Luận văn thạc sỹ nghiên cứu hiện trạng và thành lập bản đồ phân vùng lũ quét, tỉnh quảng ninh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.4 MB, 99 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
NGUYỄN KHẮC HIẾU
NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ
PHÂN VÙNG LŨ QUÉT TỈNH QUẢNG NINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
Thái Nguyên - 2022
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
NGUYỄN KHẮC HIẾU
NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ
PHÂN VÙNG LŨ QUÉT TỈNH QUẢNG NINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƯỜNG
Chun ngành: Quản lý Tài ngun và Mơi trường
Mã số: 8850101
Người hướng dẫn khoa học: TS. Kiều Quốc Lập
Thái Nguyên - 2022
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan bản luận văn này là cơng trình nghiên cứu do cá nhân tơi thực
hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Kiều Quốc Lập - Giảng viên Trường Đại học
Khoa học - Đại học Thái Nguyên, khơng sao chép các cơng trình nghiên cứu của
người khác. Các số liệu và kết quả của bản luận văn chưa từng được cơng bố ở
bất kì một cơng trình khoa học nào khác.
Các thông tin thứ cấp được sử dụng trong luận văn là có nguồn gốc rõ ràng,
được trích dẫn trung thực, đầy đủ, đúng qui cách và quy định.
Tơi chịu hồn tồn trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của bản luận văn.
Tác giả
Nguyễn Khắc Hiếu
i
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện bản luận văn này,
tôi đã nhận được sự giúp đỡ rất tận tình của rất nhiều thầy giáo, cô giáo, các cá
nhân, cơ quan và tổ chức. Tơi chân thành cảm ơn và bày tỏ tấm lịng sâu sắc
nhất tới tất cả các thầy giáo, cô giáo, các cá nhân, cơ quan và tổ chức đã quan
tâm giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho tơi hồn thành bản luận văn này.
Trước hết, tôi chân thành biết ơn TS. Kiều Quốc Lập – Phó Trưởng Phịng
Đào tạo, Trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên, người đã trực tiếp
hướng dẫn và tận tình giúp đỡ, động viên tơi trong suốt q trình nghiên cứu và
hồn thành bản luận văn này.
Tôi chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Khoa học - Đại học
Thái Nguyên, Ban Chủ nhiệm Khoa Tài nguyên và Môi trường, các thầy giáo, cô
giáo đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tơi về nhiều mặt trong q trình học tập,
nghiên cứu và hồn thành luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn Trung tâm dự báo Khí tượng và Thủy văn
Quốc gia, Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Quảng Ninh, Chi cục thống kê tỉnh
Quảng Ninh, Ban Phòng chống Lụt bão và Tìm kiếm cứu nạn tỉnh Quảng Ninh
đã cung cấp số liệu, tư liệu cho luận văn.
Tôi vô cùng biết ơn người thân, bạn bè và gia đình đã chia sẻ cùng tơi
những khó khăn, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi học tập, nghiên
cứu và hoàn thành bản luận văn này.
Trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày
tháng 10 năm 2022
Tác giả
Nguyễn Khắc Hiếu
ii
DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
Nghĩa đầy đủ
BĐKH
:
Biến đổi khí hậu
DEM
:
Mơ hình số độ cao
FFPI
:
Chỉ số phát sinh lũ quét tiềm ẩn
KTTV
:
Khí tượng thủy văn
GIS
:
Hệ thống thơng tin địa lý
GPS
:
Hệ thống định vị tồn cầu
RS
:
Cơng nghệ viễn thám
RRTT
:
Rủi ro thiên tai
TKCN
:
Tìm kiếm cứu nạn
TNMT
:
Tài ngun mơi trường
TP
:
Thành phố
UBND
:
Ủy ban nhân dân
QLRR
:
Quản lý rủi ro
iii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU..............................................................................................................1
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI...................................................................................1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU...........................................................................2
3. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU...........................................................................3
4. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI.................................................................................3
5. CẤU TRÚC LUẬN VĂN................................................................................3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.....................................4
1.1 TỔNG QUAN VỀ LŨ QUÉT VÀ CƠ SỞ LÝ LUẬN THÀNH LẬP BẢN
ĐỒ PHÂN VÙNG LŨ QUÉT..............................................................................4
1.1.1. TỔNG QUAN VỀ LŨ QUÉT.........................................................................4
1.1.2. CƠ SỞ LÝ LUẬN THÀNH LẬP BẢN ĐỒ CẢNH BÁO VÀ PHÂN VÙNG LŨ
QUÉT................................................................................................................11
1.2. CƠ SỞ THỰC TIỄN TRONG NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ
THÀNH LẬP BẢN ĐỒ PHẦN VÙNG LŨ QUÉT.........................................16
1.3. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU..............................................24
1.3.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TỈNH QUẢNG NINH..............................................24
1.3.2. TÌNH HÌNH KINH TẾ - XÃ HỘI.................................................................32
1.3.3. ĐÁNH GIÁ CHUNG..................................................................................33
CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
.............................................................................................................................35
2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.............................................35
2.1.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.........................................................................35
2.1.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU..............................................................................35
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU......................................................................35
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................................................36
2.3.1. PHƯƠNG PHÁP THU THẬP DỮ LIỆU.........................................................36
2.3.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỨ BẬC (ANALYTIC HIERARCHY PROCESS –
AHP)................................................................................................................37
2.3.3. PHƯƠNG PHÁP TÍCH HỢP ĐA CHỈ TIÊU (MCA).......................................38
iv
2.3.4. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHƠNG GIAN GIS.........................................38
2.3.5. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ẢNH VIỄN THÁM..................................................38
2.3.6. PHƯƠNG PHÁP PHÂN VÙNG VÀ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG LŨ
QUÉT................................................................................................................38
2.3.7. PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA......................................................39
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.........................41
3.1. ĐÁNH GIÁ CÁC NHÂN TỐ PHÁT SINH LŨ QUÉT TẠI TỈNH
QUẢNG NINH...................................................................................................41
3.2. HIỆN TRẠNG LŨ QUÉT TẠI TỈNH QUẢNG NINH...........................44
3.3. THÀNH LẬP BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG LŨ QUÉT TỈNH QUẢNG
NINH..................................................................................................................49
3.3.1. THÀNH LẬP HỆ THỐNG BẢN ĐỒ CÁC YẾU TỐ PHÁT SINH LŨ QUÉT........49
3.3.2. THÀNH LẬP BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG VÀ CẢNH BÁO LŨ QUÉT TỈNH QUẢNG
NINH................................................................................................................57
3.4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC VÀ GIẢM THIỂU LŨ QUÉT.60
3.4.1. CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC VÀ GIẢM THIỂU LŨ
QT................................................................................................................60
3.4.2. CÁC GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH..................................................................77
3.4.3. CÁC GIẢI PHÁP PHI CƠNG TRÌNH............................................................81
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..........................................................................92
1. KẾT LUẬN....................................................................................................92
2. KHUYẾN NGHỊ............................................................................................92
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................94
v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Nguồn dữ liệu sử dụng trong nghiên cứu.........................................366
Bảng 3.1. Chỉ tiêu đánh giá các yếu tố phát sinh lũ quét tại tỉnh Quảng Ninh. .42
Bảng 3.2. Diện tích và tỷ lệ đánh giá đối với yếu tố địa hình địa mạo, loại đất,
rừng và độ che phủ rừng.....................................................................................56
Bảng 3.3. Diện tích và tỷ lệ đánh giá đối với yếu tố độ dốc, lượng mưa và mật
độ sông suối.........................................................................................................57
Bảng 3.4. Ma trận trọng số cho các lớp thông tin đánh giá nguy cơ lũ quét tại
tỉnh Quảng Ninh..................................................................................................57
Bảng 3.5. Bảng phân cấp và mức độ nguy cơ lũ quét tại tỉnh Quảng Ninh........60
Bảng 3.6. Diện tích và tỷ lệ đánh giá các mức độ nguy cơ lũ quét theo đơn vị
hành chính của tỉnh Quảng Ninh.........................................................................63
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Các nhân tố hình thành lũ qt.......................................................................8
Hình 1.2. Mơ hình viễn thám (Nguồn GEOViet, 2013).................................................13
Hình 1.3. Thành phần chính của GIS (Nguồn ESRI)....................................................14
Hình 1.4. Cấu trúc của GPS (Nguồn: ESRI).................................................................15
Hình 1.5. Các khu vực đã xảy ra lũ quét trên lãnh thổ Việt Nam trong giai đoạn 1953 2021...............................................................................................................................18
Hình 1.6. Lũ quét tại Hà Giang, xảy ra ngày 19/7/2004..............................................19
Hình 1.7. Lũ quét tại Hà Tĩnh, xảy ra ngày 17/9/2002.................................................19
Hình 1.8. Bản đồ hành chính khu vực nghiên cứu........................................................25
Hình 2.1 Mơ hình ứng dụng cơng nghệ trong thành lập bản đồ phân vùng cảnh báo lũ
quét tại tỉnh Quảng Ninh...............................................................................................40
Hình 3.1. Bản đồ đánh giá địa hình, địa mạo...............................................................50
Hình 3.2. Bản đồ đánh giá đặc điểm đất, loại đất........................................................51
Hình 3.3. Bản đồ đánh giá rừng và độ che phủ thực vật..............................................52
Hình 3.4. Bản đồ đánh giá độ dốc................................................................................53
Hình 3.5. Bản đồ đánh giá lượng mưa..........................................................................54
Hình 3.6. Bản đồ đánh giá mật độ sơng suối................................................................56
Hình 3.7. Bản đồ phân vùng cảnh báo lũ quét tỉnh Quảng Ninh..................................59
Hình 3.8. Diện tích các mức độ nguy cơ lũ quét tại tỉnh Quảng Ninh..........................60
Hình 3.9. Tỷ lệ các mức độ nguy cơ lũ quét tại tỉnh Quảng Ninh.................................61
Hình 3.10. Các giải pháp đề xuất giảm thiểu lũ quét....................................................63
vii
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Theo báo cáo mới nhất năm 2020 của Cơ Quan Liên Hợp Quốc về Giảm
thiểu rủi ro do thiên tai - UNISDA (United Nations Office for Disaster Risk
Reduction), Việt Nam thuộc trong tốp 10 các nước bị ảnh hưởng nặng nề nhất
của thiên tai do biến đổi khí hậu, bao gồm bão và áp thấp nhiệt đới, lũ quét,
ngập lụt, trượt lở đất, và hạn hán [1]. Trong số các loại hình thiên tai, lũ quét và
ngập lụt là nguy hiểm nhất và thường xun xảy ra. Theo ước tính, trung bình
mỗi năm Việt Nam phải chịu từ 6 đến 7 cơn bão kèm theo mưa lớn với cường
độ cao. Điều này gây ra các thảm họa lũ quét và lũ bùn đá gây thiệt hại rất
nghiêm trọng trực tiếp về người, tài sản và cơ sở hạ tầng. Các hiện tượng lũ
quét, lũ bất ngờ xảy ra đặc biệt nghiêm trọng trong thời gian vài năm trở lại đây,
với cường độ lên nhanh, dồn dập, biên độ lũ cao đã xảy ra tại các khu vực miền
núi phía bắc Việt Nam gây ra sức tàn phá lớn [23,24].
Đối với tỉnh Quảng Ninh, đây là tỉnh ở địa đầu phía đơng bắc Việt Nam,
hơn 80% đất đai là đồi núi gồm hai miền, vùng núi miền Đơng từ Tiên n qua
Bình Liêu, Hải Hà, Đầm Hà đến Móng Cái, vùng trung du và đồng bằng ven
biển gồm những dải đồi thấp bị phong hoá và xâm thực tạo nên những cánh
đồng từ các chân núi thấp dần xuống các triền sông và bờ biển. Hệ thống sơng
ngịi của Quảng Ninh có đến 30 sơng, suối dài trên 10 km nhưng phần nhiều đều
nhỏ. Diện tích lưu vực thơng thường khơng q 300 km 2, các sông suối đều
ngắn, nhỏ, với độ dốc lớn. Lưu lượng và lưu tốc rất khác biệt giữa các mùa. Mùa
đơng, các sơng cạn nước, có chỗ trơ ghềnh đá nhưng mùa hạ lại ào ào thác lũ,
nước dâng cao rất nhanh. Lưu lượng mùa khô 1,45m3/s, mùa mưa lên tới 1500
m3/s, chênh nhau 1.000 lần [21]. Do vậy, Quảng Ninh chịu ảnh hưởng của các
hình thái thời tiết như lũ sơng, bão biển, lốc xốy. Các huyện miền Tây của tỉnh
chịu ảnh hưởng lũ của hệ thống sông Thái Bình, đáng kể nhất là huyện Đơng
Triều, thời gian lũ có khi kéo dài cả tháng trời. Các huyện miền đông của tỉnh
chịu ảnh hưởng lũ của các sông Ba Chẽ (1000 km 2), sông Tiên Yên (700 km2),
sông Bắc Luân (700 km2) và một số sông suối vừa và nhỏ khác: sông Hà Cối,
1
sông Đường Hoa, sông Hà Thanh, sông Đầm Hà. Do phần lớn các sông ngắn và
dốc, lượng mưa lớn (trung bình khoảng 2.500 mm/năm) nên về mùa mưa thường
xuất hiện lũ với biên độ lớn; có nơi xảy ra lũ quét hoặc sạt lở đất đá, gây nhiều
thiệt hại cho nhân dân địa phương [24].
Chẳng hạn, tháng 8/2001, lũ quét ở huyện Đông Triều làm 8 người chết.
Tháng 6 năm 2005 sạt lở đất ở huyện Bình Liêu làm 11 người chết [24]. Ngày
29 tháng 7 năm 2015, mưa lớn gây lụt lịch sử ở Quảng Ninh làm hơn 20 người
chết và mất tích, ước tính cả tỉnh thiệt hại khoảng 2.700 tỷ đồng [1]. Sáng 12
tháng 8 năm 1016, khu vực vùng cao thuộc thành phố (TP). Hạ Long xảy ra
trận lũ quét bất ngờ tại xã Đồng Sơn gây sạt lở hơn 2000 m 3 đất đá, đổ cột điện
110KV và ngập 1ha lúa. Ngày 14 tháng 8 năm 2016, những trận mưa lớn đã làm
nhiều địa phương bị ngập úng, sạt lở, đã có lũ quét xảy ra. Huyện Ba Chẽ nước
lũ dâng cao, sạt lở đất đá ở một số khu vực trên các xã vùng cao Lương Mông,
Minh Cầm, Đạp Thanh [2]. Ngày 15 tháng 8 năm 2107, một số địa phương như
Ba Chẽ, Hạ Long,... đã xảy ra tình trạng ngập úng và lũ quét khiến 1 người
chết, thiệt hại về vật chất ước tính khoảng 31 tỷ đồng [13]. Ngày 12 tháng 8 năm
2021, khu dân cư thuộc khu vực Vườn Đào, khu 4, phường Bãi Cháy, thành phố
Hạ Long đã xảy ra vụ sạt lở đất làm 4 người chết...
Do vậy, nghiên cứu hiện trạng và thành lập bản đồ phân vùng lũ quét là
nhiệm vụ hết sức thời sự và cấp bách, có tầm quan trọng lớn, phục vụ cho cơng
tác quản lý, bố trí hạ tầng và dân cư, xây dựng biện pháp giảm thiểu thiệt hại do
lũ quét gây ra.
Để phòng tránh và làm giảm nhẹ thiệt hại do lũ quét gây ra tại tỉnh Quảng
Ninh, tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu hiện trạng và thành lập bản đồ phân
vùng lũ quét tỉnh Quảng Ninh”. Kết quả nghiên cứu của đề tài làm cơ sở khoa
học giúp cho địa phương trong quy hoạch phát triển sản xuất, bố trí dân cư, cơ
sở kinh tế và hạ tầng, đảm bảo mục tiêu phát triển kinh tế bền vững, giảm thiểu
các yếu tố bất ngờ của lũ quét.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài nhằm các mục tiêu sau:
2
- Đánh giá được hiện trạng lũ quét trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh;
- Thành lập được bản đồ phân vùng lũ quét tỉnh Quảng Ninh (Minh
chứng một khu vực có tiềm năng cao về lũ quét).
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Đề tài tập trung vào các nhiệm vụ sau:
- Khảo sát thực tế và thu thập các tài liệu để phân tích, tổng hợp làm rõ
hiện trạng lũ quét tại tỉnh Quảng Ninh.
- Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ phân vùng và cảnh báo lũ quét;
- Xây dựng phương pháp, mơ hình nghiên cứu;
- Thành lập hệ thống bản đồ các yếu tố phát sinh lũ quét; bản đồ phân
vùng và cảnh báo lũ quét tỉnh Quảng Ninh;
- Đề xuất các giải pháp nhằm quản lý lũ quét cho tỉnh Quảng Ninh.
4. Ý nghĩa của đề tài
Ý nghĩa về khoa học:
Đề tài làm rõ cơ sở khoa học của việc nghiên
cứu hiện trạng và thành lập bản đồ dự báo, phân vùng lũ quét cấp tỉnh, cho tỉnh
Quảng Ninh phát triển theo hướng bền vững.
Ý nghĩa về thực tiễn:
- Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho
các cơ quan nhà nước có thẩm quyền của tỉnh Quảng Ninh trong việc quy hoạch
sử dụng đất, khắc phục và hạn chế các rủi ro thiên tài về lũ quét.
- Các khuyến cáo về rủi ro thiên tai lũ quét tại các khu vực có nguy cơ lũ
quét cao giúp cho người dân tránh được những thiệt hại to lớn về người và của.
5. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, nội dung luận văn có cấu
trúc 3 chương như sau:
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan về lũ quét và cơ sở lý luận thành lập bản
đồ phân vùng lũ quét
1.1.1. Tổng quan về lũ quét
1.1.1.1. Khái niệm và phân loại lũ quét
a) Khái niệm về lũ quét
Theo Văn phòng Điều phối các vấn đề nhân đạo của Liên Hợp Quốc
(OCHA), lũ quét là lũ lớn, xảy ra trong thời gian ngắn, khi có bão, mưa lớn tập
trung nhanh, sinh ra lũ trên các sườn dốc, sóng lũ có thể truyền rất nhanh gây ra
những tàn phá bất ngờ và nghiêm trọng. Do lũ hình thành trong một thời gian
ngắn nên việc dự báo rất khó khăn.
Theo Tổ chức Khí tượng thế giới (WMO), lũ quét thường xảy ra trên diện
hẹp và ngắn hạn, biểu đồ lũ nhọn, nước lũ bất ngờ xuất hiện và biến mất ở
thượng nguồn, lên xuống rất nhanh - duy trì trong thời gian ngắn.
Theo Tổ chức Phòng chống thiên tai Úc, lũ quét xảy ra do những trận
mưa dông ngắn, cường độ lớn, do xảy ra bất ngờ nên lũ quét gây tác hại to lớn
về đời sống xã hội. Lũ quét đặc biệt nghiêm trọng đối với nơi có hệ thống tiêu
nước kém.
Theo Cơ quan Khí tượng Úc cho rằng, lũ quét là hiện tượng lũ xuất hiện
bất ngờ mà thời gian từ lúc bắt đầu mưa tới đỉnh lũ thường nhỏ hơn sáu giờ. Lũ
quét thường do hoạt động của các cơn dơng và có thể xảy ra nhiều vùng thuộc
nước Úc.
Theo [32], các trận lũ quét xuất hiện là kết quả của sự tập trung một lượng
nước do mưa dơng lớn, nhanh chóng ở một vùng đồi núi, tốc độ lũ và sức tàn
phá do lũ đã tạo nên sự nguy hiểm của lũ.
Theo [6, 9], cho rằng: lũ quét là một loại lũ lớn, xảy ra bất ngờ, duy trì
trong một thời gian ngắn (lên nhanh và xuống nhanh) và có sức tàn phá lớn.
Theo [10, 11, 21], lũ quét là loại lũ có tốc độ rất lớn (quét), xảy ra bất ngờ
4
(thường xuất hiện vào ban đêm) trên một diện tích nhỏ hay lớn, duy trì trong
một thời gian ngắn hay dài (tùy từng trận mưa lũ), mang nhiều bùn cát, có sức
tàn phá lớn.
Theo dự án “Điều tra, khảo sát, phân vùng và cảnh báo khả năng xuất hiện lũ
quét ở miền núi Việt Nam, Giai đoạn 1 - miền núi Bắc Bộ”, từ năm 2006-2009, đưa
ra khái niệm: “Lũ quét là lũ hình thành do mưa kết hợp với các tổ hợp bất lợi về
điều kiện mặt đệm (địa hình, địa mạo, lớp phủ, ...) sinh ra dịng chảy bùn đá trên
các sườn dốc (lưu vực sơng, suối), dịng chảy lũ truyền rất nhanh gây ra những tàn
phá bất ngờ và nghiêm trọng ở khu vực sườn núi và dọc sơng mà nó tràn qua”. [9]
Như vậy có thể hiểu rằng: Lũ quét là một loại lũ có tốc độ mực nước lên
rất nhanh khi một khối lượng nước khổng lồ di chuyển nhanh từ địa hình cao
xuống thấp. Lũ quét thường xảy ra bất ngờ, duy trì trong một thời gian ngắn (lên
nhanh, xuống nhanh), dòng chảy xiết và có sức tàn phá lớn, cuốn theo mọi
chướng ngại trên dòng chảy tập trung của lưu vực. Lũ quét được hình thành khi
một khối lượng nước khổng lồ được mang đến bởi những cơn mưa
dơng, bão hoặc cũng có thể do một lượng lớn băng tuyết trên núi tan chảy một
cách đột ngột. Nó cũng có thể được hình thành khi đập bị vỡ hay xả lũ đập một
cách vội vàng với khối lượng xả hàng ngàn mét khối/giây (số lượng để tạo thành
lũ quét còn tùy vào độ rộng và độ dốc của con sông bên dưới đập).
b. Phân loại lũ quét
- Tổng hợp các dạng lũ quét thường xảy ra, có thể phân loại lũ quét theo 7
dạng chính như sau:
Lũ quét sườn dốc: Cường suất và tốc độ lũ rất lớn. Lũ đến bất thần, tàn phá
dạng cuốn trôi nhanh và rút nhanh. Trong dịng lũ chứa ít bùn đá. Lũ phát sinh chủ
yếu do mưa cường độ lớn trên các lưu vực có khả năng tập trung nước nhanh.
Lũ quét vỡ dòng tự nhiên: Lũ quét vỡ dòng phát sinh do các hồ tự nhiên
trong các thung lũng sông miền núi. Đặc trưng động lực học của lũ là có dạng
sóng với tốc độ đặc biệt cao.
Lũ quét vỡ dòng nhân tạo: Đặc trưng của lũ quét vỡ dòng nhân tạo gần
giống với lũ quét vỡ dòng tự nhiên. Điểm khác biệt ở trường hợp vỡ dòng nhân
5
tạo là do mưa lớn kết hợp với sự cố cơng trình hồ, đập.
Ở Việt Nam đã xảy ra trường hợp vỡ một số hồ, đập thuỷ lợi nhỏ dẫn tới
lũ quét ở hạ lưu. Ví dụ, vỡ các hồ nước kiểu bậc thang tại Đắc Lắc năm 1990
làm chết 22 người.
Lũ quét nghẽn dòng tự nhiên: Đặc trưng cơ bản của loại lũ này là cường
suất tương đối cao, kéo dài (nhiều giờ, thậm chí nhiều ngày). Dạng tàn phá chủ
yếu là cuốn trôi và gây ngập. Khu vực bị cuốn trôi mạnh nhất thường tập trung ở
khu đầu vào và khu đầu ra của lũ.
Tác nhân chủ yếu dẫn tới nghẽn dòng tự nhiên là cấu trúc địa chất - địa
hình đặc thù và mưa lớn trên diện rộng. Lũ qt nghẽn dịng tự nhiên có thể lặp
đi lặp lại nhiều lần trên một khu vực nếu phần thu hẹp khơng được mở rộng.
Lũ qt nghẽn dịng đột biến: Loại hình lũ quét này đã xảy ra tại thị xã
Sơn La năm 1991 và các nơi khác thuộc miền núi phía Bắc. Lũ có diễn biến
tương đối giống với lũ quét nghẽn dòng tự nhiên, song khác biệt ở tác nhân phát
sinh và tác hại. Tác nhân chủ yếu là trượt lở, sập hang, đất đá gỗ cây lấp cửa
hang. Tác hại chủ yếu là mọi thứ sẽ bị cuốn trơi khi vật cản được giải phóng.
Lũ bùn đá: Lũ bùn đá là một dạng của lũ quét, xảy ra nơi có đầy đủ nguồn
chất rắn (bùn đá) cấp cho dịng lũ qt. Nó xuất hiện ở một số sơng miền núi,
nơi có cường độ mưa lớn, tập trung, địa hình dốc, cấu tạo địa chất dễ bị sụp lở
như đất hoàng thổ, đất cát pha sét, lớp diệp thạch sét sa thạch và đá vôi dễ gây
trượt trọng lực. Sau những trận lũ bùn đá, lịng sơng bị biến đổi rất lớn.
Lũ quét hỗn hợp: Lũ quét hỗn hợp là sự kết hợp cùng một lúc hai hay
nhiều loại hình lũ quét khác nhau. Diễn biến và tác hại của lũ quét rất phức tạp
và lớn. Tác nhân gây lũ quét hỗn hợp rất đa dạng. [9]
- Dựa vào ngun nhân hình thành, lũ qt có thể được phân thành 3 loại,
chủ yếu như sau:
Lũ gây ra do mưa địa phương, tập trung lớn ở các lưu vực tự nhiên, hầu
như chưa có tác động của con người.
Lũ gây ra do mưa lớn trên các lưu vực đã chịu tác động mạnh của các
hoạt động kinh tế của con người làm mất ổn định hay phá vỡ cân bằng sinh thái
lưu vực như sự thay đổi lớp phủ, chế độ dòng chảy, lượng trữ hay các đặc tính
lưu vực...
6
Lũ gây ra do tháo, vỡ thình lình một lượng nước tích do vỡ đập chắn hay
các đập giữ nước, các đập băng...
1.1.1.2. Đặc điểm cơ bản của lũ quét
Lũ quét ở khu vực miền núi thường mang một số đặc điểm cơ bản sau:
a. Tính bất ngờ: Thời gian từ khi lũ quét xuất hiện đến khi kết thúc diễn
biến rất nhanh, khoảng thời gian từ khi xuất hiện đến khi đạt đỉnh lũ thường rất
ngắn (thường chỉ từ một giờ đến ba giờ sau khi có mưa lớn), đặc biệt là đối với
loại lũ qt nghẽn dịng có thể gây ra sóng lũ cao đột ngột. Mặt khác, lũ quét
thường xảy ra ở vùng núi hiểm trở, việc đi lại đo đạc, thu thập tài liệu khó khăn,
do vậy với các phương pháp tính tốn, dự báo thơng thường khó có thể dự báo
một cách có hiệu quả. Trong điều kiện khoa học kỹ thuật còn hạn chế, con người
thường khó khăn trong dự báo, cảnh báo lũ quét.
b. Tính ngắn hạn: Lũ quét thường tồn tại trong thời gian ngắn, thường kết
thúc sau 10 – 18 giờ, rất ít khi q 1 ngày, nước lũ lớn xói mịn, rửa trơi 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 dịng nước trong
lũ qt 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 dịng
sơng…).
c. Tính đậm đặc: Dịng lũ qt 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 dịng
lũ qt khơng ngừng tăng lên, tăng mạnh nhất ở khu vực 2 – khi chuyển động từ
trên núi cao xuống thung lũng. Lượng chất rắn thường chiếm 3 – 10%, thậm chí
trên 10% trong dịng lũ để trở thành dạng lũ bùn đá. Để giảm và hạn chế tác
động đặc tính này của dịng lũ quét, hoặc ngăn ngừa nguy cơ lũ quét, cần phải có
biện pháp nhằm vào giảm xói mịn, sạt, trượt, tức là giảm lượng vật chất rắn
7
trong lũ, có biện pháp cắt bớt lượng vật rắn trong lũ qt, giảm q trình chuyển
động trượt.
d. Tính khốc liệt: Do lũ có lưu lượng lớn và dịng chảy xiết, đặc biệt là
khi nước lũ tích tụ tạo ra sóng lũ lớn đột ngột nên có thế năng rất lớn, các vật thể
rắn chuyển động va đập làm cho lũ quét có sức tàn phá lớn, có thể cuốn đi các
cơng trình, nhà cửa, cây cối và mọi vật cản trên đường chuyển động của nó. [9]
1.1.1.3. Các nhân tố hình thành lũ quét
Các tài liệu nghiên cứu về lũ quét đều chỉ ra có nhiều yếu tố ảnh hưởng
đến việc hình thành lũ qt, tuy nhiên có thể chia thành hai nhóm chính:
Nhóm các yếu tố tự nhiên và nhóm các yếu tố con người. Mỗi nhóm có
thể chia thành các nhóm nhỏ khác nhau và cụ thể được chi tiết theo sơ đồ như
trong hình 1.1.
Hình 1.1. Các nhân tố hình thành lũ qt
Nhóm các nhân tố tự nhiên bao gồm: Nhóm nhân tố ít biến đổi, nhóm
nhân tố biến đổi chậm và nhóm nhân tố 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 qt chính là phân tích sự tác động của mối quan hệ này cho mỗi lưu
vực cụ thể.
- Nhân tố ít biến đổi: bao gồm các yếu tố: Địa hình, địa chất, địa mạo, độ
8
dốc, thổ nhưỡng...
- Nhân tố biến đổi chậm: Tình hình sử dụng đất, các chuyển động kiến
tạo, biến đổi khí hậu, thay đổi thảm thực vật, biến động rừng...
- Nhân tố biến đổi nhanh: mưa lũ, độ ẩm lưu vực, dịng chảy mặt, động
đất, xói mịn, sạt lở...
Nhân tố con người gồm các hoạt động ở trên lưu vực có thể ảnh hưởng
đến các nhân tố tự nhiên. Có thể thấy rõ nhất là tác động đến nhóm nhân tố biến
đổi nhanh, nhân tố 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 q một ngưỡng nào đó.
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 km 2. Điều đó
giải thích lý do tại sao nhiều khi lũ qt 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 1 giờ hoặc vài giờ. Mưa với cường suất lớn có ý nghĩa quyết
định trong sự hình thành lũ quét. Mưa lớn cịn là động lực chủ yếu gây ra xói
mịn, sụt lở tạo thành phần rắn của dòng lũ quét.
Khu vực phía Tây Bắc nước ta (trong đó có tỉnh Quảng Ninh), các hình thế
thời tiết xốy thấp có trục Tây Bắc – Đông Nam vắt qua Bắc Bộ, hoạt động với
cường độ mạnh từ thấp lên cao gây mưa. Vào mùa hè, bão hoặc áp thấp nhiệt đới
tan sau khi đổ bộ vào đất liền, di chuyển theo hướng Tây gây mưa lớn cho các tỉnh
phía Tây Bắc. Đây cũng là thời điểm thường xuyên xuất hiện lũ quét.
Theo số liệu thống kê cho thấy có khoảng 70% số trận lũ quét 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 q
trình biến đổi này mà nguyên nhân chủ yếu là hiện tượng phá rừng và làm huỷ
hoại mơi trường. Ngồi ra, do tác động của con người, sự suy thoái rừng và
thảm thực vật đến một “ngưỡng” mà vai trò lá chắn của rừng khơng cịn nữa, tổ
hợp với các điều kiện khác làm lũ quét xuất hiện nhiều hơn.
9
1.1.1.4. Các giai đoạn hình thành lũ quét
Lũ quét trải qua các giai đoạn hình thành sau:
- Mưa với cường độ lớn sẽ hình thành dịng lũ mặt lớn và đặc biệt ở
những vùng núi dốc có độ che phủ rừng ít, bị khai thác nhiều, tiềm tàng những
điều kiện thuận lợi cho xói mịn, rửa trơi đất đá, bùn cát, cây cối, song lịng dẫn
nước lại tiêu thốt kém.
- Nước mưa gây xói mịn, rửa trơi, sạt, trượt, sụt lở mạnh bề mặt lưu vực,
cuốn theo các vật chất rắn, dịng lũ khi đó thay đổi căn bản về chất, trở thành
dòng chất lỏng – rắn (gồm: nước – bùn đá – cây cối …) chảy tập trung vào sơng
chính. Lũ khi đó có tổng lượng lớn hơn hẳn tổng lượng dịng 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 q trình chính hình thành
dịng chảy mặt, xói mịn, rửa trơi mặt đất xảy ra mạnh nhất. Q trình tập trung
dịng lũ cũng xảy ra đồng thời, song chưa mạnh mẽ.
- Khu vực tập trung dòng lũ qt, nơi q trình xói sâu cịn xảy ra mạnh,
sạt trượt lở 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 cịn xảy
ra ở cường độ cao trên đoạn đầu của thung lũng trước khi lũ qt thốt được
dịng chính.
1.1.1.5. Các tiêu chí cơ bản xác định lũ quét
Các tiêu chí cơ bản để xác định lũ quét bao gồm:
- 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.
10
- Động lượng của dòng và tác động của dòng khi gặp vật cản.
- Kích thước hình học của lịng 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 qt.
- Vận tốc qn tính khi lũ gia tăng và tắt dần tùy theo cấu trúc lũ quét.
1.1.2. Cơ sở lý luận thành lập bản đồ cảnh báo và phân vùng lũ quét
1.1.2.1.
Nguyên tắc thành lập bản đồ cảnh báo và phân vùng lũ quét
- Bản đồ cảnh báo và phân vùng lũ quét thể hiện các loại hình lũ quét, mỗi
loại hình lũ quét tuy gây ra hậu quả gần như nhau song quy luật hình thành và
phát triển có khác. Do vậy mà có sự phức tạp nhất định trong nguyên tắc và nội
dung thể hiện.
- Bản đồ cảnh báo và phân vùng lũ quét vừa có ý nghĩa thống kê (bản đồ
phân vùng khí hậu), vừa có ý nghĩa hình thái (quy luật phân bố mặt đệm), vừa
có ý nghĩa tính tốn tốn học (tổ hợp các yếu tố hình thành và dự báo kỹ thuật).
Cách trình bày bên trên chỉ là một trong các cách thể hiện để lập bản đồ. Có thể
có các cách khác nếu nó thể hiện một cách hợp lý các loại hình lũ quét, quy luật
hình thành và phát triển lũ quét.
- Vì là bản đồ được thiết lập trên cơ sở tổ hợp các yếu tố tác động nên độ chính
xác của tờ bản đồ phụ thuộc phần lớn vào độ chính xác của các bản đồ thành phần.
Ngồi ra phụ thuộc lớn vào phương pháp tốn học để tổ hợp các yếu tố.
Để xây dựng bản đồ nói chung hay bản đồ cảnh báo và phân vùng lũ quét nói
riêng, trước đây thường sử dụng bản đồ giấy truyền thống, nhưng việc sử dụng bản đồ
giấy truyền thống có nhiều nhược điểm:
- Khơng có khả năng thay đổi tỷ lệ bản đồ;
- Khơng có khả năng hiển thị lớp thông tin chuyên đề (layer) riêng mà ta quan tâm;
- Mức độ khái quát lớn nên khó khăn trong việc đọc và diễn giải thơng tin;
- Khó khăn trong việc chuyển đổi từ hệ tọa độ này sang hệ tọa độ khác;
- Việc cập nhật thông tin trong bản đồ rất khó khăn và mất nhiều thời gian;
- Khó khăn trong việc thực hiện các phân tích số, lượng;
- Khu vực quan tâm luôn luôn nằm tại vị trí giao nhau của 4 tấm bản đồ;
11
