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

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5
1.1. Tổng quan về lũ ống, lũ quét 5
1.1.1. Khái niệm 5
1.1.2. Phân loại lũ quét và phương pháp nhận dạng lũ quét 5
1.1.3. Các nhân tố gây ra lũ ống, lũ quét 7
1.1.4. Đặc điểm cơ bản của lũ ống, lũ quét 11
1.1.5. Các giai đoạn hình thành lũ ống, lũ quét 12
1.1.6. Các tiêu chí cơ bản để xác định lũ ống, lũ quét 12
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu lũ ống, lũ quét trên thế giới và Việt Nam 13
1.2.1. Trên thế giới 13
1.2.2. Tại Việt Nam 15
1.3. Ứng dụng của GIS và viễn thám trong nghiên cứu và cảnh báo lũ ống, lũ quét 17
1.3.1. Úng dụng Viễn thám trong quản lý tai biễn lũ lụt 17
1.3.2. Khả năng ứng dụng GIS trong nghiên cứu và phân tích lũ ống, lũ quét 19
1.3.3. Tích hợp giữa viễn thám và GIS 20
1.4. Các phương pháp nghiên cứu 28
1.4.1. Các phương pháp nghiên cứu địa mạo truyền thống 28
1.4.2. Phương pháp viên thám và GIS 28
1.4.3. Khảo sát, nghiên cứu thực địa 28
CHƯƠNG 2. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TAI BIẾN LŨ ỐNG, LŨ QUÉT
HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA 29
2.1. Các nhân tố ảnh hưởng đến tai biến lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 29
2.2.1. Địa hình, địa mạo 29
2.2.2. Khí hậu, thủy văn 35
2.2.4. Nhân tố nhân tác 44
2.2. Đánh giá chung các nhân tố ảnh hưởng đến tai biến lũ tại huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn
La 48

CHƯƠNG 3. THÀNH LẬP BẢN ĐỒ VÀ ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TAI BIẾN LŨ ỐNG,
LŨ QUÉT HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA 50
3.1. Quy trình nghiên cứu 50
3.1.1. Ngoại nghiệp 50
3.1.2. Nội nghiệp 50
3.1.3. Cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu lũ ống, lũ quét 51
3.2. Thành lập bản đồ hiện trạng lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 52


3.3. Thành lập các bản đồ đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố ảnh hưởng đến lũ ống, lũ
quét 59
3.3.1. Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của độ dốc với lũ ống, lũ quét 59
3.3.2. Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của tích lũy dòng chảy (chỉ số ẩm ướt) 62
3.3.3. Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng mật độ sông suối đối với lũ ống, lũ quét 63
3.3.4. Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của các đơn vị địa mạo với lũ ống, lũ quét 66
3.3.5. Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của lớp phủ thực vật đối với lũ ống, lũ quét 68
3.3.6. Thành lập bản đồ vùng ảnh hưởng của hiện trạng sử dụng đất với lũ ống, lũ quét 70
3.3.7. Thành lập bản đồ vùng ảnh hưởng của rừng với lũ ống, lũ quét 72
3.4. Thành lập bản đồ dự báo nguy cơ lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 74
3.4.1. Xác định trọng số các yếu tố ảnh hưởng đến lũ ống, lũ quét 74
3.4.2. Thành lập bản đồ nguy cơ 78
3.4.3. Kiểm tra độ chính xác của dự báo 98
3.4.4. Kết quả và kiến nghị biện pháp phòng tránh lũ ống, lũ quét 99
KẾT LUẬN 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO 110
PHỤ LỤC 113

DANH MỤC HÌNH
Bản đồ hành chính khu vực nghiên cứu 3
Mối quan hệ của các nhân tố hình thành lũ ống, lũ quét 7
Ảnh Radar lũ quét tại Bắc Kạn ngày 11/07/2009 ( nguồn UNOSAT) 19
Dữ liệu ảnh Radar Thái Lan sử dụng để đánh giá thiệt hại do lũ 22
Mô phỏng lưu vực và bản đồ chỉ số ẩm ướt tách từ mô hình số DEM 23
Sơ đồ đường đẳng thời gian di chuyển ra tới cửa của nước mặt 26
Biểu đồ diện tích theo thời gian di chuyển ra tới cửa của nước mặt 26
Hình 2.1. Bản đồ địa mạo huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 31
Hình 2.2. Bản đồ khí hậu huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 37
Hình 2.3. Bản đồ hiện trạng rừng huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 43
Hình 2.1. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 45
Hình 3.1. Quá trình xử lý các lớp thông tin xây dựng bản đồ dự báo 51
Hình 3.2. Mô hình số độ cao huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 52
Hình 3.3. Bản đồ hiện trạng lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 53
Hình 3.4. Ảnh Landsat huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 54
Hình 3.5. Kết quả giải đoán ảnh Landsat huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 58
Hình 3.6. Quy trình xây dựng bản đồ đánh giá ảnh hưởng của độ dốc 59
Hình 3.7. Mô hình DEM huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 60
Hình 3.8. Dữ liệu độ dốc huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 60
Hình 3.9. Bản đồ đánh giá mức độ nhạy cảm của độ dốc với lũ ống, lũ quét 61
Hình 3.10. Dữ liệu tích lũy dòng chảy (chỉ số ẩm ướt) 62
Hình 3.11. Bản đồ đánh giá mức độ nhạy cảm tích lũy dòng chảy với lũ ống, lũ quét 63
Hình 3.12. Quy trình lập bản đồ đánh giá độ nhạy cảm của mạng lưới thủy văn 64
Hình 3.13. Bản đồ đánh giá mức độ nhạy cảm của mật độ sông suối với lũ ống, lũ quét 65
Hình 3.14. Quy trình xây dựng bản đồ đánh giá mức độ nhạy cảm của địa mạo với lũ ống, lũ
quét 66
Hình 3.15. Bản đồ đánh giá mức độ nhạy cảm của địa mạo với lũ ống, lũ quét 67
Hình 3.16. Bản đồ đánh giá mức độ nhạy cảm của thực vật với lũ ống, lũ quét 69
Hình 3.17. Bản đồ đánh giá mức độ nhạy cảm của lớp hiện trạng sử dụng đất với lũ ống, lũ

quét 71
Hình 3.18. Bản đồ đánh giá mức độ nhạy cảm của rừng với lũ ống, lũ quét 73
Hình 3.19. Ví dụ về ma trận so sánh cặp của 3 yếu tố i, j và k [30] 75
Hình 3.20. Kết quả tính toán bộ trọng số cho các yếu tố cấp 1 78
Hình 3.21. Bản đồ nguy cơ lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 93
Hình 3.22. Chồng lớp bản đồ nguy cơ và hiện trạng tai biến lũ huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 98
Hình 3.23. Biểu đồ tỷ lệ các mức nguy cơ lũ 100
Hình 3.24. Biểu đồ mức nguy cơ lũ cao và rất cao theo xã (đơn vị tính ha) 102


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Sự thay đổi một số đặc trưng lũ khi rừng giảm 10
Bảng 1.2. Phân cấp mức tiềm năng theo mật độ che phủ rừng (theo E. Smith, 2010) 11
Bảng 3.1. Bảng khóa giải đoán các đối tượng trên ảnh Landsat huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 55
Bảng 3.2. Đánh giá ảnh hưởng của độ dốc với lũ 59
Bảng 3.3. Đánh giá mức độ ảnh hưởng của mật độ sông suối với lũ ống, lũ quét 64
Bảng 3.4. Đánh giá mức độ ảnh hưởng của địa mạo với lũ ống, lũ quét 66
Bảng 3.5. Đánh giá mức độ ảnh hưởng của lớp phủ thực vật với lũ ống, lũ quét 68
Bảng 3.6. Đánh giá ảnh hưởng của HTSDĐ đối với lũ ống, lũ quét 70
Bảng 3.7. Đánh giá ảnh hưởng của rừng đối với lũ ống, lũ quét 72
Bảng 3.8. Thang đánh giá mức độ so sánh [30] 75
Bảng 3.9. Bảng phân loại chỉ số ngẫu nhiên RI [30] 76
Bảng 3.10. Ma trận tương quan của các yếu tố cấp I 77
Bảng 3.11. Giá trị trọng số các yếu tố cấp 1 78
Bảng 3.12. Giá trị trọng số các yếu tố ảnh hưởng đến tai biến lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên,
tỉnh Sơn La 78
Bảng 3.13. Bảng kết quả tính toán kiểm tra độ chính xác của dự báo tai biến lũ ống, lũ quét 99
Bảng 3.14. Kết quả phân vùng nguy cơ lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 99
Bảng 3.15. Thống kê dự báo nguy cơ lũ ống, lũ ống, lũ quét theo cấp xã 100

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
PCLB: Phòng chống lụt bão
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 10/2014
Tác giả


Nguyễn Hữu Việt Hiệu


1

MỞ ĐẦU
Việc nghiên cứu cảnh báo lũ ống, 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 ống, lũ quét là
việc cần làm trước hết để phục vụ cho công tác cảnh báo và phòng chống giảm nhẹ thiên
tai lũ ống, lũ quét.
Lũ ống, 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 ống, 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 ống,
lũ quét, lũ ống, lũ bùn đá, do đó việc nghiên cứu cảnh báo lũ ống, lũ quét vùng núi Tây
Bắc là cần thiết để từ đó có thể đưa ra các giải pháp cần thiết phòng tránh lũ ống, 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.
Bắc Yên là một trong các huyện thường xuyên xảy ra lũ ống, 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.
 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.
 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
mạo, độ dốc, mật độ sông suối, thực vật, đối với lũ ống, lũ quét). Từ các bản đồ thành

2

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.
 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 khu vực nghiên cứu.

- 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: 21
0
23’23" Vĩ độ Bắc.
104
0
10'15" 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,
thảm thực vật, thủy văn,…).

3

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

Bản đồ hành chính khu vực nghiên cứu
 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.

4

 Ý nghĩa thực tiễn
Xác định mức độ ảnh hưởng của các nhân tố gây ra lũ ống, lũ quét (địa hình,
thảm thực vật, 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: CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TAI BIẾN LŨ ỐNG, LŨ QUÉT
HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA
Chương 3: THÀNH LẬP BẢN ĐỒ VÀ ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TAI BIẾN LŨ ỐNG,
LŨ QUÉT HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO


5

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về lũ ống, lũ quét
1.1.1. Khái niệm
Lũ quét: Cho đến nay các nhà khoa học tương đối thống nhất với định nghĩa lũ
quét rất chung chung sau: “Lũ quét là một loại hình lũ miền núi có cường suất, vận tốc
dòng chảy và biên độ mực nước rất lớn, lũ lên nhanh và xuống nhanh, dòng nước có
lượng lớn bùn rác”.

Lũ ống: Là một dạng của lũ quét, là sự chảy dồn nước bộc phát đột ngột từ cao
xuống thấp với tốc độ rất cao vào một thung lũng suối nhỏ hoặc một khe hẻm có quy
mô nhỏ (từ vài trăm mét đến vài km) theo sườn rất dốc, tạo thành một khối nước hình
ống, thời gian xảy ra ngắn và sức tàn phá cũng rất mạnh.[4]
1.1.2. Phân loại lũ ống, lũ quét và phương pháp nhận dạng lũ ống, lũ quét
Lũ ống, 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
ống, 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 ống, lũ quét, song có ý nghĩa thực tế hơn cả là a)
phân loại theo nguồn gốc lò phát sinh lũ ống, 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 ống, 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 [4].
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 ống, 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 ống, lũ quét đều liên quan
đến kiểu lò này.
Nhóm thứ hai: Liên quan đến chặn dòng có thể chia làm 2 phụ nhóm:

6

Phụ nhóm thứ nhất: Chặn dòng có thể do lũ, hoặc do lũ ống, 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 ống, lũ quét này do nước
bị chặn dòng tích lại. Thời gian xảy ra lũ ống, 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 ống, 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 ống, lũ quét xảy ra trên khu vực vùng
núi, có thể thống kê được các loại hình lũ ống, lũ quét chủ yếu sau:
- Lũ ống, 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 ống, lũ quét ở phía hạ lưu.
- Lũ ống, lũ quét nghẽn dòng: Lũ ống, 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 ống, 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 ống, lũ quét.
- Lũ ống: Mưa lớn tạo dòng lũ lớn chảy trên thung lũng hẹp và sâu
- Lũ ống, lũ quét do mưa lớn kết hợp với vỡ đập: Mưa lớn kết hợp với vỡ đập
cũng gây ra lũ ống, lũ quét trên diện rộng, gây thiệt hại đáng kể đến khu vực chịu ảnh
hưởng của lũ ống, lũ quét.
- Lũ cát bùn: Dòng lũ cát bùn tràn xuống đường nhựa và nhà dân mang theo các
vật dụng trôi ra biển.

7

Việc nhận dạng lũ ống, lũ ống, 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).
1.1.3. Các nhân tố gây ra lũ ống, lũ quét
Các nhân tố hình thành lũ ống, 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 ống, lũ quét khác nhau. Do vậy, việc xác
định tiêu chí hình thành lũ ống, lũ quét chính là phân tích sự tác động của mối quan hệ
này cho mỗi lưu vực cụ thể.

Mối quan hệ của các nhân tố hình thành lũ ống, 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 ống, lũ quét với lũ thường.


8

Nhóm nhân tố biến đổi chậm tham gia vào quá trình hình thành lũ ống, 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 ống, 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 ống, 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 ống, lũ quét xảy ra trên một số khu vực lại không đồng bộ với
lũ trên sông lớn. Mưa gây ra lũ ống, 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 ống, lũ quét. Mưa lớn còn là động lực chủ yếu gây ra xói mòn, sụt lở tạo thành
phần rắn của dòng lũ ống, 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 ống, 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 ống, lũ quét cho thấy: Các lưu vực đã xảy ra lũ ống, 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 ống, lũ quét.
Mặt cắt dọc sông nhiều nơi có điểm gãy mà sau điểm này là vùng thường bị lũ ống, lũ
quét ác liệt. Sườn núi dốc chuyển đột ngột sang các mặt bằng bồn địa là đặc trưng của
địa hình miền Trung.

9

Các lưu vực sinh lũ ống, 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 ống, 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 ống, lũ quét.
e.Rừng và thảm phủ thực vật
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. Thảm thực vật giữ lại một phần nước mưa và
làm tăng tổn thất qua bốc hơi.Thảm thực vật hút nước từ đất và thoát hơi qua mạt lá gây
tổn thất.Rừng che phủ đất đai làm giảm độ nóng và làm giảm sự bốc hơi từ đất.
Thảm thực vật làm tăng độ nhám bề mặt lưu vực, làm giảm vận tốc dòng chảy mặt và
làm tăng độ thấm.
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 . 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 ống, lũ quét xuất
hiện nhiều hơn.[17]



10

Bảng 1.1. Sự thay đổi một số đặc trưng lũ khi rừng giảm
Lưu vực
Trận lũ
Tỷ lệ rừng
tương ứng
TL(h)
DQ (m
3
/s)
QMAX(m
3
/s)
Nà Hừ
(155 km2)
14-VII-1974
30-VII-1987
14%
7%
6
3
24,0

106
74,0 1461
Pa Há
(493km2)
7-VII-1964
18-VII-1974
32%
16%
11
4
7,5 130
175
580
M.CangChải
(230km2)
22-VI-1984
12-VI-1989
32%
27%
10
5
90
80
170
230
(Nguồn: Trung tâm khí tượng thủy văn Quốc gia)
Ở nhiều lưu vực, modun dòng chảy đỉnh lũ và modun dòng chảy cát bùn lơ lửng
tăng lên rõ rệt khi tỷ lệ rừng giảm. Kết quả xác định định tính và định lượng ảnh hưởng
của rừng, lớp phủ thực vật đến sự hình thành lũ ống, lũ quét để đánh giá khả năng xuất
hiện lũ ống, lũ quét.

Sự biến đổi của rừng là nhân tố ảnh hưởng quan trọng đến sự hình thành lũ ống,
lũ quét, có trường hợp là nguyên nhân chủ yếu gây ra lũ ống, lũ quét. Biết bảo vệ rừng,
hơn thế nữa biết trồng rừng để bù đắp lại phần đã bị khai phá, rừng sẽ là bộ máy điều
tiết lũ, nó có tác dụng giảm tốc độ dòng chảy mặt, tăng dòng chảy ngầm (chậm lũ), hạn
chế sạt lở.v.v và làm giảm tác hại của lũ ống, lũ quét; thậm chí có trường hợp không
để xảy ra lũ ống, lũ quét. Ngược lại, nếu khai thác rừng một cách bừa bãi, nguy hại hơn
là để cháy rừng, dẫn đến thảm họa lũ và lũ ống, lũ quét.
Theo Ngô Trọng Thuận, khi mưa xuống không phải toàn bộ lượng nước mưa đều
rơi tới mặt đất rừng mà có một phần bị giữ lại. Lượng nước này bị giữ lại trong tán rừng
phụ thuộc vào các nhân tố: kiểu rừng, tuổi, thành phần loài cây, độ tàn che và dạng sống
của cây rừng, điều kiện khí tượng, lượng mưa và cường độ mưa, thực vật che phủ, ẩm
độ, nhiệt độ không khí, thời tiết và mùa trong năm thông thường thì lượng nước giữ lại
trong tán trong khoảng 30 – 35 % tổng lượng mưa. Ví dụ ở rừng lá kim lượng nước giữ
lại trong tán rừng trong khoảng 20 – 40 %, rừng lá rộng trong khoảng 12 – 25 % tổng
lượng mưa.
Dòng chảy bề mặt phụ thuộc vào độ dài và chiều dài sườn dốc, cường độ và
thời gian mưa, kết cấu và độ ẩm đất, độ cao của địa hình, cây bụi thảm tươi và thảm

11

mục, thành phần cơ giới và độ dày tầng đất thông thường ở rừng chưa bị tác động thì
dòng chảy bề mặt khoảng 2 % tổng lượng mưa, còn ở nơi đất chặt, tầng mùn, thảm mục
bị phá hoại thì dòng chảy bề mặt rất lớn .Ở rừng tạo ra các điều kiện thuận lợi để
chuyển dòng chảy bề mặt thành dòng thấm xuống đất và tầng nước ngầm.
Mật độ rừng có quan hệ mật thiết với lũ ống, lũ quét (Swank,1968), chỉ số tiềm
năng lũ ống, lũ quét được gắn giá trị từ 1- 10 dựa trên mật độ che phủ rừng. Giá trị chỉ
số lũ ống, lũ quét tiềm năng thấp tương ứng với nơi mà có độ che phủ phủ lớn, và ngược
lại.
Bảng 1.2. Phân cấp mức tiềm năng theo mật độ che phủ rừng (theo E. Smith, 2010)
Mật độ che phủ (%)

Mức tiềm năng
1 - 10 %
10
10 - 20 %
9
20 - 23 %
8
30 - 40 %
7
40 - 50 %
6
50 - 60 %
5
60 - 70 %
4
70 - 80 %
3
80 - 90 %
2
90 - 100 %
1
1.1.4. Đặc điểm cơ bản của lũ ống, 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 ống, 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 ống, 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 ống, 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,

12

để giảm hoặc loại trừ tính ngắn hạn của lũ ống, 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 ống, 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 ống,
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 ống, lũ quét, hoặc ngăn ngừa nguy cơ lũ ống, 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 ống, lũ quét, giảm quá trình
chuyển động trượt.[17]
1.1.5. Các giai đoạn hình thành lũ ống, lũ quét
Sự hình thành lũ ống, 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 ống, 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 ống, lũ quét thoát được dòng chính.[18]
1.1.6. Các tiêu chí cơ bản để xác định lũ ống, lũ quét

13

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 ống, 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 ống, lũ quét.
Những tiêu chí cơ bản để xác định lũ ống, lũ quét là:
- Thời gian xuất hiện, thời gian lũ lên, xuống và cả trận, quá trình lũ ống, 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 ống,
lũ quét.
- Thành phần chất rắn, thành phần hạt, phân bố hạt trong dòng lũ ống, 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 ống, lũ quét.
- Vận tốc quán tính khi lũ gia tăng và tắt dần tùy theo cấu trúc lũ ống, lũ quét.
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu lũ ống, lũ quét trên thế giới và Việt Nam
1.2.1. Trên thế giới

 Tình hình trên thê giới trong nghiên cứu và ứng x với tai biến lũ quét
Ở trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu có giá trị về dự báo tai biến 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

14

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 ống, 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

15

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.
Từ các công trình nghiên cứu về lũ ống, lũ quét trên thế giới có thể thấy việc
nghiên cứu về lũ ống và lũ quét có thể tiến hành bằng nhiều phương pháp khác nhau,
tùy thuộc vào điều kiện khoa học công nghệ cũng như tình hình cụ thể của mỗi quốc gia
tuy nhiên tính hiệu quả, chính xác và việc dự báo sớm nguy cơ xảy ra tai biến lũ ống, lũ
quét là ưu tiên hàng đầu. Và một trong các hướng nghiên cứu tiết kiệm chi phí và đảm
bảo được độ tin cậy là sử dụng công nghệ GIS và viễn thám trong đánh giá. Đây cũng
là hướng nghiên cứu mới và có tiềm năng, phù hợp với điều kiện hiện tại của Việt Nam.
1.2.2. Tại Việt Nam
Trong những năm gần đây tình hình lũ ống, lũ quét tại các tỉnh miền núi Việt
Nam ngày càng diễn biến phức tạp lũ ống, 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.
Việc nghiên cứu lũ ống, 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 ống, 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 ống,
lũ quét, các tác giả có tiếp cận phương pháp thống kê, nghiên cứu mối liên hệ của các

16

nhân tố với lũ ống, lũ quét từ số liệu lũ ống, 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 ống, lũ

quét bao phủ toàn quốc chưa phản ảnh đầy đủ được tính chất cục bộ và phức tạp của lũ
ống, 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 ống, lũ
quét).Trong các nghiên cứu này, các nhân tố quan trọng nhất trong việc hình thành lũ
ống, lũ quét - lũ bùn đá đã được phân tích. Phương pháp mới trong đánh giá, xây dựng
bản đồ lũ ống, lũ quét lần đầu tiên được đưa vào nước ta. Kết quả nghiên cứu đó lập bản
đồ phân vùng lũ ống, 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 ống, 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 ống, 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 ống, 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 ống, 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 ống, lũ quét trên các lưu vực sông, đặc biệt là phân tích

các yếu tố mặt đệm trong việc khoanh vùng dự báo lũ ống, lũ quét theo địa hình.

17

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 ống, lũ quét ở vùng
núi phía bắc. Dự kiến sẽ lắp đặt 37 chiếc máy đo lũ ống, 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 ống, 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 ống, 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 ống, lũ quét có nhiều nguyên nhân khác và sự phân loại lũ ống, 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 ống, 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 ống, lũ quét nhưng nó
đã không hoạt động như mong muốn.
Có thể thấy việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS vào nghiên cứu, đánh giá
nguy cơ lũ ống, lũ quét ở khu vực miền núi nước ta nói riêng và nước ta nói chung là
khả thi và cần thiết, phù hợp với điều kiện kinh tế và khoa học hiện tại của nước ta.
1.3. Ứng dụng của GIS và viễn thám trong nghiên cứu và cảnh báo lũ ống, lũ quét
1.3.1. Úng dụng Viễn thám trong quản lý tai biễn lũ lụt

18

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 Viễn thám 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.
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
cụ thể như sau:

19

- Xây dựng cơ sở dữ liệu liên quan đến tai biến, bao gồm nhiều lớp thông tin
khách quan của tự nhiên và xã hội trong lưu vực sông .
- Bản đồ hiện trạng tai biến: thể hiện thực trạng tai biến, trước và sau thời gian
xảy ra tai biến
- 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 quy mô ngập lụt , lũ
quét

Ảnh Radar lũ quét tại Bắc Kạn ngày 11/07/2009 ( nguồn UNOSAT)
Việc nghiên cứu lũ lụt bằng công nghệ viễn thám và GIS cũng mở ra hướng
nghiên cứu ứng dụng cho lũ ống, lũ quét mặc dù với đặc điểm phức tạp và bất ngờ của

loại thiên tai này thì quy trình nghiên cứu cần kết hợp với nhiều lĩnh vực và phân tích
nhiều yếu tố hơn chứ không chỉ đơn thuần sử dụng từ nguồn ảnh vệ tinh hoặc hàng
không.
1.3.2. Khả năng ứng dụng GIS trong nghiên cứu và phân tích lũ ống, lũ quét