cơ sở lý thuyết quy hoạch phòng chống úng

ngập được áp dụng cụ thể cho một nghiên cứu điển hình là lưu vực sông Phan - Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc Kết quả nghiên cứu thực nghiệm sẽ giúp cho việc cụ thể hóa giữa bài toán lý thuyết và bài toán áp dụng Một nghiên cứu phân tích kết quả tần suất tiêu tối

ưu và tổ hợp giải pháp công trình tối ưu cho lưu vực sông Phan - Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc được phân tích và trình bày cụ thể

7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH PHÒNG

CHỐNG ÚNG NGẬP TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH RỦI RO

1.1 Giới thiệu về rủi ro úng ngập và phân tích rủi ro úng ngập

1.1.1 Khái niệm về rủi ro

Khi nói về khái niệm rủi ro, có rất nhiều định nghĩa về rủi ro, tuy nhiên chưa có một định nghĩa rủi ro nào thực sự nổi trội và bao hàm được đầy đủ nội dung và ý nghĩa

Theo định nghĩa của Frank Knight [2] thì “rủi ro là sự bất trắc có thể đo lường được” hay “Rủi ro là một tình trạng trong đó các biến cố xảy ra trong tương lai có thể xác định được” [3] Theo quan điểm của Irving [4] thì rủi ro có đề cập thêm thành phần

xác suất “Rủi ro là một sự tổng hợp những sự ngẫu nhiên có thể đo lường được bằng xác suất” Tuy vậy, xác suất trong rủi ro phải có một quy luật phân phối theo quan điểm của các nhà kinh tế Hoa Kỳ: “Rủi ro là hoàn cảnh trong đó một sự kiện xảy ra với một xác suất nhất định hoặc trong trường hợp quy mô của sự kiện đó có một quy luật phân phối xác suất”

Khái quát chung lại thì rủi ro sẽ gắn liền với khả năng xảy ra của một số biến cố không lường trước được hay đúng hơn là một biến cố mà ta hoàn toàn không chắc chắn trong tương lai hay nói theo cách khác là sự sai lệch so với những gì xảy ra được dự kiến từ trước và sự sai lệch này lớn và khác biệt đến mức khó có thể chấp nhận được Hiện nay trên thế giới đang tồn tại song song 3 quan điểm liên quan đến đánh giá nhìn nhận

về rủi ro: (i) Quan điểm truyền thống: Nhấn mạnh đến các mặt tiêu cực, thiệt hại hay

kết quả không đạt như mục tiêu mong muốn ban đầu và theo quan điểm này thì nhìn

nhận rủi ro hoàn toàn theo chiều hướng tiêu cực; (ii) Quan điểm trung lập: Nhấn

mạnh đến kết quả xảy ra trong tương lai khác biệt so với dự kiến ban đầu hay kế hoạch ban đầu mà không nhấn mạnh vào tính chất tiêu cực hay tích cực, tức là quan tâm đến

sự thay đổi mà ít quan tâm đến tính chất của sự thay đổi; (iii) Quan điểm mở rộng: Kế

thừa cả hai quan điểm trên nhưng có sự nhìn nhận đánh giá mang tính toàn diện hơn về tính chất và mục tiêu đặt ra, theo quan điểm mở rộng thì sự sai lệch so với mục tiêu ban đầu có thể là thiệt hại nhưng cũng có thêm sự tích cực đó là cơ hội thay đổi mang tính tích cực Điều này được lý giải là trong cùng một vấn đề ta luôn nhìn nhận được

8

cả hai mặt của nú, đú là tiờu cực mặt này, đối với người này, nhưng cũng lại là tớch cực

ở mặt khỏc và đối với người khỏc Quan điểm mở rộng này được đún nhận để đỏnh giỏ xem xột rủi ro một cỏch toàn diện hơn, đảm bảo sự cụng bằng hơn

Khi nghiờn cứu về rủi ro, chỳng ta cũng cần phõn biệt những tỡnh huống rủi ro với cỏc

tỡnh huống xỏc định hay với tỡnh huống bất định Tỡnh huống xỏc định: Sự chắc chắn

về kết quả sẽ đạt được trong tương lai gần (tỡnh huống hiện) Tỡnh huống rủi ro:

Khụng chắc chắn về kết quả sẽ đạt được trong tương lai trung hạn nhưng cú thể ước tớnh được xỏc suất xảy ra của cỏc viễn cảnh mà chỳng ta mong muốn (nếu chỳng ta

tiến hành nghiờn cứu một cỏch đầy đủ và khoa học) Tỡnh huống bất định: Khụng

chắc chắn về kết quả sẽ đạt được trong tương lai đồng thời khụng ước tớnh được xỏc suất xảy ra của cỏc biến cố trong tương lai (biến cố mờ) Để mụ hỡnh húa, rủi ro được túm tắt và phõn loại theo cỏc trường hợp sau: (1) Phõn loại rủi ro theo tiờu chớ; (2) Phõn loại rủi ro theo phạm vi mụi trường; (3) Phõn loại rủi ro theo tớnh chất (Hỡnh 1.1)

Hỡnh 1 1 Phõn loại rủi ro theo tớnh chất

Phân loại rủi ro theo tính chất

Tĩnh (đơn giản, tổn thất

về vật chất ảnh

hưởng ít đều đặn)

Động (do quá trình vận động, tổn thất nhiều, không

dự đoán được)

Có thể Tính khái quát

Không thể Tính khái quát

Thuần tuý

(chỉ mang lại thiệt

hại)

Suy đoán (có thể mang lại thiệt hại hoặc cơ hội)

9

Theo cách thức phân loại rủi ro theo tính chất (Hình 1.1) rủi ro thiên tai cũng được

xem là một loại hình rủi ro, về cơ bản thể hiện tính tiêu cực đó là những thiệt hại đối với con người, hoạt động sản xuất kinh tế, xã hội và môi trường

1.1.2 Khái niệm rủi ro thiên tai

Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, là một trong những nước thuộc khu vực Châu Á - Thái Bình Dương chịu ảnh hưởng nặng nề do thường xuyên phải đối mặt với nhiều loại hình thiên tai khốc liệt Thiên tai đã xảy ra ở hầu hết khắp các khu vực trên

cả nước, gây nhiều tổn thất to lớn về người, tài sản, cơ sở hạ tầng, kinh tế, xã hội và

tác động xấu đến môi trường Theo báo cáo của Ngân hàng Thế Giới (2010) [5], trong

10 năm trở lại đây, trung bình hàng năm có tới 750 người chết và mất tích, thiệt hại về tài sản ước tính tương đương khoảng 1 - 1.5% GDP, có trên 70% dân số Việt Nam chịu ảnh hưởng trực tiếp rủi ro thiên tai, điều này đe dọa đến sự phát triển của Việt Nam cũng như thách thức mục tiêu quốc gia về cải thiện và giảm thiểu đói nghèo Do

đó cần thiết phải có một chiến lược thích ứng và giảm nhẹ rủi ro thiên tai nhằm phát triển bền vững

Theo luật Phòng chống thiên tai số 33, Quốc hội 13 (2013) [6], thiên tai là hiện tượng

tự nhiên bất thường có thể gây thiệt hại về người, tài sản, môi trường, điều kiện sống

và các hoạt động kinh tế- xã hội Theo luật Phòng chống thiên tai thì có 19 loại hình thiên tai được xác định (bão và áp thấp nhiệt đới, lốc, lũ, ngập lụt (úng ngập), lũ quét, hạn hán, mưa đá, lở đất ) trong đó úng ngập do mưa lũ được xác định là một loại hình thiên tai

1.1.3 Khái niệm rủi ro úng ngập do mưa lũ

 Ngập lụt: Hiện tượng nước ngập vượt quá mức bình thường [7], làm ngập công

trình, nhà cửa, cây cối, đồng ruộng và ảnh hưởng đến sản xuất và đời sống Ngập lụt

có thể nguyên nhân do lũ trên các sông lớn làm tràn hoặc vỡ đê sông, cũng có thể là do hiện tượng mưa lớn kéo dài (thường kèm theo bão lớn) các công trình tiêu thoát nước không đảm bảo tiêu thoát kịp thời sẽ dẫn đến ngập cơ sở hạ tầng kinh tế ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt và sản xuất Ngoài ra, tại một số vùng đồng bằng cửa sông tiếp giáp với biển, do tác động của biến đổi khí hậu nước biển dâng, khi có triều cường là

10

nguyên nhân dẫn đến ngập lụt của các vùng đất, cư dân sinh sống gần cửa sông bờ biển đặc biệt chịu sự ảnh hưởng của hiện tượng biến đổi khí hậu, nước biển dâng

 Úng ngập: Được coi là một dạng của ngập lụt khi nguyên nhân của úng ngập là do

hiện tượng mưa lớn kéo dài hoặc hiện tượng nước thủy triều dâng cao làm ngập các cơ

sở hạ tầng đe dọa đến tính mạng con người và ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất kinh

tế Điển hình trong những năm gần đây thường xuyên xảy ra tình trạng úng ngập đối với một số đô thị lớn hay miền hạ lưu của các con sông lớn Úng ngập thường xuyên xảy ra đối với các thành phố lớn như: Thành Phố Hà Nội, Thành Phố Hồ Chí Minh,

Thành Phố Vĩnh Yên tỉnh Vĩnh Phúc, Thành phố Vinh tỉnh Nghệ An [8]

 Rủi ro úng ngập: Được hiểu là những thiệt hại liên quan đến người, tài sản vật

chất, các ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất và phát triển kinh tế của từng cá thể, hộ gia đình hay của vùng chịu ảnh hưởng của úng ngập Úng ngập thường xuyên xảy ra khi có mưa lũ gây tổn hại lớn cho đời sống kinh tế và an ninh xã hội do vậy để giải quyết được tình trạng úng ngập cần thiết phải được sự quan tâm của toàn xã hội Đặc biệt trong những năm trở lại đây, khi hiện tượng biến đổi khí hậu đã và đang làm gia tăng về quy mô và cường độ các hiện tượng cực đoan

Trong luận án, rủi ro úng ngập do hiện tượng mưa lớn gây úng ngập không kịp tiêu thoát nên gây thiệt hại đến người, tài sản, thiệt hại liên quan đến hoạt động sản xuất kinh tế và tàn phá môi trường Hiện tượng úng ngập được nghiên cứu và xem xét với một phạm vi rộng lớn, đầy đủ các loại hình úng ngập bao gồm úng ngập vùng nông nghiệp, vùng nông thôn, úng ngập vùng đô thị hay vùng có tốc độ đô thị hóa cao Rủi

ro úng ngập được nghiên cứu và sử dụng xuyên suốt trong luận án này

1.1.4 Phân tích rủi ro và một số thuật ngữ dùng trong phân tích rủi ro

 Phân tích rủi ro (Risk analysis), Theo Vrouwenvelder (2001) [9] là sự phân tích có

tính hệ thống các đặc trưng, tính chất của rủi ro và định lượng rủi ro một cách tốt nhất

có thể Phân tích rủi ro bao gồm cả phân tích định tính và phân tích định lượng, trong

đó phân tích định lượng bao gồm xác định xác xuất và giá trị thiệt hại ứng với từng sự

kiện Theo nghiên cứu của Rudolf Faber (2006) [10] phân tích rủi ro bao gồm: Mô tả

11

hệ thống; Xác định nguy cơ rủi ro; Xác định các kịch bản; Phân tích thủy văn thủy lực; Phân tích thiệt hại; Định lượng rủi ro

 Nguy cơ rủi ro (Hazard) liên quan đến xác suất xảy ra các kịch bản úng ngập

thường được hiểu theo các tần suất lũ hay tần suất ngập [11]

 Tính dễ tổn thương (Vulnerability) là xu hướng, khuynh hướng bị ảnh hưởng xấu,

khuynh hướng này được cấu thành bởi đặc tính bên trong của các yếu tố ảnh hưởng Trong lĩnh vực rủi ro thiên tai nói chung và rủi ro úng ngập nói riêng, theo tác giả

Wisner et al (2004) [12] bao gồm các đặc tính của một cá nhân hay một cộng đồng có

liên quan đến khả năng của họ về dự đoán, đối phó, chống lại và phục hồi đối với các tác động có hại của hiện tượng vật lý Trước khi phân tích tính dễ bị tổn thương của một đối tượng cụ thể nào đó thì cần phải chỉ rõ và đi kèm với các đặc điểm vị trí địa

lý, đây cũng là lý do giải thích với chúng ta rằng cùng với một cấp độ ngập thì các vùng khác nhau sẽ chịu những tác động cũng như tổn thất khác nhau (giả định với cùng một hệ thống chống chịu rủi ro) Ví dụ ngập đô thị sẽ thiệt hại lớn hơn rất nhiều

so với ngập vùng đồng bằng nông nghiệp, điều này liên quan đến tính dễ bị tổn thương khác nhau ứng với các vùng cụ thể do liên quan đến xã hội, văn hóa, sự phát triển kinh

tế của địa phương Tính tổn thương bao gồm tính dễ tổn thương của cá nhân hay tính

dễ bị tổn thương cộng đồng Tính dễ tổn thương của cộng đồng liên quan đến con người, xã hội, cơ sở hạ tầng, tài sản cũng như quá trình phát triển kinh tế của cộng

đồng đó Hiểu theo một cách hẹp hơn, tính dễ tổn thương là hàm của “Tính phơi bày”,

“Tính nhạy” và “Khả năng chống chịu” của cộng đồng đó trước rủi ro thiên tai

(IPCC, 2001)

 Tính phơi bày (Exposure): Hay còn được gọi là mức độ phơi bày được dùng chỉ sự

hiện diện theo vị trí của con người, sinh kế, các dịch vụ môi trường và các nguồn tài nguyên, cơ sở hạ tầng, tài sản kinh tế xã hội hoặc tài sản văn hóa ở những nơi có thể chịu những ảnh hưởng bất lợi của hiện tượng thiên tai, nó được coi là đối tượng của

những thiệt hại, mất mát (IPCC, 2012) [13]

 Khả năng thích ứng (Adaptive capacity): Là khả năng của một hệ thống và các hợp

phần của nó có thể phán đoán, hấp thụ, điều chỉnh và vượt qua những ảnh hưởng của

12

một hiện tượng nguy hiểm một cách kịp thời và hiệu quả kể cả khả năng giữ gìn, phục hồi và tăng cường các cấu trúc và chức năng cơ bản quan trọng của hệ thống (IPCC,

2012) [13]

 Rủi ro còn còn dư (Residual risk): Theo định nghĩa rủi ro còn dư của các tác giả

Plate (2002) [14] và Merz (2006) [15] thì rủi ro còn dư là phần còn dư lại của rủi ro

sau khi thực hiện đầu tư và vận hành một hệ thống bảo vệ Rủi ro còn dư có thể được hiểu là những rủi ro khi xảy ra hiện tượng cực đoan lớn hơn khả năng bảo vệ của hệ thống (vượt quá tần suất đảm bảo/thiết kế) hay có thể là một sự cố mà không thể dự báo trước (hệ thống bảo vệ bị hỏng không phát huy khả năng, tần suất bảo vệ) Ví dụ: Khi thiết kế hệ thống đê có thể chống lũ trên sông ứng với tần suất là 10% thì hệ thống

đê không có khả năng bảo vệ an toàn với trận lũ có tần suất nhỏ hơn 10%, hiện tượng nước sông tràn qua mặt đê gây úng ngập phần diện tích trong đê hoặc hiện tượng đê bị

vỡ do sự cố nào đó mặc dù lũ trên sông chưa vượt qua trận lũ có tần suất thiết kế là 10% (trường hợp này gọi là thiệt hại ứng với rủi ro không được dự báo) Rủi ro còn dư cũng chứa nội hàm cả rủi ro có thể chấp nhận được

Cách xác định rủi ro còn dư phụ thuộc vào cách xác định rủi ro dựa trên hàm phân

phối mật độ xác xuất thiệt hại trung bình hàng năm của rủi ro (Tung, 2002) [16]

= 1 − ( ) = ( > ) = ∫∞ ( ) (1-1)

Và E(D) = ∫ x f (x) dx∞

Trong đó:

- F (x): Giá trị rủi ro tương ứng với chu kỳ lặp lại x (năm)

- f (x): Hàm phân phối mật độ xác suất của thiệt hại

- E(D): Giá trị thiệt hại có thể ứng với trường hợp cao nhất

Trong trường hợp rời rạc thì rủi ro còn dư được xác định theo công thức:

( , ∗) = ∑ ∈ × (1-2)

13

Hình 1 2 Đồ thị thể hiện rủi ro còn dư với cấp bảo vệ của lũ (chu kỳ lặp lại)

Trong đó:

( , ∗) : Rủi ro còn dư ứng với cấp lũ bảo vệ, mức ngập bảo vệ P* (k > P*)

: Thiệt hại tương ứng với cấp lũ k (phần chênh lệch thiệt hại tăng giữa mức ngập P*

và mức ngập k)

: Tần suất ứng với cấp lũ k (Pk= 1/k, với ∀ ∈ à ≥ ∗)

∗: Chi phí đầu tư ứng với mức bảo vệ P*

Khái niệm rủi ro còn dư được hiểu là phần rủi ro trong trường hợp có đầu tư phòng chống và giảm thiểu thiệt hại và ảnh hưởng của hiện tượng úng ngập Giữa rủi ro còn

dư và rủi ro có sự chuyển hóa lẫn nhau tùy thuộc vào điều kiện và góc độ xem xét giữa đầu tư và không đầu tư Ví dụ, nếu như không có chi phí đầu tư cho giải pháp giảm thiểu rủi ro úng ngập, thì rủi ro còn dư cũng chính là rủi ro của úng ngập

1.2 Tổng quan về các nghiên cứu úng ngập do mưa lũ trên thế giới

1.2.1 Tình hình úng ngập trên thế giới

Ngày nay, cùng với hiện tượng nóng lên toàn cầu, sự gia tăng dân số, tăng trưởng kinh

tế, công nghiệp hóa, đô thị hóa đi cùng với các hoạt động phá rừng, di canh di cư của một bộ phận dân số đã và đang làm cho xã hội ngày càng trở lên dễ bị tổn thương trước các hiện tượng thiên tai, thảm họa tự nhiên Những tác động của chúng đến nền kinh tế, xã hội và môi trường có xu hướng ngày càng gia tăng trên toàn thế giới với

một mức đáng báo động Theo Jonkman (2005) [17] tổng số người chết và bị ảnh

14

hưởng do các loại hình thiên tai trên thế giới gây ra trong giai đoạn từ 1975 - 2001 tương ứng là 2 triệu và 4,2 tỷ người Số người bị ảnh hưởng bởi thiên tai chiếm hơn một nửa số dân trên toàn cầu So với các loại thiên tai khác thì số người chết và bị ảnh hưởng do ngập lụt nói chung và úng ngập nói riêng chỉ là 175 nghìn và 2,2 tỷ Số người chết không lớn bằng nhưng mức độ thiệt hại và ảnh hưởng là rất lớn (IFRC,

2014) [18]

Úng ngập là hiện tượng thường xuyên nhất trong số tất cả các thảm họa tự nhiên Khu vực Đông Á và Thái Bình Dương, cùng với Nam Á, là những khu vực đặc biệt dễ bị tổn thương Trong 30 năm qua, số lượng các trận úng ngập do hiện tượng mưa lũ ở châu Á chiếm khoảng 40% tổng số úng ngập trên toàn thế giới Hơn 90% tổng dân số toàn cầu chịu ảnh hưởng bởi ngập úng hiện đang sống ở châu Á

Các nước đang phát triển trong khu vực đang trong quá trình phát triển kinh tế và đô thị hóa nhanh, nơi có sự tập trung về người và tài sản lớn, điều này đã làm cho vấn đề úng ngập ngày càng trở nên tốn kém và khó quản lý Ngoài thiệt hại kinh tế trực tiếp, còn gây ra những hậu quả lâu dài như làm mất cơ hội giáo dục, gia tăng bệnh tật và giảm dinh dưỡng, giảm sức cạnh tranh của môi trường đầu tư, điều này có thể kìm hãm các mục tiêu phát triển kinh tế xã hội Dưới đây là một số tình hình thiệt hại do thiên tai úng ngập tại một số nước:

Thái Lan: Năm 2011, trận lũ lịch sử đã gây ra úng ngập nghiêm trọng, trận ngập úng

đã gây thiệt hại tới 3 - 5 tỷ USD, ảnh hưởng đến 2,5 triệu người và hơn 1,8 triệu hộ gia

đình với 813 người chết [19]

Bangladesh: Úng ngập thường xuyên xảy ra do nằm ở vùng thấp đồng bằng sông

Hằng, diện tích ngập khoảng 25 - 30% diện tích cả nước, có năm diện tích ngập đỉnh điểm ngập tới 70% diện tích như năm 1998 và đã gây ra thiệt hại to lớn về người và tài

sản có 783 người chết và thiệt hại lên đến 1 tỷ USD [20]

Hà Lan: Đất nước với trên 2000 năm lịch sử đấu tranh với biển do có 27% diện tích

cả nước thấp hơn mực nước biển 3m và 60% dân số sống trong những vùng đất này, nếu như không có hệ thống đê dọc theo các con sông, cửa biển và vùng phụ lưu thì sẽ

có khoảng 70% diện tích của đất nước bị úng ngập Hà Lan là nước thường xuyên chịu

15

nhiều thiệt hại do thiên tai nặng nề nhất là những năm 1570, năm 1717, năm 1916, năm 1953 và gần đây nhất là những năm 1993 và 1995 đã gây ra những thiệt hại hàng

trăm triệu USD [21]

Hoa Kỳ: Là nước chịu nhiều rủi ro thiên tai, úng ngập gây ra những thiệt hại vô cùng

to lớn, điển hình trận ngập năm 1993 trên dòng sông Mississippi đã làm 47 người chết,

45 nghìn ngôi nhà bị tàn phá có khoảng 74 nghìn người phải sơ tán, thiệt hại ước tính

khoảng 16 tỷ USD [22] Úng ngập thường xuyên nhất xảy ra ở hạ lưu dòng sông

Mississippi do địa hình trũng dòng chảy từ thượng lưu tràn về và kết hợp với ảnh hưởng của thủy triều

Malaysia: Đặc điểm Malaysia là nước có nhiều điểm tương đồng với Việt Nam,

Malaysia cũng có hơn 3.000 con sông lớn nhỏ (Việt Nam có 3.272 con sông), nguyên nhân úng ngập tại Malaysia chủ yếu là do mưa lớn vượt qua khả năng tiêu thoát Lượng mưa trung bình hàng năm là 3.000 mm cao hơn nhiều so với Việt Nam (2.000 mm)

Australia: Trận ngập năm 2011 diễn ra tại Australia là một thảm họa chưa từng có của

nước này đã làm hơn 70 đô thị bị ngập trong nước với trên 200.000 dân bị ảnh hưởng,

có tới 80 người bị chết và thiệt hại ước tính khoảng 13 tỷ USD theo báo cáo của ngân

hàng Thế Giới (2012) [23]

Hầu hết các biện pháp phòng chống úng ngập tại các nước được thực hiện đồng bộ giữa giải pháp công trình tiêu thoát (xây đập, đê điều, nạo vét lòng sông, các đường thoát nước, hồ chứa, lắp đặt hệ thống máy bơm) kết hợp với các giải pháp phi công trình (tăng cường hệ thống cảnh báo sớm, hệ thống quan trắc đo đạc và nâng cao nhận thức rủi ro cho người dân), đặc biệt công tác quy hoạch tổng thể về tiêu thoát nước được đặc biệt quan tâm và chú trọng

1.2.2 Quan điểm đánh giá rủi ro úng ngập

Để thực hiện được tốt công tác quy hoạch phòng chống rủi ro úng ngập thì cần phải có những tiếp cận đánh giá những thiệt hại hay tác hại do úng ngập gây ra đối với con người, nền kinh tế, xã hội và môi trường Quan điểm đánh giá rủi ro úng ngập sẽ quyết

16

định đến mục tiêu của quy hoạch cũng như các biện pháp đầu tư giảm thiểu rủi ro Dưới đây là một số quan điểm tồn tại trên thế giới liên quan đến đánh giá rủi ro úng ngập:

1.2.2.1 Quan điểm đánh giá rủi ro úng ngập đơn mục tiêu (một chiều)

Định lượng về mức độ rủi ro của úng ngập đòi hỏi cần phải có tiếp cận định nghĩa về nguy cơ rủi ro úng ngập, nguy cơ rủi ro úng ngập được định nghĩa là xác suất xảy ra gắn liền với một năm mưa điển hình ứng với lượng mưa điển hình có liên quan đến khí

tượng thủy văn Với định nghĩa này, theo Alwang et al (2001) [24] có sự tương ứng

với khái niệm chung về rủi ro, khi đó rủi ro được coi là một yếu tố tự nhiên Theo khái niệm rủi ro thường được hiểu là thiệt hại ứng với mức ngập lớn nhất, để từ đó làm cơ

sở xác định mục tiêu của các công trình phòng chống và giảm nhẹ rủi ro úng ngập Ví

dụ thiết kế đê có thể chống được lũ trên sông ứng với tần suất là 2%, 1% hoặc cao hơn khi đó (P 0, 02 và P 0, 01)

F q( )P Q( max q) (1-3) Trong đó:

F(q): Hàm phân phối tích lũy;

max

Q : Lưu lượng dòng chảy hoặc có thể là lượng mưa trong thời đoạn phải nhỏ hơn

giá trị tới hạn q

1.2.2.2 Quan điểm đánh giá rủi ro úng ngập đa mục tiêu (nhiều chiều)

Theo quan điểm phân tích rủi ro úng ngập dựa trên tiếp cận mới với mục đích mang tính phòng ngừa rủi ro của úng ngập Xác suất rủi ro úng ngập ở đây sẽ được hiểu kèm theo các thiệt hại về người, sức khỏe, về hoạt động kinh tế, môi trường và tôn giáo tín

ngưỡng Theo UN (1992) [25] rủi ro được định nghĩa là “Rủi ro là tổn thất dự kiến (số

người chết, số người bị chấn thương, thiệt hại về tài sản, phá hoại các hoạt động kinh tế…) do thiên tai úng ngập gây ra cho một vùng cụ thể trong khoảng thời gian xác định” Khái niệm này được chấp nhận một cách rộng rãi hơn cả và đã thể hiện được

tính đa chiều và khó lường của rủi ro Do đó, khái niệm và phương pháp luận này được

sử dụng cho nghiên cứu rủi ro úng ngập và được phát triển đối với tất cả các hiện tượng thiên tai khác

17

Nghiên cứu rủi ro úng ngập sẽ liên quan đến nhiều lĩnh vực như khí tượng thủy văn, thủy lực, xã hội học, sinh thái, kinh tế, địa lý và khoa học môi trường Do đó, với mỗi một góc độ tiếp cận về rủi ro úng ngập khác nhau sẽ có những quan điểm riêng và kết quả là có nhiều cách thể hiện liên quan đến mục tiêu cũng như phương pháp tiếp cận

đánh giá rủi ro úng ngập Theo quan điểm của UNDP (2004) [26] và Birkmann (2006)

[27] thì đánh giá rủi ro úng ngập sẽ là hàm của Nguy cơ rủi ro và Tính dễ bị tổn thương Villagran de Leon (2004) [28] thì đã đề xuất thêm trong hàm rủi ro có thêm thành phần Mức độ ứng phó hoặc Vanes (1984) [29] và WMO/GWP (2006) [30] thì thêm Tính phơi bày Với một quan điểm mang tính đơn giản hơn để đánh giá rủi ro

úng ngập theo tính chất thiệt hại thì Einstein (1988) [31] sau này phát triển tiếp trong tổng quan của Meyer et al., (2007) [32] coi rủi ro là một hàm của xác suất với thiệt hại

Rủi ro = Xác suất × Thiệt hại (1-4)

Trong luận án, vận dụng khái niệm rủi ro còn dư chỉ ứng với trường hợp khi xảy ra

hiện tượng, sự kiện cực đoan bằng và lớn hơn tần suất thiết kế bảo vệ của hệ thống Luận án loại bỏ kịch bản rủi ro ứng với trường hợp không dự báo được, rủi ro bên trong hệ thống bằng một giả định phù hợp với thực tiễn: Không có sự sai sót trong quá trình thiết kế và đầu tư xây dựng; Quy trình quản lý và vận hành hệ thống không có sai sót Điều này được coi như các chi phí được tính toán đầy đủ từ chi phí xây dựng, chi phí vận hành đến chi phí duy tu bảo dưỡng thường xuyên

1.2.3 Các nghiên cứu dựa trên cơ sở phân tích rủi ro trên thế giới

Nghiên cứu rủi ro của úng ngập được bắt nguồn từ những nghiên cứu lựa chọn giải pháp tối ưu trong quy hoạch và thiết kế công trình nhằm giảm thiểu thiệt hại tới mức thấp nhất do úng ngập gây ra Nghiên cứu lựa chọn, xác định giải pháp phòng chống úng ngập tối ưu được coi là cách tiếp cận mang tính phổ biến nhất trong thế kỷ 21 Nghiên cứu phân tích rủi ro dựa trên thành phần xác suất được cho là có từ những năm

1960, tại Hà Lan các nghiên cứu của Van Dantzig (1956) [33] đã sử dụng thuật ngữ

chu kỳ lặp lại của lũ (Flood Return Period) để xác định tần suất của úng ngập từ đó

làm cơ sở xác định cao trình thiết kế xây dựng đê ngăn nước biển Các nghiên cứu này vẫn tiếp tục được phát triển và kế thừa tại Hà Lan cho đến những năm gần đây, tiêu

18

biểu là của các tác giả Van Der Most và Wehrung (2005) [34]; Eijgenraan et al., (2014) [35], hay gần nhất là của Kind (2014) [36]

Trong nghiên cứu của Yeou Koung Tung (2002; 2005) [16] [37], tác giả đã chỉ ra

được chiều cao của các tuyến đê tối ưu với rủi ro, hay thiết kế tối ưu hệ thống phòng chống ngập dựa trên phân tích rủi ro úng ngập Các nghiên cứu này đã theo tiếp cận đối với một lưu vực sông, đã chỉ ra các tuyến đê khác nhau ứng với các bờ sông khác nhau sẽ có những cao trình đê khác nhau và phụ thuộc vào khu vực và phạm vi cần bảo vệ Trong các nghiên cứu này, các tiêu chuẩn thiết kế đê đối với vùng thượng lưu

sẽ khác với vùng trung lưu và hạ lưu của một dòng sông và đã xem xét đến tổng thể cả một lưu vực sông Tuy nhiên, nghiên cứu này mới chỉ lựa chọn thiết kế kích thước và cao trình đê chống ngập của sông còn chưa đề cập đến rủi ro úng ngập cho một vùng hỗn hợp mang tính chất phải tiêu úng và nơi có nhiều loại hình rủi ro úng ngập cũng như giải pháp chống ngập đa dạng cả về loại hình và tính cấp bách hay lâu dài

Danandehmehr (2005)[38] đã nghiên cứu một mô hình tối ưu phi tuyến được lập trình

đối với các vấn đề liên quan đến kinh tế, đã cung cấp một cơ sở kinh tế rõ ràng trong phát triển kế hoạch quản lý tổng hợp ngập lụt Nghiên cứu này, đã đề cập đến giảm thiểu rủi ro được hiểu là tối thiểu các thiệt hại của úng ngập và chi phí tương ứng với mỗi giải pháp tại các mức độ úng ngập khác nhau Tuy nhiên nghiên cứu này chưa xét đến tối ưu trong lựa chọn thiết kế công trình, chi phí liên quan đến các phương án giảm thiểu úng ngập, mà mới chỉ xét đến các chi phí đầu tư xây dựng các giải pháp công trình, chưa xét đến các chi phí đối với các giải pháp mềm kèm theo các phương

án giảm thiểu Hơn nữa, nghiên cứu này cũng mới chỉ phân tích tối ưu rủi ro úng ngập cho vùng đồng bằng khi mà đo lường thiệt hại còn đơn giản do sản xuất nông nghiệp Đối với các thiệt hại úng ngập trong đô thị, đòi hỏi cần phải có nhiều phương pháp ước lượng thiệt hại kinh tế cho các loại thiệt hại gián tiếp và vô hình, sẽ phải áp dụng ước lượng kinh tế riêng biệt như kinh tế môi trường, kinh tế xã hội, kinh tế tài nguyên cho thiệt hại kinh tế, xã hội của vùng nghiên cứu

Trong nghiên cứu của Jay R Lund (2002)[39] tại đại học California, Hoa Kỳ, một mô

hình tuyến tính hai giai đoạn được xây dựng và mô tả theo tiếp cận tối thiểu thiệt hại

dự kiến và chi phí theo các trạng thái của úng ngập, tức là xây dựng các kịch bản liên

19

quan đến kiểm soát lũ mang tính khẩn cấp và lâu dài đối với mỗi một cấp độ úng ngập rồi tối ưu cho từng giải pháp đó Giải pháp này còn nhiều hạn chế do vấn đề là úng ngập khó dự đoán và tính toán hàm thiệt hại cho từng cấp độ sẽ là một hạn chế và không đảm bảo trong vấn đề quy hoạch và quản lý rủi ro úng ngập

Một số nghiên cứu tối ưu trong quản lý như của Mohammar et al [40], quy hoạch

ngập lụt (úng ngập) theo hướng tiếp cận sử dụng mô hình ra quyết định cho nhiều mục tiêu và các quyết định này là thay thế nhau trong quá trình lựa chọn (A non-compensatory multicriteria decision- making (MCDM) model) Sự lựa chọn tối ưu các vấn đề liên quan đến ngập lụt (úng ngập) xét theo bài toán phân tích đa mục tiêu và bởi vậy sử dụng mô hình trở nên cần thiết, liên quan đến các đặc tính kỹ thuật, xã hội và điều kiện kinh tế của vùng nghiên cứu Sử dụng bài toán này mang tính chất lựa chọn tức thời, sẽ phù hợp với lựa chọn tại một thời điểm nhất định, nhưng xét về mục tiêu lâu dài, các yếu tố đa mục tiêu sẽ được tính toán và cân nhắc lựa chọn tối ưu phù hợp hơn với bài toán phòng chống úng ngập và mang tính dài hạn

Gần đây nhất một nghiên cứu của nhóm tác giả Jonkman et al.(2008) [41] đã tiến hành

nghiên cứu tính toán hệ thống đê ngăn lũ cho một thành phố tại Mỹ dựa trên phân tích tích rủi ro Nghiên cứu cũng đã chỉ ra được cấp lũ tối ưu cần được bảo vệ để đạt được tối ưu về kinh tế, đản bảo cân bằng giữa rủi ro giảm thiểu và chi phí đầu tư Nghiên cứu còn hạn chế là mới chỉ áp dụng cho một loại công trình là đê ngăn lũ, chưa tính đến các giải pháp hỗn hợp khác Trong tính toán mới đề cập đến chi phí đầu tư ban đầu

và rủi ro còn dư (ước lượng về kinh tế) chưa đề cập đến các chi phí khác trong tương lai như chi phí vận hành bảo dưỡng công trình Đối với một công trình xây dựng thì chi phí này lại tương đối lớn và đặc biệt trong tổ hợp các giải pháp công trình thì chi phí vận hành cũng sẽ phụ thuộc vào quy mô và cấp độ đầu tư ban đầu Vùng nghiên cứu điển hình của nghiên cứu là một vùng đô thị, chưa xét đến các vùng khác vùng đô thị hóa, vùng nông thôn mang ý nghĩa quy hoạch rộng lớn

1.3 Tổng quan các nghiên cứu rủi ro úng ngập tại Việt Nam

1.3.1 Tình hình úng ngập tại Việt Nam

20

Tại Việt Nam, úng ngập thường được coi là do hiện tượng mưa lớn kéo dài trên diện rộng, hệ thống công trình không tiêu thoát kịp, do địa hình trũng đặc biệt úng ngập dễ dàng thấy nhất ở các khu đô thị như Hà Nội, Vĩnh Yên Đôi khi úng ngập cũng do hiện tượng vỡ đê, nước tràn đê hoặc do nước biển dâng kết hợp với mưa lớn gây thiệt hại

về người và tài sản như hiện tượng úng ngập tại Thành phố Hồ Chí Minh, Cần Thơ và một số tỉnh ven biển Nguyên nhân chủ yếu cũng như loại hình úng ngập cũng rất khác nhau và đa dạng theo từng vùng tại Việt Nam Úng ngập tại lưu vực đồng bằng sông Hồng được ghi nhận những thiệt hại rất lớn mà điển hình là các trận ngập 2008 tại Hà Nội, các trận úng ngập tại thành phố Vĩnh Yên, Vĩnh Phúc năm 2008, 2013, 2016 gây thiệt hại lên tới hàng nghìn tỷ đồng Hiện tượng úng ngập tại lưu vực đồng bằng sông Cửu Long thì hình thành do lũ, lũ ở đồng bằng sông Cửu Long thường kéo dài 3 - 4 tháng, mức độ nước dâng, cường suất đạt 3 - 4cm/ngày, cao nhất đạt 30 cm/ngày, tốc

độ lũ chậm, hiện tượng lũ tràn về một vùng rộng lớn nơi mà các đê bao thường thấp Đặc điểm úng ngập tại đồng bằng sông Cửu Long ngoài những thiệt hại liên quan đến hoạt động sản xuất và đời sống con người sinh sống trong vùng còn có mặt tích cực khi lũ về mang theo phù sa và nguồn thủy sản phong phú cho vùng Úng ngập xảy ra tại miền Trung của Việt Nam thì chủ yếu là hiện tượng do lũ từ đầu nguồn, do nạn phá rừng và việc xả lũ ở các hồ chứa không theo đúng quy trình hay sự cố vỡ các hồ chứa nhỏ đồng thời kết hợp với mưa lớn diện rộng gây úng ngập một số vùng trong đó có thành phố Huế Do đặc điểm các sông tại miền trung dốc và ngắn, nước sông lên nhanh, rút nhanh nên các vùng đồng bằng miền Trung bị ngập không đáng kể, nước trong đồng cũng dễ tiêu thoát, đồng ruộng không bị ngâm nước lâu như ở sông Hồng,

Thái Bình, hay ở sông Cửu Long [42]

1.3.2 Nghiên cứu đánh giá rủi ro úng ngập

Các dự án và đề tài nghiên cứu đã và đang thực hiện hầu như chỉ dựa vào quan điểm

kỹ thuật với các tiếp cận giải pháp công trình (giải pháp cứng), tính toán cân bằng nước để xác định công suất tiêu cho bài toán úng ngập Các dự án quy hoạch tiêu thoát

lũ, chống úng ngập mà các cơ quan thường áp dụng và điển hình là Viện Quy hoạch Thủy lợi đã và đang thực hiện trên cả nước với các đề xuất xây dựng các trạm bơm tiêu đảm bảo công suất tiêu, hoặc nâng cấp các tuyến đê để đảm bảo chống ngập cho

21

vùng bảo vệ bên trong đê, hay giải pháp xây dựng hồ điều hòa trữ nước giải quyết bài

toán tiêu nước trong nghiên cứu của Lưu Văn Quân và nnk (2014; 2015) [43] [44]

Điển hình như dự án chống úng ngập cho Thành phố Hồ Chí Minh các giải pháp như tôn cao cốt nền, đắp bờ bao chống triều ngập thực hiện theo phương pháp thủ công, ngập ở đâu chống ở đó, dẫn đến chống được chỗ này thì sẽ ngập chỗ khác Do đó đòi hỏi nghiên cứu quy hoạch úng ngập cần một giải pháp tổng thể quy mô lớn và với kinh

phí vô cùng tốn kém [45]

Hầu hết, các dự án nghiên cứu chưa thực sự quan tâm đến quan điểm tích hợp toàn diện trong quản lý rủi ro úng ngập là xem xét đến các yếu tố kinh tế, chi phí và lợi ích toàn diện trong quản lý rủi ro úng ngập Một số nghiên cứu đánh giá rủi ro úng ngập mới chỉ dừng lại ở mức xác định các bản đồ rủi ro ngập, bản đồ nguy cơ ngập dựa trên

sử dụng các số liệu khí tượng thủy văn, kết hợp với các mô hình tính thủy văn, thủy

lực điển hình như các nghiên cứu của Việt Trinh (2010) [46] và Nguyễn Tuấn Anh và

Một số nghiên đánh giá rủi ro úng ngập dựa trên xây dựng bản đồ rủi ro úng ngập bằng phương pháp chồng lớp các loại bản đồ: Bản đồ tính dễ bị tổn thương; Bản đồ thiệt hại

trên cơ sở tích hợp phần mềm GIS điển hình của Vũ Thanh Tú (2014) [50] (Hình 1.3)

Tuy nhiên, các thiệt hại mới tính toán ở mức đơn giản chưa phản ánh được đầy đủ các loại hình thiệt hại do rủi ro úng ngập ví dụ như trong nghiên cứu của Hồ Phi Long và

nnk (2013) [51] khi đánh giá về rủi ro úng ngập ở TP Hồ Chí Minh, đã tính toán ước

lượng thiệt hại do úng ngập đối với vùng đô thị tuy nhiên mới tính thiệt hại ở mức sơ

bộ nhất về tài sản cơ sở hạ tầng, chưa ước lượng các thiệt hại khác

22

Phần lớn các đề tài, các nghiên cứu của các tác giả trong nước khi nghiên cứu đánh giá rủi ro úng ngập thường mới chỉ dừng lại ở các giải pháp mang tính kỹ thuật dựa trên các số liệu bản đồ ngập và phát triển cao hơn là bản đồ tính dễ bị tổn thương và bản đồ rủi ro úng ngập

Hình 1 3 Phương pháp sử dụng bản đồ đánh giá rủi ro úng ngập [50]

Các yếu tố thiệt hại của úng ngập mới đơn giản tính toán ở các thiệt hại mang tính thống kê các thiệt hại cơ sở hạ tầng Tính toán thiệt hại đối với rủi ro úng ngập vô cùng quan trọng trong đánh giá tính nguy cơ rủi ro, từ đó xây dựng các giải pháp cứng và giải pháp mềm nhằm đảm bảo quản lý rủi ro úng ngập mang tính hiệu quả bền vững

1.3.3 Nghiên cứu đánh giá rủi ro úng ngập dựa trên phân tích tối ưu rủi ro

Đối với một quốc gia đang phát triển như Việt Nam, lại là một nước nằm trong vùng chịu nhiều ảnh hưởng của thiên tai và hiện tượng úng ngập thường xuyên xảy ra, thì ngoài việc đánh giá rủi ro do úng ngập một cách toàn diện và đầy đủ để đề xuất các giải pháp cứng (công trình) và giải pháp mềm (phi công trình gồm cả đầu tư chính sách, nâng cao năng lực, trình độ nhận thức, đào tạo kỹ năng phòng tránh và giảm thiểu tổn thất cũng như các khả năng cần thiết để nhanh chóng phục hồi sau ngập) nhằm hướng tới mục tiêu chuẩn bị tinh thần đương đầu và giảm thiểu tối đa rủi ro do úng ngập gây ra là hết sức cần thiết Như vậy, chúng ta cần phải có một quan điểm phân tích hiệu quả rủi ro đối với các giải pháp, chiến lược giảm thiểu rủi ro mà vẫn đạt

23

được hiệu quả chung cho toàn xã hội Quan điểm phân tích hiệu quả giảm thiểu rủi ro ngày càng được quan tâm đặc biệt và được xác định là một trong những tiếp cận toàn diện đúng đắn, cũng hoàn toàn phù hợp với quan điểm của các chuyên gia của ngân

hàng Thế Giới (World Bank) [52] tại hội nghị công bố báo cáo đánh giá về quản lý rủi

ro úng ngập tại Thành phố Hồ Chí Minh Theo quan điểm này, một danh sách chi tiết các công trình cần phải được đưa ra tương ứng đồng bộ với mục tiêu chống úng ngập ở từng cấp độ và mức độ Các nghiên cứu và phân tích này phải dựa trên mục tiêu tổng hợp bao gồm bảo vệ, giảm thiểu rủi ro úng ngập, chi phí đầu tư xây dựng, tác động xã hội và môi trường Trong đó, tính toán cả giá thành cho các dự án đầu tư phải bao gồm

cả chi phí vận hành, duy tu và bảo dưỡng

Bài toán được đặt ra đối với các nhà quy hoạch, hoạch định chính sách và quản lý rủi

ro úng ngập cần xác định được rủi ro còn lại tương ứng với các chi phí đầu tư giảm thiểu sao cho tổng rủi ro dư thừa và chi phí đầu tư giảm thiểu phải nhỏ nhất, theo khái niệm đạt được hiệu quả tối ưu, đảm bảo giảm thiểu rủi ro bền vững

Gần đây một số nghiên cứu đề xuất các giải pháp phòng chống ngập úng cũng đã cân nhắc đến hiệu quả đầu tư Điển hình là nghiên cứu xác định hệ số tiêu tối ưu cho lúa

khi tiêu bằng động lực của Dương Thanh Lượng (2003) [53] đã tìm ra hệ số tiêu tối ưu

dựa trên xem xét ảnh hưởng mức độ ngập trên ruộng, năng suất lúa, chi phí đầu tư ứng với các kịch bản Tuy nhiên nghiên cứu này mới chỉ đề cập đến tiêu cho diện tích lúa, chưa phản ánh được mức độ thiệt hại với một vùng hỗn hợp cả lúa và các vùng cây khác Các đối tượng có ảnh hưởng thiệt hại mang tính chất lớn như thiệt hại đô thị, khu công nghiệp, dịch vụ du lịch.v.v chưa được nghiên cứu, những thiệt hại này sẽ thay đổi rất lớn ứng với mức ngập khác nhau, không đơn thuần như ảnh hưởng giảm năng suất của lúa Các kịch bản mà tác giả đưa ra và lựa chọn kịch bản có NPVmax điều này giống với lựa chọn các phương án đầu tư, nó mang tính rời rạc và phụ thuộc nhiều vào yếu tố chủ quan xây dựng kịch bản Ví dụ như trong nghiên cứu xác định hệ số tiêu kinh tế cho trạm bơm Triều Dương tỉnh Hưng Yên, Đặng Ngọc Hạnh và nnk (2011;

2012; 2014) [54] [55] [56] cũng xác định được hệ số tiêu hiệu quả kinh tế để lựa chọn

công suất tiêu cho trạm bơm Triều Dương Nghiên cứu này mới chỉ bổ sung thêm cho nghiên cứu của Dương Thanh Lượng về lựa chọn hệ số tiêu theo các phương án có xét

24

đến các chỉ số hiệu quả kinh tế, chỉ tiêu nội hoàn kinh tế, và cũng chỉ là tiêu cho vùng nông nghiệp Các nghiên cứu này dưới dạng các kịch bản, phục vụ cho lựa chọn dự án đầu tư trạm bơm tiêu, chưa giải quyết được bài toán tiêu đối với vùng phức tạp, hỗn hợp tiêu nông nghiệp và phi nông nghiệp, hay chưa xem giải pháp tiêu là tổng hòa của nhiều biện pháp đầu tư xây dựng công trình phục vụ tiêu trọng lực (đóng mở cống một chiều, hồ điều hòa, cải tạo lòng dẫn ) và tiêu động lực (trạm bơm)

Một số nghiên cứu xét đến rủi ro trong lựa chọn các giải pháp đầu tư công trình như lựa chọn lựa chọn cao trình đê để đạt được hiệu quả nhất tối ưu nhất về chi phí đầu tư

và rủi ro của Nguyễn Bá Qùy và Nguyễn Văn Thìn (2009) [57] Tuy nhiên, nghiên cứu

này mới chỉ tính toán sơ bộ về thiệt hại rủi ro dựa trên dự báo % thiệt hại của GDP vùng cần bảo vệ, cách tính này thể hiện sự sơ sài và chưa thực sự có cơ sở khoa học chặt chẽ trong lựa chọn tỷ lệ % thiệt hại Vấn đề được đặt ra là nếu xác định lựa chọn

% thiệt hại sẽ rất khó chính xác nếu đó là một vùng đô thị, một vùng sản xuất công nghiệp hay một vùng kinh tế có tốc độ phát triển kinh tế cao, tỷ lệ gia tăng GDP sẽ rất cao trong tương lai thì xác định tỷ lệ % lại càng khó khăn và thiếu cơ sở luận chứng khoa học

Một số nghiên cứu đã tìm giải pháp tối ưu hỗn hợp của nhiều giải pháp cùng lúc như công trình đê kết hợp với trạm bơm xác định ra các giải pháp tối ưu cũng dựa trên phân tích rủi ro khi bị ngập Điển hình như nghiên cứu của Nguyễn Mai Đăng (2012)

[58] Nghiên cứu này đã xác định giải pháp hỗn hợp công trình chống ngập dọc trên

sông Trà Khúc bằng lựa chọn cao trình đê, kích thước đê và chi phí đầu tư trạm bơm tiêu trên cơ sở tổng chi phí đầu tư và rủi ro là nhỏ nhất Trong nghiên cứu này, tính toán rủi ro thiệt hại do úng ngập mới chỉ ước lượng tính toán cho 3 loại hình thiệt hại chính là thiệt hại tài sản, thiệt hại nông nghiệp và thiệt hại cơ sở hạ tầng và chi phí đầu

tư mới được xác định ở mức đơn giản dựa trên suất đầu tư trạm bơm, chưa xét đến các giải pháp tiêu tự nhiên khác như hồ điều tiết, hay nạo vét lòng dẫn

Vấn đề phương pháp luận liên quan đến tối ưu rủi ro sẽ cần thiết và hiệu quả bền vững cho quản lý rủi ro đặc biệt quan trọng cho Việt Nam, nước chịu nhiều rủi ro thiên tai đặc biệt là rủi ro úng ngập, trong khi chúng ta còn đang phải đối mặt với nhiều vấn đề khó khăn đang cần phải đầu tư cho y tế, giáo dục và an ninh quốc phòng

25

Chúng ta cũng cần phải có một cách tiếp cận mang tính công bằng hơn, đặt ra tiêu chí

cụ thể và thiết thực hơn đặc biệt phải coi hiệu quả về kinh tế song song cùng với hiệu quả lợi ích kỹ thuật trên cơ sở hài hòa với tất cả các vấn đề xã hội và môi trường Điều này hoàn toàn phù hợp với các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam, khi mà nguồn vốn đầu tư thường hạn hẹp Khi huy động nguồn vốn vay, nguồn tài trợ từ các

tổ chức, ngân hàng thế giới và chính phủ các nước, chúng ta thường xuyên phải trả lời các nhà đầu tư, các nhà tài trợ về hiệu quả của sử dụng nguồn vốn, kể cả đối với các

dự án đầu tư giảm thiểu rủi ro thiên tai

1.4 Các tồn tại trong nghiên cứu rủi ro úng ngập hiện nay tại Việt Nam

Tổng quan các kết quả nghiên cứu của các tác giả trên thế giới và nghiên cứu rủi ro

úng ngập tại Việt Nam hiện nay có những tồn tại trong nghiên cứu như sau:

(i) Các nghiên cứu còn thiên về kỹ thuật, chủ yếu là các giải pháp liên quan đến giải pháp công trình, dựa trên các kết quả đầu ra của mô hình thủy văn và thủy lực Các giải pháp công trình đưa ra chưa thực sự được xem xét dưới góc độ hiệu quả kinh tế đặc biệt trong giai đoạn quy hoạch, chưa trả lời được câu hỏi đã lựa chọn được giải pháp tối ưu toàn diện hay chưa? Chưa xem xét nhiều dưới góc độ đánh đổi giữa thiệt hại giảm được với chi phí đầu tư

(ii) Chưa có một nghiên cứu nào chỉ ra đầy đủ hoàn thiện các phương pháp ước lượng rủi ro úng ngập, từ nhận dạng đối tượng rủi ro, đến phân loại cũng như phương pháp định lượng được áp dụng Một số nghiên cứu có đề cập tính toán thiệt hại rủi ro nhưng mới chỉ cho cơ sở hạ tầng, thiệt hại tài sản và thiệt hại về nông nghiệp

(iii) Các số liệu tính toán thiệt hại rủi ro úng ngập mới dựa trên các số liệu thống kê của các cơ quan quản lý nhà nước Vì vậy sẽ có nhiều hạn chế, thiếu hẳn số liệu thiệt hại trực tiếp và gián tiếp của các hộ dân sống trong vùng úng ngập, trong khi thiệt hại này mới lớn vì tính chất tác động lâu dài và phạm vi ảnh hưởng rộng khắp

(iv) Chưa có nghiên cứu tích hợp đầy đủ và toàn diện về kinh tế và kỹ thuật cho một bài toán tiêu tổng thể, từ đề xuất cấp lũ tiêu tối ưu đến các giải pháp tiêu tối ưu cụ thể (các giải pháp trong giai đoạn quy hoạch)

26

(v) Chưa có nghiên cứu đầy đủ cho một vùng nghiên cứu mang tính tổng hợp, bao gồm cả úng ngập vùng nông thôn, vùng đô thị và vùng ven đô thị nơi có tốc độ đô thị hóa cao

1.5 Định hướng nghiên cứu và các vấn đề cần giải quyết của luận án

Nhìn chung, khi nghiên cứu đánh giá về rủi ro úng ngập có rất nhiều cách tiếp cận khác nhau, điều này phụ thuộc vào quan điểm khác nhau của các nhà nghiên cứu, góc

độ tiếp cận nghiên cứu cụ thể hay mức độ an toàn của các quốc gia Điển hình có nước yêu cầu ở mức an toàn đặc biệt cao ví dụ Hà Lan, vì tính chất thiệt hại do úng ngập đặc biệt cao, do đó mức độ an toàn yêu cầu phải cao Khi mức độ yêu cầu an toàn được đặt lên cao nhất thì vấn đề chi phí đầu tư sẽ ít được quan tâm mặc dù có thể là chi phí rất là cao, khi đó sẽ bỏ qua giai đoạn phân tích chi phí lợi ích vì thực tế điều kiện không còn sự lựa chọn nào khác Nhưng vấn đề đầu tư giảm nhẹ rủi ro úng ngập đối với các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam thì sẽ khác, ngoài các vấn đề tiêu chuẩn và mức độ an toàn phải đạt được đối với một số vùng bảo vệ đặc biệt và quan trọng, thì vấn đề kinh tế phải được xem xét trong các quyết định đầu tư giảmthiểu rủi ro Vấn đề kinh tế phải được xem là một tiêu chí quan trọng ảnh hưởng đến quyết định đầu tư, bởi vì đứng ở góc độ đầu tư giảm thiểu rủi ro do úng ngập, những người ra quyết định (nhà nước, chính quyền địa phương) với ngân sách và nguồn lực hạn hẹp sẽ cần phải cân nhắc lựa chọn giải pháp đầu tư hợp lý, cân nhắc giữa chi phí đầu tư và hiệu quả mang lại, ngoài ra còn có các vấn đề chi phí cơ hội khác, do đó vấn

đề lựa chọn giải pháp đầu tư giảm nhẹ rủi ro sẽ phải thực hiện theo cơ sở hiệu quả tối

ưu rủi ro, (rủi ro bao gồm các chi phí đầu tư và rủi ro còn lại) phải là nhỏ nhất Điều này có nghĩa là tổn thất của xã hội là nhỏ nhất trong điều kiện phải thỏa mãn một số ràng buộc về độ an toàn, rủi ro chấp nhận được và giới hạn ngân sách đầu tư

Trong luận án này, quan điểm đánh giá rủi ro sẽ được sử dụng mang tính xuyên suốt

nghiên cứu trên cơ sở cùng với quan điểm của Meyer et al (2007) [32] đó là xem rủi

ro là một hàm của xác suất và giá trị thiệt hại (công thức 1-4)

Xuất phát từ quan điểm đánh giá rủi ro, cùng các tồn tại đã được nêu trên luận án

“Nghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên cơ sở phân tích rủi ro” tập trung nghiên cứu làm rõ một số vấn đề sau:

27

(i) Hoàn thiện cơ sở lý luận lựa chọn tiếp cận quy hoạch phòng chống úng ngập trên

cơ sở tích hợp nghiên cứu kỹ thuật và kinh tế để lựa chọn giải pháp giảm thiểu rủi ro tối ưu cho vùng hỗn hợp bao gồm cả úng ngập vùng nông thôn, đô thị và vùng ven đô thị;

(ii) Bổ sung phương pháp luận nhận dạng các loại hình rủi ro úng ngập, trên cơ sở đó

đề xuất các phương pháp định lượng thiệt hại do úng ngập một cách phù hợp Ngoài các phương pháp ước lượng thiệt hại về tài sản truyền thống, cần bổ sung các phương pháp định lượng thiệt hại liên quan đến sức khỏe con người, ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất kinh doanh và các thiệt hại liên quan đến đình trệ giao thông hay những tổn thất gián tiếp gây thiệt hại cho người dân sống trong vùng thường xuyên chịu úng ngập;

(iii) Trực tiếp điều tra đánh giá thiệt hại của các hộ gia đình, phần thiệt hại rất khó ước lượng và không có số liệu có sẵn cũng như chưa đầy đủ, qua đó góp phần tính toán đầy đủ rủi ro úng ngập Trong đó xem xét những chi phí thực hiện trong giai đoạn chuẩn bị (bao chi phí phòng ngừa của hộ dân), thiệt hại trực tiếp khi xảy ra úng ngập (thiệt hại về sức khỏe, tài sản, nông nghiệp ) và thiệt hại trong giai đoạn sau rủi ro úng ngập (chi phí phục hồi vệ sinh môi trường, chi phí phục hồi sản xuất );

(iv) Trên cơ sở khoa học lựa chọn tiếp cận bài toán tối ưu rủi ro theo tiếp cận tối thiểu chi phí đầu tư và các rủi ro còn lại sau khi đầu tư giảm thiểu, theo tiếp cận tối thiểu rủi

ro cho toàn xã hội

(v) Dựa trên trên bài toán phân tích tối ưu rủi ro, xác định tính toán được tần suất tiêu tối ưu cho vùng úng ngập, từ đó làm cơ sở xác định lựa chọn giải pháp đầu tư (giải pháp cứng và giải pháp mềm) tối ưu cho vùng úng ngập

(vi) Xây dựng quy trình các bước thực hiện tính toán và lập quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên lý thuyết phân tích tối ưu rủi ro cho một vùng nghiên cứu hoặc một lưu vực sông

28

(vii) Lựa chọn và áp dụng nghiên cứu cho một vùng điển hình Vùng nghiên cứu điển hình được lựa chọn là lưu vực sông Phan- Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc, nơi tình trạng úng ngập đã và đang là thách thức cho phát triển kinh tế, xã hội của tỉnh Vĩnh Phúc

Trên cơ sở định hướng nghiên cứu, khung nghiên cứu của luận án được đề xuất thành những phần như sau (Hình 1.4):

Phần 1: Xác định vấn đề nghiên cứu, toàn bộ phần xác định vấn đề nghiên cứu được

trình bày trong nội dung Chương 1;

Phần 2: Phương pháp luận cụ thể để thực hiện nghiên cứu, lựa chọn cách tiếp cận

phù hợp Các câu hỏi nghiên cứu được đặt ra bao gồm:

(1) Quan điểm tiếp cận quy hoạch giảm thiểu rủi ro úng ngập hiện nay là gì?

(2) Làm thế nào để nhận dạng, phân loại rủi ro úng ngập, phương pháp ước lượng thiệt hại phù hợp cho từng đối tượng?

(3) Phương pháp tiếp cận phân tích đánh giá rủi ro tối ưu như thế nào?

(4) Xây dựng bài toán tối ưu, phương pháp giải và lựa chọn công cụ giải phù hợp nào?

Để trả lời các câu hỏi nghiên cứu, các vấn đề nhỏ hơn được chỉ ra nhằm giúp cho việc luận giải và trả lời các câu hỏi được tốt hơn Các vấn đề nhỏ được nghiên cứu và hệ thống nhờ các phương pháp luận nghiên cứu được vận dụng Công việc đi tìm câu trả lời cho từng câu hỏi nghiên cứu được trình bày theo hệ thống Toàn bộ phương pháp luận và trình tự trả lời các câu hỏi nghiên cứu được trình bày trong Chương 2;

Phần 3: Vận dụng phương pháp luận để giải quyết bài toán cụ thể cho vùng nghiên

cứu là lưu vực sông Phan - Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc Hai phần kỹ thuật và kinh tế được tích hợp chung cho nghiên cứu: (i) Kỹ thuật bao gồm xây dựng mô hình thủy văn, thủy lực, xây dựng bản đồ úng ngập theo các kịch bản; (ii) Kinh tế bao gồm tính toán rủi ro thiệt hại, ước lượng hàm chi phí rủi ro Phần 3 được bố cục trọn trong nội dung của Chương 3 Trên cơ sở tính toán và các kết quả tìm được, một quy trình quy hoạch úng ngập dựa trên tiếp cận tối ưu rủi ro sẽ được xây dựng và phân tích chỉ rõ tại cuối Chương 3