Nghiên cứu địa mạo phục vụ giảm nhẹ thiệt hại do tai biến lũ lụt lưu vực sông thu bồn

ii
Mục lục

Trang phụ bìa
Lời cam đoan i
Mục lục ii
Danh mục các chữ viết tắt vii
Danh mục các bảng viii
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ix
Danh mục ảnh xi
Mở đầu
1
Chơng 1. Tổng quan tiếp cận địa mạo trong nghiên cứu giảm
thiểu tai biến lũ lụt

6
1.1. Tổng quan về tai biến lũ lụt
6
1.1.1. Khái quát chung về lũ
6
1.1.1.1. Lũ lụt 6
1.1.1.2. Lũ quét 8
1.1.1.3. Tai biến lũ lụt 11
1.1.2. Các hớng tiếp cận và phơng pháp nghiên cứu tai biến lũ lụt
11
1.1.2.1. Nghiên cứu cơ chế và biến trình lũ trên quan điểm thuỷ văn 12
1.1.2.2. Nghiên cứu tai biến lũ lụt trên quan điểm địa mạo
14
1.1.2.3. Nghiên cứu sự phân bố và quan trắc lũ lụt bằng công nghệ Viễn
thám và GIS

15
1.2. Tổng quan về tiếp cận địa mạo trong nghiên cứu lũ
17
1.2.1. Tổng quan về tiếp cận địa mạo trong nghiên cứu lũ lụt trên thế giới và
ở Việt Nam
17
1.2.1.1. Trên thế giới 17

iii
1.2.1.2. ở Việt Nam
21
1.2.2. Cơ sở phơng pháp luận và quan điểm tiếp cận địa mạo trong nghiên
cứu lũ lụt
29
1.2.3. Các phơng pháp nghiên cứu
33
1.2.3.1. Nhóm các phơng pháp nghiên cứu địa mạo truyền thống 33
1.2.3.2. Phơng pháp viễn thám và GIS 35
Chơng 2. Các nhân tố ảnh hởng đến quá trình thnh tạo địa
hình v phát sinh tai biến lũ lụt trên lu vực sông Thu Bồn

37
2.1. Vị trí địa lý và hình thái sơn văn
37
2.1.1. Vị trí địa lí
37
2.1.2. Đặc điểm sơn văn và hình thái lu vực
38
2.2. Đặc điểm địa chất và tân kiến tạo
39

2.2.1. Cấu trúc địa chất
39
2.2.2. Đặc trng thạch học
40
2.2.2.1. Đặc trng thạch học của các đá trớc Kainozoi 41
2.2.2.2. Đặc điểm các trầm tích Kainozoi 43
2.2.3. Đặc điểm tân kiến tạo và địa động lực hiện đại
44
2.2.3.1. Đứt gãy 45
2.2.3.2. Khe nứt 47
2.2.3.3. Chuyển động tân kiến tạo và địa động lực hiện đại 47
2.3. Đặc điểm khí hậu
49
2.3.1. Chế độ nhiệt ẩm
50
2.3.2. Chế độ ma
50
2.3.3. Gió
52
2.3.4. Các hình thế thời tiết cực đoan
52

i
v
2.3.4.1. Ma bão 52
2.3.4.2. Gió mùa Đông Bắc 54
2.3.4.3. Gió Tây Nam khô nóng 54
2.4. Đặc điểm thuỷ văn
54
2.4.1. Đặc điểm mạng lới sông

54
2.4.2. Đặc điểm chế độ thuỷ văn
55
2.5. Đặc điểm hải văn
56
2.5.1. Sóng
56
2.5.2. Thuỷ triều
56
2.5.3. Dòng chảy ven bờ
57
2.6. Đặc điểm vỏ phong hóa và thổ nhỡng
57
2.6.1. Đặc điểm vỏ phong hóa
57
2.6.2. Đặc điểm thổ nhỡng
57
2.7. Đặc điểm lớp phủ thực vật
59
Chơng 3. Đặc điểm địa mạo lu vực sông Thu Bồn
61
3.1. Khái quát chung cấu trúc địa mạo lu vực
61
3.1.1. Cấu trúc địa hình phần đồi núi (vùng trung và thợng lu)
61
3.1.2. Cấu trúc địa hình thung lũng
63
3.1.2.1. Các thung lũng phát triển phù hợp với phơng cấu trúc địa chất 63
3.1.2.2. Các thung lũng phát triển vuông góc với phơng cấu trúc địa chất 64
3.1.3. Cấu trúc địa hình phần đồng bằng

65
3.1.3.1. Đồng bằng mài mòn - bóc mòn - tích tụ 65
3.1.3.2. Đồng bằng châu thổ 66
3.1.3.3. Đồng bằng tích tụ 68
3.1.3.4. Địa hình nhân sinh 68

v
3.2. Đặc điểm các kiểu nguồn gốc địa hình
71
3.2.1. Địa hình do bóc mòn tổng hợp
71
3.2.1.1. Các bề mặt san bằng 71
3.2.1.2. Các bề mặt sờn 72
3.2.2. Địa hình nguồn gốc dòng chảy trên mặt
75
3.2.2.1. Địa hình dòng chảy tạm thời 75
3.2.2.2. Địa hình dòng chảy thờng xuyên 76
3.2.3. Địa hình nguồn gốc sông - biển
79
3.2.4. Địa hình nguồn gốc biển
81
3.2.4.1. Địa hình mài mòn - tích tụ 81
3.2.4.2. Địa hình tích tụ 81
3.3. Lịch sử phát triển địa hình
84
3.3.1. Giai đoạn Neogen
84
3.3.2. Giai đoạn Đệ tứ
85
Chơng 4. phân tích địa mạo v ứng dụng GIS cảnh báo tai biến

lũ lụt lu vực sông thu bồn
89
4.1. Hiện trạng tai biến lũ lụt trên lu vực sông Thu Bồn
89
4.1.1. Lũ ở vùng đồng bằng hạ lu
89
4.1.2. Lũ ở vùng trung và thợng lu
90
4.2. Phân tích địa mạo trong mối liên quan đến tai biến lũ lụt lu vực
sông Thu Bồn
94
4.2.1. Trận lũ lịch sử năm 1999 trên đồng bằng hạ lu sông Thu Bồn
94
4.2.1.1. Các hình thức lũ lụt trên đồng bằng 94
4.2.1.2. Những dấu vết địa mạo của lũ lụt trên đồng bằng hạ lu sông Thu
Bồn và ý nghĩa cảnh báo của chúng
95
4.2.2. Lũ quét năm 1999 trên lu vực sông Túy Loan
104

vi
4.2.3. Lũ quét năm 1964 trên lu vực sông Ngọn Thu Bồn trong mối liên hệ
với các đặc trng địa mạo của thung lũng sông
105
4.2.4. Nhận xét tổng quát
107
4.3. Cảnh báo tai biến lũ lụt lu vực sông Thu Bồn trên cơ sở nghiên
cứu địa mạo và ứng dụng GIS
107
4.3.1. Bản đồ địa mạo chuyên đề phục vụ cảnh báo tai biến lũ lụt

107
4.3.2. Cảnh báo tai biến lũ lụt phần hạ lu sông Thu Bồn
110
4.3.3. Cảnh báo tai biến lũ lụt đoạn trung lu sông Thu Bồn
115
4.3.4. ứng dụng các nghiên cứu địa mạo và GIS trong đánh giá tai biến lũ
quét - bùn đá lu vực sông Thu Bồn
116
4.3.4.1. Cơ sở ứng dụng và quy trình đánh giá 116
4.3.4.2. Cảnh báo tai biến lũ lụt lu vực sông Thu Bồn 131
4.4. Phân vùng nguy cơ tai biến lũ lụt lu vực sông Thu Bồn trên cơ sở
địa mạo
132
4.4.1. Cơ sở phân vùng
132
4.5.2. Phân vùng nguy cơ tai biến lũ lụt và các kiến nghị cho việc giảm
thiểu thiệt hại
134
Kết luận
148
Danh mục các công trình khoa học của tác giả
liên quan đến luận án
151
Ti liệu tham khảo
152


vii

Danh mục các chữ viết tắt

KĐ
Kinh đông
VB
Vĩ bắc
Đ
Hớng đông
T
Hớng tây
N
Hớng nam
B
Hớng bắc
ĐB
Hớng đông bắc
TB
Hớng tây bắc
ĐN
Hớng đông nam
TN
Hờng tây nam
GIS
Hệ thông tin địa lý (Geographic Information System)
GPS
Hệ thống định vị toàn cầu (Geographic Position System)
DEM
Mô hình số độ cao địa hình (Digital Elevation Model)
PR
Proterozoi

PZ
Paleozoi
MZ
Mezozoi
GTCC
Giao thông công chính
QL
Quốc lộ


viii
Danh mục các bảng
Bảng 1.1.
Phân loại tai biến thiên nhiên theo nguồn gốc phát sinh
Bảng 1.2.
Mối quan hệ giữa các đơn vị địa mạo và tình trạng ngập lụt
Bảng 2.1.
Một số đặc trng khí hậu khu vực
Bảng 2.2.
Lợng ma trung bình tháng và năm tại một số trạm đo
Bảng 2.3.
Tần suất bão đổ bộ vào lu vực sông Thu Bồn và lân cận
Bảng 2.4.
Các loại hình lớp phủ thực vật trên lu vực sông Thu Bồn
Bảng 4.1.
Số liệu mực nớc lũ và độ sâu ngập tại một số vị trí trên đồng bằng hạ
lu sông Thu Bồn qua các đợt lũ lớn gần đây
Bảng 4.2.
Độ sâu ngập lụt tại Cầu Bình Long thực đo tơng ứng mực nớc đỉnh
lũ trạm ái Nghĩa và tính toán theo cấp mực nớc trạm ái Nghĩa

Bảng 4.3.
Độ sâu ngập lụt tại ngã ba Nguyễn Thái Học - Bạch Đằng (Hội An)
thực đo tơng ứng mực nớc đỉnh lũ trạm Hội An và tính toán theo
cấp mực nớc trạm Hội An
Bảng 4.4.
Trọng số đối với khả năng gây trợt lở của các thành tạo địa chất
chính trong lu vực sông Thu Bồn
Bảng 4.5.
Điểm trọng số theo tuổi của các bề mặt địa hình nằm ngang và hơi
nghiêng đối với sự phát triển vỏ phong hóa
Bảng 4.6.
Điểm trọn
g
số cho các đơn vị địa mạo
đối với khả năng trợt lở trên lu vực sông Thu Bồn
Bảng 4.7.
Điểm trọng số đối với khả năng phát sinh trợt lở, dòn
g
bùn đá
trong các lớp thông tin trắc lợng địa hình đợc đa vào mô hình
đánh giá
Bảng 4.8.
Điểm trọn
g
số cho
q
uan hệ
g
iữa hớn
g

cắm của
đá gốc và hớng sờn đối với khả năng gây trợt
Bảng 4.9.
Xác định trọng số giữa các lớp thông tin địa mạo, lợng ma đối với
nguy cơ phát sinh trợt lở theo mô hình của T.L. Saaty
Bảng 4.10.
Điểm trọn
g
số cho
q
uan hệ
g
iữa hớn
g
cắm của
đá gốc và hớng sờn đối với khả năng gây trợt


ix
Danh mục hình vẽ, bản đồ

Hình 1.1.
Sơ đồ khu vực nghiên cứu
Hình 1.2.
Sơ đồ biểu diễn sự phát triển của Địa mạo thủy văn
Hình 2.1.
Sơ đồ phân tầng độ cao lu vực sông Thu Bồn
Hình 2.2.
Bản đồ địa chất lu vực sông Thu Bồn
Hình 2.3.

Sơ đồ các đới đứt gãy đang hoạt động lu vực sông Thu Bồn
Hình 2.4.
Sơ đồ khe nứt lu vực sông Thu Bồn
Hình 2.5.
Sơ đồ phân bố lợng ma trung bình năm lu vực sông Thu Bồn
Hình 2.6.
Sơ đồ mạng lới thủy văn lu vực sông Thu Bồn
Hình 3.1.
Sơ đồ cấu trúc địa hình lu vực sông Thu Bồn
Hình 3.2.
Sơ đồ mặt cắt địa chất - địa mạo dọc đồng bằng hạ lu sông Thu Bồn
Hình 3.3.
Bản đồ địa mạo lu vực sông Thu Bồn
Hình 4.1.
Một phần bức ảnh Radarsat chụp khu vực ái Nghĩa- Điện Bàn ngày
7.11.99
Hình 4.2a.
Sơ đồ dự báo sự nắn thẳng dòng chảy sông Vu Gia (Thu Bồn) tại khu
vực Đại Cờng - Đại Nghĩa
Hình 4.2b.
Sơ đồ diễn biến của hiện tợng khôi phục lòng sông cũ, cô lập và gây
thiệt hại cho dân c sinh sống trên các bãi ven sông
Hình 4.3.
Sơ đồ diễn biến hiện tợng phá hủy cầu cống do lũ tràn bờ
Hình 4.4.
Hiện t
ợng xâm thực giật lùi phía sau vật chớng ngại vật
Hình 4.5.
Đoạn cửa lấp phía trong có dạng lồi lõm (a) và doi cát hình thành
trớc cửa sông Thu Bồn (b) trên ảnh máy bay năm 1988, cồn cát này

sau đó bị phá huỷ bởi trận lũ năm 1999 và làm thiệt hại gần 30 hộ dân
Hình 4.6.
Bình đồ khu vực sông Túy Loan
Hình 4.7.
Hình thái thung lũng sông Ngọn Thu Bồn và mối quan hệ với phơng
cấu trúc địa chất
Hình 4.8.
Bản đồ địa mạo đồng bằng hạ lu sông Thu Bồn

x
Hình 4.9.
Bản đồ địa mạo phục vụ cảnh báo lũ lụt đồng bằng hạ lu sông
Thu Bồn
Hình 4.10.
So sánh diện ngập lụt từ bản đồ địa mạo phục vụ cảnh báo lũ lụt với
bản đồ phân tầng độ cao chi tiết
Hình 4.11.
Mô phỏng kết quả tính toán độ sâu ngập lụt vùng đồng bằng hạ lu
sông Thu Bồn
Hình 4.12.
Bản đồ độ sâu ngập lụt tơng ứng với mực nớc lũ năm 1999 đồng
bằng hạ lu sông Thu Bồn
Hình 4.13.
Bản đồ địa mạo vùng trung lu sông Ngọn Thu Bồn
Hình 4.14.
Bản đồ địa mạo phục vụ cảnh báo tai biến lũ lụt vùng trung lu sông
Ngọn Thu Bồn
Hình 4.15.
Mô hình quan niệm ứng dụng nghiên cứu địa mạo và GIS trong
nghiên cứu cảnh báo tai biến lũ lụt

Hình 4.16.
Thang đánh giá trọng số trong mỗi lớp thông tin đối với trợt lở đất
Hình 4.17.
Ví dụ về ma trận so sánh theo cặp
Hình 4.18.
Sơ đồ quy trình đánh giá tai biến lũ quét - bùn đá lu vực sông Thu
Bồn trên cơ sở nghiên cứu địa mạo và ứng dụng GIS
Hình 4.19.
Sơ đồ độ dốc trớc và sau khi đợc đánh giá trọng số cho nghiên cứu
lũ quét- bùn đá
Hình 4.20.
Sơ đồ mật độ chia cắt ngang trớc (a) và sau (b) khi đợc đánh giá
trọng số cho nghiên cứu lũ quét- bùn đá
Hình 4.21.
Sơ đồ chia cắt sâu trớc (a) và sau (b) khi đ
ợc đánh giá trọng số cho
nghiên cứu lũ quét- bùn đá
Hình 4.22.
Sơ đồ hớng sờn trớc (a) và sau (b) khi tích hợp với hớng cắm của
đá gốc
Hình 4.23.
Bản đồ nguy cơ trợt lở lu vực sông Thu Bồn
Hình 4.24.
Bản đồ cảnh báo tai biến lũ lụt lu vực sông Thu Bồn
Hình 4.25.
Sơ đồ các kiểu địa hình lu vực sông Thu Bồn
Hình 4.26.
Bản đồ phân vùng nguy cơ tai biến lũ lụt trên cơ sở địa mạo lu vực
sông Thu Bồn

xi
Danh mục ảnh

ảnh 3.1.
Đoạn thung lũng sông bị thắt hẹp trên sông A Vơng nơi trớc khi đổ
vào sông Vu Gia
ảnh 3.2.
Đờng sắt Bắc-Nam đợc đắp cao để tránh mực lũ cao nhất
ảnh 3.3.
Sờn đổ lở trên đá granit ở phía sờn nam núi Bà Nà
ảnh 3.4.
Sờn bóc mòn tổng hợp trên núi Phớc Tờng
ảnh 3.5.
Sờn bóc mòn-kiến trúc-thạch học, dạng cuesta ở khu vực núi Bàn Cờ
ảnh 3.6.
Sờn xâm thực - bóc mòn ở thợng nguồn sông A Vơng
ảnh 3.7.
Khe xói phát triển trên sờn thung lũng sông Giang
ảnh 3.8.
Bề mặt tích tụ sông - sờn tích - lũ tích ở trung lu sông Ngọc Thu Bồn
ảnh 3.9.
Các bậc thềm sông và bãi bồi ở thung lũng Trung Mang - Hiên
ảnh 3.10.
Thềm sông bậc I ở trung lu sông Ngọn Thu Bồn, gần TT. Tân An
ảnh 3.11.
Bề mặt bãi bồi cao ở phần trung lu s. Ngọn Thu Bồn (khu vực
Quế Ninh)
ảnh 3.12.
Lòng sông và bãi cát ven lòng trên s. Tranh (khu vực TT. Tiên Kỳ)

ảnh 4.1.
Cấu tạo hai lớp của bãi bồi sông Thu Bồn rất thuận lợi cho xói lở bờ
ảnh 4.2.
Dấu vết xâm thực giật lùi tại đờng phố Nông Sơn khi bị lũ tràn qua
năm 1998, 1999
ảnh 4.3.
Bãi tích tụ cát tại nơi dòng lũ tràn bờ theo lòng sông cổ
ảnh 4.4.
Một đoạn lòng cổ của sông Thu Bồn đã đợc cải tạo để trồng lúa và dải
ao sen kéo dài, phía xa là vách xâm thực cổ
ảnh 4.5.
Lòng sông cổ đợc tái hoạt độn
g
tron
g
mùa lũ 1998,
gây sập cầu đờng sắt Bàu Tai
ảnh
4.6.
Lòng sông dạng đan tết bện thừng, thuận lợi cho xói lở bờ
ảnh 4.7a.
Lòng sông cổ ở phía tây cầu Kỳ Lam bị lũ khơi lại một phần (a) năm
1998
ảnh 4.7b.
và tái hoạt động nh một lòng sông thực thụ (b) vào mùa lũ năm 1999
ảnh
4.8.
Vách xâm thực cắt vào bờ lồi và bãi tích tụ ven lòng xuất hiện dới

xii

chân bờ lõm khúc uốn trên sôn
g
Tú
y
Loan
ảnh 4.9.
Lớp cát do lũ 1999 bồi lấp mặt ruộng ven sông Thu Bồn
ảnh 4.10.
Vụng lũ xoáy hình thành sau ngọn lũ vợt qua gầm cầu Bàu Tai gây
nên sập đổ cầu và bồi lấp cát, tảng đá lên mặt ruộng
ảnh
4.11.
Dấu vết h hại đờng sắt (đoạn cầu Đỏ) do xâm thực giật lùi khi bị lũ
tràn qua
ảnh 4.12.
Nhà sập đổ do xâm thực giật lùi, khi dòng lũ vợt qua chớng ngại vật
dạng tuyến tại Điện Dơng
ảnh 4.13.
Kè lát mái ở mặt sau đoạn đờng cắt qua lòng sông cổ tránh xâm thực
giật lùi khi bị lũ tràn qua
ảnh
4.14.
Khách sạn Victoria Hội An đợc xây dựng ngay trên đọan cửa Lở
ảnh 4.15.
Ngay cạnh chiếc kè bảo vệ đơn giản của khách sạn Victoria là đoạn bờ
sông vẫn đang tiếp tục bị xói lở
ảnh
4.16.
Cầu bắc qua sông Túy Loan trên đờng đi Bà Nà đợc xây dựng trên
bãi bồi thấp làm lòng sông thắt lại và đã bị h hại vào mùa lũ năm

1999
ảnh 4.17.
Thung lũng sông Ngọn Thu Bồn bị thắt hẹp đến tối đa tại đoạn Hòn
Kẽm-Đá Dựng (xã Hiệp Hòa, huyện Hiệp Đức)
ảnh
4.18.
Nón lũ tích với những khối tảng hỗn độn ở phía sau đoạn thắt ở Hòn
Kẽm - Đá Dựng



1
mở đầu
1. Tính cấp thiết của luận án
Từ nửa cuối thế kỉ 20, trên Trái Đất đã và đang diễn ra với tần xuất và cờng
độ cao những quá trình bất lợi cho sự tồn tại và phát triển bền vững của tất cả các
quốc gia, không kể giàu hay nghèo, phát triển hay kém phát triển. Cũng từ đấy,
ngời ta bắt đầu đề cập nhiều và sâu sắc hơn đến những vấn đề tai biến mang tính
toàn cầu, trong đó phải kể đến lũ lụt - một loại thiên tai thờng xuyên xảy ra với mức
độ dờng nh ngày càng nguy hiểm, gây ra những thiệt hại nặng nề cho con ngời
và môi trờng. ở Việt Nam, theo thống kê của Ban Phòng chống lụt bão trung ơng,
từ năm 1971 đến năm 2001 thiệt hại do thiên tai gây ra, trong đó chủ yếu do lũ lụt,
lên tới hàng chục tỷ USD và có trên 15.500 ngời chết và mất tích. Chỉ riêng trận lũ
năm 1999 đã làm thiệt mạng 717 ngời, 218 ngời mất tích, tổng thiệt hại về vật chất
lên đến trên 4000 tỷ đồng VN.
Sông Thu Bồn, một trong những sông lớn ở Trung Bộ, có lu vực rộng
10300km
2
, và cũng là lu vực sông đứng vào hàng có tai biến lũ lụt và trợt lở đất cao
nhất cả nớc. Trong phạm vi lu vực có nhiều trung tâm kinh tế, văn hóa quan trọng,

nh thành phố cảng Đà Nẵng, phố cổ Hội An, kinh đô cổ Trà Kiệu. Phần phía tây
lu vực là nơi c trú của đồng bào các dân tộc ít ngời có đời sống khó khăn, đang
cần đợc phát triển về mọi mặt. Hàng loạt thị trấn đang có nhu cầu đô thị hóa và phát
triển công nghiệp, nh Prao, Thạch Mỹ, Khâm Đức, Trà My.
Bắt nguồn từ các trung tâm ma lớn của Việt Nam nh Bà Nà, Trà Mi, Ngọc
Linh với lợng ma trung bình năm đạt trên 4000mm, kết hợp với tính chất ma
tập trung theo mùa và đặc điểm của địa hình lu vực là địa hình núi ở thợng lu
quá dốc, đồng bằng hạ lu quá thoải, còn dải đồi trung du lại rất hẹp, thậm chí
nhiều nơi không có, lu vực sông Thu Bồn có điều kiện thuận lợi cho sự hình thành
lũ quét ở trung và thợng lu, ngập lụt ở hạ lu. Thêm vào đó, cấu trúc địa mạo
của đồng bằng hạ lu với các đê cát tự nhiên và các tuyến đờng giao thông chắn
vuông góc với hớng dòng chảy càng làm gia tăng nguy cơ ngập lụt và xói lở bờ
sông ở đây. Trong lịch sử đã từng xảy ra những trận lũ quét với sự tàn phá ghê
gớm. Năm 1964 lũ quét trên lu vực của sông Thu Bồn và sông Ly Ly đã làm cho
hàng ngàn ngời chết, nhiều thôn làng ở Hiệp Đức, Quế Sơn gần nh bị xoá sổ
hoàn toàn. ở các huyện Đại Lộc, Tây Giang, Nam Giang, Bắc và Nam Trà My hầu
nh mùa m
a lũ nào cũng xuất hiện lũ quét, gây tổn thất nặng nề cho địa phơng


2
về ngời và của. Trong 20 năm gần đây đã có trên 20 lần xuất hiện lũ lớn trên báo
động 3; trận lũ cuối năm 1999 đạt xấp xỉ đỉnh lũ cao nhất trong chuỗi số liệu đo đợc
từ trớc tới nay, làm ngập lụt và gây thiệt hại nghiêm trọng cho các khu đô thị lớn,
các khu di tích văn hoá lịch sử, các cụm dân c, các khu công nghiệp cũng nh các
cơ sở hạ tầng tập trung dày đặc ở phần đồng bằng hạ lu sông. Đặc biệt, hiện nay
đang có nhiều dự án xây dựng các công trình thuỷ điện vừa và nhỏ ở phần thợng
lu, nên không làm tốt công tác nghiên cứu, cảnh báo và phòng tránh, lũ quét có
thể đe doạ và gây nguy hại cho các công trình này, hoặc chính bản thân những
công trình này có thể gây ra lũ quét ở phần phía sau đập.

Tai biến lũ lụt có thể đợc nghiên cứu và tìm cách giảm thiểu bằng những
cách tiếp cận khác nhau. Việc nghiên cứu chúng trong mối quan hệ với địa hình
sẽ góp phần làm sáng tỏ quy mô, nguyên nhân và khả năng gây thiệt hại của
chúng, đồng thời chỉ ra đợc các dấu hiệu của những địa điểm đặc biệt nhạy cảm
với dạng tai biến này. Đây cũng là lý do để NCS chọn đề tài Nghiên cứu địa
mạo phục vụ giảm nhẹ thiệt hại do tai biến lũ lụt lu vực sông Thu Bồn.
Các giải pháp kiến nghị nhằm giảm thiểu tai biến lũ lụt của đề tài sẽ là cơ sở khoa
học quan trọng và rất cần thiết cho công tác quy hoạch và phát triển bền vững của
Quảng Nam và Đà Nẵng.
2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài
2.1. Mục tiêu đề tài
Làm sáng tỏ mối quan hệ giữa địa hình, các quá trình địa mạo với diễn biến
của tai biến lũ lụt làm cơ sở khoa học cho công tác cảnh báo và đề xuất các giải
pháp giảm nhẹ thiệt hại do chúng gây ra trên lu vực sông Thu Bồn.
2.2. Nội dung nghiên cứu
1. Tổng quan cơ sở lý luận và thực tiễn của nghiên cứu địa mạo cho giảm thiểu tai
biến lũ;
2. Xác định hiện trạng và nghiên cứu dấu vết của tai biến lũ;
3. Phân tích các nhân tố ảnh hởng tới quá trình phát sinh tai biến lũ: đặc điểm khí
hậu và những bất thờng của thời tiết, cấu trúc thạch học và cấu trúc kiến tạo,
chế độ thuỷ văn, lớp phủ thực vật, các hoạt động nhân sinh,v.v. Thành lập các
loại bản đồ địa mạo và bản đồ chuyên đề phục vụ cho các nội dung của đề tài;
4. Nghiên cứu đặc điểm địa mạo của lu vực sông, nh các đặc trng trắc lợng
hình thái, nguồn gốc, tuổi và lịch sử phát triển địa hình, các quá trình động lực
hiện đại;


3
5. Phân tích cấu trúc địa mạo chung của toàn lu vực và một số lu vực bộ phận từng
chịu nhiều tai biến và mối quan hệ của chúng với khả năng phát sinh tai biến lũ;

6. Bớc đầu dự báo xu hớng phát triển và đề xuất biện pháp cảnh báo lũ trên cơ sở
phân tích địa mạo và sự trợ giúp của GIS để giảm nhẹ thiệt hại do chúng gây ra
trên những bộ phận hình thái khác nhau của lu vực sông Thu Bồn.
3. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tợng nghiên cứu là địa hình và các quá trình địa mạo trong mối quan
hệ của chúng với tai biến lũ lụt trên lu vực.
Về mặt không gian, địa bàn nghiên cứu bao gồm toàn bộ lu vực sông Thu
Bồn thuộc địa phận các tỉnh Đà Nẵng, Quảng Nam và một phần của tỉnh KonTum.
Vùng nghiên cứu đợc giới hạn bởi các tọa độ:
14
0
54 đến 16
0
13 VB và
107
0
12 đến 108
0
30 KĐ.
Lu vực sông Thu Bồn mang tính đại diện cao cho thung lũng sông Miền
Trung, có cấu trúc địa chất đa dạng, khí hậu có sự phân hóa hai mùa khô - ma sâu sắc
với nhiều diễn biến phức tạp của thời tiết, gây ra tai biến lũ lụt hết sức nguy hiểm.
4. các luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1. Cấu trúc địa hình lu vực sông Thu Bồn phản ánh rõ mối tơng tác
giữa cấu trúc địa chất, hoạt động tân kiến tạo với các quá trình ngoại sinh và là
nhân tố có ảnh hởng to lớn đến sự phát sinh và diễn biến của các quá trình tai biến
lũ, bao gồm lũ quét, lũ quét - bùn đá và ngập lụt.
Luận điểm 2. Phân tích địa mạo một cách toàn diện kết hợp với ứng dụng công
nghệ Hệ thông tin địa lý (GIS) là cách tiếp cận cho phép xác định có hiệu quả và
đáng tin cậy những vùng có nguy cơ tai biến cao liên quan đến lũ lụt để có giải

pháp giảm thiểu cụ thể.
5. những điểm mới của luận án
5.1. Tiếp cận hệ thống để phân tích một cách toàn diện các tác nhân địa mạo
trong một lu vực hoàn chỉnh đối với tai biến lũ lụt.
5.2. Đã đề xuất phơng pháp xác định độ sâu ngập lụt bằng công nghệ GIS
một cách có phân hóa tùy thuộc vào những đặc trng hình thái và nguồn gốc của
các thành tạo địa mạo; đối với những dạng địa hình đầm phá cổ nằm song song với
đờng bờ biển hiện đại và vuông góc với hớng lan truyền lũ thì dùng phơng pháp


4
làm dày đờng đồng mức. Đối với những dạng địa hình tích tụ sông nh bãi bồi,
bậc thềm sông thì phải sử dụng lớp thông tin về nguồn gốc địa hình với việc chi tiết
hóa tối đa các mực bãi bồi và gộp các bậc thềm theo những nhóm có độ cao gần
gũi với nhau.
5.3. Phân biệt đợc hai pha trong một trận lũ quét kiểu vỡ dòng trên các
sông suối lớn làm cơ sở cho việc cảnh báo tai biến, giảm nhẹ thiệt hại: pha 1, dòng
lũ làm cô lập các khu dân c nằm trên các bãi bồi cao hay các mảnh sót của thềm
sông suối bậc 1 do sự khôi phục lại các lòng sông cổ; pha 2, khi các đập chắn tạm
thời ở phần thợng nguồn bị chọc thủng, lũ tràn về dới dạng sóng lũ quét gây phá
hủy các khu dân c.
5.4. Xây dựng đợc sơ đồ phân vùng nguy cơ tai biến lũ lụt lu vực sông
Thu Bồn phục vụ giảm nhẹ thiệt hại do lũ trên cơ sở địa mạo.
6. ý nghĩa khoa học và thực tiễn
6.1. Việc thực hiện đề tài có ý nghĩa về mặt lý luận và thực tiễn khi phân
tích một cách hệ thống các hợp phần tự nhiên theo lu vực trong mối quan hệ với
tai biến lũ. Đặc biệt, việc lựa chọn một lu vực sông làm đối tợng nghiên cứu cho
cách tiếp cận địa mạo là rất có ý nghĩa, bởi vì chỉ trong một lu vực sông mới thể
hiện đợc một cách đầy đủ và hoàn chỉnh nhất ba mắt xích gắn bó hữu cơ: phá
huỷ ệ vận chuyển ệ tích tụ.

6.2. Tạo ra một hình mẫu có cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu tai biến lũ
bằng phơng pháp địa mạo với sự trợ giúp của công nghệ GIS, qua đó đã xây dựng
đợc sơ đồ phân vùng nguy cơ tai biến phục vụ cho việc cảnh báo tai biến lũ lụt
trên cơ sở địa mạo cho toàn lu vực sông Thu Bồn.
6.3. Các giải pháp, kiến nghị nhằm giảm thiểu tai biến lũ của đề tài sẽ là cơ
sở khoa học cần thiết cho công tác quy hoạch lãnh thổ và phát triển bền vững của
Quảng Nam và Đà Nẵng.
7. Cơ sở tài liệu của luận án
Cơ sở tài liệu phục vụ cho quá trình làm luận án bao gồm:
7.1. Tài liệu từ các đề tài do tác giả trực tiếp tham gia hoặc chủ trì
- Các đề tài nghiên cứu tai biến lũ tác giả đã và đang chủ trì: đề tài cấp Trờng
ĐHKH Tự nhiên Nghiên cứu ảnh hởng của đặc điểm địa mạo tới độ nhạy cảm
ngập lụt vùng đồng bằng Huế trên cơ sở ứng dụng Viễn thám và GIS, 1999; đề


5
tài QG 06.36 Nghiên cứu đánh giá tai biến lũ lụt lu vực sông Thu Bồn trên cơ
sở ứng dụng phơng pháp địa mạo và công nghệ GIS, 2006-2008.
- Các đề tài nghiên cứu tai biến lũ lụt tác giả đã và đang trực tiếp tham gia: đề
tài QG 09.10 Nghiên cứu tai biến thiên nhiên trên cơ sở phơng pháp địa
mạo phục vụ phát triển đô thị ở phần hạ lu sông Thu Bồn, 2002; Đề tài QT-
98-12 Nghiên cứu địa mạo phục vụ quy hoạch và phát triển đô thị vùng đồng
bằng ven biển Đà Nẵng - Quảng Ngãi, 2000; Đề tài NCCB- 740504 Nghiên
cứu tai biến thiên nhiên lu vực sông Thu Bồn trên cơ sở ứng dụng địa mạo
và hệ thông tin địa lý, 2005; Đề tài NCCB-7 029 06 Nghiên cứu địa mạo và
tai biến thiên nhiên cho phát triển bền vững đới bờ biển Quảng Nam - Đà
Nẵng, 2006-2008.
7.2. Các tài liệu đợc thu thập và tổng hợp
- Các tài liệu nghiên cứu về địa mạo, địa chất, khí hậu, thuỷ văn, vỏ phong hoá,
thổ nhỡng, thực vật, môi trờng hiện có về khu vực nghiên cứu;

- Các công trình nghiên cứu tai biến lũ lụt nói riêng và tai biến thiên nhiên nói
chung trên cơ sở nghiên cứu địa mạo do NCS chủ trì hoặc là đồng tác giả;
- Các công trình nghiên cứu lũ lụt của các nhà địa mạo trên thế giới;
- Các công trình và tài liệu nghiên cứu về lũ lụt đã công bố liên quan đến khu vực
nghiên cứu;
- Các bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000, 1:50.000, ảnh vệ tinh Landsat TM năm
1989, 2001, ảnh máy bay năm 1970, 1989 và các bản đồ chuyên đề khác có
liên quan;
- Các đề tài do Bộ môn Địa mạo, Trờng ĐHKH Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội thực
hiện trong quá trình hợp tác nghiên cứu với Cục Địa chất Việt Nam.
8. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của luận án đợc trình bày trong 4
chơng:
Chơng 1. Tổng quan tiếp cận địa mạo trong nghiên cứu giảm thiểu tai biến lũ lụt
Chơng 2. Các nhân tố ảnh hởng đến sự thành tạo địa hình và phát sinh tai biến
lũ lụt trên lu vực sông Thu Bồn
Chơng 3. Đặc điểm địa mạo lu vực sông Thu Bồn
Chơng 4. Phân tích địa mạo và ứng dụng GIS cảnh báo tai biến lũ lụt lu vực
sông Thu Bồn

6
Chơng 1
Tổng quan tiếp cận địa mạo
trong nghiên cứu giảm thiểu tai biến lũ lụt

1.1. Tổng quan về tai biến lũ lụt
1.1.1. Khái quát chung về lũ
Lũ là một hiện tợng có biểu hiện về tai biến, gây ra do các dòng nớc có
lu lợng lớn, động năng mạnh dị thờng, thờng diễn ra trong phạm vi các lòng
dẫn của dòng chảy tự nhiên hay nhân tạo, hoặc mở rộng trên các địa hình trũng

thấp kề cận các dòng chảy, với sức nớc có thể cuốn đi các vật cản tự nhiên nh
đất, đá, cây cối cho đến nhà cửa, cầu cống, đê đập , có thể làm phá huỷ địa hình
và đe doạ đến tính mạng con ngời. Dòng nớc này đi kèm sau các trận ma nguồn
lớn, bão hoặc liên quan đến các sự cố về đê, đập, hồ chứa, Tuỳ thuộc vào đặc
điểm hoạt động, tính chất của dòng lũ mà phân biệt các loại khác nhau: lũ lụt
(Flood) và lũ quét (Flash Flood).
1.1.1.1. Lũ lụt (Flood)
Lũ lụt với nghĩa chung, thông thờng, thực tế đã bao hàm hai hiện tợng: lũ
diễn ra trớc và lụt là hệ quả tiếp theo. Trong mùa lũ, những trận ma lớn liên tiếp
trên lu vực làm cho nớc sông từng đợt nối tiếp nhau dâng cao, tạo ra những trận
lũ trong sông, suối. Khi lũ lớn, nớc lũ tràn qua bờ sông hay bờ đê, chảy vào và
gây ra ngập lụt trên các vùng đất thấp hai bên bờ sông.
Liên quan đến lũ lụt có khá nhiều khái niệm và định nghĩa khác nhau. Trong
cuốn bách khoa toàn th wikipedia, lũ lụt - flood (theo tiếng Anh cổ là Flod, một
từ thông dụng của ngôn ngữ Giec-manh) đợc định nghĩa là sự chảy tràn của nớc
làm ngập chìm các vùng đất. Trong từ điển Oxford, lũ lụt đợc định nghĩa là một
thể nớc đợc dâng cao, mở rộng và làm ngập tràn các vùng đất vốn/thông thờng
không bị ngập nớc. Trong các tài liệu về thời tiết, thuật ngữ lũ lụt là để chỉ hiện
tợng ngập lụt các vùng đất khô bởi dòng chảy lớn, hay dòng chảy tràn bờ từ các
con sông, suối, hoặc là các vùng nớc đợc hình thành ở tại/gần nơi có ma. Còn tổ
chức nhân đạo quốc tế Tearfund thì đa ra quan niệm về lũ lụt là nớc lũ từ

7
sông/biển chảy tràn ngập lên các vùng vốn là vùng đất khô.v.v Trong khuôn khổ
của luận án này chúng tôi đề cập đến hiện tợng lũ lụt do sông, theo đó lũ lụt đợc
hiểu là một hiện tợng tự nhiên mang tính chu kỳ của dòng sông, liên quan đến
ma lớn và kéo dài liên tục, vợt quá khả năng thẩm thấu của đất và khả năng tiêu
thoát nớc của các dòng chảy, do đó nớc chảy tràn lên và nhấn chìm các vùng
đất thấp ở hai bên bờ sông.
Dới đây là một số khái niệm liên quan đến lũ lụt:

- Đồng bằng ngập lũ (floodplain) thông thờng đợc hiểu là vùng đất nằm
kề bên các con sông và chịu ảnh hởng của lũ lụt theo định kỳ. Đây là nơi tiềm ẩn
nhiều nguy hiểm cho các hoạt động phát triển, nếu nh chúng bị đặt ở các vị trí
xung yếu đối với hoạt động của dòng lũ.
Đồng bằng ngập lũ có thể đợc quan niệm khác nhau trong mỗi lĩnh vực
nghiên cứu, nhng trên quan điểm địa mạo và phù hợp với đối tợng nghiên cứu
của đề tài này thì có thể coi nó tơng đồng với khái niệm bãi bồi hiện đại.
- Ngập lụt là hiện tợng nớc lũ tràn ngập một vùng nào đó trong một thời
gian không dài.
- Ngập úng là ngập lụt do nớc lũ và do ma tại chỗ (có nơi còn kết hợp với
thủy triều) ở một vùng nào đó mà nớc ngập lu giữ một thời gian dài hơn.
- Độ lớn của lũ là độ cao mà mực nớc sông dâng lên trong mùa lũ, nhng phổ
biến hơn, nó đợc nói đến nh là lu l
ợng cực đại của dòng chảy trong trận lũ.
- Đỉnh lũ là mực nớc cao nhất quan trắc đợc trong một trận lũ tại một
tuyến đo. Đỉnh lũ năm là đỉnh lũ cao nhất trong năm. Đỉnh lũ trung bình nhiều năm
là trị số trung bình của các đỉnh lũ năm trong thời kỳ quan trắc.
- Tần suất lũ là khoảng thời gian lặp lại (recurrence interval - RI), khoảng
thời gian trung bình giữa các trận lũ có một độ lớn nào đó. Nó có quan hệ với xác
suất xảy ra thông qua mối tơng quan sau:
1/P=RI
Nh vậy một trận lũ có xác suất xảy ra P=0,01 nghĩa là, khoảng thời gian
lặp lại của nó là 100 năm. Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng là nh vậy. Cũng có

8
thể gặp trờng hợp, một nơi vừa trải qua một trận lũ 100 năm mới có một lần vẫn
có thể gặp lại một trận tơng tự trong vài năm tiếp theo.
Có rất nhiều nhân tố ảnh hởng đến hình thức và mức độ của lũ lụt, nhng
cơ bản vẫn là do một hoặc hai trong số 3 nhân tố chính: trớc tiên là đặc điểm khí
hậu của vùng và cụ thể là chế độ ma, thứ hai là đặc điểm của mạng lớng thuỷ

văn và thứ ba là đặc điểm lớp mặt đệm của bồn lu vực. Các yếu tố này quy định
chế độ thuỷ văn (đặc điểm tiêu thoát nớc, trầm tích, những động lực địa mạo) của
sông chính và các phụ lu của chúng (Various, 1980; Viereck, 1973; Wisner,
1979) [125].
Môi trờng tự nhiên của lu vực chịu ảnh hởng của các yếu tố địa hình, địa
chất, thổ nhỡng và thực vật. Sự thấm nớc của các đá, khả năng giữ nớc của thực
vật và kết cấu của đất là những nhân tố có ý nghĩa đầu tiên. Những ảnh hởng do các
hoạt động của con ngời cũng có vai trò đáng kể đối với chế độ dòng chảy của sông,
ví dụ có thể bị thay đổi về căn bản do phá rừng hay xây dựng các con đê (Santema,
1966). Chẳng hạn, việc xây dựng những con đờng nổi cao nh những con đê chạy
vuông góc với hớng của dòng sông cũng có thể dẫn đến sự gia tăng tình trạng ngập
lụt và các tai biến liên quan khác [12, 19].
1.1.1.2. Lũ quét (Flash Flood)
Lũ quét là lũ xuất hiện đột ngột, hoạt động trong khoảng thời gian ngắn ngủi,
lan truyền với tốc độ cao và có sức công phá rất lớn. Liên quan đến tính chất của
dòng lũ, có thể phân biệt hai dạng lũ quét nớc và lũ quét- bùn đá.
Lũ quét nớc, hay còn đợc quan niệm là lũ ống, thờng gặp tại các vùng núi,
với các dòng chảy xiết và hung dữ trong các lòng chảy đơn giản dạng khe suối, khe
hẻm dạng chữ U hay V. Loại lũ này diễn ra bất chợt, cấp tập ngay sau khi có một
trận m
a nguồn, động năng lớn, nớc dâng rất nhanh, chảy xiết, thờng cuốn theo
cây cối bị đổ trên lòng khe và những vật cản khác. Dòng lũ rất hung dữ, nhng cũng
rút rất nhanh về trạng thái bình thờng. Từ đỉnh điểm của trận ma tạo lũ đến khi
hình thành lũ có khi chỉ một vài tiếng đồng hồ. Tuỳ theo khối lợng nớc nguồn,
quy mô trận ma, mà lũ ống có thể kéo dài từ vài ba tiếng đến một ngày.
Lũ quét- bùn đá là lũ mà trong thành phần dòng lũ, ngoài nớc ra còn có một
tỷ lệ đáng kể vật liệu cứng nh bùn, cát, đá tảng, cũng nh các vật liệu khác nh

9
gỗ, tre, nứa và các vật liệu liên quan đến các công trình nhân tạo bị dòng lũ quét

cuốn theo. Đó là những dòng cuồng lu chứa đầy bùn đá, chủ yếu xảy ra khi có
ma rào cờng độ lớn, khi kết thúc thờng để lại những khối tích tụ trầm tích hỗn
độn đặc trng, gọi là lũ tích. Sự xuất hiện của lũ bùn đá có thể liên quan tới: xói lở
lòng sông khi có ma cực lớn, do trợt lở đất, hoặc do phá vỡ các đê thiên nhiên đã
tồn tại từ trớc đó. Thông thờng hơn cả là khi có hiện tợng trợt lở tạo ra những
đập chắn tạm thời dẫn đến sự tích nớc, rồi sau khi bị chọc thủng, dòng nớc cuốn
theo nhiều bùn đá về phía hạ lu. Lợng chứa vật liệu rắn trong dòng lũ bùn đá có
thể thay đổi trong phạm vi rộng, từ 10 -15% đến 40- 60%.
Ngời ta phân biệt 2 loại dòng lũ bùn - đá: dòng đặc sệt, ít nớc và dòng
nớc cuồng lu mang theo nhiều bùn - đá. Loại thứ nhất có sức công phá rất mạnh
do khối vật chất rắn vận động hỗn độn bị dồn nén, tạo ra lực đẩy lớn, những tảng
đá vận động ở hai bên rìa và phía đầu dòng gây va đập mạnh phá hủy mọi vật
chớng ngại gặp trên đờng đi. Khi ngừng vận động, dòng bùn đá loại này dờng
nh ngng lại, giữ nguyên cấu trúc đã có trớc đó, chứ không phân dị theo độ
hạt, vì vậy mà tạo ra dạng tích tụ có hình con đê nổi cao. Thuộc loại này có thể nêu
trờng hợp trận lũ bùn - đá ở phía nam Liên Xô cũ từng đợc mô tả nh sau:
khối bùn - đá bao gồm đất cát, đá tảng, n
ớc ở phần ngọn dòng lũ tạo thành một
bức tờng thành dựng đứng lao từ trên núi xuống. Các tảng đá đi đầu, nửa chìm
trong khối bùn đặc, nửa nhô ra ngoài. Khi gặp vật cản trên bề mặt đáy suối, đá
tảng bị ùn lại, chìm ngập vào khối bùn cát tạo thành đập chắn tạm thời, khiến cho
mực nớc của dòng lũ cao lên tới 7-8m, tạo ra áp lực rất mạnh, rồi phá vỡ đập
chắn tạm đó và dòng lũ tiếp tục cuốn đi với mức hung dữ càng cao hơn. Đi sau các
khối đá tảng đó là khối dòng rắn phần lớn có độ hạt mịn trộn lẫn với đá bề dày tới
4 mét, chuyển động trong lòng dẫn rộng chừng 25 mét. Sau cùng là hỗn hợp lỏng
hơn, chảy với tốc độ nhanh hơn . Thể tích khối chất rắn mà dòng lũ bùn - đá
mang theo có thể tới 30-50% thể tích chung, thành phần độ hạt rất đa dạng và phụ
thuộc vào nguồn vật liệu phong hóa vụn trên sờn. Trọng lợng riêng khô của khối
chất rắn đọng lại dao động từ 1,6 đến 2,0 tấn/m
3

[23].
Loại dòng đặc sệt ít nớc đặc trng cho những nơi vỏ phong hóa có phong
phú nguồn vật liệu vụn rắn dễ dàng bị rửa trôi để cung cấp cho dòng lũ quét, có
ma cờng độ lớn và kéo dài, địa hình dốc, có cấu tạo địa chất dễ bị sụp lở. Nói

10
một cách khác, đó là những vùng có 2 yếu tố căn bản là điều kiện khí hậu khô khan
hoặc bán khô khan kết hợp với điều kiện địa chất có khả năng cung cấp nhiều vật
liệu vụn rắn cho dòng chảy. Đặc điểm này đặc trng ở các nớc ả- Rập, Bắc Phi và
Tây á, có lẽ đó cũng là lý do mà thuật ngữ CELI là một từ gốc ả- Rập (có nghĩa
là dòng cuồng lu bùn - đá) đợc dùng phổ biến trong văn liệu địa lý trên thế giới
[23]. Kiểu lũ bùn - đá này chỉ đặc trng cho những khu vực đang trong tình trạng
bất ổn định sinh học, ít gặp ở nơi có điều kiện khí hậu nh nớc ta.
Kiểu dòng lũ bùn đá thứ 2 do chứa nhiều nớc hơn nên vận động chủ yếu nhờ
động lực của dòng nớc loạn lu và hoạt động giới hạn trong lòng suối. Những
dòng lũ bùn đá thuộc loại này đa xuống nón phóng vật lợng vật chất rắn ít hơn
và trong khi tích tụ đã có dấu hiệu nhất định của sự phân dị trầm tích. Do xảy ra
đột ngột và vận động với tốc độ lớn, nên sức tàn phá của loại này cũng đáng kể.
Loại lũ bùn đá này có thể gặp ở tất cả những nơi khác có điều kiện thích
hợp, ví dụ ở miền núi nớc ta trong những năm gần đây, nghĩa là có khí hậu với
chế độ ma cờng độ lớn, kéo dài vài ba ngày liên tục, có cấu tạo địa chất - thạch
học và trạng thái mặt đệm thuận lợi. Đối với kiểu lũ bùn - đá này, điều kiện tiên
quyết là trên sờn các thung lũng nhỏ miền núi phải có lớp vỏ phong hóa dày, dễ bị
trợt lở hoặc sụp đổ khi có ma kéo dài để tạo ra đập dâng nớc tạm thời rồi sau
khi nó bị chọc thủng, dòng cuồng lu sẽ cuốn theo bùn đá của thân đập mà tạo
thành lũ quét với hàm lợng vật rắn cao (có thể tới 10-15%).
ở Việt Nam, qua phân tích tài liệu điều tra, khảo sát, mô tả các trận lũ quét
cho thấy một số đặc điểm chính sau [35]:
- Là những trận lũ xảy ra bất ngờ, duy trì trong một thời gian ngắn và có sức
tàn phá lớn;

- Các trận lũ chủ yếu xảy ra vào ban đêm, đầu mùa ma và càng những năm
về sau càng tăng lên;
- Nơi sinh lũ là ở đầu nguồn sông, độ dốc lớn, còn nơi chịu lũ thờng là nơi
tập trung dân c ở chân dốc, đáy thung lũng hoặc nơi hội tụ của một vài nhánh sông;
- Các lu vực xảy ra lũ quét thờng là nhỏ và có độ dốc lớn;

11
- Lu vực xảy ra lũ quét thờng bị tác động mạnh mẽ của các hoạt động
nhân sinh dới nhiều hình thức, dẫn đến dòng chảy mặt có động năng lớn gây xói
mòn và trợt lở phổ biến
- Hệ thống lòng dẫn thờng bị tắc ứ do địa hình hoặc do các đê chắn tự
nhiên hoặc nhân tạo, khi bị phá vỡ khiến cho dòng nớc càng trở nên hung dữ.
- Các hình thế thời tiết gây ma lớn dẫn tới lũ quét thờng là do tổ hợp của
vài ba yếu tố, nh áp thấp nóng, bão, không khí lạnh Tuy nhiên, sự gặp gỡ của
các loại hình này mỗi nơi mỗi khác và kết quả gây ma cũng rất khác nhau.
1.1.1.3. Tai biến lũ lụt
Theo nguồn gốc phát sinh, các tai biến thiên nhiên đợc phân chia thành các
nhóm khác nhau nh đợc trình bày trong bảng 1.1. Lũ lụt, lũ quét phát sinh do
ma lớn, nên đợc xếp vào nhóm tai biến khí tợng - thủy văn. Mặc dù vậy, hầu
hết những tai biến do lũ đều liên quan trực tiếp đến các hoạt động phá hủy địa hình
của dòng lũ, đặc biệt là những hiện tợng xuất hiện có tính chất đột biến, nh xói
lở chọc thủng cổ khúc uốn, khôi phục các lòng sông cổ, Bởi vậy, ngoài những
vấn đề liên quan đến hiện tợng ngập nớc và động lực dòng chảy, lũ còn đợc
xem xét nh một nhân tố gây phá hủy địa hình (bao gồm cả xói lở và bồi lấp).
Bảng 1.1. Phân loại tai biến thiên nhiên theo nguồn gốc phát sinh [16]
Tai biến
khí tợng - thuỷ văn
Tai biến
địa chất/ địa mạo
Tai biến sinh học

Bão tuyết và tuyết
Bão
Lũ lụt
Lũ quét
Hạn hán
Sơng mù
Sơng giá
Ma đá
Đổ lở
Xói mòn
Trợt đất
Cát chảy
Núi lửa
Động đất
Sóng thần
Do thực vật
Do động vật

1.1.2. Các hớng tiếp cận và phơng pháp nghiên cứu tai biến lũ lụt
Có nhiều hớng tiếp cận và phơng pháp nghiên cứu, cảnh báo tai biến lũ
lụt; các hớng chính bao gồm:

12
1.1.2.1. Nghiên cứu cơ chế và biến trình lũ trên quan điểm thủy văn
Phơng pháp mang tính cổ truyền đợc các nhà khoa học thuỷ văn áp dụng
cho việc dự báo mực nớc lũ trên các đoạn sông khác nhau là phơng pháp mực
nớc tơng ứng. Phơng pháp này dựa vào quy luật chuyển động của nớc trong
sông và vào quy luật tập trung nớc của lu vực từng nhánh sông và phân phối nó
dọc theo sông để tính toán và dự báo. Để dự báo lu lợng lũ truyền qua những
đoạn sông khác nhau, các nhà thuỷ văn thờng sử dụng các phơng pháp gần đúng

về tính toán dòng không ổn định và các mô hình thuỷ văn. Các phơng pháp gần
đúng có thể kể đến là phơng pháp Kalinin Miliukop (Liên Xô cũ) và
Muskingum (Mỹ).
Một trong những thế mạnh của hớng nghiên cứu thuỷ văn là sử dụng các
mô hình diễn toán lũ. Hiện nay có rất nhiều mô hình dự báo khác nhau nh: DHM,
HMS, TANK, SSARR, ANN, SCS, SWAT, VRSAP, MIKE 11-FF hay RUNOFF,
tuỳ từng trờng hợp cụ thể mà áp dụng mô hình hợp lý hoặc kết hợp giữa chúng với
nhau. Một số mô hình dự báo lũ thờng đợc các nhà thuỷ văn sử dụng:
- Mô hình SSARR là mô hình thuỷ văn gồm 3 thành phần cơ bản: mô hình
lu vực; mô hình hệ thống sông; và mô hình điều tiết hồ chứa. Đây là mô hình cơ
bản về kết cấu vật lý và thuỷ văn. T tởng của mô hình này là thoát lu từ các phụ
lu vực đợc xem nh nhập lợng của dòng chảy và đ
ợc dẫn tính từ thợng lu về
hạ lu qua các dòng sông và các hồ tự nhiên, hồ nhân tạo
- Mô hình DHM (Diffusion Hydrological Model) là mô hình kết hợp giữa
mô hình dòng một chiều trong sông và dòng hai chiều trên bãi sông, sử dụng các
tham số về độ cao, độ dốc của địa hình, các tham số của dòng chảy trong sông và
thể tích nớc vùng ngập để xây dựng bản đồ cảnh báo ngập lụt;
- Mô hình HMS (Hydrologic Modeling System) là một phần mềm hoàn
chỉnh tổng hợp phát triển và tiến bộ cho việc phân tích và nghiên cứu quá trình
thuỷ văn. Mô hình này đợc xây dựng dựa trên sự kết hợp của mô hình HEC-1
(Hydrological Engneering Centre) và hệ thông tin địa lý GIS. Đây là mô hình mô
phỏng quá trình thuỷ văn trong mùa lũ, chuyển hoá quá trình ma thành quá trình
dòng chảy trên từng lu vực bộ phân, sau đó là quá trình diễn toán lũ trong sông tự

13
nhiên và hồ chứa. Mô hình sử dụng các tham số trung bình về thời gian và không
gian để mô phỏng quá trình dòng chảy. Kích thớc lu vực con, chiều dài đoạn
sông diễn toán, hoặc thời đoạn tính toán đợc lựa chọn dựa vào đặc điểm địa vật lý
của lu vực, số liệu ma, dòng chảy sẵn có và độ chính xác đặt ra.

- Mô hình TANK, thuộc loại mô hình thông số tập trung, đã và đang đợc
ứng dụng để tính toán dòng chảy từ ma. Trong mô hình TANK, lu vực sông đợc
mô phỏng nh một chuỗi các bể chứa đợc sắp xếp theo hai phơng thẳng đứng và
nằm ngang. Giả thiết cơ bản của mô hình là dòng chảy và quá trình truyền ẩm là
các hàm số của lợng nớc trữ trong các tầng đất. Mô hình có hai dạng cấu trúc
đơn và kép. Mô hình TANK đơn không xét đến sự biến đổi của độ ẩm đất theo
không gian, nên nó thờng đợc sử dụng cho các lu vực sông ở vùng ẩm ớt. Mô
hình TANK kép có sự biến đổi của độ ẩm đất theo không gian. Lu vực đợc chia
thành các vành đai có độ ẩm khác nhau, mỗi vành đai đợc mô phỏng bằng mô
hình TANK đơn.
- Mô hình Mạng Thần kinh Nhân tạo (ANN) đợc thiết kế bắt chớc hệ
thống thần kinh tự nhiên. Tuy có nhiều loại mạng thần kinh nhân tạo nhng cho
đến nay, loại mạng đợc sử dụng nhiều nhất là mạng thần kinh nhân tạo truy hồi,
hay còn gọi là mạng đa lớp tri giác. Loại mạng này đợc tổ chức giống nh các lớp
của các phần tử tính toán (đợc gọi là các tế bào thần kinh neuron). Các tế bào
này đợc nối với nhau bởi các trọng số liên hệ giữa các lớp. Mạng đợc xây dựng
trên phơng pháp truy hồi, tức là sử dụng một tập các mẫu đầu vào và các mẫu đầu
ra. Một mẫu đầu vào đợc hệ thống sử dụng để tạo ra kết quả, sau đó kết quả tính
toán này sẽ đợc so sánh với kết quả thực đo. Nếu có sự sai khác thì phải hiệu
chỉnh lại trọng số, nếu không thì mô hình coi nh đã đợc chấp nhận.
- Mô hình RUNOFF mô phỏng dòng chảy mặt, là mô hình diễn toán quá
trình ma - dòng chảy từ bắt đầu ma đến khi kết thúc quá trình dòng chảy tại một
điểm vào lu vực tiêu thoát chung. Mô hình này sử dụng các tham số về lợng
ma, địa hình (độ cao, độ dốc), lớp phủ rừng, diện tích và độ dốc lu vực trung
bình để tính toán lũ.

14
Các mô hình và phơng pháp thuỷ văn có u điểm cho kết quả tính toán
tơng đối chính xác về các thông số ngập lũ (độ ngập sâu, lu lợng, tốc độ lan
truyền ) dọc theo các tuyến dòng chảy, đồng thời cho phép đa ra nhiều kịch bản dự

báo khác nhau. Tuy nhiên, do tính mô phỏng cao nên nhiều tham số đầu vào, đặc
biệt là địa hình, thờng bị khái quát đi nhiều, bởi vậy, việc giải quyết các vấn đề về
không gian ảnh hởng của lũ lụt, cảnh báo các hiện tợng tai biến có tính chất đột
biến và đặc biệt nguy hiểm liên quan đến địa hình nh lũ quét vỡ dòng, chọc thủng
cổ khúc uốn, các trục động lực theo hệ thống các lòng sông cổ bị tái hoạt động trong
lũ, v.v., bị hạn chế.
1.1.2.2. Nghiên cứu tai biến lũ lụt trên quan điểm địa mạo
Mục tiêu của việc nghiên cứu lũ lụt không phải chỉ xác định phạm vi ảnh
hởng của lũ hay những đặc điểm của nó đã diễn ra, mà còn phải dự báo đợc mức
độ tác động và những thiệt hại mà chúng có thể gây ra trong tơng lai (Cochrane,
1981). Để giải quyết vấn đề này, các nghiên cứu địa mạo có vai trò và ý nghĩa rất
quan trọng. Thứ nhất, các đơn vị địa hình của đồng bằng sẽ quy định dòng chảy
của lũ, sự lu thông cũng nh sự dồn ứ nớc vào những chỗ trũng, , điều đó cho
thấy nếu nghiên cứu và đo vẽ chi tiết đợc địa hình sẽ góp phần rất lớn cho việc
cảnh báo trớc những điều kiện về lũ sẽ xảy ra. Thứ hai, các bậc thềm sông trên
những vùng đồng bằng thấp và thành phần vật chất của chúng : cuội, sỏi, cát và sét
là sản phẩm tích tụ của chính các con sông đó trong quá khứ và nó có quan hệ mật
thiết với lũ lụt trong hiện tại và tơng lai. Ngoài ra, trên cơ sở phân tích địa hình
còn có thể chỉ ra trên bản đồ địa mạo các vùng có nguy cơ tai biến: bị ngập sâu,
các vùng đất canh tác nhạy cảm với lũ, các công trình dân sinh có nguy cơ bị phá
hỏng bởi lũ, các khu vực có thể bị xói lở hay có thể có hiện tợng trợt đất
Trong nghiên cứu, các nhà địa mạo có thể sử dụng ảnh vệ tinh kết hợp với
ảnh máy bay làm chìa khoá để giải đoán các đơn vị địa mạo chính trong vùng, hay
sử dụng các kết quả nghiên cứu của ngành thủy văn để giải quyết bài toán cảnh báo
lũ. Việc sử dụng công nghệ GIS còn cho phép xây dựng mô hình số độ cao để mô
phỏng địa hình thực trên cơ sở nội suy các số liệu độ cao có đợc từ bản đồ địa
hình, từ các điểm đợc xác định bằng GPS và từ các kết quả nghiên cứu đặc điểm
và các dấu vết địa mạo trên thực địa, từ đó, kết hợp với diện ngập lũ xác định