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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN THIỆN DŨNG

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

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN THIỆN DŨNG

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

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước
Mã số: 62 – 58 – 02 - 12

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. GS.TS. NGUYỄN QUANG KIM
2. PGS.TS. NGUYỄN THU HIỀN

HÀ NỘI, NĂM 2018


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

Nguyễn Thiện Dũng

i


LỜI CÁM ƠN
Đầu tiên, NCS xin gửi lời cám ơn tới Trường Đại học Thủy lợi đã tạo mọi điều kiện
thuận lợi cho NCS trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án tiến sĩ.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, NCS xin trân trọng gửi tới người thầy hướng dẫn nghiên
cứu khoa học GS.TS. Nguyễn Quang Kim và PGS.TS. Nguyễn Thu Hiền đã luôn dành
thời gian quý báu và ít ỏi của mình để lắng nghe và đưa ra những định hướng đúng đắn
nhờ đó luận án mới được hoàn thành đúng tiến độ. Trong quá trình nghiên cứu, NCS
luôn nhận được sự ủng hộ nhiệt tình và vô điều kiện, chính sự ủng hộ, khích lệ và đặt
niềm tin tưởng của người Thầy đã giúp NCS vững tin trong suốt quá trình thực hiện

nghiên cứu.
NCS xin gửi lời tri ân đến các nhà khoa học trong Hội đồng đánh giá luận án vì đã
dành thời gian và tâm huyết để đọc và sửa chữa luận án. NCS cũng vô cùng biết ơn
các thầy cô giáo, các nhà khoa học trong và ngoài Trường Đại học Thủy lợi đã có
những đóng góp quý báu giúp NCS hoàn thiện luận án.
NCS cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô và đồng nghiệp ở Khoa
Kinh tế và Quản lý đặc biệt là Bộ môn Quản lý Xây dựng đã có những động viên, chia
sẻ, giúp đỡ NCS trong suốt quá trình nghiên cứu. NCS xin cảm ơn các bạn bè, đồng
nghiệp và các em sinh viên luôn sát cánh bên NCS.
Cuối cùng, NCS xin được gửi tới những người thân thương trong gia đình của mình lời
biết ơn sâu sắc vì sự yêu thương và ủng hộ, dành thời gian và điều kiện tốt nhất để
giúp NCS hoàn thành nghiên cứu.

Xin trân trọng cám ơn!

ii


MỤC LỤC
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ....................................................................................1
LỜI CAM ĐOAN ...........................................................................................................i
LỜI CÁM ƠN

.......................................................................................................... ii

MỤC LỤC

......................................................................................................... iii

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

MỞ ĐẦU

...........................................................................................................1

1. Tính cấp thiết của đề tài luận án ..........................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu...............................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .........................................................................3
4. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .....................................................3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ...............................................................................5
6. Những đóng góp mới của luận án .........................................................................5
7. Cấu trúc của luận án ..............................................................................................6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH PHÒNG
CHỐNG ÚNG NGẬP TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH RỦI RO ...................................7
1.1. Giới thiệu về rủi ro úng ngập và phân tích rủi ro úng ngập ...........................7
1.1.1. Khái niệm về rủi ro .........................................................................................7
1.1.2. Khái niệm rủi ro thiên tai ................................................................................9
1.1.3. Khái niệm rủi ro úng ngập do mưa lũ .............................................................9
1.1.4. Phân tích rủi ro và một số thuật ngữ dùng trong phân tích rủi ro .................10
1.2. Tổng quan về các nghiên cứu úng ngập do mưa lũ trên thế giới..................13
1.2.1. Tình hình úng ngập trên thế giới ..................................................................13
1.2.2. Quan điểm đánh giá rủi ro úng ngập ............................................................15
1.2.3. Các nghiên cứu dựa trên cơ sở phân tích rủi ro trên thế giới .......................17
1.3. Tổng quan các nghiên cứu rủi ro úng ngập tại Việt Nam .............................19
1.3.1. Tình hình úng ngập tại Việt Nam .................................................................19
1.3.2. Nghiên cứu đánh giá rủi ro úng ngập ...........................................................20
1.3.3. Nghiên cứu đánh giá rủi ro úng ngập dựa trên phân tích tối ưu rủi ro .........22
1.4. Các tồn tại trong nghiên cứu rủi ro úng ngập hiện nay tại Việt Nam .........25
1.5. Định hướng nghiên cứu và các vấn đề cần giải quyết của luận án ...............26
1.6. Kết luận Chương 1 ............................................................................................30
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN VỀ QUY HOẠCH PHÒNG CHỐNG

ÚNG NGẬP DỰA TRÊN PHÂN TÍCH RỦI RO ....................................................31
2.1. Tiếp cận quy hoạch giảm thiểu rủi ro úng ngập ............................................31
2.1.1. Tiếp cận kinh nghiệm (I) ..............................................................................32
2.1.2. Tiếp cận dựa trên chu kỳ lặp của trận ngập (II) ............................................33
iii


2.1.3. Tiếp cận theo chu kỳ lặp của riêng từng vùng (III) ......................................33
2.1.4. Tiếp cận mức rủi ro chấp nhận được (IV) ....................................................33
2.1.5. Tiếp cận phân tích tối ưu rủi ro (V) ..............................................................34
2.2. Các phương pháp đánh giá giảm thiểu rủi ro do úng ngập ..........................38
2.2.1. Phương pháp phân tích chi phí tối thiểu (Cost Mininization Analysis- CMA)
........................................................................................................................38
2.2.2. Phương pháp phân tích chi phí hiệu quả (Cost Effectiveness Analysis-CEA)
........................................................................................................................39
2.2.3. Phương pháp phân tích đa mục tiêu (Multi-Criteria Analysis -MCA) .........40
2.2.4. Phương pháp phân tích chi phí lợi ích (Cost Benefit Analysis -CBA) ........41
2.3. Nhận dạng và phân loại rủi ro do úng ngập ...................................................44
2.3.1. Nhận dạng rủi ro do úng ngập ......................................................................44
2.3.2. Phân loại rủi ro do úng ngập .........................................................................45
2.4. Các phương pháp ước lượng thiệt hại rủi ro úng ngập .................................48
2.4.1. Xác định đối tượng và phương pháp nghiên cứu phù hợp ...........................48
2.4.2. Giới thiệu các phương pháp đánh giá trực tiếp thiệt hại rủi ro úng ngập .....49
2.4.3. Giới thiệu các phương pháp đánh giá gián tiếp thiệt hại do úng ngập .........57
2.5. Lựa chọn phương pháp để ước lượng thiệt hại cho từng đối tượng ............59
2.6. Giới thiệu mô hình bài toán tối ưu dựa trên phân tích rủi ro úng ngập......61
2.6.1. Mô hình bài toán tối ưu tổng quát trong quy hoạch úng ngập......................62
2.6.2. Mô hình bài toán tối ưu đơn giản trong quy hoạch úng ngập.......................65
2.6.3. Mô hình bài toán xác định cấp lũ cần tiêu tối ưu .........................................67
2.6.4. Bài toán tìm giải pháp công trình tối ưu ứng với cấp tiêu tối ưu..................68

2.7. Phương pháp giải bài toán tối ưu phi tuyến ...................................................71
2.7.1. Phương pháp giải bài toán tối ưu phi tuyến ..................................................71
2.7.2. Đề xuất công cụ giải bài toán tối ưu phi tuyến .............................................74
2.7.3. Giới thiệu về phần mềm giải toán tối ưu GAMS..........................................75
2.8. Phân loại, điều tra, thu thập và phân tích số liệu...........................................76
2.8.1. Phân loại số liệu ............................................................................................76
2.8.2. Phương pháp điều tra thu thập số liệu bằng phỏng vấn trực tiếp .................77
2.8.3. Phương pháp phân tích và đánh giá số liệu ..................................................78
2.9. Phương pháp xây dựng hàm thiệt hại và hàm chi phí đầu tư ......................78
2.9.1 Các bước thực hiện xây dựng hàm thiệt hại và hàm chi phí đầu tư ...............79
2.9.2 . Xây dựng hàm phi tuyến Y = a
.............................................................79
2.10. Kết luận Chương 2 ..........................................................................................80
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MÔ HÌNH BÀI TOÁN
QUY HOẠCH PHÒNG CHỐNG ÚNG NGẬP TỐI ƯU LƯU VỰC SÔNG
PHAN- CÀ LỒ TỈNH VĨNH PHÚC ..........................................................................81
3.1. Lý do lựa chọn vùng nghiên cứu ......................................................................81
3.1.1. Giới thiệu về lưu vực sông Phan – Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc ...........................81
iv


3.1.2. Tình hình úng ngập vùng nghiên cứu ...........................................................88
3.1.3. Lựa chọn vùng nghiên cứu điển hình ...........................................................89
3.2. Tính toán, xây dựng bản đồ úng ngập vùng nghiên cứu ...............................91
3.2.1. Lựa chọn công cụ tính toán...........................................................................91
3.2.2. Thiết lập mô hình thủy lực và biên tính toán của vùng nghiên cứu .............91
3.2.3. Kết quả tính toán hiệu chỉnh mô hình...........................................................92
3.2.4. Xác định các kịch bản tính toán đánh giá hiện trạng úng ngập ....................93
3.2.5. Kết quả tính toán với hiện trạng công trình tiêu thoát ..................................95
3.2.6. Phân tích kết quả tính toán từ mô hình thủy lực ...........................................98

3.3. Tính toán thiệt hại kinh tế phục vụ bài toán quy hoạch tiêu vùng nghiên
cứu ..........................................................................................................................100
3.3.1 Thiệt hại từ việc mất hoàn toàn diện tích canh tác nông nghiệp .................100
3.3.2 Thiệt hại do giảm năng suất cây trồng nông nghiệp ....................................102
3.3.3 Thiệt hại liên quan đến chi phí khắc phục sự cố sửa chữa nhà cửa, đô thị ..103
3.3.4 Thiệt hại cơ sở hạ tầng xã hội ......................................................................104
3.3.5 Thiệt hại do giá trị đất đai định cư giảm ......................................................105
3.3.6 Thiệt hại do chi phí vệ sinh môi trường .......................................................106
3.3.7 Thiệt hại chi phí y tế các bệnh do vệ sinh môi trường kém .........................107
3.3.8 Thiệt hại do ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất công nghiệp ......................108
3.3.9 Thiệt hại liên quan đến đình trệ thời gian lao động, kinh doanh và giao thông.
......................................................................................................................108
3.3.10 Tổng hợp thiệt hại và ước lượng giá trị rủi do còn lại theo từng cấp lũ .109
3.4 Xây dựng hàm thiệt hại do rủi ro úng ngập và hàm chi phí đầu tư ..........111
3.5. Xác định cấp ngập cần bảo vệ tối ưu dựa trên phân tích rủi ro .................113
3.5.1. Xác định cấp lũ cần phải tiêu theo phương pháp tối ưu rời rạc ..................114
3.5.2. Xác định cấp lũ cần tiêu tối ưu theo phương pháp liên tục ........................115
3.6. Tính toán giải pháp công trình tiêu ứng với cấp lũ cần tiêu tối ưu ............117
3.6.1. Phân tích và lựa chọn kịch bản tiêu ứng với tần suất lũ 10% (chu kỳ lặp lại
10 năm) .................................................................................................................117
3.6.2. Tính toán lựa chọn phương án tiêu tối ưu dựa trên hàm liên tục................128
3.7. Xây dựng quy trình quy hoạch tối ưu rủi ro úng ngập ...............................135
3.8. Kết luận Chương 3 ..........................................................................................141
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................143
1. Những kết quả đạt được của luận án ...............................................................143
2. Những kiến nghị của luận án ............................................................................144
3. Những hạn chế và định hướng phát triển tiếp theo ........................................144

v

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ...............................................146
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................147
PHỤ LỤC CHƯƠNG 2 .............................................................................................154
PHỤ LỤC CHƯƠNG 3 .............................................................................................158

vi


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1. Phân loại rủi ro theo tính chất.........................................................................8
Hình 1. 2. Đồ thị thể hiện rủi ro còn dư với cấp bảo vệ của lũ (chu kỳ lặp lại) ............13
Hình 1. 3. Phương pháp sử dụng bản đồ đánh giá rủi ro úng ngập [50] .......................22
Hình 1. 4. Sơ đồ nghiên cứu của luận án .......................................................................29
Hình 2. 1. Điểm tối ưu trong phân tích rủi ro úng ngập [61]........................................35
Hình 2. 2. Các điểm tối ưu trong phân tích tối ưu .........................................................38
Hình 2. 3. Mô tả phương pháp phân tích Chi phí tối thiểu (CMA) ...............................39
Hình 2.4. Mô tả phương pháp phân tích chi phí hiệu quả (CEA) .................................39
Hình 2. 5. Mô tả phương pháp phân tích đa mục tiêu ...................................................40
Hình 2. 6. Quy trình quản lý rủi ro úng ngập tích hợp với phân tích chi phí lợi ích .....43
Hình 2. 7. Phương pháp phân tích chi phí lợi ích trong giảm thiểu rủi ro ....................44
Hình 2.8. Phân loại các loại hình thiệt hại do rủi ro úng ngập ......................................45
Hình 2. 9. Sơ đồ khối nhận dạng, phân loại và phương pháp ước lượng thiệt hại ........49
Hình 2.10. Biểu thị tương quan giá nhà đất với cải thiệt úng ngập ...............................59
Hình 2.11. Mô phỏng quá trình tìm lời giải tối ưu của bài toán ....................................73
Hình 3. 1. Bản đồ vị trị địa lý lưu vực sông Phan – Cà Lồ..........................................81
Hình 3. 2. Vùng 2- lưu vực sông Phan – Cà Lồ Tỉnh Vĩnh Phúc (Vùng nghiên cứu) .82
Hình 3. 3. Địa hình tự nhiên vùng nghiên cứu .............................................................83
Hình 3. 4. Bản đồ đẳng trị lượng mưa 1 ngày max nhiều năm của vùng nghiên cứu ..85
Hình 3. 5. Bản đồ mạng lưới sông suối lưu vực sông Phan – Cà Lồ ............................86

Hình 3. 6.Một số hình ảnh úng ngập trong Vùng nghiên cứu năm 2008 ......................89
Hình 3. 7. Sơ đồ mạng lưới tính toán thủy lực vùng nghiên cứu ..................................94
Hình 3. 8. Mô tả khả năng úng ngập khi xuất hiện mưa lũ thường xuyên ....................96
Hình 3. 9. Mô tả khả năng úng ngập xuất hiện mưa lũ chu kỳ 10 năm.........................96
Hình 3. 10. Hàm quan hệ giữa công suất trạm bơm và vốn đầu tư .............................111
Hình 3. 11. Quan hệ giữa tổng mức đầu tư ban đầu và chu kỳ lặp lại của lũ..............113
Hình 3. 12. Phân chia vùng nghiên cứu thành tiểu lưu vực dựa trên đặc điểm tiêu....114
Hình 3. 13. Xác định cấp lũ bảo vệ đạt tối ưu về rủi ro ..............................................115
Hình 3. 14. Hàm quan hệ giữa rủi ro, chi phí và chu kỳ lặp lại của lũ ........................116
Hình 3. 15. Phân chia vùng tiêu và phương án tiêu.....................................................118
vii


Hình 3. 16. Mô hình mô phỏng sơ đồ tiêu của toàn hệ thống thuộc vùng nghiên cứu119
Hình 3. 17. Phương án lựa chọn quy hoạch tiêu tối ưu về rủi ro ................................128
Hình 3. 18. Mô phỏng quá trình hoạt động của chương trình GAMS ........................132
Hình 3. 19. Kết quả nghiệm của chương trình ứng với các biến.................................134
Hình 3. 20. Quy trình tính toán quy hoạch tối ưu rủi ro úng ngập ..............................136
Hình 3. 21. Cấp lũ bảo vệ tối ưu ..................................................................................139
Hình 3. 22. Phương án chọn tối ưu ứng với cấp lũ tối ưu ...........................................140

viii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1. Tổng hợp các tiếp cận quy hoạch giảm thiểu rủi ro úng ngập .....................32
Bảng 2. 2. Bảng phân loại thiệt hại do úng ngập...........................................................48
Bảng 2.3. Tổng hợp các loại thiệt hại và phương pháp ước lượng giá trị thiệt hại .......60
Bảng 2.4. Bảng tổng hợp cấu trúc của một chương trình viết trên GAMS ...................75
Bảng 3. 1. Đặc trưng lượng mưa giờ lớn nhất nhiều năm của vùng nghiên cứu...........84

Bảng 3. 2. Đặc trưng hình thái khu vực của một số sông chính....................................87
Bảng 3. 3. Mực nước lớn nhất thực đo và mô phỏng tại các vị trí kiểm tra..................92
Bảng 3. 4. Diễn biến khả năng úng ngập trong điều kiện hiện trạng ............................95
Bảng 3. 5. Phân bổ diện tích ngập theo độ sâu tại thời điểm 24 giờ max .....................95
Bảng 3. 6. Diện tích bị thiệt hại do úng ngập trong điều kiện hiện trạng .....................97
Bảng 3. 7. Thời gian duy trì ngập tại các vị tri đại diện trong điều kiện hiện trạng .....97
Bảng 3.8. Bảng tổng hợp thiệt hại và rủi ro còn lại do mất diện tích lúa theo cấp lũ 101
Bảng 3.9. Tổng hợp thiệt hại còn lại và rủi ro còn lại của hoa màu theo từng cấp lũ .101
Bảng 3.10. Tổng hợp thiệt hại còn lại và rủi ro còn lại của nuôi trồng thủy sản ........102
Bảng 3. 11. Bảng tính giá trị năng suất cây trồng giảm do úng ngập .........................103
Bảng 3. 12. Bảng tổng hợp thiệt hại và rủi ro còn dư do giảm năng suất ...................103
Bảng 3. 13. Tổng hợp rủi ro còn dư theo từng cấp úng ngập (Cấp lũ) .......................112
Bảng 3. 14. Kết quả phân lưu vực thuộc vùng nghiên cứu .........................................118
Bảng 3. 15. Bảng thiết kế các phương án quy hoạch tiêu ngập ..................................120
Bảng 3. 16. Tổng hợp diện tích ngập bị ngập theo các phương án tiêu (ha) ...............124
Bảng 3. 17. Tổng hợp thiệt hại còn dư của từng phương án quy hoạch theo tần suất
P=10% .........................................................................................................................125
Bảng 3. 18. Tổng hợp chi phí đầu tư xây dựng theo các phương án tiêu ....................127
Bảng 3. 19. Tổng hợp rủi ro của các phương án tiêu ..................................................127

ix


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

Phân tích chi phí lợi ích

CEA

Phân tích chi phí hiệu quả

CIF

Cost, Insurance, Freight /Giá thành, Bảo hiểm, Cước

CMA

Phân tích chi phí tối thiểu

CVM

Phương pháp đánh giá ngẫu nhiên

FDI

Đầu tư trực tiếp nước ngoài

FRP

Flood Return Period (Chu kỳ lặp của lũ)

FOB

Free On Board/ Giá tại biên giới xuất khẩu

GAMS

Hệ thống mô hình đại số tổng quát

IPCC

Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu

LVS

Lưu vực sông

MC

Chi phí biên

MR

Rủi ro biên

NN&PTNN

Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

RBO

Phân tích tối ưu rủi ro

QHTL

Quy hoạch thủy lợi

TP

Thành Phố

UBND

Ủy Ban Nhân Dân

VSL
VNC
VSMT

Giá trị thống kê của nhân mạng
Vùng Nghiên cứu
Vệ sinh môi trường

WTA

Ý muốn đền bù/ Chấp nhận đền bù

WTP

Sẵn sàng chi trả

x


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
Trong những năm vừa qua tình trạng úng ngập xảy ra với một xu thế ngày càng tăng,
cùng với diễn biến phức tạp của thời tiết do biến đổi khí hậu đã và đang gây ra nhiều
thiệt hại về tính mạng, gây tổn thất to lớn về kinh tế xã hội và môi trường. Úng ngập

ảnh hưởng nghiêm trọng đến tất cả các hoạt động sản xuất cũng như cuộc sống của
người dân. Úng ngập gây thiệt hại không chỉ đối với vùng nông thôn, vùng ven đô có
tốc độ đô thị hóa cao, mà đặc biệt nghiêm trọng đối với các vùng đô thị nơi mà tập
trung tài sản và các hoạt động sản xuất kinh tế lớn. Hiện nay, hầu hết các đô thị lớn
của Việt Nam đều là nơi có các công trình xây dựng nhà cao tầng như công sở, công
trình công cộng và chủ yếu là nhà ở đang mọc lên san sát. Quá trình đô thị hóa diễn ra
từng ngày đã làm cho bề mặt thấm ngày càng trở nên bị thu hẹp, các ao hồ bị san lấp
dần, hệ thống tiêu thoát nước xuống cấp, không được nâng cấp cải tạo kịp thời là một
trong những nguyên nhân gây nên tình trạng úng ngập ở một số đô thị tại Việt Nam,
như một số đô thị quan trọng như TP. Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, TP. Cần Thơ, TP.
Vĩnh Yên tỉnh Vĩnh Phúc. Gần đây, ghi nhận từ trận mưa kỷ lục diễn ra vào năm 2008
đã biến Thành phố Hà Nội thành một biển nước, gây thiệt hại nặng nề về kinh tế xã
hội. Mức độ thiệt hại được ước tính sơ bộ của trận lụt vào ngày 30/10/2008 tại TP Hà
Nội ít nhất khoảng 3000 tỷ đồng [1] (chưa kể các ảnh hưởng của sản xuất công nghiệp,
dịch vụ, du lịch và các thiệt hại liên quan đến sản xuất kinh doanh của người dân).
Ngoài những thiệt hại trực tiếp trên còn có những thiệt hại gián tiếp như phí phục hồi
sản xuất sau úng ngập, chi phí vệ sinh môi trường, chi phí sức khỏe, chi phí do đình trệ
hoạt động sản xuất và ảnh hưởng đến khả năng thu hút vốn đầu tư trực tiếp từ bên
ngoài do môi trường đầu tư nhiều rủi ro cao. Do đó, vấn đề quản lý úng ngập, giảm
thiểu rủi ro úng ngập bền vững là hết sức cần thiết, phải mang tính đồng bộ từ quy
hoạch, thiết kế xây dựng và quản lý khai thác công trình.
Đầu tư giảm thiểu rủi ro thiệt hại của úng ngập thực chất là chi phí cho các giải pháp
giảm thiểu rủi ro (bao gồm cả giải pháp cứng và giải pháp mềm) với mong muốn giảm
tới mức thấp nhất các tác động cũng như thiệt hại mà úng ngập gây ra cho con người,
kinh tế, xã hội và môi trường. Các quyết định đầu tư cần phải được xem xét cẩn thận
1


từ giai đoạn quy hoạch, thiết kế xây dựng, quản lý và vận hành khai thác các công
trình đầu tư. Trong các dự án lập quy hoạch phòng chống rủi ro úng ngập hiện nay

thực hiện chủ yếu dựa trên cơ sở tính toán bản đồ ngập lụt, xác định lưu lượng cần
tiêu, dựa trên diện tích cần tiêu để lựa chọn tần suất tiêu thiết kế cho công trình tiêu là
xây dựng đê, xây dựng trạm bơm tiêu. Tuy nhiên cơ sở lựa chọn tuần suất tiêu thiết kế
cũng như căn cứ lựa chọn công suất bơm chưa đảm bảo mang tính khoa học và thực
tiễn, đặc biệt đối với các vùng úng ngập là vùng đô thị và có tốc độ đô thị hóa cao,
hoặc mật độ dân cư tập trung cao, rủi ro úng ngập lại đặc biệt cao. Rủi ro được hiểu
theo một nghĩa rộng đó là các thiệt hại do úng ngập gây ra. Đối với các quyết định đầu
tư giảm thiểu rủi ro úng ngập cần phải dựa trên cơ sở khoa học tính toán đầy đủ lợi ích
của đầu tư đảm bảo giảm thiểu rủi ro úng ngập đến mức tối thiểu nhất, đạt giá trị tối ưu
về rủi ro. Câu hỏi được đặt ra là cơ sở nào để làm căn cứ lựa chọn các quyết định đầu
tư giảm thiểu đó? Liệu đầu tư giảm thiểu rủi ro úng ngập có đảm bảo đúng theo tiếp
cận rủi ro bền vững phù hợp với điều kiện và hoàn cảnh của Việt Nam hay chưa? Có
đảm bảo hiệu quả kinh tế xã hội không?
Úng ngập luôn là mối đe dọa hàng đầu và gây ra nhiều thiệt hại về người và của. Cùng
với sự tăng trưởng của các ngành kinh tế, sự phát triển của xã hội, đòi hỏi công tác
quản lý, phòng chống thiên tai, đặc biệt thiên tai úng ngập, nhằm đảm bảo mức độ an
toàn về người, hạn chế đến mức thấp nhất về thiệt hại kinh tế xã hội và môi trường.
Trong bối cảnh đó NCS lựa chọn đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch
phòng chống úng ngập dựa trên cơ sở phân tích rủi ro” với mong muốn xác định
làm rõ cơ sở lý luận và khoa học để tính toán bài toán quy hoạch phòng chống rủi ro
úng ngập theo tiêu chí tối thiểu (tối ưu) các rủi ro, thiệt hại gây ra đối với con người,
kinh tế, xã hội và môi trường.
2. Mục tiêu nghiên cứu
 Nghiên cứu phương pháp luận, xây dựng cơ sở khoa học phục vụ tính toán bài toán
quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên cơ sở phân tích tối ưu về rủi ro thiệt hại
do úng ngập gây ra.
2


 Vận dụng cơ sở nghiên cứu lý thuyết để áp dụng tính toán bài toán quy hoạch tiêu

úng ngập cho lưu vực sông Phan – Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
 Rủi ro thiệt hại do úng ngập gây ra đối với con người, hoạt động sản xuất kinh tế,
thiệt hại về môi trường và xã hội;
 Giải pháp quy hoạch tiêu tổng thể cho lưu vực sông Phan- Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc
đáp ứng mục tiêu quản lý rủi ro úng ngập bền vững trên cơ sở phân tích tối ưu về
rủi ro thiệt hại.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
 Nghiên cứu rủi ro úng ngập do hiện tượng mưa lớn không tiêu thoát kịp thời;
 Nghiên cứu đề xuất giải pháp trong giai đoạn quy hoạch tổng thể, xác định công
suất thiết kế của các công trình đầu mối, không xét đến các giải pháp tiêu mang tính
cục bộ, tiêu nước giữa các bộ phận cùng trong một vùng nghiên cứu;
 Phân tích tối ưu rủi ro dựa trên cơ sở lượng hóa tiền tệ các thiệt hại do úng ngập gây
ra có xét đến tính dài hạn và cường độ úng ngập;
 Vùng nghiên cứu điển hình là lưu vực sông Phan- Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc;
 Số liệu tính toán của luận án được cập nhật đến năm 2016, có xem xét đến các quy
hoạch tổng thể về sử dụng đất đến năm 2020, định hướng phát triển kinh tế của
vùng nghiên cứu điển hình đến 2030.
4. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1. Hướng tiếp cận nghiên cứu
 Tiếp cận một cách hệ thống từ hiện tượng, nguyên nhân gây ra, nhận dạng và phân
loại các thiệt hại có liên quan, xây dựng cơ sở ước lượng thiệt hại, tính toán ước
lượng thiệt hại cụ thể;
3


 Xem xét và đề xuất giải pháp mang tính tổng thể quy mô trước rồi mới đến giải
pháp cụ thể sau;
 Kế thừa các công trình nghiên cứu đã có, trên cơ sở thừa hưởng các số liệu và kết

quả phân tích đã có kết hợp với các số liệu thu thập, điều tra bổ sung làm cơ sở đầu
vào cho nghiên cứu theo cách tiếp cận mới, khoa học hơn.
4.2. Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu vừa mang tính định tính vừa mang
tính định lượng, được vận dụng một cách linh hoạt và tổng hợp tùy theo từng đối
tượng nghiên cứu cụ thể. Toàn bộ quá trình tiếp cận vấn đề, giải quyết vấn đề đều
được hiện thực hóa thông qua việc áp dụng trực tiếp vào nghiên cứu điển hình. Các
phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận án:
 Phương pháp kế thừa: Kế thừa những kết quả nghiên cứu khoa học trong các công
trình bài báo, dự án, nghiên cứu cả lý thuyết và thực tiễn trong và ngoài nước;
 Phương pháp định tính: Phương pháp này được ứng dụng để phân tích các thiệt hại,
các rủi ro do úng ngập đối với một số thiệt hại chưa thể lượng hóa thành giá trị tiền
tệ về kinh tế, xã hội và môi trường;
 Phương pháp định lượng: Nghiên cứu định lượng các giá trị thiệt hại người, tài sản,
môi trường, sức khỏe, nông nghiệp, công nghiệp và hoạt động dịch vụ sản xuất;
 Phương pháp phân tích đa chiều: Phân tích đánh giá đa chiều về mức độ thiệt hại,
nhân tố rủi ro của các bên như hộ dân, chuyên gia và các nhà quản lý rủi ro;
 Phương pháp tối ưu: Xây dựng bài toán tối ưu phi tuyến, thiết lập hàm mục tiêu và
các ràng buộc bài toán tối ưu trên cơ sở phân tích rủi ro;
 Phương pháp chuyên gia và tham vấn cộng đồng: Kiểm tra đánh giá bảng hỏi, nhận
diện và phân loại các loại thiệt hại do úng ngập tại vùng nghiên cứu; điều tra trực
tiếp các hộ gia đình trong vùng nghiên cứu, phỏng vấn sâu đối với các cơ sở sản
xuất, kinh doanh dịch vụ.

4


 Phương pháp thống kê: Sử dụng để phân tích tần suất mưa, tần suất dòng chảy,
phân tích và kiểm định chất lượng số liệu điều tra, xây dựng và kiểm định các hàm
toán học tương quan.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
5.1. Ý nghĩa khoa học
 Đã hệ thống phương pháp luận khoa học cho việc nhận dạng, phân loại, đánh giá và
ước lượng giá trị (tiền tệ hóa) của các loại hình thiệt hại.
 Đã tổng hợp các mô hình lý thuyết dùng để ước lượng các giá trị thiệt hại do úng
ngập, làm cơ sở cho việc phân tích đánh giá hiệu quả lợi ích của các công trình
phòng chống và giảm nhẹ rủi ro do úng ngập.
 Xây dựng thành công bài toán tối ưu dựa trên phân tích rủi ro, xác định phương
pháp giải, công cụ giải bài toán làm cơ sở khoa học cho các giải pháp quy hoạch
đầu tư giảm thiểu rủi ro cho một vùng hoặc một lưu vực sông.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
 Đã nhận dạng và chỉ ra được các đối tượng chịu ảnh hưởng của rủi ro úng ngập,
lượng hóa giá trị tiền tệ của một số loại hình thiệt hại do úng ngập gây ra cho lưu
vực sông Phan- Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc.
 Xác định được cấp lũ (tần suất, chu kỳ lặp lại) tối ưu cần tiêu và các giải pháp quy
hoạch tổng thể cho bài toán tiêu của lưu vực sông Phan- Cà Lồ địa phận tỉnh Vĩnh
Phúc, làm cơ sở cho UBND tỉnh Vĩnh Phúc bố trí ngân sách và lựa chọn phương án
đầu tư các công trình tiêu đầu mối.
 Xác định được trình tự cũng như các bước để tiến hành thực hiện bài toán quy
hoạch rủi ro cho một lưu vực sông hoặc cho vùng rủi ro úng ngập.
6. Những đóng góp mới của luận án
 Xây dựng phương pháp tích hợp giữa kỹ thuật và kinh tế cho lập quy hoạch phòng
chống úng ngập trên cơ sở phân tích rủi ro úng ngập.
 Xác định cấp lũ (tần suất, chu kỳ lặp lại) thiết kế tối ưu và giải pháp tiêu tổng thể tối
ưu về rủi ro cho lưu vực sông Phan – Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc.
5


7. Cấu trúc của luận án
Không kể phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận án gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên cơ
sở phân tích rủi ro.
Chương 2: Phương pháp luận về quy hoạch phòng chống úng ngập dựa trên phân tích
rủi ro.
Chương 3: Xây dựng và phân tích kết quả mô hình bài toán quy hoạch phòng chống
úng ngập tối ưu lưu vực sông Phan- Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc.
Tóm tắt nội dung từng chương:
Chương 1 xác định các vấn đề cần nghiên cứu. Tổng quan các nghiên cứu về rủi ro
úng ngập nói riêng và rủi ro ngập lụt nói chung trên Thế giới và Việt Nam. Xác định
các hướng nghiên cứu, cách tiếp cận quy hoạch phòng chống rủi ro úng ngập hiện nay
và chỉ ra được các khoảng trống trong các nghiên cứu. Trên cơ sở các khoảng trống
trong nghiên cứu, luận án đều xuất cách tiếp cận quy hoạch phòng chống úng ngập dựa
trên phân tích rủi ro. Các nhiệm vụ nghiên cứu, hướng tiếp cận, cũng như phạm vi của
nghiên cứu cũng được xác định rõ trong Chương 1.
Chương 2 tổng hợp các cơ sở lý thuyết cho hướng nghiên cứu quy hoạch phòng chống
úng ngập dựa trên phân tích rủi ro. Trong quá trình xác định cơ sở lý thuyết, các hướng
tiếp cận quy hoạch, phương pháp đánh giá rủi ro úng ngập sẽ được phân tích để lựa
chọn cách tiếp cận lý thuyết và bài toán phù hợp nhất. Trên cơ sở bài toán lý thuyết
xác định lựa chọn phương pháp giải, công cụ hỗ trợ giải bài toán phân tích rủi ro sao
cho phù hợp với thực tiễn của Việt Nam.
Chương 3 thể hiện kết quả nghiên cứu cơ sở lý thuyết quy hoạch phòng chống úng
ngập được áp dụng cụ thể cho một nghiên cứu điển hình là lưu vực sông Phan - Cà Lồ
tỉnh Vĩnh Phúc. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm sẽ giúp cho việc cụ thể hóa giữa bài
toán lý thuyết và bài toán áp dụng. Một nghiên cứu phân tích kết quả tần suất tiêu tối
ưu và tổ hợp giải pháp công trình tối ưu cho lưu vực sông Phan - Cà Lồ tỉnh Vĩnh
Phúc được phân tích và trình bày cụ thể.
6


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH PHÒNG

CHỐNG ÚNG NGẬP TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH RỦI RO
1.1. Giới thiệu về rủi ro úng ngập và phân tích rủi ro úng ngập
1.1.1. Khái niệm về rủi ro
Khi nói về khái niệm rủi ro, có rất nhiều định nghĩa về rủi ro, tuy nhiên chưa có một
định nghĩa rủi ro nào thực sự nổi trội và bao hàm được đầy đủ nội dung và ý nghĩa.
Theo định nghĩa của Frank Knight [2] thì “rủi ro là sự bất trắc có thể đo lường được”
hay “Rủi ro là một tình trạng trong đó các biến cố xảy ra trong tương lai có thể xác
định được” [3]. Theo quan điểm của Irving [4] thì rủi ro có đề cập thêm thành phần
xác suất “Rủi ro là một sự tổng hợp những sự ngẫu nhiên có thể đo lường được bằng
xác suất”. Tuy vậy, xác suất trong rủi ro phải có một quy luật phân phối theo quan
điểm của các nhà kinh tế Hoa Kỳ: “Rủi ro là hoàn cảnh trong đó một sự kiện xảy ra
với một xác suất nhất định hoặc trong trường hợp quy mô của sự kiện đó có một quy
luật phân phối xác suất”.
Khái quát chung lại thì rủi ro sẽ gắn liền với khả năng xảy ra của một số biến cố không
lường trước được hay đúng hơn là một biến cố mà ta hoàn toàn không chắc chắn trong
tương lai hay nói theo cách khác là sự sai lệch so với những gì xảy ra được dự kiến từ
trước và sự sai lệch này lớn và khác biệt đến mức khó có thể chấp nhận được. Hiện
nay trên thế giới đang tồn tại song song 3 quan điểm liên quan đến đánh giá nhìn nhận
về rủi ro: (i) Quan điểm truyền thống: Nhấn mạnh đến các mặt tiêu cực, thiệt hại hay
kết quả không đạt như mục tiêu mong muốn ban đầu và theo quan điểm này thì nhìn
nhận rủi ro hoàn toàn theo chiều hướng tiêu cực; (ii) Quan điểm trung lập: Nhấn
mạnh đến kết quả xảy ra trong tương lai khác biệt so với dự kiến ban đầu hay kế hoạch
ban đầu mà không nhấn mạnh vào tính chất tiêu cực hay tích cực, tức là quan tâm đến
sự thay đổi mà ít quan tâm đến tính chất của sự thay đổi; (iii) Quan điểm mở rộng: Kế
thừa cả hai quan điểm trên nhưng có sự nhìn nhận đánh giá mang tính toàn diện hơn về
tính chất và mục tiêu đặt ra, theo quan điểm mở rộng thì sự sai lệch so với mục tiêu
ban đầu có thể là thiệt hại nhưng cũng có thêm sự tích cực đó là cơ hội thay đổi mang
tính tích cực. Điều này được lý giải là trong cùng một vấn đề ta luôn nhìn nhận được
7

c hai mt ca nú, ú l tiờu cc mt ny, i vi ngi ny, nhng cng li l tớch cc
mt khỏc v i vi ngi khỏc. Quan im m rng ny c ún nhn ỏnh giỏ
xem xột ri ro mt cỏch ton din hn, m bo s cụng bng hn.
Khi nghiờn cu v ri ro, chỳng ta cng cn phõn bit nhng tỡnh hung ri ro vi cỏc
tỡnh hung xỏc nh hay vi tỡnh hung bt nh. Tỡnh hung xỏc nh: S chc chn
v kt qu s t c trong tng lai gn (tỡnh hung hin). Tỡnh hung ri ro:
Khụng chc chn v kt qu s t c trong tng lai trung hn nhng cú th c
tớnh c xỏc sut xy ra ca cỏc vin cnh m chỳng ta mong mun (nu chỳng ta
tin hnh nghiờn cu mt cỏch y v khoa hc). Tỡnh hung bt nh: Khụng
chc chn v kt qu s t c trong tng lai ng thi khụng c tớnh c xỏc
sut xy ra ca cỏc bin c trong tng lai (bin c m). mụ hỡnh húa, ri ro c
túm tt v phõn loi theo cỏc trng hp sau: (1) Phõn loi ri ro theo tiờu chớ; (2)
Phõn loi ri ro theo phm vi mụi trng; (3) Phõn loi ri ro theo tớnh cht (Hỡnh
1.1).
Phân loại rủi ro
theo tính chất

Tĩnh
(đơn giản, tổn thất
về vật chất ảnh
hưởng ít đều đặn)

Động
(do quá trình vận động,
tổn thất nhiều, không
dự đoán được)

Có thể
Tính khái quát

Không thể
Tính khái quát

Thuần tuý
(chỉ mang lại thiệt
hại)

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

Riêng biệt
(do vô ý, cố tình
phạm lỗi)

Cơ bản
(thiên tai, kinh tế
suy thoái)

Riêng biệt
(do biến cố chủ
quan của cá nhân)

Hỡnh 1. 1. Phõn loi ri ro theo tớnh cht

8

Cơ bản
(do tác động tương

hỗ của xã hội)


Theo cách thức phân loại rủi ro theo tính chất (Hình 1.1) rủi ro thiên tai cũng được
xem là một loại hình rủi ro, về cơ bản thể hiện tính tiêu cực đó là những thiệt hại đối
với con người, hoạt động sản xuất kinh tế, xã hội và môi trường.
1.1.2. Khái niệm rủi ro thiên tai
Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, là một trong những nước thuộc khu vực
Châu Á - Thái Bình Dương chịu ảnh hưởng nặng nề do thường xuyên phải đối mặt với
nhiều loại hình thiên tai khốc liệt. Thiên tai đã xảy ra ở hầu hết khắp các khu vực trên
cả nước, gây nhiều tổn thất to lớn về người, tài sản, cơ sở hạ tầng, kinh tế, xã hội và
tác động xấu đến môi trường. Theo báo cáo của Ngân hàng Thế Giới (2010) [5], trong
10 năm trở lại đây, trung bình hàng năm có tới 750 người chết và mất tích, thiệt hại về
tài sản ước tính tương đương khoảng 1 - 1.5% GDP, có trên 70% dân số Việt Nam
chịu ảnh hưởng trực tiếp rủi ro thiên tai, điều này đe dọa đến sự phát triển của Việt
Nam cũng như thách thức mục tiêu quốc gia về cải thiện và giảm thiểu đói nghèo. Do
đó cần thiết phải có một chiến lược thích ứng và giảm nhẹ rủi ro thiên tai nhằm phát
triển bền vững.
Theo luật Phòng chống thiên tai số 33, Quốc hội 13 (2013) [6], thiên tai là hiện tượng
tự nhiên bất thường có thể gây thiệt hại về người, tài sản, môi trường, điều kiện sống
và các hoạt động kinh tế- xã hội. Theo luật Phòng chống thiên tai thì có 19 loại hình
thiên tai được xác định (bão và áp thấp nhiệt đới, lốc, lũ, ngập lụt (úng ngập), lũ quét,
hạn hán, mưa đá, lở đất...) trong đó úng ngập do mưa lũ được xác định là một loại hình
thiên tai.
1.1.3. Khái niệm rủi ro úng ngập do mưa lũ
 Ngập lụt: Hiện tượng nước ngập vượt quá mức bình thường [7], làm ngập công
trình, nhà cửa, cây cối, đồng ruộng và ảnh hưởng đến sản xuất và đời sống. Ngập lụt
có thể nguyên nhân do lũ trên các sông lớn làm tràn hoặc vỡ đê sông, cũng có thể là do
hiện tượng mưa lớn kéo dài (thường kèm theo bão lớn) các công trình tiêu thoát nước
không đảm bảo tiêu thoát kịp thời sẽ dẫn đến ngập cơ sở hạ tầng kinh tế ảnh hưởng

đến đời sống sinh hoạt và sản xuất. Ngoài ra, tại một số vùng đồng bằng cửa sông tiếp
giáp với biển, do tác động của biến đổi khí hậu nước biển dâng, khi có triều cường là
9


nguyên nhân dẫn đến ngập lụt của các vùng đất, cư dân sinh sống gần cửa sông bờ
biển đặc biệt chịu sự ảnh hưởng của hiện tượng biến đổi khí hậu, nước biển dâng.
 Úng ngập: Được coi là một dạng của ngập lụt khi nguyên nhân của úng ngập là do
hiện tượng mưa lớn kéo dài hoặc hiện tượng nước thủy triều dâng cao làm ngập các cơ
sở hạ tầng đe dọa đến tính mạng con người và ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất kinh
tế. Điển hình trong những năm gần đây thường xuyên xảy ra tình trạng úng ngập đối
với một số đô thị lớn hay miền hạ lưu của các con sông lớn. Úng ngập thường xuyên
xảy ra đối với các thành phố lớn như: Thành Phố Hà Nội, Thành Phố Hồ Chí Minh,
Thành Phố Vĩnh Yên tỉnh Vĩnh Phúc, Thành phố Vinh tỉnh Nghệ An [8]...
 Rủi ro úng ngập: Được hiểu là những thiệt hại liên quan đến người, tài sản vật
chất, các ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất và phát triển kinh tế của từng cá thể, hộ
gia đình hay của vùng chịu ảnh hưởng của úng ngập. Úng ngập thường xuyên xảy ra
khi có mưa lũ gây tổn hại lớn cho đời sống kinh tế và an ninh xã hội do vậy để giải
quyết được tình trạng úng ngập cần thiết phải được sự quan tâm của toàn xã hội. Đặc
biệt trong những năm trở lại đây, khi hiện tượng biến đổi khí hậu đã và đang làm gia
tăng về quy mô và cường độ các hiện tượng cực đoan.
Trong luận án, rủi ro úng ngập do hiện tượng mưa lớn gây úng ngập không kịp tiêu
thoát nên gây thiệt hại đến người, tài sản, thiệt hại liên quan đến hoạt động sản xuất
kinh tế và tàn phá môi trường. Hiện tượng úng ngập được nghiên cứu và xem xét với
một phạm vi rộng lớn, đầy đủ các loại hình úng ngập bao gồm úng ngập vùng nông
nghiệp, vùng nông thôn, úng ngập vùng đô thị hay vùng có tốc độ đô thị hóa cao. Rủi
ro úng ngập được nghiên cứu và sử dụng xuyên suốt trong luận án này.
1.1.4. Phân tích rủi ro và một số thuật ngữ dùng trong phân tích rủi ro
 Phân tích rủi ro (Risk analysis), Theo Vrouwenvelder (2001) [9] là sự phân tích có
tính hệ thống các đặc trưng, tính chất của rủi ro và định lượng rủi ro một cách tốt nhất

có thể. Phân tích rủi ro bao gồm cả phân tích định tính và phân tích định lượng, trong
đó phân tích định lượng bao gồm xác định xác xuất và giá trị thiệt hại ứng với từng sự
kiện. Theo nghiên cứu của Rudolf Faber (2006) [10] phân tích rủi ro bao gồm: Mô tả

10


hệ thống; Xác định nguy cơ rủi ro; Xác định các kịch bản; Phân tích thủy văn thủy lực;
Phân tích thiệt hại; Định lượng rủi ro.
 Nguy cơ rủi ro (Hazard) liên quan đến xác suất xảy ra các kịch bản úng ngập
thường được hiểu theo các tần suất lũ hay tần suất ngập [11].
 Tính dễ tổn thương (Vulnerability) là xu hướng, khuynh hướng bị ảnh hưởng xấu,
khuynh hướng này được cấu thành bởi đặc tính bên trong của các yếu tố ảnh hưởng.
Trong lĩnh vực rủi ro thiên tai nói chung và rủi ro úng ngập nói riêng, theo tác giả
Wisner et al. (2004) [12] bao gồm các đặc tính của một cá nhân hay một cộng đồng có
liên quan đến khả năng của họ về dự đoán, đối phó, chống lại và phục hồi đối với các
tác động có hại của hiện tượng vật lý. Trước khi phân tích tính dễ bị tổn thương của
một đối tượng cụ thể nào đó thì cần phải chỉ rõ và đi kèm với các đặc điểm vị trí địa
lý, đây cũng là lý do giải thích với chúng ta rằng cùng với một cấp độ ngập thì các
vùng khác nhau sẽ chịu những tác động cũng như tổn thất khác nhau (giả định với
cùng một hệ thống chống chịu rủi ro). Ví dụ ngập đô thị sẽ thiệt hại lớn hơn rất nhiều
so với ngập vùng đồng bằng nông nghiệp, điều này liên quan đến tính dễ bị tổn thương
khác nhau ứng với các vùng cụ thể do liên quan đến xã hội, văn hóa, sự phát triển kinh
tế của địa phương. Tính tổn thương bao gồm tính dễ tổn thương của cá nhân hay tính
dễ bị tổn thương cộng đồng. Tính dễ tổn thương của cộng đồng liên quan đến con
người, xã hội, cơ sở hạ tầng, tài sản cũng như quá trình phát triển kinh tế của cộng
đồng đó. Hiểu theo một cách hẹp hơn, tính dễ tổn thương là hàm của “Tính phơi bày”,
“Tính nhạy” và “Khả năng chống chịu” của cộng đồng đó trước rủi ro thiên tai
(IPCC, 2001).
 Tính phơi bày (Exposure): Hay còn được gọi là mức độ phơi bày được dùng chỉ sự

hiện diện theo vị trí của con người, sinh kế, các dịch vụ môi trường và các nguồn tài
nguyên, cơ sở hạ tầng, tài sản kinh tế xã hội hoặc tài sản văn hóa ở những nơi có thể
chịu những ảnh hưởng bất lợi của hiện tượng thiên tai, nó được coi là đối tượng của
những thiệt hại, mất mát (IPCC, 2012) [13].
 Khả năng thích ứng (Adaptive capacity): Là khả năng của một hệ thống và các hợp
phần của nó có thể phán đoán, hấp thụ, điều chỉnh và vượt qua những ảnh hưởng của
11


một hiện tượng nguy hiểm một cách kịp thời và hiệu quả kể cả khả năng giữ gìn, phục
hồi và tăng cường các cấu trúc và chức năng cơ bản quan trọng của hệ thống (IPCC,
2012) [13].
 Rủi ro còn còn dư (Residual risk): Theo định nghĩa rủi ro còn dư của các tác giả
Plate (2002) [14] và Merz (2006) [15] thì rủi ro còn dư là phần còn dư lại của rủi ro
sau khi thực hiện đầu tư và vận hành một hệ thống bảo vệ. Rủi ro còn dư có thể được
hiểu là những rủi ro khi xảy ra hiện tượng cực đoan lớn hơn khả năng bảo vệ của hệ
thống (vượt quá tần suất đảm bảo/thiết kế) hay có thể là một sự cố mà không thể dự
báo trước (hệ thống bảo vệ bị hỏng không phát huy khả năng, tần suất bảo vệ). Ví dụ:
Khi thiết kế hệ thống đê có thể chống lũ trên sông ứng với tần suất là 10% thì hệ thống
đê không có khả năng bảo vệ an toàn với trận lũ có tần suất nhỏ hơn 10%, hiện tượng
nước sông tràn qua mặt đê gây úng ngập phần diện tích trong đê hoặc hiện tượng đê bị
vỡ do sự cố nào đó mặc dù lũ trên sông chưa vượt qua trận lũ có tần suất thiết kế là
10% (trường hợp này gọi là thiệt hại ứng với rủi ro không được dự báo). Rủi ro còn dư
cũng chứa nội hàm cả rủi ro có thể chấp nhận được.
Cách xác định rủi ro còn dư phụ thuộc vào cách xác định rủi ro dựa trên hàm phân
phối mật độ xác xuất thiệt hại trung bình hàng năm của rủi ro (Tung, 2002) [16].
=1−
Và

( )= (

∞

> )=∫

( ).

(1-1)

∞

E(D) = ∫ x. f (x). dx

Trong đó:
- F (x): Giá trị rủi ro tương ứng với chu kỳ lặp lại x (năm).
- f (x): Hàm phân phối mật độ xác suất của thiệt hại.
- E(D): Giá trị thiệt hại có thể ứng với trường hợp cao nhất.
Trong trường hợp rời rạc thì rủi ro còn dư được xác định theo công thức:
( ,

∗

)=∑

12

∈

×

(1-2)


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

∗

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

: Thiệt hại tương ứng với cấp lũ k (phần chênh lệch thiệt hại tăng giữa mức ngập P*
và mức ngập k).
: Tần suất ứng với cấp lũ k (Pk= 1/k, với ∀ ∈
∗

à

≥

∗

).

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

Khái niệm rủi ro còn dư được hiểu là phần rủi ro trong trường hợp có đầu tư phòng
chống và giảm thiểu thiệt hại và ảnh hưởng của hiện tượng úng ngập. Giữa rủi ro còn
dư và rủi ro có sự chuyển hóa lẫn nhau tùy thuộc vào điều kiện và góc độ xem xét giữa
đầu tư và không đầu tư. Ví dụ, nếu như không có chi phí đầu tư cho giải pháp giảm

thiểu rủi ro úng ngập, thì rủi ro còn dư cũng chính là rủi ro của úng ngập.
1.2. Tổng quan về các nghiên cứu úng ngập do mưa lũ trên thế giới
1.2.1. Tình hình úng ngập trên thế giới
Ngày nay, cùng với hiện tượng nóng lên toàn cầu, sự gia tăng dân số, tăng trưởng kinh
tế, công nghiệp hóa, đô thị hóa đi cùng với các hoạt động phá rừng, di canh di cư của
một bộ phận dân số đã và đang làm cho xã hội ngày càng trở lên dễ bị tổn thương
trước các hiện tượng thiên tai, thảm họa tự nhiên. Những tác động của chúng đến nền
kinh tế, xã hội và môi trường có xu hướng ngày càng gia tăng trên toàn thế giới với
một mức đáng báo động. Theo Jonkman (2005) [17] tổng số người chết và bị ảnh
13