NGHIÊN cứu ĐÁNH GIÁ NGUY cơ TAI BIẾN lũ ỐNG, lũ QUÉT HUYỆN bắc yên, TỈNH sơn LA với sự hỗ TRỢ của CÔNG NGHỆ

Nội dung nghiên cứu Ứng dụng viễn thám và hệ thông tin địa lý GIS để xây dựng các bản đồ hợp phần của mô hình bản đồ hiện trạng Lũ ống, lũ quét, bản đồ đánh giá ảnh hưởng của địa chất,

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGUYỄN HỮU VIỆT HIỆU

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TAI BIẾN LŨ ỐNG, LŨ QUÉT HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÔNG NGHỆ

VIỄN THÁM VÀ GIS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGUYỄN HỮU VIỆT HIỆU

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TAI BIẾN LŨ ỐNG, LŨ QUÉT HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÔNG NGHỆ

VIỄN THÁM VÀ GIS

Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường

Mã số: 60850101

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN NGỌC THẠCH

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Đối tượng nghiên cứu và giới hạn phạm vi nghiên cứu 4

1.2 Nội dung nghiên cứu 4

1.3 Tổng quan về lũ ống, lũ quét 4

1.3.1 Khái niệm 4

1.3.2 Phân loại lũ quét và phương pháp nhận dạng lũ quét 4

1.3.3 Các nhân tố gây ra lũ quét 6

1.3.4 Đặc điểm cơ bản của lũ quét 9

1.3.5 Các giai đoạn hình thành lũ quét 10

1.3.6 Các tiêu chí cơ bản để xác định lũ quét 10

1.4 Ứng dụng của GIS và viễn thám trong nghiên cứu và cảnh báo lũ 11

1.4.1 Ứng dụng của viễn thám trong xác đinh mật độ che phủ 11

1.4.2 Khả năng ứng dụng GIS trong nghiên cứu và phân tích lũ quét 12

1.4.3 Tích hợp giữa viễn thám và GIS 12

1.5 Tổng quan tình hình nghiên cứu lũ ống, lũ quét trên thế giới và Việt Nam 23

1.5.1 Trên thế giới 23

1.5.2 Tại Việt Nam 28

1.6 Quá trình nghiên cứu 31

1.6.1 Ngoại nghiệp 31

1.6.2 Nội nghiệp 31

1.6.3 Cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu Lũ ống, lũ quét 33

CHƯƠNG 2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 36

2.1 Vị trí địa lý và phân chia hành chính 36

2.2 Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên 37

2.2.1 Địa hình 37

2.2.2 Khí hậu, thủy văn 37

2.2.3 Tài nguyên đất 39

2.2.4 Tài nguyên rừng, thảm thực vật, động vật 40

2.2.5 Tiềm năng du lịch 41

2.2.6 Khoáng sản 41

2.3 Đặc điểm kinh tế - xã hội 41

2.3.1 Dân số, lao động, việc làm và thu nhập 41

2.3.2 Kinh tế 42

2.3.3 Xã hội 47

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51

3.1 Thành lập bản đồ hiện trạng lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 51

3.2 Thành lập các bản đồ đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố ảnh hưởng đến lũ ống, lũ quét 58

3.2.1 Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của độ dốc với lũ ống, lũ quét 58

3.2.2 Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của tích tụ dòng chảy (chỉ số ẩm ướt –wetnees index) 61

3.2.3 Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng mật độ sông suối đối với lũ ống, lũ quét 66

3.2.4 Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của các đơn vị địa mạo với lũ ống, lũ quét 69

3.2.5 Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của thổ nhưỡng đối với lũ ống, lũ quét 71

3.2.6 Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của lượng mưa đối với lũ ống, lũ quét 72

3.2.7 Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của lớp phủ thực vật đối với lũ ống, lũ quét 74

3.2.8 Thành lập bản đồ vùng ảnh hưởng của đường giao thông với lũ ống, lũ quét 75

3.2.9 Thành lập bản đồ vùng ảnh hưởng của hiện trạng sử dụng đất với lũ ống, lũ quét 77

3.2.10.Thành lập bản đồ vùng ảnh hưởng của rừng với lũ ống, lũ quét 79

3.3 Thành lập bản đồ dự báo nguy cơ lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 81

3.3.1 Xác định trọng số các yếu tố ảnh hưởng đến lũ ống, lũ quét 81

3.3.2 Kết quả và kiến nghị biện pháp phòng tránh lũ ống, lũ quét 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

PHỤ LỤC 91

DANH MỤC HÌNH

Hình1.1 Mối quan hệ của các nhân tố hình thành lũ quét 7

Hình1.2 Mô phỏng lưu vực và bản đồ chỉ số ẩm ướt tách từ mô hình số DEM 16

Hình1.3 Các loại lũ khác nhau ở các vùng trong một lưu vực sông 18

Hình1.4 Sơ đồ đường đẳng thời gian di chuyển ra tới cửa của nước mặt 20

Hình1.5 Biểu đồ diện tích theo thời gian di chuyển ra tới cửa của nước mặt 20

Hình1.6 Quá trình xử lý các lớp thông tin xây dựng bản đồ dự báo Lũ 32

Hình1.7 Mô hình số độ cao huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 34

Hình 2.1 Bản đồ hành chính huyện Bắc Yên 36

Hình 3.1 Ảnh lansat huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La………52

Hình 3.2 Kết quả giải đoán ảnh landsat huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 56

Hình 3.3 Bản đồ hiện trạng lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 57

Hình 3.4 Dữ liệu đường bình độ huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 58

Hình 3.5 Mô hình DEM huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 59

Hình 3.6 Dữ liệu độ dốc huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 59

Hình 3.7 Kết quả sau khi xác định độ nhạy cảm của lớp độ dốc với lũ ống, lũ quét 61 Hình 3.8 Dữ liệu DEM huyện Bắc Yên tỉnh Sơn La 62

Hình 3.9 Kết quả fd = flowdirection(dem) 63

Hình 3.10 Kết quả sca = flowaccumulation(fd) 63

Hình 3.11 Kết quả tính toán cho lớp slope slope = ( slope(dem) * 1.570796 ) / 90 64

Hình 3.12 Kết quả tan_slp = con( slope > 0, tan(slope), 0.001 ) 64

Hình 3.13 Kết quả sca_scaled = ( sca + 1 ) * cellsize 65

Hình 3.14 Dữ liệu tích tụ dòng chảy (chỉ số ẩm ướt - wetnees index) 65

Hình 3.15 Kết quả sau khi tính độ nhạy cảm của lớp dữ liệu tích tụ dòng chảy (chỉ số ẩm ướt - wetnees index) với lũ ống, lũ quét 66

Hình 3.16 Dữ liệu thủy văn huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 67

Hình 3.17 Mật độ sông suối huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 68

Hình 3.18 Kết quả sau khi tính độ nhạy cảm của mật độ sông suối với lũ ống, 69

Hình 3.19 Dữ liệu địa mạo huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 70

Hình 3.20 Kết quả sau khi tính toán mức độ nhạy cảm của địa mạo với lũ 71

Hình 3.21 Dữ liệu thổ nhưỡng huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 71

Hình 3.22 Kết quả sau khi tính toán độ nhạy cảm của thổ nhưỡng với lũ 72

Hình 3.23 Dữ liệu lượng mưa huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 73

Hình 3.24 Kết quả sau khi tính độ nhạy cảm của lượng mưa với lũ ống, lũ quét 74

Hình 3.25 Dữ liệu thực vật huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 74

Hình 3.26 Kết quả sau khi tính độ nhạy cảm của thực vật với lũ ống, lũ quét 75

Hình 3.27 Dữ liệu giao thông huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 76

Hình 3.28 Kết quả sau khi tính toán độ nhạy cảm của lớp giao thông với lũ ống, 77

Hình 3.29 Dữ liệu hiện trạng sử dụng đất huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 78

Hình 3.30 Kết quả sau khi tính toán độ nhạy cảm của lớp hiện trạng sử dụng đất với lũ ống, lũ quét 79

Hình 3.31 Dữ liệu rừng huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 80

Hình 3.32 Kết quả sau khi tính độ nhạy cảm của rừng với lũ ống, lũ quét 81

Hình 3.33 Chồng lớp bản đồ bằng công cụ Union 83

Hình 3.34 Dữ liệu dự báo nguy cơ lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 84

DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Bảng khóa giải đoán các đối tượng trên ảnh Landsat huyện Bắc Yên, tỉnh

Sơn La 53

Bảng 3.2. Đánh giá ảnh hưởng của độ dốc với lũ 60

Bảng 3.3. Kết quả tính toán diện tích lớp độ dốc 60

Bảng 3.4. Kết quả sau khi tính toán cho lớp độ dốc 61

Bảng 3.5. Kết quả tính toán của lớp dữ liệu tích tụ dòng chảy (chỉ số ẩm ướt - wetnees index) 66

Bảng 3.6. Đánh giá mức độ ảnh hưởng của mật độ sông suối với lũ ống, lũ quét 67

Bảng 3.7. Kết quả tính toán của lớp dữ liệu thủy văn 68

Bảng 3.8. Đánh giá độ nhảy cảm của địa mạo với lũ ống, lũ quét 70

Bảng 3.9. Kết quả sau khi tính toán lớp dữ liệu thổ nhưỡng 71

Bảng 3.10. Kết quả tính toán lớp dữ liệu lượng mưa 73

Bảng 3.11. Kết quả tính toán cho lớp dữ liệu thực vật 75

Bảng 3.12. Đánh giá ảnh hưởng của hệ thống giao thông đối với lũ ống, lũ quét 76

Bảng 3.13. Kết quả tính toán cho lớp dữ liệu giao thông 77

Bảng 3.14. Kết quả tính toán cho lớp dữ liệu hiện trạng sử dụng đất 78

Bảng 3.15. Kết quả tính toán cho lớp dữ liệu rừng 80

Bảng 3.16. Bảng đánh giá cho điểm các lớp thông tin với lũ ống, lũ quét 82

Bảng 3.17. Ma trận so sánh tương quan cặp và xác định trọng số của yếu tố gây lũ ống, lũ quét 82

Bảng 3.18. Kết quả tính toán tổng tiêu chí và điểm đánh giá 84

Bảng 3.19. Kết quả phân vùng nguy cơ lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 85 Bảng 3.20. Thống kê dự báo nguy cơ lũ ống, lũ quét theo cấp xã 85

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

GIS: Geography Infomation System: Hệ thống thông tin địa lý

DEM: Digital Elevation Model: Mô hình số độ cao

CSDL: Cơ sở dữ liệu

DL: dữ liệu

UNESCO: United Nations Educational Scientific and Cultural Organization: Tổ chức giáo dục, khoa học và văn hóa của Liên hợp quốc

GIS ( Geographic Information System ) Hệ thống Thông tin Địa lý

HTTTĐL: Hệ thống Thông tin Địa lý

NDVI (Normalized Difference Vegetation Index): Chỉ số khác biệt thực vật

DEM (Digital Evaluation Model) Mô hình độ cao số

R (Red): Kênh đỏ

G (Green): Kênh xanh

B (Blue): Kênh lục

NIR (Near-infrared): Hồng ngoại gần

SWIR (Short-wavelength infrared): Hồng ngoại sóng ngắn

QL: Quốc lộ

MSS (MultiSpectral Scanner): Hệ thống quét đa phổ

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ vô cùng quý báu của các Thầy, Cô, các bạn đồng nghiệp và đặc biệt là PGS TS Nguyễn Ngọc Thạch, người hướng dẫn khoa học đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn CN Bùi Đăng Nguyên chuyên viên phòng Tài nguyên & Môi trường UBND huyện Bắc Yên cùng các đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện để tác giả có thể hoàn thành luận văn một cách tốt nhất

Trong thời gian thực hiện luận văn, tác giả còn nhận được rất nhiều sự giúp đỡ trong các lĩnh vực khác nhau kể cả trong và ngoài chuyên môn mà ở đây không thể kể

ra hết được Tác giả xin chân thành bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đặc biệt là các bạn học viên khóa 2012-2014 đã tận tình trao đổi, đóng góp và động viên tôi rất nhiều để giúp

đỡ tôi hoàn thành được luận văn này

Hà Nội, tháng 09/2014

Nguyễn Hữu Việt Hiệu

MỞ ĐẦU

Việc nghiên cứu cảnh báo lũ quét hiện nay đang là vấn đề được các nhà khoa học quan tâm đến, trong đó việc phân vùng khả năng xuất hiện lũ quét là việc cần làm trước hết để phục vụ cho công tác cảnh báo và phòng chống giảm nhẹ thiên tai lũ quét

Lũ quét là một dạng thiên tai xảy ra ở hầu khắp các nước trên thế giới, đặc biệt ở vùng trung du, miền núi và các lưu vực sông chịu ảnh hưởng của gió mùa, bão, áp thấp

và hội tụ nhiệt đới Nước ta nằm trong khu vực được xem là có tiềm năng tự nhiên sinh

ra lũ quét rất cao vì trên 70% diện tích đất là đồi núi, đặc biệt là vùng Tây Bắc, là vùng kinh tế miền núi, khó khăn, thiếu nước và thường xảy ra lũ quét, lũ ống, lũ bùn đá, do

đó việc nghiên cứu cảnh báo lũ quét vùng núi Tây Bắc là cần thiết để từ đó có thể đưa

ra các giải pháp cần thiết phòng tránh lũ quét

Huyện Bắc Yên là một trong những huyện vùng cao của tỉnh Sơn La,cách trung tâm thành phố Sơn La 100 km về hướng Đông, phía Bắc và Tây Bắc giáp huyện Trạm tấu (tỉnh Yên Bái); phía Nam và Đông Nam giáp các huyện Mộc Châu, Yên Châu; phía Tây giáp huyện Mai Sơn; phía Đông giáp huyện Phù yên, có đặc điểm địa hình và khí hậu đa dạng Độ cao trung bình so với mặt biển là 1.000m, có đỉnh Phusaphin cao 2.879m; địa hình chia cắt, nhiều núi cao, khe sâu, độ dốc lớn, 85% diện tích có độ dốc hơn 25 º, có Hồ Sông Đà chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam qua 6 xã, 46 bản Sông

Đà chảy qua huyện Ngoài ra còn có nhiều sông suối nhỏ khác có tiềm năng phong phú cho phát triển hệ thống thủy điện vừa và nhỏ Hệ thống giao thông đường thuỷ thuận lợi cho lưu thông hàng hoá,vận tải

Bắc Yên là một trong các huyện thường xuyên xảy ra lũ ống, lũ quét trong tỉnh Sơn La, do tính chất bất thường nên thường xuyên gây ra hậu quả nghiêm trọng, do đó việc tìm hiểu cơ chế hình thành từ đó xây dựng bản đồ dự báo là vấn đề cấp thiết Để phù hợp với quy mô của một luận văn tác giả đã lựa chọn Huyện Bắc Yên là khu vực nghiên cứu

Đứng trước tính cấp thiết như vậy đề tài:“Nghiên cứu đánh giá nguy cơ tai biến

lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La với sự hỗ trợ của công nghệ viễn thám và GIS” là nhu cầu cần thiết của huyện Bắc yên nói riêng và các tỉnh miền núi nói chung

 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của luận văn

 Mục tiêu nghiên cứu

- Phát hiện những điểm có nguy cơ xảy ra lũ ống, lũ quét trên khu vực nghiên cứu

- Xây dựng bản đồ dự báo nguy cơ lũ ống, lũ quét trên những vùng trọng điểm của tỉnh

- Đề xuất một số biện pháp khả thi mang tính ngăn ngừa, hạn chế tác hại của lũ ống, lũ quét trên khu vực nghiên cứu

 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi lãnh thổ

Vị trí địa lý: Bắc Yên là một huyện vùng cao của tỉnh Sơn La nằm cách trung tâm thị xã Sơn La 95km về phía Đông Bắc có diện tích tự nhiên là : 110.371 ha, chiếm 7,78% diện tích tự nhiên của tỉnh

Toạ độ địa lý: 21023’23" Vĩ độ Bắc

104010'15" Kinh độ Đông

Phía bắc và phía Tây bắc giáp tinh Yên Bái và huyện Mường La

Phía Nam và Đông Nam giáp huyện Yên Châu và huyện Mộc Châu

Phía Đông giáp huyện Phù Yên

Phía Tây và Tây Nam giáp huyện Mai Sơn

Phạm vi khoa học

Xác định mức độ ảnh hưởng của các nhân tố gây ra lũ ống, lũ quét (địa hình, địa chất, lượng mưa, thảm thực vật, thủy văn,…)

Dự báo các vùng có nguy cơ xảy ra lũ ống, lũ quét với các cấp độ khác nhau

 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

 Ý nghĩa khoa học

Đề tài nghiên cứu đã cho thấy được sự đa dạng trong việc kết hợp giữa Viễn thám

và hệ thông tin địa lý để nghiên cứu lập bản đồ tai biến thiên nhiên cũng như các bản đồ chuyên đề khác

Xử lý hệ thông tin địa lý là quá trình tích hợp nhiều lớp thông tin theo các mô hình và bằng các hàm toán cụ thể

 Ý nghĩa thực tiễn

Xác định mức độ ảnh hưởng của các nhân tố gây ra lũ (địa hình, địa chất, lượng mưa, thảm thực vật, đứt gãy, thủy văn,…)

Dự báo các vùng có thể xảy ra lũ ống, lũ quét với các cấp độ khác nhau

 Cấu trúc luận văn

MỞ ĐẦU

Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Chương 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN – XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đối tượng nghiên cứu và giới hạn phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Lũ ống, lũ quét tại huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La

Phạm vi nghiên cứu: Khu vực nghiên cứu là huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La

1.2 Nội dung nghiên cứu

Ứng dụng viễn thám và hệ thông tin địa lý (GIS) để xây dựng các bản đồ hợp phần của mô hình (bản đồ hiện trạng Lũ ống, lũ quét, bản đồ đánh giá ảnh hưởng của địa chất, địa mạo, độ dốc, mật độ sông suối, thực vât, thổ nhưỡng,… đối với Lũ ống, lũ quét) Từ các bản đồ thành phần, ứng dụng GIS để thành lập bản đồ dự báo nguy cơ Lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La với các cấp độ nhạy cảm khác nhau

Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến Lũ ống, lũ quét

Đề xuất các giải pháp phòng tránh tai biến Lũ ống, lũ quét

1.3 Tổng quan về lũ ống, lũ quét

1.3.1 Khái niệm

Nhiều tài liệu khoa học đã công bố, nhiều hội thảo khoa học đều đi đến một số quan niệm chung về tai biến lũ quét như sau [1]

Lũ quét: Là hiện tượng khi có bão kèm mưa rất to, dòng chảy có tốc độ rất lớn

xuất hiện đột ngột ở vùng đất dốc Lũ quét là xảy ra trong khu vực nhỏ và thời gian ngắn (3-5 giờ) song gây tác hại hết sức nghiêm trọng nếu trong khu vực có dân cư sinh sống.Việc nghiên cứu dự báo lũ quét là rất quan trọng và việc xác định loại hình của lũ

dễ dàng hơn xác định phạm vi chịu ảnh hưởng của lũ Từ quan điểm hệ thống có thể nhận xét: Lũ quét là một hệ thống mở nhiều nhân tố, trong hệ thống đó dòng lũ quét được xem như kết quả hoạt động của toàn bộ hệ thống Trong hệ thống này có rất nhiều nhân tố thành phần Mức độ phá hoại của dòng lũ (độ mạnh, độ nguy hiểm) được đặc trưng bằng động năng của nó P = mv2/2 (P: động năng của dòng lũ; m: tỷ trọng của dòng chảy [tấn/m3]; v: vận tốc dòng chảy [m/s]) Các yếu tố chi phối độ mạnh của dòng

lũ có là: Lượng mưa, độ dốc lòng sông, độ dốc sườn, vật liệu bở rời và liên kết yếu gồm tích đọng do lũ, lũ quét - lũ bùn đá cũ, chiều dày, kiểu vỏ phong hoá và lớp phủ thực vật,

1.3.2 Phân loại lũ quét và phương pháp nhận dạng lũ quét

Lũ quét là lũ ở các suối, sông nhỏ miền núi, xảy ra bất ngờ với cường độ cao, tốc

độ nhanh, duy trì trong một thời gian ngắn và có hàm lượng chất rắn cao Lũ quét xuất hiện chỉ khi tồn tại hai yếu tố đồng thời:

* Tồn tại đất đá bở rời hoặc đất đá liên kết yếu trên đường đi của dòng chảy

* Dòng chảy với vận tốc đủ lớn để cuốn trôi đất đá bở rời tạo thành pha rắn của dòng chảy

Có rất nhiều cách phân loại Lũ quét, song có ý nghĩa thực tế hơn cả là a) phân loại theo nguồn gốc lò phát sinh Lũ quét; b) theo thành phần độ hạt của vật liệu rắn; c) theo tỷ lệ nước trong dòng bùn đá; d) theo đặc điểm vận chuyển của dòng bùn đá

Quá trình hình thành phát sinh Lũ quét có thể chia thành các nhóm sau liên quan với các nguyên nhân: a) sự tích tụ các vật liệu bở rời trong lòng các dòng tạm thời hoặc dòng suối nhỏ; b) chặn dòng; c) hoạt động núi lửa [2-17]

Nhóm thứ nhất: Bao gồm các lò sinh lũ nằm trong lưu vực của các suối nhỏ và các dòng theo mùa Đặc điểm phân biệt các lưu vực này là có mực nước mùa khô rất ít hoặc hầu như không có, đây chính là điều kiện thuận lợi để tích tụ vật liệu Việc hình thành Lũ quét kiểu này trong các lò sinh lũ thường liên quan với lượng mưa to đột biến Đây là kiểu lò rất phổ biến và hầu hết các trận Lũ quét đều liên quan đến kiểu lò này

Nhóm thứ hai: Liên quan đến chặn dòng có thể chia làm 2 phụ nhóm:

Phụ nhóm thứ nhất: Chặn dòng có thể do lũ, hoặc do lũ quét từ các chi lưu nhánh Trong trường hợp này thì khối lượng đất đá, vật liệu rắn phải đủ lớn để làm thành đập chặn dòng tạm thời Nguồn nước trong các dòng lũ quét này do nước bị chặn dòng tích lại Thời gian xảy ra lũ quét mang tính thảm họa không phụ thuộc vào lượng mưa

Phụ nhóm thứ hai: Là hiện tượng chặn dòng cổ tạo thành các hồ, đập, các hồ chứa nước Việc phá hủy các đập hay nước tràn qua các đập này kéo theo các thảm họa do nước cuốn đi và làm phát sinh lũ quét (thí dụ như đập Vaiont ở Italia bị tràn nước do một khối lượng đất đá khổng lồ đã lũ xuống hồ làm mực nước dâng cao lên hàng trăm mét tràn qua đập chắn cuốn trôi hàng ngàn ha ở phía dưới đập)

Nhóm thứ ba: Liên quan với hoạt động của các dòng dung nham núi lửa, ít có khả năng xảy ra ở Việt Nam

Qua điều tra, phân tích, thống kê các trận lũ quét xảy ra trên khu vực vùng núi,

có thể thống kê được các loại hình lũ quét chủ yếu sau:

- Lũ quét sườn dốc: Thường phát sinh do mưa lớn trên khu vực có độ dốc lớn, độ che phủ thảm thực vật thưa, đất đá bở rời… là nhân tố tạo ra dòng chảy mặt sườn dốc lớn, tập trung nước nhanh về các suối tạo nên dòng lũ quét ở phía hạ lưu

- Lũ quét nghẽn dòng: Lũ quét thường phát sinh từ các khu vực có nhiều lũ ven sông, suối Đó là các khu vực đang có biến dạng mạnh, sông suối đào xẻ lòng dữ dội, mặt cắt hẹp thường có dạng chữ V, sườn núi rất dốc Lũ quét dễ phát sinh sau các đợt mưa liên tục dài ngày và kết thúc bằng một trận mưa lớn Mưa dài ngày làm cho mặt đất bão hoà, khi mưa lớn dòng chảy mạnh, đất đá bị xói lở chân khối đất có nguy cơ trượt làm cho khối đất này tăng khả năng mất ổn định và trượt xuống lòng suối, gây hiện tượng hợp long dòng chảy Lòng suối bị chặn lại đột ngột và tích nước lại ở vùng thung lũng phía thượng lưu, tạo ra thế năng biến thành động năng hình thành lũ quét

- Lũ ống: Mưa lớn tạo dòng lũ lớn chảy trên thung lũng hẹp và sâu

- Lũ quét do mưa lớn kết hợp với vỡ đập: Mưa lớn kết hợp với vỡ đập cũng gây

ra lũ quét trên diện rộng, gây thiệt hại đáng kể đến khu vực chịu ảnh hưởng của lũ quét

- Lũ cát bùn: Dòng lũ cát bùn tràn xuống đường nhựa và nhà dân mang theo các vật dụng trôi ra biển

Việc nhận dạng lũ quét cần xây dựng được hệ thống tiêu chí để nhận dạng Các tiêu chí đó là: dấu hiệu lũ lớn (dấu hiệu mưa và lượng trữ nước trong sông; dấu hiệu cường suất lũ lớn và mưa vẫn còn lớn); Mực nước trước lũ lớn (cường suất lũ dòng chính lớn và mưa lớn)

1.3.3 Các nhân tố gây ra lũ quét

Các nhân tố hình thành lũ quét lũ quét bao gồm 3 nhóm nhân tố chính: Nhân tố

ít biến đổi, biến đổi chậm và biến đổi nhanh

Các nhân tố trên tác động lẫn nhau và mức độ tác động này phụ thuộc rất chặt chẽ vào loại hình lưu vực để tạo ra các dạng lũ quét khác nhau Do vậy, việc xác định tiêu chí hình thành lũ quét chính là phân tích sự tác động của mối quan hệ này cho mỗi lưu vực cụ thể

Hình1.1 Mối quan hệ của các nhân tố hình thành lũ quét

- Nhân tố ít biến đổi: bao gồm các yếu tố: Địa hình, địa chất, địa mạo, thổ nhưỡng

- Nhân tố biến đổi chậm: Tình hình sử dụng đất, các chuyển động kiến tạo, biến đổi khí hậu

- Nhân tố biến đổi nhanh: mưa lũ, độ ẩm lưu vực, dòng chảy mặt, động đất, xói mòn, sạt lở

Các hình thức hoạt động của con người trên lưu vực có thể ảnh hưởng đến cả 3 nhóm nhân tố trên Song tác động rõ nhất là tác động đến nhóm yếu tố biến đổi nhanh Đây là nhóm nhân tố được chọn làm đặc trưng để phân biệt lũ quét với lũ thường Nhóm nhân tố biến đổi chậm tham gia vào quá trình hình thành lũ quét khi quá trình biến đổi vượt quá một ngưỡng nào đó

Những phân tích riêng sẽ tập trung vào một số nhân tố chính và những nhận xét

về đặc điểm và vai trò của chúng đối với sự hình thành lũ quét sẽ được trình bày dưới đây:

a.Mưa

Trong cùng một lưu vực hoặc một miền, vùng núi thường có lượng mưa lớn hơn vùng đồng bằng, do đặc điểm địa hình có sườn núi chắn gió và các thung lũng có tác

dụng hút luồng không khí ẩm từ biển vào Các tâm mưa lớn của nước ta hầu hết đều tập trung ở các vùng núi có điều kiện địa hình như vậy

Mưa là nhân tố quyết định gây ra lũ quét, thường tập trung trong vài giờ với cường độ rất lớn trên diện tích hẹp từ vài chục đến vài trăm km2 Điều đó giải thích lý

do tại sao nhiều khi lũ quét xảy ra trên một số khu vực lại không đồng bộ với lũ trên sông lớn Mưa gây ra lũ quét thường tập trung với cường độ lớn hiếm thấy trong 1giờ hoặc 2 giờ; Mưa với cường suất lớn có ý nghĩa quyết định trong sự hình thành lũ quét Mưa lớn còn là động lực chủ yếu gây ra xói mòn, sụt lở tạo thành phần rắn của dòng lũ quét

b.Biến đổi khí hậu toàn cầu và các hiện tượng khí hậu cực đoan

Theo số liệu thống kê cho thấy có khoảng 70 % số thiên tai là do các hiện tượng khí tượng, thuỷ văn cực đoan gây ra Biến đổi khí hậu là nhân tố biến đổi chậm Nhiều đánh giá cho rằng con người đã đóng góp đáng kể vào quá trình biến đổi này mà nguyên nhân chủ yếu là hiện tượng phá rừng và làm huỷ hoại môi trường

c.Địa hình

Địa hình vùng núi Việt Nam nói chung rất dốc, do đó độ dốc lòng sông lớn, đó

là một trong những điều kiện thuận lợi để phát sinh lũ quét Ở những nơi có địa hình núi cao thường là nơi có lượng mưa lớn và phân hoá rất mạnh Qua khảo sát các khu vực bị

lũ quét cho thấy: Các lưu vực đã xảy ra lũ quét thường ở nơi có dạng đường cong lõm, địa hình bị chia cắt dữ dội, sườn núi rất dốc (> 30 %) Độ dốc lòng sông ở phần đầu nguồn rất lớn, tạo điều kiện thuận lợi hình thành lũ quét Mặt cắt dọc sông nhiều nơi có điểm gãy mà sau điểm này là vùng thường bị lũ quét ác liệt Sườn núi dốc chuyển đột ngột sang các mặt bằng bồn địa là đặc trưng của địa hình miền Trung

Các lưu vực sinh lũ quét thường nhỏ (diện tích < 500 km2), sông suối bắt nguồn

từ các đỉnh núi cao (khoảng 1000 – 2000 m) Lưu vực có hình rẻ quạt hoặc tròn, xung quanh có núi cao bao bọc, có hướng thuận lợi đón gió ẩm hình thành những tâm mưa Sườn dốc được phủ bởi lớp đất đá có độ liên kết kém, dễ xói mòn, sụt lở Khi có mưa lớn, lũ quét kéo theo nhiều vật rắn: đá, cát, sỏi, cây cối

d.Mạng lưới sông suối

Địa hình chia cắt tạo nên mạng lưới sông suối dày đặc Ớ vùng đầu nguồn, nhiều nơi mật độ sông suối lớn hơn 1 km/km2, thậm chí tới 2 km/km2 Độ dốc lòng sông, suối lớn nên thời gian tập trung dòng chảy ngắn, tốc độ dòng chảy lớn, năng lượng, sức tải lớn Độ dốc lòng sông, suối lớn nên dòng nước lũ thường cuốn theo nhiều đất đá, cây

cối do xói mòn, sụt lở như đã xảy ra ở nhiều nơi thuộc vùng Tây Bắc nước ta, có nơi trở thành lũ bùn đá

Sông, suối chảy giữa những kẽ núi, mặt cắt ngang thường có dạng chữ V hoặc chữ U sâu và hẹp Chảy qua các bậc thềm địa hình, mặt cắt dọc sông thay đổi phức tạp kéo theo sự thay đổi mặt cắt ngang Nơi thu hẹp, sông sâu thẳng, nơi mở rộng ở các thung lũng, sông chảy quanh co, có bãi tràn rộng, thường có điểm quần cư, phát triển kinh tế mạnh cũng chính là vùng chịu tác động mạnh mẽ của lũ quét

e.Rừng và thảm phủ thực vật

Rừng, lớp phủ thực vật là những yếu tố biến đổi chậm Song do tác động của con người, sự suy thoái đến một “ngưỡng” mà vai trò lá chắn của rừng không còn nữa, tổ hợp với các điều kiện khác làm lũ quét xuất hiện nhiều hơn

Cho đến nay, ở nước ta lớp phủ rừng bị phá nghiêm trọng Khảo sát các lưu vực

đã xảy ra lũ quét tỷ lệ rừng còn lại rất thấp, nhiều nơi còn dưới 5 % (Nậm Lay 2 %, Nậm

Na 5 %, Nậm Pàn 2 %, Ngòi Thia 3 %, Sa Pa 3 %, Tràng Sá 5 %, )

Kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đều đi đến nhận định: Rừng có tác dụng điều tiết dòng chảy mặt và dòng chảy lũ Khảo sát sự thay đổi các đặc trưng lũ như thời gian lũ lên TL, chênh lệch giữa lưu lượng đỉnh lũ QMAX và lưu lượng trước đỉnh 1 giờ

DQ khi lớp phủ rừng giảm Trong những trận mưa tương tự nhận thấy sự rút ngắn thời gian rõ rệt khi lũ lên, sự tăng nhanh DQ và lưu lượng đỉnh lũ QMAX

1.3.4 Đặc điểm cơ bản của lũ quét

Tính bất ngờ: khoảng thời gian từ khi xuất hiện đến khi đạt đỉnh lũ thường rất ngắn Do vậy thường khó khăn trong dự báo, cảnh báo lũ quét một cách hiệu quả ở trình

độ khoa học, kỹ thuật hiện nay ở nước ta

Tính ngắn hạn và ác liệt: lũ quét thường tồn tại trong thời gian ngắn, thường kết thúc sau 10 – 18 giờ, rất ít khi quá 1 ngày, nước lũ lớn xói mòn, rửa trôi khối lượng rất lớn vật chất rắn từ các sườn núi dốc rồi trở thành dòng bùn – nước – vật rắn tập trung hầu như đồng thời và rất nhanh Do đó, tốc độ dòng nước trong lũ quét rất nhanh, khác hẳn lũ thường, lại có đỉnh rất lớn, hơn hẳn đỉnh lũ (có khi gấp 2 – 5 lần) trong điều kiện mưa tương đương do cơ chế hình thành và vận động khác hẳn Như thế, để giảm hoặc loại trừ tính ngắn hạn của lũ quét, các biện pháp phải hướng vào kéo dài thời gian lũ lên

là chủ yếu và lũ xuống và trên căn bản là hướng vào tăng thời gian tập trung dòng lũ ở lưu vực, từ đó cũng giảm hẳn tính ác liệt của lũ (giảm đỉnh lũ, tần suất lũ lên, xuống, lưu tốc dòng sông …)

Tính đậm đặc: Dòng lũ quét khác hẳn dòng lũ nước thường bởi tỷ lệ vật chất rắn rất lớn Trong quá trình hình thành và vận động, tỷ lệ vật rắn trong dòng lũ quét không ngừng tăng lên, tăng mạnh nhất ở khu vực 2 – khi chuyển động từ trên núi cao (giai đoạn qua triền dốc) xuống thung lũng Lượng chất rắn thường chiếm 3 – 10 %, thậm chí trên

10 % trong dòng lũ để trở thành dạng lũ bùn đá Để giảm và hạn chế tác động đặc tính này của dòng lũ quét, hoặc ngăn ngừa nguy cơ lũ quét, cần phải có biện pháp nhằm vào giảm xói mòn, sạt, trượt, tức là giảm lượng vật chất rắn trong lũ, có biện pháp cắt bớt lượng vật rắn trong lũ quét, giảm quá trình chuyển động trượt

1.3.5 Các giai đoạn hình thành lũ quét

Sự hình thành lũ quét trải qua các giai đoạn sau:

- Mưa lớn, cường độ lớn gây hình thành dòng lũ mặt lớn và đặc biệt tràn ngập trên mặt lưu vực nhỏ vùng núi dốc có độ che phủ rừng ít, bị khai thác nhiều, tiềm tàng những điều kiện thuận lợi cho xói mòn, rửa trôi đất đá, bùn cát, cây cối, song lòng dẫn lại tiêu thoát kém

- Nước lũ gây xói mòn, rửa trôi, sạt, trượt, sụt lở mạnh mặt lưu vực, cuốn theo các vật chất rắn, dòng lũ khi đó thay đổi căn bản về chất, trở thành dòng chất lỏng – rắn (gồm: nước – bùn đá – cây cối …) tập trung vào sông chính Lũ khi đó có tổng lượng lớn hơn hẳn tổng lượng dòng lũ nước sinh ra nó

- Khu vực sinh ra lũ là phần thượng nguồn lưu vực sông có độ dốc lớn, thường chiếm 2/3 diện tích lưu vực Tại đây, các quá trình chính hình thành dòng chảy mặt, xói mòn, rửa trôi mặt đất xảy ra mạnh nhất Quá trình tập trung dòng lũ cũng xảy ra đồng thời, song chưa mạnh mẽ

- Khu vực tập trung dòng lũ quét, nơi quá trình xói sâu còn xảy ra mạnh, sạt lũ đất

đá, cuốn trôi cây cối, tắc ứ tạm thời rồi sau đó vỡ hàng loạt…

- Khu vực chịu lũ: nơi bị quét mạnh nhất là cuối sườn dốc khi thế năng đã chuyển hóa thành động năng, trong đó hiện tượng xói sâu, lở, sạt trượt còn xảy ra ở cường độ cao trên đoạn đầu của thung lũng trước khi lũ quét thoát được dòng chính

1.3.6 Các tiêu chí cơ bản để xác định lũ quét

Để thiết kế, thực thi bất kỳ loại biện pháp công trình nào, ngay cả với biện pháp phi công trình thì các đặc trưng cơ bản của lũ quét là những cơ sở quan trọng nhất, ngoài những hiểu biết về khu vực hình thành, vận động, khu vực chịu lũ, đặc tính của lũ quét

Những tiêu chí cơ bản để xác định lũ quét là:

- Thời gian xuất hiện, thời gian lũ lên, xuống và cả trận, quá trình lũ quét

- Đỉnh lũ và thời gian xuất hiện, biên độ lũ, lưu tốc trung bình và cực đại - Cường suất lũ lên, xuống trung bình và lớn nhất

- Tổng lượng, thành phần vật chất trong lũ (lỏng, rắn), đặc trưng cơ lý của dòng chảy

- Thời gian tập trung lũ, thời gian truyền lũ, khả năng chuyển tải của dòng lũ quét

- Thành phần chất rắn, thành phần hạt, phân bố hạt trong dòng lũ quét

- Động lượng của dòng và tác động của dòng khi gặp vật cản

- Kích thước hình học của lòng dẫn

- Áp lực thủy động khi vỡ đập (đập thủy lợi hay đập mới hình thành do quá trình vận động của dòng chảy) và các chỗ tắc ứ tạm thời khi có lũ quét

- Vận tốc quán tính khi lũ gia tăng và tắt dần tùy theo cấu trúc lũ quét

1.4 Ứng dụng của GIS và viễn thám trong nghiên cứu và cảnh báo lũ

1.4.1 Ứng dụng của viễn thám trong xác đinh mật độ che phủ

 Nhu cầu thực tế: bản đồ rừng là tài liệu cơ sở của ngành lâm nghiệp dùng

để lập kế hoạch, quản lý đất trồng rừng và khai thác tài nguyên rừng hợp lý Vấn đề phá rừng hoặc thiệt hại do sạt lở và cháy rừng đã tạo nguy cơ cho sự phát triển bền vững để đánh giá xu thế và mức độ phá rừng, mật độ che phủ của rừng cũng như giám sát rừng trồng đòi hỏi đẩy mạnh công tác thành lập bản đồ rừng

 Vai trò: nhờ khả năng bao quát các vùng rộng lớn với chu kỳ quan sát lặp lại khác nhau và quan sát trong bất kỳ thời tiết nào, viễn thám đáp ứng phần nào các yêu cầu về thành lập bản đồ rừng giám sát biến động diện tích rừng do xói mòn, hoang mạc hóa so sánh dữ liệu ảnh ở 2 thời điểm quan tâm (ảnh đa thời gian) sẽ nhận được thông tin phục vụ công tác phân tích biến động Những ảnh vệ tinh phân giải cao cho phép xác định chính xác vị trí và diện tích rừng được khai thác hoặc được trồng, cũng như tạo công cụ giám sát thường xuyên về các thiệt hại mà phương pháp đo đạc mặt đất cũng như ảnh hàng không khó có thể thực hiện được

Ưu điểm: không có một phương pháp nào có hiệu quả thực tế và chi phí thấp cho việc

thu thập dữ liệu về độ phủ đất tốt hơn những kỹ thuật viễn thám Dữ liệu viễn thám có khả năng nắm bắt được những thay đổi trong phát triển cây trồng hoàn toàn theo mùa, những thay đổi về hàm lượng diệp lục hay thay đổi cấu trúc Việc thay đổi về hàm lượng diệp lục có thể sử dụng dữ liệu đa phổ trong vùng khả kiến và hồng ngoại hay ảnh quang học, còn thay đổi cấu trúc thì sử dụng ảnh rađa cho việc lập bản đồ vùng, những vùng không gian liên tục trên những vùng rộng lớn được yêu cầu ảnh chỉ số NDVI được sử

dụng khá tốt trong việc giám sát lớp phủ rừng, ảnh rađa và ảnh quang học đa thời gian được áp dụng để xác định vị trí và diện tích khu vực bị khai phá Do thực vật được xác định tốt bởi các bước sóng hồng ngoại gần, còn hồng ngoại trung bình (có bước sóng từ 1.5 - 1.75 um)

1.4.2 Khả năng ứng dụng GIS trong nghiên cứu và phân tích lũ quét

Các phần mềm HTTTĐL được xây dựng nhằm tạo nên các bề mặt: Những đặc điểm của các bề mặt cần được nghiên cứu phân tích và xử lý đó là độ dốc, hướng dốc, bóng nhìn và các đối tượng đặc biệt của bề mặt như thung lũng, đồi, mạng lưới thủy văn, để nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên như: nghiên cứu nước chảy, nghiên cứu ô nhiễm các mô hình toán thường có thể liên hệ chuyển đổi cho các phần mềm Các chức năng cơ bản của các phần mền đó là: phương pháp thể hiện mẫu số (hay số liệu đo), tạo lập các bề mặt, tính toán các giá trị bề mặt

Điều khiển thông tin nhiều lớp : được hiểu là điều hành theo phương thẳng đứng (vertical operation) với cơ sở là dựa vào mối quan hệ giữa các lớp thông tin

Nó cho phép điều khiển dữ liệu ở những lớp riêng biệt đồng thời kiểm tra mối liên quan giữa các đối tượng khác nhau Việc điều khiển này có thể tách tư liệu của một lớp thành nhiều lớp với mục đích là để phân tích bất kỳ một mối quan hệ nào giữa các yếu tố của các hiện tượng tự nhiên Ngược lại, nhiều lớp thông tin của một vùng cũng

có thể được tổng hợp lại tạo nên một lớp đơn để tiện lợi trong quá trình xử lý và thiết lập mô hình

1.4.3 Tích hợp giữa viễn thám và GIS

Tích hợp giữa viễn thám và GIS nhằm tạo ra công nghệ hiệu quả kết hợp chiến lược xử lý ảnh cũng như dòng luân chuyển thông tin và chuyển đổi dữ liệu trong quá trình xử lý và giải đoán ảnh, để tạo ra dữ liệu địa lý cần thiết cho GIS đáp ứng nhu cầu

đa dạng trong công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường

Từ quan điểm của các chuyên gia GIS, công nghệ viễn thám là một trong những công nghệ thu thập dữ liệu không gian quan trọng và hiệu quả nhất Sự tích hợp dữ liệu viễn thám và GIS dựa trên dữ liệu Raster rất khả thi vì cấu trúc dữ liệu giống nhau, hơn nữa có sự tương đồng giữa kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám và GIS đó là trong thực tế cả hai kỹ thuật này đều xử lý dữ liệu không gian và có thể thành lập bản đồ số Khi ảnh vệ tinh đã được xử lý và cung cấp dưới dạng tương thích với GIS, những chức năng phân tích của GIS có thể áp dụng hiệu quả đối với dữ liệu vectơ của GIS (ranh giới, tọa độ,

độ cao ) phối hợp các chức năng sẵn có của hai công nghệ mà còn có thể khai thác tối

đa dữ liệu thuộc tính nhằm đạt hiệu quả cao nhất trong việc cung cấp thông tin đáp ứng nhanh các nhu cầu trong quy hoạch, quản lý tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi trường, theo dõi biến động sử dụng đất và thành lập bản đồ chuyên đề

 Lập bản đồ tai biến

Hiện nay, để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau, việc quản lý tai biến cần được thực hiện một cách hệ thống Những công việc đó có thể được liệt kê cụ thể như sau:

Xây dựng bản đồ về hiện trạng tai biến và các thống kê về tai biến qua các thời gian khác nhau Công việc này sẽ thực hiện được tốt nếu như có sự trợ giúp của các loại

tư liệu viễn thám thu được trong thời gian xảy ra tai biến Tùy từng loại tai biến mà tư liệu sử dụng sẽ rất khác nhau Do ưu thế là không bị ảnh hưởng bởi thời tiết, ảnh Radar

có thể cung cấp thông tin theo thời gian thực về ngập lụt về tràn dầu trên biển Các ảnh quang học phân giải cao có thể cung cấp thông tin khách quan về xói lở bờ sông bờ biển, về cháy rừng, xâm nhập mặn, ảnh nhiệt lại có khả năng cung cấp thông tin về sâu bệnh, về ô nhiễm, về hạn hán…

Xây dựng cơ sở dữ liệu về tai biến và ứng dụng công nghệ GIS để có thể cung cấp thông tin theo thời gian thực hoặc gần thực về tai biến Sản phẩm của hướng nghiên cứu này có thể là các trang Web, Web - GIS hoạt động trên môi trường Internet hoặc công nghệ viễn thông

 Ứng dụng Viễn thám GIS thành lập bản đồ thiệt hại do tai biến

Khoảng 95% các thảm họa tự nhiên gây nên thiệt hại về người ở các nước đang phát triển, nơi có hơn 4 tỷ người sinh sống Các thiệt hại về tài sản do thảm họa thiên nhiên có thể lên đến 80% tổng sản phẩm thu nhập quốc gia Tuy nhiên, các thảm họa này vẫn cứ đến và con người không thể tránh khỏi được, có chăng là các biện pháp phòng ngừa, cảnh báo và giảm nhẹ thiệt hại mà thôi

Một nội dung quan trọng của việc nghiên cứu là xác định thiệt hại do tai biến gây

ra Yêu cầu của sản phẩm nghiên cứu là xây dựng bản đồ thiệt hại do lũ, trên cơ sở chồng ghép bản đồ tai biến và bản đồ hiện trạng kinh tế xã hội và bản đồ sử dụng đất đai Thiệt hại được tính cụ thể thành tiền, ngoài ra, còn phải tính dến các thiệt hại mà không hoặc khó thể hiện trên bản đồ Các thông số cần tính đến bao gồm:

• Đánh giá sự suy giảm giá trị sản xuất nông nghiệp

• Đánh giá sự mất mát về giá trị đối với các ngành phi nông nghiệp các ngành công nghiệp hoặc dịch vụ …

• Đánh giá giá trị của năng lượng phải chi phí

• Đánh giá giá trị chi phí khi phải di dời khỏi vùng lụt

• Đánh giá sự suy giảm về giá trị và phản ứng của thực vật đất ngập nước hoặc động vật để thay đổi điều kiện sống

• Đánh giá những thay đổi sẽ xảy ra và ảnh hưởng khi chuyển sinh hoạt đến nơi

ở nơi mới

• Thay đổi trong sản xuất nông nghiệp (dựa trên giá trị tiềm năng)

• Đánh giá sự mất mát của cuộc sống

• Đánh giá chi phí của sự thay thế cơ sở hạ tầng bị hư hỏng

• Đánh giá tác động khi người dùng phải chi phí cho sinh hoạt (chi phí cơ hội tiếp cận giới hạn / sẵn có của tài nguyên thiên nhiên)

• Đánh giá sự suy giảm hệ sinh thái ở thượng lưu và hạ lưu khu vực bị tác động

• Đánh giá tác động môi trường kinh tế, xã hội về những vấn đề khó định lượng như trình độ dân trí, các mối quan hệ giữa các hiện tượng

 Ứng dụng Viễn thám GIS thành lập bản đồ dự báo và quy hoạch nhằm giảm thiểu thiệt hại do tai biến

Một số thảm họa như ngập lụt hoặc động đất có thể ập đến rất nhanh và gây ảnh hưởng trên diện rộng Ảnh hưởng của thiên tai có thể được giảm bớt nhờ phương pháp quản lý thảm họa phù hợp, bao gồm ngăn ngừa thảm họa (đánh giá nguy cơ và tác động của thảm họa, quy hoạch sử dụng đất), chuẩn bị ứng phó (dự báo, cảnh báo), cứu trợ nhanh chóng và hợp lý Công tác giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây ra chỉ có thể đạt được thành công khi con người kiểm soát được tần suất, tính chất và cường độ của các thảm họa này Tại một số quốc gia, nơi các hệ thống cảnh báo và tính toán đạt trình độ khá cao, nhiều ứng dụng viễn thám và GIS đã rất thành công trong việc dự báo kịp thời

sự xuất hiện của các thảm họa thiên nhiên

a Ngày nay, nhu cầu về bảo vệ, sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên và quản lý môi trường, lãnh thổ ngày càng trở nên cấp thiết không chỉ trên phạm vi một quốc gia mà đã trở thành vấn đề trên mỗi châu lục và ở phạm vi toàn cầu Những tiến bộ lớn lao của khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực chinh phục vũ trụ và tin học đã tạo ra một nền tảng vững chắc cho sự ra đời của một phương pháp nghiên cứu hiện đại, đó là công nghệ địa thông tin hay công nghệ 3S là sự kết hợp của viễn thám,hệ thông tin Địa lý (GIS) và hệ thống định vị toàn cầu bằng vệ tinh (GPS) Bằng những ưu thế của mình, công nghệ địa

thông tin đã nhanh chóng phổ cập trên toàn thế giới, trở thành công cụ đắc lực, hết sức hiệu quả và không thể thay thế được mà những nguồn tư liệu và phương pháp nghiên cứu truyền thống không thể đáp ứng được

Những ưu thế của công nghệ địa thông tin được thể hiện ở những tính chất cơ bản sau:

Tính chất cập nhật thông tin của một vùng hay toàn lãnh thổ trong cùng một thời gian

Tính chất đa thời gian của cùng một loại tư liệu

Tính chất phong phú của thông tin đa phổ với các dải phổ ngày càng được mở rộng

Tính chất đa dạng của nhiều tầng thông tin, nhiều dạng thông tin khác nhau như dạng hình ảnh, dạng tín hiệu phi hình ảnh, dạng tương tự (analoge) và dạng số

Sự phát triển của các kỹ thuật và phương tiện xử lý thông tin viễn thám (kể cả cho xử lý bằng mắt và xử lý số hoá ảnh) với sự kết hợp của nhiều công nghệ xử lý hệ thống thông tin địa lý (GIS), định vị vệ tinh (GPS), mạng, internet… cho phép xử lý thông tin một cách hết sức đa dạng, phong phú, chính xác và cập nhật

Những tiến bộ và sự phát triển của khoa học địa lý cho phép mở ra những hướng

áp dụng mới của địa thông tin và càng ngày càng thể hiện tính hiệu quả khi vận dụng trong thực tiễn của nhiều lĩnh vực khác nhau của khoa học về trái đất như: nghiên cứu, đánh giá các loại tài nguyên, nghiên cứu, quản lý môi trường, quản lý tai biến, nghiên cứu các hệ sinh thái, tổ chức lãnh thổ, chăm sóc sức khỏe cộng đồng, địa lý quân sự Ngoài ra, địa thông tin càng ngày càng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác của khoa học xã hội nhân văn và quản lý hành chính công

Viễn thám là một ngành khoa học có lịch sử phát triển lâu đời, nghiên cứu thông tin về một vật hoặc một hiện tượng, thông qua các dữ liệu ảnh hàng không, ảnh vệ tinh

Sự phát triển của khoa học viễn thám được bắt đầu từ mục đích quân sự, qua việc nghiên cứu ảnh chụp sử dụng phim và giấy ảnh, được thực hiện, lúc đầu từ khinh khí cầu và sau

đó là trên máy bay ở các độ cao khác nhau Ngày nay, viễn thám ngoài việc tách lọc thông tin từ không ảnh, còn áp dụng các kỹ nghệ hiện đại trong thu nhận và xử lý thông tin ảnh số, thu được từ các bộ cảm có độ phân giải khác nhau, được đặt trên vệ tinh thuộc quĩ đạo Trái Đất Viễn thám được ứng dụng trong nhiều ngành khoa học khác nhau như quân sự, địa chất, địa lý, môi trường, khí tượng, thủy văn, thủy lợi, lâm nghiệp và nhiều ngành khoa học khác

Khoa học viễn thám là công nghệ thu ảnh qua việc ghi phổ phản xạ và phát xạ của các đối tượng trên mặt đất từ thiết bị bay, đặc biệt là từ vệ tinh quĩ đạo trái đất, hoặc

từ tàu vũ trụ Sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu Trái Đất bằng viễn thám được đẩy mạnh do áp dụng công nghệ mới với việc sử dụng các ảnh quét tự động từ vệ tinh Landsat, Spot… và kỹ thuật quét tạo ảnh RADAR, LIDAR Công nghệ máy tính ngày nay đã phát triển mạnh mẽ cùng với các sản phẩm phần mềm chuyên dụng tạo điều kiện cho phân tích ảnh, xử lý số ảnh Thời đại bùng nổ của Internet, công nghệ tin học và kỹ thuật xử lý ảnh số kết hợp với hệ thông tin địa lý là một phương pháp hữu hiệu thúc đẩy các nghiên cứu Trái Đất bằng viễn thám ngày càng phát triển Với cách tiếp cận ở trên, ứng dụng Viễn thám và GIS có thể đưa ra các kết quả trong nghiên cứu quản lý tai biến

- Bản đồ quy hoạch phòng chống, giảm thiểu thiệt hại do tai biến

 Viễn thám và GIS trong nghiên cứu lũ quét

Ứng dụng trong thành lập bản đồ lũ: một hướng tiếp cận là cảnh báo lũ dài hạn trên tiếp cận địa mạo, địa hình, thủy văn lưu vực đồng thời có xem xét đến yếu tố khí tượng mà lượng mưa là thông số quan trọng nhất Bằng công nghệ GIS, có thể xây dựng bản đồ cảnh báo lũ thông qua tiếp cận thủy văn lưu vực với các chỉ số mặt đệm lưu vực

Trên bản đồ, ranh giới 3 loại hình lũ: lũ ống – hay lũ bùn đá, lũ quét, ngập lụt (hình 1.1)

Hình1.2 Mô phỏng lưu vực và bản đồ chỉ số ẩm ướt tách từ mô hình số DEM

Các bản đồ dự báo lũ được sử dụng cho việc xây dựng quy hoạch môi trường Trong quy hoạch này có tập trung vào việc bảo vệ rừng, đẩy mạnh trồng rừng ở nhiều khu vực đầu nguồn Ngoài ra, bản đồ còn sử dụng để cảnh báo cho các điểm, cụm dân

cư trong việc ứng xử với tai biến lũ một cách phù hợp như di chuyển đến nơi cao hơn

Thông tin viễn thám, với tính chất đặc biệt của một số loại tư liệu (như Radar) rất có ưu thế so với các biện pháp thông thường trong việc tiếp cận, điều tra khu vực đang bị lũ quét và cung cấp thông tin về mưa Bên cạnh đó, viễn thám còn cung cấp nhiều thông tin khách quan có liên quan tới lũ quét Trong nghiên cứu và lập bản đồ lũ quét, một hướng tiếp cận là cảnh báo lũ dài hạn trên tiếp cận địa mạo, địa hình, thủy văn lưu vực đồng thời có xem xét đến yếu tố khí tượng mà lượng mưa là thông số quan trọng nhất Bằng công nghệ GIS, có thể xây dựng bản đồ cảnh báo lũ thông qua tiếp cận thủy văn lưu vực với các chỉ số mặt đệm lưu vực GIS, với khả năng xử lý thông tin hết sức

đa dạng, cho phép xác định các mối quan hệ của lũ quét với các yếu tố của tự nhiên và thiết lập nên các mô hình để mô tả đúng và dự báo chính xác các vấn đề liên quan tới lũ quét và các thiệt hại do lũ quét gây ra Với những thiệt hại nặng nề do thiên tai gây ra như vậy, các nước trên thế giới đã áp dụng nhiều thành quả mới của khoa học và công nghệ, trong đó có công nghệ viễn thám và GIS để nghiên cứu các tiêu chí thiên tai, phân vùng và xây dựng các bản đồ có nguy cơ thiên tai kết hợp với công nghệ đo đạc và truyền tin tự động được tích hợp với các mô hình dự báo số trị cho việc dự báo, giám sát, cảnh báo thiên tai

Một số nghiên cứu có mô phỏng lại những cơn lũ quét từ mô hình thủy lực 1D kết nối 2D và gần đây Pháp có phát triển mô hình MARINE cho phép mô phỏng lũ quét thời gian thực bằng mô hình thủy lực nhưng chỉ mới dừng ở mức nghiên cứu và chưa

có kết quả để so sánh tính chính xác và hiệu quả Một số mô hình dự báo lũ nhanh như SWAT, TANK, HEC-HMS, HYDROGIS… cũng được áp dụng Tuy nhiên mỗi mô hình đòi hỏi thông số đầu vào rất khác nhau imothy L S et al, NOAA, Mỹ đã giới thiệu phương pháp ứng dụng GIS xác định lũ quét vào năm 1993 và Konstantine P G., at al, Hydrologie Research Center, California, Mỹ đã phát triển và triển khai ứng dụng cho vùng cụ thể vào năm 1996

Nghiên cứu ứng dụng mô hình Ứng phó Lưu vực sông Thủy văn-thủy động lực học Vật lý (physically-based hydrologic-hydraulic models of catchment response), GIS,

viễn thám, dữ liệu đất, dữ liệu sử dụng đất, dữ liệu lớp phủ bề mặt, dữ liệu DEM để xác định tổng lượng mưa hữu hiệu cho một thời đoạn nào đó (1, 2, …, 6 giờ) có thể gây ra

lũ trên các suối, sông nhỏ Mô hình ứng dụng cách tiếp cận ngưỡng mưa thời đoạn và tiểu lưu vực, xác định lũ quét có thể xảy ra tại mỗi tiểu lưu vực nếu mưa thời đoạn vượt ngưỡng chịu đựng của tiểu lưu vực đó Kết quả là tập các bản đồ nguy cơ lũ quét sử dụng dữ liệu viễn thám và dữ liệu đo đạc tại chỗ Mục đích chính của nghiên cứu là có được mô hình ứng dụng xác định lũ quét cho toàn nước Mỹ ở tỷ lệ không gian tương đối chi tiết (vài Km2)

Vì lũ quét thường xảy ra ở phần thượng nguồn nơi mà các quá trình nước đổ, nhảy thường xuyên xảy ra và việc giải hệ phương trình thủy lực ngập lụt Navier Stock theo cách thông thường không còn đúng nữa (xem hình)

Hình1.3 Các loại lũ khác nhau ở các vùng trong một lưu vực sông

Các nghiên cứu ở nước ngoài gần đây chú trọng nhiều đến hình dáng của biểu đồ lưu lượng, đặc biệt thời gian và độ lớn của đỉnh lưu lượng để nhận dạng ra lũ quét so với lũ thông thường, và quan tâm đến mưa theo tần suất để phục vụ tốt hơn cho quy hoạch, phân vùng, đánh giá tổn thương, rủi ro,

Theo nhận định của các chuyên gia đánh giá, dự báo, và quản lý rủi ro thiên tai tại khóa học “Flood risk preparedness - what theory and practice can teach us when the floods come again and again” do Đại học Twente, Hà Lan và Đại học Naresuan, Thái Lan tổ chức vào tháng 12 năm 2013 thì cảnh báo sớm lũ quét vẫn là vấn đề quá khó Việc áp dụng phương pháp phổ biến là ngưỡng mưa (rain threshold) chưa cho thấy tính hiệu quả cao vì lũ quét rất phức tạp, tính chất cục bộ của mưa không phải lúc nào cũng đưa vào mô hình được Ngưỡng mưa gây lũ quét R được xác định cho từng tiểu lưu vực tại outlet (cửa ra của lưu vực) theo hàm tuyến tính như công thức (3):

R=Q_p/(q_pR A) (3)

Trong đó, R – ngưỡng mưa hữu hiệu gây lũ quét theo thời đoạn mưa, Qp – lưu lượng tràn đê tại cửa lưu vực (bankfull at outlet), A – diện tích tiểu lưu vực, qpR – lưu lượng cực đại theo thời đoạn mưa Ưu điểm của phương pháp là sau khi chạy mô hình, mỗi tiểu lưu vực sẽ được xác định và gắn cho một ngưỡng mưa R Trong thực tế, số liệu mưa mỗi thời đoạn mưa (từ đo đạc, viễn thám) được sử dụng để tính mưa hữu hiệu và

sẽ được so sánh với R, nếu vượt qua R thì sẽ được cho là có nguy cơ lũ quét Đây là phương pháp đơn giản, dễ áp dụng trong GIS có tính chất ứng dụng cao

Do vậy, để tăng tính chính xác, theo Prof Dr Jentten Áo gắn các thiết bị có độ bền cao vào các viên đá ở các lưu vực nơi có khả năng xảy ra lũ quét, khi viên đá chuyển động (có thể là do lũ quét, lũ bùn đá) thì cảnh báo được phát đi

T.M Carpentera et al thuộc Trung tâm nghiên cứu thủy văn, Viện hải dương học Scripps – Đại học California, Văn phòng Thủy văn – NOAA, Mỹ, năm 1999 nghiên cứu

và xác định ngưỡng lưu lượng tại cửa ra (outlet) cho từng lưu vực theo mưa thời đoạn

để áp dụng cho chương trình theo dõi và cảnh báo lũ quét của Mỹ Mục đích chính là nâng cao chất lượng cảnh báo lũ quét bằng việc nâng cao độ tin cậy của xác định ngưỡng lưu lượng theo dữ liệu mới từ mạng radar WSR-88D toàn nước Mỹ và do còn tồn tại nhiều giá trị ngưỡng khác nhau từ các cách tính khác nhau thậm chị trong cùng địa hạt quản lý lưu vực sông bằng việc thống nhất cách tính ngưỡng cũng như thuật toán chuẩn xác định các mức báo động

Phương pháp cũng áp dụng GIS và đầu vào tương tự như của Timothy L S et al

và phương trình (3) nhưng thay Qp bankfull là Qp dòng chảy lũ (Flooding flow) là dòng chảy theo tần suất thống kê vì có sự tương quan giữ Qp bankfull và Qp dòng chảy lũ

theo tần suất 1-2 years Như vậy, theo hướng này thì gần hơn với rủi ro và đánh giá thiệt hại

V Estupina-Borrell et al, Viện Cơ học Chất lỏng, Toulouse, Pháp, 2006, giới thiệu mô hình MARINE (Model of Anticipation of Runoff and INondations for Extreme events) để tính toán lũ quét Đây là mô hình thủy văn thủy lực kết nối 1 chiều và 2 chiều với 2 phần riêng rẽ: phần thứ nhất là mô hình 1 chiều thủy văn tính dòng chảy mặt từ thượng nguồn, phần thứ 2 là mô hình thủy lực mô phỏng quá trình lan truyền lũ trên các sông chính ở phía hạ lưu

Mục đích của mô hình này là mô phỏng và dự báo lũ quét thời gian thực Để ứng dụng cho mô phỏng lũ quét, các thông số bốc hơi, trao đổi với nước ngầm được xem nhẹ bỏ qua, và chạy cho mưa cơn Lũ quét được xác định chỉ là dòng chảy mặt do mưa thuần túy và không bao gồm các thành phần khác như là lũ, xói mòn, vỡ đập

Mô hình 1 chiều là mô hình thủy văn giải theo phương pháp Travel time hay Time-area zones như I Muzik và C Chang đã giới thiệu từ những năm 1993

Hình1.4 Sơ đồ đường đẳng thời gian

di chuyển ra tới cửa của nước mặt

Hình1.5 Biểu đồ diện tích theo thời gian

di chuyển ra tới cửa của nước mặt

Dòng chảy tràn trên bề mặt được xây dựng từ sự kết hợp giữa việc xấp xỉ sóng Kinematic liên tục và phương trình Manning, dòng chảy trong kênh được xây dựng dựa trên phương trình Manning và phương trình liên tục của Chow:

v_o=〖i_e^0.4 S^0.3 L〗^0.4/n^0.6 ,v_c=(S^0.3 Q^0.4)/(n^0.6 B^0.4 )(7)

trong đó, vc, vc – vận tốc chảy trên mặt, trong kênh (m/s), ie – cường độ mưa hữa hiệu (m/s), L – độ dài quảng đường nước chảy qua (m, = 100 đối với hướng chảy

dọc hoặc ngang ô lưới và = 141 đối với hướng chảy chéo ô lưới), S – độ dốc (m/m), n –

hệ số ma sát Manning (xác định theo bảng), Q – lưu lượng tích lũy (m3/s), B – độ rộng kênh (m)

Zhou Jinxing, Wang Yan, Viện Nghiên cứu Rừng và Liu Yijun, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Trung Quốc, năm 2004 đã có tổng quan về tình hình lũ quét,

lũ bùn đá và hệ thống cảnh báo thiên tai này ở Trung Quốc [19]

Các tác giả phân lũ quét và lũ bùn đá ra thành 2 loại riêng biệt, vẫn coi mưa lớn

là nhân tố chính, khu vực xảy ra là vùng núi cao, và yếu tố sử dụng không hợp lý bề mặt của con người đang làm gia tăng loại tai biến này

Lũ quét và lũ bùn đá được bắt đầu nghiên chuyên sâu ở Trung Quốc từ năm 1985

và có xuất bản đầu tiên năm 1991

Sử dụng các loại tư liệu viễn thám khác nhau sẽ thực hiện các loại nghiên cứu đa

tỉ lệ, đa thời gian, cho khả năng thiết lập các mô hình một cách đa dạng Trong đó có

mô hình xử lý thông tin đa chỉ tiêu sẽ được áp dụng để đưa ra những kết quả mới, những kịch bản nhằm thực hiện hóa các tư duy khoa học và có thể triển khai trong thực tiễn của việc ra quyết định

Áp dụng phương pháp viễn thám và GIS để phân tích thống kê các điểm Lũ ống,

lũ quét cũng như các tác nhân gây nên Lũ ống, lũ quét, phương pháp này sẽ cung cấp

các kết quả nghiên cứu có tính chất định lượng

Việc phân tích định lượng yêu cầu xác định rõ về mặt không gian của sự phân

bố, nghĩa là có một lớp thông tin chính xác về tọa độ, diện tích, thuộc tính của các loại hình trượt trọng lực Để đơn giản có thể thay thế việc phân tích này bằng cách áp dụng viễn thám và khái quát hóa bằng phương pháp bản đồ để tạo nên lớp thông tin dạng vector cho các loại hình tai biến Lũ ống, lũ quét

Một trong những yêu cầu cần thiết của việc phân tích là xác định tính chất đồng nhất về khả năng nhạy cảm với Lũ ống, lũ quét của các đơn vị trên một lớp thông tin

Để thực hiện, phải có sự tiếp cận hoàn chỉnh về địa lý, đặc biệt là kiến thức địa mạo và địa lý tự nhiên Việc tách hoặc gộp nhóm các đơn vị của lớp thông tin trong cơ sở để phục vụ cho nghiên cứu Lũ ống, lũ quét là một trong những công việc cần thiết

Bên cạnh đó, việc xác định các trọng số cũng là công việc hết sức quan trọng Để xác định trọng số, áp dụng phương pháp GIS, đây là phương pháp khách quan xác định trọng số, dựa vào tính toán sự xuất hiện ngẫu nhiên của các dấu hiệu Lũ ống, lũ quét trên các đơn vị đồng nhất của từng lớp thông tin Thông thường, thuật toán được sử dụng

là thuật toán ma trận chéo (Crossing matrix ) và phân loại (classification)

Dự báo là việc tính toán liên kết tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến Lũ ống, lũ quét theo những mối quan hệ của nguyên tắc tích hợp thông tin Mô hình tích hợp thông tin

là sự kết hợp các thông số, các trọng số với những ngưỡng giả định của các lớp thông tin không liên tục như lượng mưa, động đất

 Trong nội dung của luận văn, việc xác định trọng số được sử dụng bằng phương pháp phân tích cấp bậc Saaty (Saaty’s Analytical Process – AHP) Có rất nhiều nhân tố tác động đến quá trình lũ đất, tuy nhiên vai trò của chúng là không hoàn toàn giống nhau Vì vậy, việc xác định trọng số cho mỗi nhân tố này là rất cần thiết

Phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) (hay còn gọi là phương pháp mô hình trọng số) là một phương pháp bán định lượng Nội dung của phương pháp bao gồm việc xây dựng một hệ thống các cặp ma trận so sánh giữa các yếu tố khác nhau cho lũ đất Cách tiếp cận này có thể được mô tả như là sự phân bậc tầm quan trọng của các nhân tố gây nên lũ đất, mỗi nhân tố được so sánh với các nhân tố khác để xác định tầm quan trọng của chúng đối với lũ đất Sau khi đã phân cấp và tính trọng số của các chỉ tiêu thì việc tích hợp chúng sẽ cho ta chỉ số nhạy cảm lũ đất

- Để có trị số chung của mức độ ưu tiên, cần tổng hợp các số liệu so sánh cặp để

có số liệu duy nhất về độ ưu tiên Giải pháp mà Saaty sử dụng để thu được trọng số từ

sự so sánh cặp là phương pháp số bình phương nhỏ nhất Phương pháp này sử dụng một hàm sai số nhỏ nhất để phản ảnh mối quan tâm thực của người ra quyết định Để đơn giản người ta đã đề ra phương pháp xác định vectơ riêng w bằng cách:

- Tính tổng mỗi cột trong ma trận: ∑ aij

- Tính aij/∑ aij

- Chuẩn hóa các giá trị để có được trọng số bằng cách lấy trung bình cộng của từng hàng

1.5 Tổng quan tình hình nghiên cứu lũ ống, lũ quét trên thế giới và Việt Nam

1.5.1 Trên thế giới

 Tình hình trên thê giới trong nghiên cứu và ứng xử với tai biến lũ quét

Lũ quét xảy ra hầu khắp các nước trên thế giới đặc biệt là các lưu vực sông suối miền núi thuộc vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới Lũ quét xảy ra ở miền Nam nước Pháp, Bắc nước Ý Áo, vùng núi Cacpát ở Châu Âu

Những vùng có nguy cơ lũ quét lớn nhất ở Mỹ thuộc bang California, các lưu vực sông ở núi Saint- Gabrient…

Ở Nam Mỹ, dọc sườn núi Anda thường xuyên xảy ra lũ quét Lũ quét xảy ra ở nhiều vùng ở Mexico, Columbia, Ecuado, Pêru, Chilê…

Lũ quét còn xảy ra ở các nước châu Phi, ở Úc, ở các lưu vực miền núi thuộc bờ biển Thái Bình Dương, Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương

Ở châu Á, lũ quét xảy ra ở nhiều nơi thuộc vùng núi phụ cận rặng Hymalaya ở

Ấn Độ, Pakistan, Nepan Lũ quét xảy ra nhiều nơi ở Trung Quốc, Thái Lan, Việt Nam, Inđonêxia, Malaixia, Nhật Bản Trên các đảo ở Nhật, đảo Kho Khia Đô có nguy cơ lũ quét cao nhất và thường xảy ra vào mùa hè khi gió đông nam thổi từ Thái Bình Dương vào gây mưa rào cường độ lớn các sườn dốc bị khai thác, phong hóa mạnh

Nhiều vùng ở Trung Quốc đã xảy ra lũ quét Ví dụ trận mưa 1.605 mm trong 72 giờ tại LinZhuang thuộc tỉnh Hà Nam đã xảy ra trận lũ quét ác liệt trên các nhánh sông vào tháng 8/1975 Bão và lũ lụt năm 1987 làm 2.300 người chết, phá hủy 650.000 ngôi nhà gây tổn thất 2.400 triệu USD Đầu tháng 7/1992 ở 6 tỉnh đông nam Trung Quốc lũ làm chết 467 người, 5.000 người bị thương, đổ 25.000 ngôi nhà, làm hại 2 triệu ha hoa màu Tổng thiệt hại ước tính 6.9 tỷ nhân dân tệ, trong đó có nhiều nơi lũ quét

Ở Malaixia các vùng đô thị hóa như Penang, Kota Baharn, Ipoh Và Johor, nguy

cơ lũ quét ngày càng tăng Tháng 11/1986 một trận mưa lớn gây lũ quét ở lưu vực sông Kolantan làm 14 người chết và tổng thiệt hại lên tới 11,4 triệu đôla

Thành phố Kuala Lumpur luôn bị đe dọa bởi lũ quét từ thượng nguồn sông Klang Trận mưa lớn vào năm 1971 tạo ra trận lũ quét gây tổn thất ước tính 14 triệu USD trong vòng 13 năm để phòng chống lũ quét cho thành phố này được đặt ra

Ở Hàn Quốc, các lưu vực sông miền núi ven biển đều có khả năng xảy ra lũ quét Năm 1987 ở Chung Chang và Seoul Kuynggi xảy ra 3 trận mưa lớn gây lũ quét làm chết 243 người

Ở Philippin, ngày 3/10/1981 lũ quét xảy ra ở lưu vực có núi lửa, nước lũ kéo theo đất đá, dung nham núi lửa theo sông Amcon Creek về phá hủy nhiều nhà cửa, trung tâm buôn bán gây thiệt hại nghiêm trọng và làm chết 124 người, 12 người bị mất tích Thành phố Manila cũng luôn bị lũ quét đe dọa

Ở Thái Lan, bão Betty và Carry đổ bộ vào ngày 15 và 27/8/1987 kéo theo mưa lớn gây lũ quét ở nhiều lưu vực sông Ở 39 tỉnh phía bắc và 5 tỉnh phía nam, trong đó Chiang Mai và Suchotnai bị thiệt hại nặng nhất Tổng cộng có 16 người bị chết, 8645 gia đình bị thiệt hại và ngập 77727 ha ruộng nương Hồi 13 giờ ngày 25/9/1994, tại thác nước Wang Trakai thuộc tỉnh Nakhon Nayok, một trận lũ quét xảy ra bất nhờ, duy trì trong 20 phút đã làm cho 61 người chết và mất tích Bình thường nước sông trong vắt , thu hút nhiều khách du lịch khi lũ trở về cột nước trở nên đục ngầu, dấu hiệu của sự tàn phá của lớp phủ đầu nguồn

Theo Michael Bonell (1993) lũ quét xảy ra phổ biến ở nhiều thành phố vùng nhiệt đới ẩm, mưa lớn không tháo kịp Băng Kok, Kuala Lumpur và Manila thường bị thiệt hại do lũ quét gây ra từ cường độ lớn…lũ ở Băng Kok làm thiệt hại đến 50 triệu USD

và thiệt hại do lũ năm 1982 và 330 triệu USD Sự xuất hiện của lũ quét liên quan tới rất nhiều yếu tố mà trước tiên là yếu tố đô thị hóa Sự phát triển đô thị hóa đã không để ý đến quá trình thủy văn và địa mạo mặt đất bị bóc lát làm cho tăng dòng chảy đỉnh lũ trong trong khi hệ thống thoát nước không được cải thiện

 Các tổ chức nghiên cứu về tai biến lũ quét trên thế giới

Phạm vi toàn cầu

- Ở trên thế giới, tổ chức Chữ thập đỏ Quốc tế (FRC) thành lập từ năm 1863 đã

đề cập đến những nội dung hoạt động phòng chống tai biến trên quy mô toàn cầu Những thành viên đầu tiên là Anh, Pháp, Italy, Nhật, Mỹ và đến nay đã có 187 quốc gia tham gia

- Tổ chức Quốc tế quản lý các vấn đề khẩn cấp (International Association of Emergency Managers –IAEM) là tổ chức phi chính phủ có văn phòng ở Bỉ và nhiều nước trên khắp thế giới thuộc Châu Á,Châu Âu, Canada, Mỹ, châu Đại dương, châu Phi, có hoạt động cung cấp thông tin, đào tạo và đưa ra những phương pháp tiên tiến

để phòng chống, khắc phục hậu quả do tai biến tai biến và phổ biến trên toàn thế giới.Tổ chức này có liên hệ chặt chẽ với mạng lưới cơ quan ứng cứu khẩn cấp của Mỹ và một

số quốc gia khác

- Tổ chức ứng cứu khẩn cấp và khắc phục hậu quả tai biến được hình thành từ hội

nghị giảm thiểu thiệt hại do tai biến gây ra họp tại Kobe, Hyogo, Nhật bản năm 2005 Đến nay đã có 168 Quốc gia tham gia với chương trình quốc tế nhằm cung cấp các kiến

thức và kinh nghiệm về giảm nhẹ thiên tai (WCDR)

- Liên hợp Quốc hiện nay đã có tổ chức điều phối và lực lượng ứng phó nhanh về phòng chống thiên tai (UN Disaster Assessment and Coordination (UNDAC) team

- UNOSAT là viện đào tạo, nghiên cứu của Liên hợp Quốc, được thành lập từ năm

1963 có nhiệm vụ cung cấp đào tạo mọi công nghệ về vệ tinh phục vụ cho bảo vệ con người,phát triển kinh tế xã hội UNOSAT cung cấp miên xphis nhiều tư liệu vệ tinh về tai biến, trong đó có lũ quét và trượt lở cho phạm vi toàn cầu

- Ngân hàng thế giới (World Bank): từ năm 1980 đến nay đã thành lập được quỹ khoảng 40 tỉ USD phục vụ cho các hoạt động phòng chóng và giảm thiểu thiệt hại do thiên tai Quỹ này đã cung cấp các dự án cho nhiều nước như Argentina, Bangladesh, Colombia, Haiti, India, Mexico, Turkey, Columbia và Vietnam ….như những: điểm nóng về tai biến thiên nhiên (Natural Disaster Hotspots) Các nội dung hỗ trợ là các dự

án phòng chống bão, lũ lụt,lũ quét, cháy rừng, động đất, bao gồm cả xây dựng cơ sở hạ tầng và đào tạo, chuyển giao công nghệ phòng chống tai biến cho cộng đồng

Khu vực châu Á Thái Bình Dương

Tổng hợp những nghiên cứu và thống kê trên thế giới đã cho thấy: Khu vực châu

Á Thái Bình Dương là một khu vực có tần suất xảy ra tai biến lớn nhất, trong đó, lũ quét là một trong những tai biến luôn xảy ra hàng năm, ở nhiều nơi Vì vậy đã có nhiều

tổ chức nghiên cứu, nhiều đề án nghiên cứu đã triển khai và có nhiều hoạt động chuyên

sâu tập trung vào loại hình tai biến và lũ quét

Hội nghiên cứu về trượt lở đất và lũ quét (land slide, flash flood association) do Nhật

Bản sáng lập, có sự tham gia của nhiều quốc gia như: Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc, Việt Nam và các nước đông nam á khác đã tiến hành nhiều đề án lớn trong nghiên cứu trượt lở và tổ chức nhiều hội nghị quốc tế chuyên đề về trượt lở

- Hiệp hội về lũ lụt khu vực Đông nam Á

- Trung tâm nghiên cứu lũ vùng núi nam Châu Á

Có sự tham gia của Campuchia, Lào, Thailand, Vietnam, Brunei, Malaysia, Indonesia, Philippines, Singapore và Myanmar

Mỗi quốc gia đều có các tổ chức và lực lượng tìm kiếm cứu hộ cứu nạn, sẵn sàng ứng phó với các tai biến thiên nhiên

Tại các quốc gia

Australia: cơ quan quản lý khẩn cấp: Ememgency management Australia

Canada: Emergency Measures Organization" (EMO),

Germany: thành lập cơ quan Katastrophenschutz (disaster relief- lánlide) và

civilschutz (civil protection), sau đó kết hợp thành cơ quan quốc gia và lực lượng

cảnh sat phòng chống tai biến địa hình

Anh: Bộ nội địa phòng chống tình trạng khẩn cấp

Mỹ: Cơ quan phòng chống tai biến đã thành lập 20 năm với nhiều hoạt động nghiên

cứu,phòng chống và khắc phục hậu quả do tai biến trực thuộc cục an ninh nội địa

(Department of Homeland Security -DHS)

Braxin: Cơ quan quản lý tai biến, tập trung phòng chống lũ lụt và trượt lở

Mehico: Cơ quan quản lý tai biến, tập trung phòng chống lũ lụt và trượt lở

Pêru: Cơ quan quản lý tai biến, tập trung phòng chống lũ lụt và trượt lở

Nhìn chung, hầu hết các quốc gia có điều kiện địa lý đa đạng thì luôn chịu những tai biến tiềm ẩn, vì vậy, việc phòng tránh và giảm thiểu thiệt hại do tai biến luôn là những công việc được quan tâm ở tầm Quốc gia và luôn là công việc có tính thường trực

Trung tâm quản lý tai biến châu Á –Thái Bình Dương (Pacific Dizaster Centre) của

Mỹ đặt ở Hawai, có trang thiết bị mạnh và đội ngũ đông đảo các nhà khoa học đã xây dựng atlast tai biến thê giới và triển khai nhiều hệ thống cảnh báo sớm trên quy mô toàn cầu, đặc biệt là vùng châu Á Thái Bình Dương Trung tâm này còn có lực lượng ứng phó nhanh để hỗ trợ cho khu vực Ngoài ra, trung tâm còn có nhiều chương trình tập huấn và chuyển giao công nghệ cho nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là cho khu vực

Ở trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu có giá trị về dự báo tai biến trượt,

lũ lụt, đóng góp tích cực vào việc phòng tránh,giảm nhẹ thiên tai cho nhiều Quốc gia Hướng nghiên cứu tai biến lũ, LBĐ trên thế giới đã được các nhà khoa học Nga (và Liên Xô), các nhà nghiên cứu Pháp, Đức và Thuỵ Sỹ… quan tâm và các hướng nghiên cứu liên quan đến vùng núi Anpơ, Kavkazơ, Kacpat, các vùng khí hậu lục địa khô hạn như Trung á, các vùng hoang mạc Bắc Phi và Bắc Mỹ, Trung Mỹ Trên cơ sở các công trình công bố, đã có được những kết luận ban đầu về cơ chế hoạt động cũng như những nguyên nhân phát sinh của dạng tai biến này

Tại Liên xô: phải kể đến là công trình “Lũ bùn đá và những biện pháp phòng chống”

đã phân tích bản chất vật lý, mô hình cơ học, sự phân bố và những tác hại khủng khiếp của tượt lở, Lũ bùn đá qua hàng loạt ví dụ cụ thể Những kết luận về cơ chế hoạt động của dạng tại biến này đến nay vẫn còn nguyên giá trị: điều kiện tiên quyết để xảy ra Lũ bùn đá điển hình là phải có lượng vật liệu vụn phong phú để khi mưa với cường độ lớn

có cơ hội trượt – lở ồ ạt vào địa bàn khô khan hoặc khô khan và vùng giàu băng tích Song, cần nhận xét thêm rằng tất cả đều dừng lại ở những kết luận về bản chất quá trình,

về cảnh báo nguy cơ tai biến, các điểm dân cư vẫn cứ tiếp tục bị tàn phá nặng nề, thậm chí bị vùi lấp hoàn toàn, mà hầu như không được báo trước

Đặc biệt là từ năm 2000 đến nay, hàng năm có rất nhiều hội thảo quốc tế về tai biến thiên nhiên tổ chức ở nhiều nước trên thế giới Các hôi thảo này đã trình bày nhiều thông

tin và phương pháp nghiên cứu mới trong việc phòng chống và giảm nhẹ tai biến thiên nhiên như: Lũ lụt, lũ, xói lở bờ sông bờ biển, về sóng thần, hạn hán, cháy rừng,nhiễm mặn về biến đổi khí hậu và tai biến liên quan

Do tính cấp thiết và tầm quan trọng của công tác nghiên cứu tai biến địa chất, hàng năm tổ chức quốc tế nghiên cứu tai biến thiên nhiên thuộc Liên hiệp quốc thường tổ chức các hội thảo khoa học quốc tế và có những tập san, tuyển tập chuyên đề về tai biến thiên nhiên, đặc biệt là việc áp dụng công nghệ mới Các tác giả có các công trình được đánh giá cao là: Einstein (1988), Ketrilz (1992), Innocenti (1992), Montgomery D.R và Dietrich Carrara W.E et al, (1994); Jade và Sarkar, (1993); Chung and Fabbri (2001), v.v

Đáng kể đến là các mô hình nghiên cứu lũ điển hình của trường ITC (Hà land), trên cơ sở mã nguồn của phần mềm ILWIS, được thể hiện bằng mô hình GISIZ, xây dựng trên quan điểm tiếp cận địa lý - địa mạo, mô hình SINMAP lại được xây dựng theo quan điểm địa chất công trình …

Những nghiên cứu Lũ theo hướng thủy văn và cân bằng nước lưu vực bằng phương pháp Viễn thám và GIS với sản phẩm cụ thể là các bản đồ phân vùng tai biến

Lũ quét đã được triển khai ở nhiều nước trên thế giới như: Mỹ, Braxin, Ca na da, ấn Độ, Thái Land, Đài Loan, Trung Quốc, … Về đào tạo, ở Hà Land, Trường ITC (International Institute for geo-Information Science and earth observation), học viện công nghệ châu

á (AIT), hay ở Nhật Bản (Trường Đại học OSHAKA), Trường Đại học Shebrook - Canada, Trường Đại học Viễn thám ấn Độ (IIRS), Trường Đại học tổng hợp ở Vũ Hán Trung Quốc cũng đã có những chương trình đào tạo hệ sau đại học về hướng nghiên cứu này Ngoài việc áp dụng các mô hình dự báo Lũ nhanh với phần mềm MIKE trờn cơ sở

dữ liệu dày đặc của các trạm thủy văn thì mô hình tự động phân tích quy luật tập trung nước chảy trên sườn dốc- hay mô hình tự động phân tích 8 hướng truyền năng lượng của nước mặt theo địa hình dốc (automatic river network extraction) đã và đang được

áp dụng phổ biến trong việc nghiên cứu quản lý các lưu vực sông và trở thành những modul phần mềm mang tính phổ biến trong các phần mềm GIS thông dụng như modul

“ Hydro basin “trong ARCVIEW, chức năng “automatic river network extraction “ trong phần mềm IDRISI, ARCVIEW hay trong phần mềm mã nguồn mở GRASS

Từ những năm cuối thế kỷ XX, những dạng tai biến nói trên lại bùng phát trên khắp các châu lục, gây tổn hại lớn về người và tài sản Đó là lý do tại nhiều nước Tây

Âu cũng như Bắc Mỹ đã hình thành một bộ môn khoa học mới nghiên cứu “tai biến thiên nhiên” (“Natural hazards” trong tiếng Anh, “Risques Naturels” trong tiếng pháp), trong đó tập trung mô tả bản chất và mức độ thiệt hại Sự kiện quan trọng nhất là Liên Hiệp Quốc công bố thập niên 1990 – 2000 là -thập niên Quốc tế Giảm thiểu tai biến thiên nhiên (IDNDR) Ngoài ra, có nhiều tổ chức quốc tế nghiên cứu về trượt, lở đất được thành lập như Nhóm Nghiên cứu Lũ Đất Quốc tế (1993) Hội Địa kỹ thuật quốc tế,… Hàng năm Uỷ ban Kiểm kê và đánh giá tai biến lũ đất (thuộc UNESCO) công bố các báo cáo về hiện trạng tai biến lũ, LBĐ trên phạm vi toàn thế giới Đây cũng là một nội dung quan trọng trong báo cáo thường nhiên về hiểm hoạ Trái đât của Liên Hiệp Quốc

1.5.2 Tại Việt Nam

Trong những năm gần đây tình hình Lũ quét tại các tỉnh miền núi Việt Nam ngày càng diễn biến phức tạp Lũ quét xảy ra bất ngờ, nhanh có sức tàn phá ở các lưu vực nhỏ gây tổn thất rất nhiều về người và của, hủy hoại môi trường

Những trận Lũ quét điển hình gây thiệt hại lớn về người và tài sản gồm:

- Năm 2000, trận Lũ ngày 15/7 tại huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai làm 20 người chết,

25 người bị thương Trận Lũ ngày 3/10 tại bản Nậm Coóng xã Nậm La cuối huyện Sìn

Hồ tỉnh Lai Châu làm 39 người chết, 18 người bị thương

- Năm 2002, trận Lũ ngày 16/8 tại huyện Bắc Quang và Xín Mần tỉnh Hà Giang làm 21 người chết, 8 người bị thương Trận Lũ quét lớn nhất trong lịch sử ở các huyện Hương Sơn, Hương Khê và Vụ Quang tỉnh Hà Tĩnh đã làm trên 80 % số xã ở Hương Sơn, 50 % số xã của huyện Hương Khê, Vũ Quang tỉnh Hà Tĩnh bị ngập, có nơi ngâp sâu từ 3.0 - 4.0 m làm 83 người chết và mất tích, 117 người bị thương

- Năm 2004, trận Lũ lịch sử ở 2 xã Du Tiến, Du Già huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang Hà Giang và huyện Bảo Lâm tỉnh Cao Bằng làm 56 người chết Sạt lở đất núi tại tỉnh Lào Cai đã làm 48 người chết và mất tính và 16 người bị thương, trong đó có hộ bị chết cả gia đình

- Năm 2005, sạt lở đất ở Bình Liêu, Quảng Ninh làm 11 người trong cùng 1 gia đình với 3 thế hệ bị chết Trận Lũ quét ở Yên Bái ngày 11/7 làm 5 người chết Trận Lũ

quét ở Nghệ An ngày 12/8 làm 16 người chết Trận Lũ quét do ảnh hưởng của bão số 7 ngày 28/9 đã làm 64 người chết, 17 người bị thương, riêng ở Văn Chấn, tỉnh Yên Bái bị chết và mất tích 50 người

- Năm 2008, do ảnh hưởng mưa sau bão số 4 và bão số 6 đã gây Lũ lớn, Lũ quét, sạt lở đất ở nhiều nơi thuộc các tỉnh miền núi phía Bắc như: Lào Cai, Yên Bái, Sơn La, Lạng Sơn, Hà Giang, Cao Bằng, Quảng Ninh, Bắc Giang; trong đó nặng nhất ở Yên Bái, Lào Cai, thượng nguồn sông Lục Nam thuộc Bắc Giang và ở Bình Liêu Quảng Ninh Lũ, Lũ quét trong 2 đợt mưa Lũ làm 246 người chết và mất tích, hơn 200 người

bị thương, thiệt hại về tài sản ước tính hơn 3.229 tỷ đồng, trong đó thiệt hại do Lũ quét, sạt lở đất là chủ yếu

- Năm 2009, sạt lở đất nghiêm trọng đã xảy ra tại xã Pắc Nậm, Bắc Cạn làm 13 người chết và mất tích, 5 người bị thương Trong vòng 1 tháng từ cuối tháng 9 đến tháng 10, liên tiếp các cơn bão số 9 và số 11 đã đổ bộ vào các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản, trong đó các tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Kon Tom, Gia Lai, Đăk Lăk…

- Từ đầu năm 2010 đến nay đã xảy ra 8 trận Lũ quét, sạt lở trên địa bàn các tỉnh Bắc Cạn, Cần Thơ, Lai Châu, Sơn La, Nghệ An, Hà Giang, làm 10 người chết và mất tích, 33 ngôi nhà bị sập, trôi, hư hại

Việc nghiên cứu Lũ quét ở nước ta được tiến hành chậm hơn và cũng mới chỉ bắt đầu từ những năm đầu thập kỷ 90 của thế kỷ trước sau một số trận Lũ quét gây thiệt hại lớn ở Lai Châu và Sơn La được khởi đầu bằng đề tài KT-ĐL 92- 14 của Viện Khí tượng Thuỷ văn, các tác giả là Cao Đăng Dư, Lê Bắc Huỳnh, và Bùi Văn Đức (1995).Trong nghiên cứu nguyên nhân hình thành và các biện pháp phòng tránh Lũ quét, các tác giả

có tiếp cận phương pháp thống kê, nghiên cứu mối liên hệ của các nhân tố với Lũ quét

từ số liệu Lũ quét trong quá khứ để đưa ra các ngưỡng mưa thời đoạn, độ cao và độ dốc địa hình Nhưng, thống kê dựa trên dữ liệu Lũ quét bao phủ toàn quốc chưa phản ảnh đầy đủ được tính chất cục bộ và phức tạp của Lũ quét nên nếu áp dụng vào một vùng nào đó có thể là chưa thật sự thuyết phục

Sau đề tài này là 2 đề tài cấp Nhà nước của Viện Điạ chất thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia (nay là Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) với nội dung lập bản đồ tai biến môi trường (10 tai biến, trong đó có Lũ quét).Trong các nghiêncứu này, các nhân tố quan trọng nhất trong việc hình thành Lũ quét - Lũ bùn đá

đã được phân tích Phương pháp mới trong đánh giá, xây dựng bản đồ Lũ quét lần đầu tiên được đưa vào nước ta Kết quả nghiên cứu đó lập bản đồ phân vùng Lũ quét trên

bản đồ tỷ lệ 1:500.000 (một số vùng có tỷ lệ lớn hơn 1:250.000, 1:50.000) trên phạm vi

cả nước

Năm 1995 trong khuôn khổ một đề tài NCKH, Tổng cục KTTV(cũ) đó xây dựng

Dự án Phòng chống Lũ quét ở lưu vực sông Nậm Pàn, Nậm La (Sơn La) Dự án đó triển khai được một số hạng mục theo hệ thống cảnh báo Lũ quét tự động ALERT Từ năm

2000, hệ thống này đó được lắp đặt và đi vào hoạt động nhưng chưa có trận Lũ quét nào xảy ra Vì vậy chưa thể đánh giá về công tác vận hành và hiệu quả của hệ thống Phương pháp radar không được áp dụng do tầm quét radar gần nhất là trạm Việt Trì cũng chưa

có khả năng vươn tới Do vậy, việc cảnh báo Lũ quét chưa thể áp dụng trên quy mô toàn quốc

Nhiều đề án nghiên cứu quản lý tổng hợp lưu vực sông đã và đang được triển khai từ nhiều năm nay như: Chương trình sông Mêkong, các đề án: sông Đồng Nai, Sông Thị Vải, sông Hương… sông Đà, Sông Cầu, Sông Cả, sông Mã …được triển khai với nhiều nguồn kinh phí tài trợ khác nhau: của ADB, World Bank… Các đề án này thường sử dụng mô hình dự báo Lũ nhanh (như SWAT, TANK, HEC-HMS, RAMS, ETA, WRF(trong đó chỉ mô hình RAMS có khả năng cho dự báo mưa lớn), mô hình dự báo mưa GEM,GFS,GSM, HRM (của viện khí tượng thủy văn), MM5 (của khoa KTTV

và HDH-ĐHKHTN), Với các mô hình thì phần mềm MIKE được áp dụng như một công

cụ mạnh nhất, bên cạnh đó là phần mềm do viện cơ học, viện KHCNQG hay của TS Nguyễn Hữu Nhân - phân viện thủy văn tại TPHCM mang tên HYDRO/GIS cũng đã có thành công đáng ghi nhận trong dự báo Lũ ở vùng đồng bằng, ven biển.Tuy nhiên, vẫn chưa có những chuyên sâu về Lũ quét trên các lưu vực sông, đặc biệt là phân tích các yếu tố mặt đệm trong việc khoanh vùng dự báo Lũ quét theo địa hình

Nhìn chung, các công trình nghiên cứu hầu hết thuộc những đề tài cấp Nhà nước, cấp Bộ, cấp tỉnh hoặc cấp viện Trong số này phần lớn là những công trình "Nghiên cứu hiện trạng…", "… bước đầu xác định các nguyên nhân…" (Nguyễn Văn Cư, 1999; Lê Bắc Huỳnh, 1999; Nguyễn Trọng Yêm, 2000; Trần Thanh Xuân, 2000; Cao Đăng Dư,

1995, 1998, 2005; Đào Đình Bắc, 2003 -2005; Đóng góp của những công trình này cho thấy những nguyên nhân mang tính đặc thù, chi tiết Nhờ vậy, các đề tài này đều đã đưa

ra được một số khuyến nghị có giá trị trong việc tiếp tục nghiên cứu thực hiện một số giải pháp giảm tai biến cho các khu vực cụ thể, song chưa tổng kết được thành quy luật

Hiện nay, Trung tâm Nghiên cứu Thủy văn và Tài nguyên nước, thuộc Viện Khí tượng Thủy văn và Môi trường, đă triển khai đề tài nghiên cứu Lũ quét ở vùng núi phía bắc Dự kiến sẽ lắp đặt 37 chiếc máy đo Lũ quét và truyền tin qua hệ thống thông tin di

động tại một số tỉnh miền núi phía Bắc Theo nghiên cứu củaTrung tâm Nghiên cứu Thủy văn và Tài nguyên Nước, việc lắp đặt hệ thống này tiến hành từ nay đến cuối năm, tại tỉnh Sơn La, Lai Châu, Điện Biên, Hà Giang và Tuyên Quang, những địa phương thường xuyên chịu thiệt hại nặng nề nhất do Lũ quét Thiết bị có hệ thống đo mưa tự động Khi mưa lớn, số liệu được truyền xuống một máy chủ đặt tại trạm Máy chủ tính toán và lưu vào bộ nhớ Nếu lượng mưa trong 1 giờ lớn hơn lượng mưa bình thường và

có khả năng gây ra Lũ quét, hệ thống sẽ phát ra tín hiệu cảnh báo tới người dân trong bán kính 2 km Hệ thống máy chủ được đặt ở trạm đo mưa cũng tự gửi thông tin đến những người quản lý thiết bị để có các biện pháp ứng phó kịp thời Giá thành cho thiết

bị này là khoảng 70 triệu đồng.Tuy nhiên, trong thực tế, sự hình thành Lũ quét có nhiều nguyên nhân khác và sự phân loại Lũ quét cũng khác nhau, từ đó, các biện pháp ứng xử

và phòng tránh cũng sẽ khác nhau

Ở Việt Nam, đã có các nghiên cứu toàn diện ở cấp quốc gia, vùng, tỉnh, và huyện

và đưa ra được quan hệ thống kê giữa Lũ quét với các nhân tố và xây dựng hệ thống cảnh báo sớm cho một số nơi từ năm 2005 nhưng tính hiệu quả của nó vẫn còn đang bị nghi nghờ khi tỉnh Yên Bái đã đặt trạm cảnh báo sớm Lũ quét nhưng nó đã không hoạt động như mong muốn

Đề tài “Nghiên cứu đánh giá nguy cơ tai biến lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên,

tỉnh Sơn La với sự hỗ trợ của công nghệ viễn thám- GIS” áp dụng theo phương pháp

thống kê dựa trên quan hệ thống kê giữa các vị trí xảy ra lũ và các yếu tố gây nên lũ ống,

lũ quét, áp dụng phương pháp GIS để đánh giá trọng số cho các lớp thông tin ảnh hưởng đến lũ và ứng dụng công nghệ viễn thám để phân tích các yếu tố

1.6 Quá trình nghiên cứu

1.6.1 Ngoại nghiệp

- Đi thực địa để kiểm tra, khảo sát các điểm Lũ ống, lũ quét trên địa bàn huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La, đánh dấu những điểm đó trên bản đồ để phục vụ cho việc thành lập bản đồ hiện trạng Lũ ống, lũ quét

- Thu thập các CSDL liên quan phục vụ nghiên cứu Lũ ống, lũ quét như: DL

về địa hình, địa chất, thủy văn, thổ nhưỡng, lượng mưa,…

1.6.2 Nội nghiệp

Sử dụng viễn thám và hệ thông tin địa lý trong đánh giá, xây dựng bản đồ dự báo nguy cơ Lũ ống, lũ quét đất được thực hiện qua các bước sau: