Xây dựng mô hình tích hợp viễn thám và GIS xác định nguy cơ tai biến lũ quét lưu vực sông năng, tỉnh bắc kạn

i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lê Như Ngà

XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍCH HỢP VIỄN THÁM VÀ GIS
XÁC ĐỊNH NGUY CƠ TAI BIẾN LŨ QUÉT
LƯU VỰC SÔNG NĂNG, TỈNH BẮC KẠN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN

Hà Nội - 2017


Ket-noi.com kho tai lieu
mien phi
ii
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lê Như Ngà

XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍCH HỢP VIỄN THÁM VÀ GIS
XÁC ĐỊNH NGUY CƠ TAI BIẾN LŨ QUÉT
LƯU VỰC SÔNG NĂNG, TỈNH BẮC KẠN

Chuyên ngành: Bản đồ, Viễn thám và Hệ thông tin địa lý
Mã số:
62 44 02 14

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS, TS. Nguyễn Ngọc Thạch
2. PGS, TS. Lã Văn Chú

Hà Nội - 2017


iii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các số
liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng. Các kết quả nghiên cứu trong
luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận án

Lê Như Ngà


Ket-noi.com kho tai lieu
mien phi
iv
LỜI CẢM ƠN
Luận án được hoàn thành tại Khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Đại học Quốc gia Hà Nội. Có được luận án này, tác giả xin cảm ơn đến các thầy cô trong
bộ môn, khoa, phòng chức năng đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho nghiên cứu sinh.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS, TS. Nguyễn Ngọc Thạch và PGS, TS.
Lã Văn Chú (tên khoa học: Lã Thanh Hà), những người thầy đã định hướng khoa học
và tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận án.
Xin chân thành cảm ơn Dự án “Tăng cường năng lực nghiên cứu, đào tạo về viễn

thám và Hệ thông tin địa lý trong việc nghiên cứu, quản lý tai biến lũ lụt, lũ quét và
trượt lở đất, nghiên cứu điển hình tại Vĩnh Phúc và Bắc Kạn” đã chia sẻ số liệu mưa, lũ
quét, sử dụng đất, mưa và rừng; tài trợ chuyến đi thăm, trao đổi kinh nghiệm về quản lý
thiên tai lũ quét và trượt lở đất tại Ấn Độ; Cảm ơn Ban Chỉ huy Phòng chống lụt bão và
Tìm kiếm cứu nạn tỉnh Bắc Kạn và Đài KTTV Bắc Kạn đã cung cấp thông tin về tình
trạng lũ quét và mưa của vùng nghiên cứu.
Xin cảm ơn Viện Cơ học đã giúp đỡ và tài trợ một phần kinh phí.
Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân luôn động viên, sát cánh
bên tôi trong quá trình thực hiện luận án.
Nếu không có sự hướng dẫn và giúp đỡ trên, luận án này đã không thể hoàn thành.
Một lần nữa, xin được cảm ơn vì tất cả!
Tác giả luận án

Lê Như Ngà


v

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ vii
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................... ix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .................................................................................. xiv
DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC .................................................................................. xvi
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của nghiên cứu .............................................................................. 1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ........................................................................ 3
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 4
4. Luận điểm bảo vệ................................................................................................. 4
5. Đóng góp mới của luận án ................................................................................... 4
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ........................................................... 5

7. Cơ sở tài liệu thực hiện luận án ............................................................................ 5
8. Kết cấu của luận án .............................................................................................. 6
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................. 7
1.1. Khái niệm và phân loại lũ quét ......................................................................... 7
1.2. Tổng quan mô hình, công cụ và phương pháp nghiên cứu lũ quét ................... 11
1.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu lũ quét trên thế giới ...................................... 22
1.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu lũ quét ở Việt Nam ....................................... 27
1.5. Nghiên cứu lũ quét tại lưu vực sông Năng....................................................... 36
1.6. Quan điểm, phương pháp và quy trình nghiên cứu của luận án ........................ 37
Tiểu kết chương 1 .................................................................................................. 40
Chương 2. MÔ HÌNH XÁC ĐỊNH NGUY CƠ LŨ QUÉT ........................................ 41
2.1. Cơ sở hình thành lũ quét ................................................................................. 41
2.2. Phương pháp SCS xác định mưa hiệu quả ....................................................... 42
2.3. Tính toán Qmax và TQmax ............................................................................. 47
2.4. Phân tích GIS .................................................................................................. 51
2.5. Phân tích viễn thám ......................................................................................... 56
2.6. Xác định nguy cơ lũ quét ................................................................................ 58
2.7. Xây dựng phần mềm phân tích thủy văn GIS lũ quét ...................................... 65
2.8. So sánh mô hình lũ quét của luận án với các mô hình và phương pháp nghiên cứu
lũ quét khác ...................................................................................................... 67
Tiểu kết chương 2 .................................................................................................. 67
Chương 3. ĐẶC ĐIỂM LŨ QUÉT VÀ CÁC NHÂN TỐ HÌNH THÀNH LŨ QUÉT
LƯU VỰC SÔNG NĂNG, BẮC KẠN .............................................................. 69
3.1. Vị trí địa lý...................................................................................................... 69
3.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội ................................................................................ 70


Ket-noi.com kho tai lieu
mien phi
vi

3.3. Đặc điểm lũ quét ............................................................................................. 70
3.4. Đặc điểm điều kiện tự nhiên và ảnh hưởng tới lũ quét ..................................... 75
Tiểu kết chương 3 ................................................................................................ 102
Chương 4. TÍNH TOÁN, XÁC ĐỊNH NGUY CƠ LŨ QUÉT LƯU VỰC SÔNG NĂNG,
TỈNH BẮC KẠN ............................................................................................. 104
4.1. Tính toán Qmax và Tmax.............................................................................. 104
4.2. Xác định vùng đồng bằng ngập lụt ................................................................ 116
4.3. Tính toán Qmax và TQmax cho vùng đồng bằng ngập lụt .................................. 118
4.4. Tính toán chỉ số nguy cơ lũ quét (FFPI) ........................................................ 119
4.5. Kiểm chứng mô hình..................................................................................... 119
4.6. Xác định nguy cơ lũ quét .............................................................................. 123
Tiểu kết chương 4 ................................................................................................ 138
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 140
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ............................ 142
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ................................................................................ 142
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 143
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 150


vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AHP
AMS
ANN
ArcGIS
ArcView GIS
BH
CN
CSDL

DEM
DGN
DN
DSS
ERDAS
ESRI
FFG
FFPI
GDP
GIS
HBV
HECHMS,
HECRAS
IDW
KTTV
LANDSAT
LiDAR
LQ
LBĐ
MARINE
MIKESHE
MIKEBASIN
MIKE2D,3D
MODIS
NASA

Analytic Hierarchy Process – Quá trình phân tích phân cấp
American Meteorological Society – Hội Khí tượng Mỹ
Artificial Neural Network - Mạng trí tuệ nhân tạo
Phần mềm GIS của ESRI, Mỹ

Điều kiện bão hòa bề mặt trước đó
Curve Numbers – Hệ số thủy văn thực nghiệm CN
Cơ sở dữ liệu
Digital Elevation Model – Mô hình số độ cao
Dạng format dữ liệu GIS của phần mềm Bentley Microstation của
Mỹ
Digital Number – Giá trị lưu trữ tại mỗi điểm ảnh
Decision Support System – Hệ thống hỗ trợ ra quyết định
Phần mềm viễn thám của Lica, Thụy Sỹ
Environmental Systems Research Institute – Viện Nghiên cứu các
Hệ thống Môi trường, Mỹ
Flash Flood Guidance – Hướng dẫn, cảnh báo lũ quét
Flash Flood Potential Index – Chỉ số nguy cơ lũ quét
Gross Domestic Product – Tổng sản phẩm quốc nội
Geographic Information System – Hệ thống thông tin địa lý
Phần mềm thủy văn, Viện Khí tượng - Thủy văn Thụy Điển
Phần mềm thủy văn - thủy lực, Bộ Quốc phòng Mỹ
Inverse Distance Weighting – Trọng số nghịch đảo khoảng cách
Khí tượng thủy văn
Ảnh vệ tinh phân giải trung bình và cao của NASA, Mỹ
Light Detection and Ranging - Ảnh địa hình bằng công nghệ laser
Lũ quét
Lũ bùn đá
Phần mềm thủy văn - thủy lực của Pháp
Phần mềm thủy văn - thủy lực, Viện Thủy lực Đan Mạch

Ảnh vệ tinh phân phải trung bình của NASA, Mỹ
The National Aeronautics and Space Administration – Cơ quan
Hàng không và Vũ trụ Mỹ
NDVI Normalized Difference Vegetation Index – Chỉ số thảm thực vật

Ket-noi.com kho tai lieu
mien phi
viii
NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration – Cơ quan Hải
dương và Khí tượng Mỹ
NRCS National Resources Conservation Service – Cơ quan Bảo tồn Tài
nguyên quốc gia Mỹ
QuickBird Ảnh vệ tinh phân giải cao của DigitalGlobe, Mỹ
RADAR Radio Detection and Ranging – Ảnh vệ tinh thu theo công nghệ
sóng ra đa
SCS Soil Conservation Services – Cơ quan Bảo tồn đất, Mỹ
SOBEK Phần mềm thủy văn - thủy lực, Viện Nghiên cứu Delta Hà Lan
SWAT Phần mềm thủy văn, Đại học Texas A&M Mỹ
TOPMODEL Phần mềm thủy văn, Đại học Lancaster, Vương quốc Anh
TRMM Tropical Rainfall Monitoring Mission – Vệ tinh quan trắc mưa nhiệt
đới
US NWS U.S. National Weather Service – Cơ quan Khí tượng Quốc gia Mỹ
USGS U.S. Geological Survey – Cục Khảo sát Địa chất Mỹ
VBA Visual basic application – Ứng dụng viết theo mã lệnh Visual basic
VT Remote sensing – Viễn thám
WorldView Ảnh vệ tinh phân phải cao của DigitalGlobe, Mỹ


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ tổng quát của phương pháp phân tích đa biến. .................................. 17
Hình 1.2. Sơ đồ của mô hình thủy văn – thủy lực [61] ............................................... 19

Hình 1.3. Sơ đồ mô hình lũ quét hiện tại của NWS [47] ............................................. 26
Hình 1.4. Quy trình tổng quát nghiên cứu của luận án................................................ 39
Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát cơ sở hình thành lũ quét. ................................................... 41
Hình 2.2. Tính chất thấm, giữ nước khác nhau của cơ lý đất [84] ............................... 43
Hình 2.3. NDVI chỉ rõ tính chất khác nhau của lớp phủ rừng khu vực Pắc Nậm, Bắc Kạn
(Nguồn: Google Earth và Landsat ETM) ........................................................... 45
Hình 2.4. Sơ đồ đường đẳng thời gian nước di chuyển ra tới cửa lưu vực. ................. 48
Hình 2.5. Biểu đồ quá trình lưu lượng theo thời gian cửa lưu vực. ............................. 48
Hình 2.6. Sơ đồ tính lưu lượng theo phương pháp đường đẳng thời [75]. ................... 50
Hình 2.7. Biểu đồ mô tả giá trị Qmax và TQmax. ............................................................ 51
Hình 2.8. Sơ đồ xây dựng dữ liệu cho mô hình lũ quét. .............................................. 52
Hình 2.9. Dữ liệu địa hình ở dạng DEM..................................................................... 52
Hình 2.10. Hệ thống sông suối của một lưu vực (Nguồn: internet). ............................ 54
Hình 2.11. Các phụ lưu của lưu vực (Nguồn: internet). .............................................. 54
Hình 2.12. Sơ đồ tổng quan phân tích viễn thám. ....................................................... 57
Hình 2.13. Phân bố mặt cắt dọc của lưu vực sông (Nguồn: internet). ......................... 59
Hình 2.14. Phân bố mặt cắt ngang của sông/suối hình chữ V (Nguồn: internet). ........ 60
Hình 2.15. Phân bố mặt cắt ngang của sông/suối hình chữ V tại thượng nguồn xã Nhạn
Môn, Pắc Nậm, Bắc Kạn (Nguồn: Google Earth). .............................................. 60
Hình 2.16. Phân bố mặt cắt ngang của sông/suối hình chữ U (Nguồn: internet). ........ 61
Hình 2.17. Phân bố mặt cắt ngang của sông/suối hình chữ U tại xã Xuân La, Pắc Nậm,
Bắc Kạn (Nguồn: Google Earth). ....................................................................... 61
Hình 2.18. Sơ đồ mô hình chồng ghép các tham số thủy văn xác định nguy cơ lũ quét.
.......................................................................................................................... 62
Hình 2.19. Sơ đồ khối phần mềm phân tích thủy văn GIS lũ quét. ............................. 66
Hình 2.20. Một phần đoạn lệnh chương trình phân tích thủy văn GIS lũ quét trong môi
trường ArcGIS. .................................................................................................. 66
Hình 3.1. Khu vực nghiên cứu (lưu vực sông Năng, tỉnh Bắc Kạn). ........................... 69

Ket-noi.com kho tai lieu
mien phi
x
Hình 3.2. Vết tích trận lũ quét ngày 31/7/2010 tại xã Mỹ Phương, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc
Kạn [35]. ........................................................................................................... 73
Hình 3.3. Xuất hiện lũ quét theo tháng tại lưu vực sông Năng, năm 2000-2011 [15-26,
35]. .................................................................................................................... 74
Hình 3.4. Vị trí xảy ra lũ quét trên lưu vực sông Năng, năm 2000-2011 [15-26, 35] .. 75
Hình 3.5. Địa hình và mạng lưới thủy văn khu vực nghiên cứu ở dạng 3D. ................ 76
Hình 3.6. Phổ độ cao lưu vực sông Năng. .................................................................. 77
Hình 3.7. Phổ độ dốc lưu vực sông Năng. .................................................................. 77
Hình 3.8. Độ dốc trung bình của phụ lưu, lưu vực sông Năng. ................................... 78
Hình 3.9. Dân cư và hoạt động nông nghiệp ở một đoạn suối cấp 3, sông Năng thuộc xã
Bằng Thành, Pắc Nậm (Nguồn: Google Earth). ................................................. 83
Hình 3.10. Dân cư và hoạt động nông nghiệp ở một đoạn suối cấp 1, sông Chu Hương
thuộc xã Mỹ Hương, Ba Bể (Nguồn: Google Earth)........................................... 84
Hình 3.11. Dân cư ở một đoạn sông Năng thuộc xã Bộc Bố, Pắc Nậm (Nguồn: Google
Earth)................................................................................................................. 84
Hình 3.12. Dân cư và hoạt động nông nghiệp ở một đoạn hạ lưu sông Năng thuộc xã
Thượng Giáo, Ba Bể (Nguồn: Google Earth). .................................................... 85
Hình 3.13. Một đoạn sông Năng thuộc xã An Thắng, Pắc Nậm (Nguồn: Google Earth).
.......................................................................................................................... 85
Hình 3.14. Mặt cắt ngang lòng sông Năng tại trạm thủy văn Đầu Đẳng (Nguồn: Trung
tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường). ..................... 86
Hình 3.15. Lưu lượng trung bình tháng tại trạm thủy văn Đầu Đẳng, năm 1972-1976
(Nguồn: Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường).
.......................................................................................................................... 87
Hình 3.16. Hình dạng phụ lưu xảy ra lũ quét lưu vực sông Năng, năm 2000-2011 [35].
.......................................................................................................................... 88
Hình 3.17. Tổng lượng bốc hơi năm (2006-2009), trạm Chợ Rã, Bắc Kạn (Nguồn: Trung

tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường). ..................... 90
Hình 3.18. Tổng lượng bốc hơi trung bình ngày (mm) theo tháng (2004-2009), trạm Chợ
Rã, Bắc Kạn (Nguồn: Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và
Môi trường). ...................................................................................................... 90


xi

Hình 3.19. Lượng mưa thời đoạn cực đại năm, trạm Chợ Rã, Bắc Kạn, năm 1969-2009
(Nguồn: Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường).
.......................................................................................................................... 92
Hình 3.20. Lượng mưa trung bình tháng, trạm Chợ Rã, Bắc Kạn, năm 1961-2010
(Nguồn: Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường).
.......................................................................................................................... 93
Hình 3.21. Lượng mưa năm, trạm Chợ Rã, Bắc Kạn, năm 1919-2010 (Nguồn: Trung
tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường) ...................... 93
Hình 3.22. Cơ cấu đất theo nhóm thủy văn lưu vực sông Năng. ................................. 96
Hình 3.23. Phân bố đất theo nhóm thủy văn lưu vực sông Năng. ............................... 96
Hình 3.24. Phân bố sử dụng đất lưu vực sông Năng, năm 2010 (Nguồn: Bộ Tài nguyên
và Môi trường) .................................................................................................. 98
Hình 3.25. Cơ cấu sử dụng đất lưu vực sông Năng, năm 2010 (Nguồn: Bộ Tài nguyên
và Môi trường) .................................................................................................. 99
Hình 3.26. Cơ cấu đất rừng lưu vực sông Năng, năm 2010 (Nguồn: Bộ Tài nguyên và
Môi trường) ....................................................................................................... 99
Hình 3.27. Phổ NDVI lưu vực sông Năng năm 2007. .............................................. 101
Hình 3.28. Một đỉnh núi thuộc xã Anh Thắng, Pắc Nậm có mật độ che phủ rừng rất thấp
(Nguồn: Google Earth). ................................................................................... 101
Hình 4.1. Lớp phủ lưu vực sông Năng thời kỳ 2007-2012........................................ 106
Hình 4.2. NDVI lưu vực sông Năng thời kỳ 2007-2012. .......................................... 107
Hình 4.3. Hệ số Manning lưu vực sông Năng thời kỳ 2007-2012. ............................ 108

Hình 4.4. Hệ số CN (BH-II) lưu vực sông Năng thời kỳ 2007-2012. ........................ 109
Hình 4.5. Hệ số CN (BH-II) đã kết hợp với NDVI lưu vực sông Năng thời kỳ 20072012. ............................................................................................................... 110
Hình 4.6. Trận mưa ngày 23/7/1986, (a) thời gian xảy ra đỉnh lũ so với đỉnh mưa và (b)
lưu lượng cực đại . ........................................................................................... 112
Hình 4.7. Quá trình lưu lượng mô phỏng tại một khu vực của trận mưa 23/7/1986 (tỷ lệ
xích về độ lớn Q là không đồng nhất). ............................................................. 114
Hình 4.8. Trận mưa ứng với tần suất 50%, (a) thời gian xảy ra đỉnh lũ so với đỉnh mưa
và (b) lưu lượng cực đại. .................................................................................. 116


Ket-noi.com kho tai lieu
mien phi
xii
Hình 4.9. Vùng đồng bằng ngập lụt lưu vực sông Năng. .......................................... 117
Hình 4.10. Vùng đồng bằng ngập lụt sông Chu Hương, xã Mỹ Phương, Ba Bể. ....... 117
Hình 4.11. Vùng đồng bằng ngập lụt sông Năng, xã An Thắng, Pắc Nậm. ............... 117
Hình 4.12. Qmax (a) theo stream network và (b) theo vùng đồng bằng ngập lụt . ....... 119
Hình 4.13. So sánh kết quả mô phỏng với lũ quét xảy ra do mưa cục bộ trong hơn 10
năm gần đây [35]. ............................................................................................ 120
Hình 4.14. Bản đồ nguy cơ lũ quét khu vực phía bắc tỉnh Bắc Kạn [31] .................. 121
Hình 4.15. Bản đồ nguy cơ lũ quét khu vực phía bắc tỉnh Bắc Kạn [35] .................. 122
Hình 4.16. Bản đồ cảnh báo nguy cơ lũ quét huyện Pắc Nậm, tỉnh Bắc Kạn [35] ..... 122
Hình 4-17. Bản đồ nguy cơ lũ quét lưu vực sông Năng ứng mưa tần suất mưa trận 100%
........................................................................................................................ 124
Hình 4-18. Bản đồ nguy cơ lũ quét lưu vực sông Năng ứng mưa tần suất mưa trận 50%
........................................................................................................................ 125
Hình 4-19. Bản đồ nguy cơ lũ quét lưu vực sông Năng ứng mưa tần suất mưa trận 20%
........................................................................................................................ 126
Hình 4-20. Bản đồ nguy cơ lũ quét lưu vực sông Năng ứng mưa tần suất mưa trận 10%
........................................................................................................................ 127

Hình 4-21. Bản đồ nguy cơ lũ quét lưu vực sông Năng ứng mưa tần suất mưa trận 5%
........................................................................................................................ 128
Hình 4-22. Bản đồ nguy cơ lũ quét lưu vực sông Năng ứng mưa tần suất mưa trận 2%
........................................................................................................................ 129
Hình 4-23. Bản đồ nguy cơ lũ quét lưu vực sông Năng ứng mưa tần suất mưa trận 1%
........................................................................................................................ 130
Hình 4-24. Bản đồ nguy cơ lũ quét lưu vực sông Năng ứng mưa tần suất mưa trận 0,2%
........................................................................................................................ 131
Hình 4-25. Bản đồ nguy cơ lũ quét lưu vực sông Năng ứng mưa tần suất mưa trận 0,1%
........................................................................................................................ 132
Hình 4-26. Bản đồ nguy cơ lũ quét lưu vực sông Năng ............................................ 133
Hình 4.27. Biểu đồ nguy cơ lũ quét tổng hợp theo huyện, lưu vực sông Năng.......... 134
Hình 4.28. Biểu đồ nguy cơ lũ quét theo tần suất, lưu vực sông Năng. ..................... 136
Hình 5.1 Vị trí các điểm mẫu để huấn luyện phần mềm ........................................... 162


xiii

Hình 5.2. Một phần dữ liệu sử dụng đất ................................................................... 162
Hình 5.3. Một phần từ bản đồ rừng .......................................................................... 162
Hình 5.4. Kết hợp band (red=b4, green=b3, blue=b2) .............................................. 163
Hình 5.5. Kết hợp band (red=b4, green=b5, blue=b1) .............................................. 163
Hình 5.6. Kết hợp band (red=b7, green=b5, blue=b3) .............................................. 163
Hình 5.7. Kết hợp band (red=b7, green=b4, blue=b2) .............................................. 163
Hình 5.8. Đất nông nghiệp thể hiện ở màu trắng, rừng ở màu xanh lá cây và đất thổ cư
không thể xác định được (tổ hợp Red=b7, Green=b5, Blue=b3) ...................... 163
Hình 5.9. Đất nông nghiệp thể hiện ở màu trắng, rừng ở màu xanh lá cây và nước ở màu
xanh nước biển và đất thổ cư không thể xác định được (tổ hợp Red=b7, Green=b5,
Blue=b3).......................................................................................................... 164
Hình 5.10. Đất nông nghiệp thể hiện ở màu xanh xám, rừng ở màu xanh lá cây và đất

thổ cư không thể xác định được (tổ hợp Red=b7, Green=B5, Blue=b3) ........... 164
Hình 5.11. Đất nông nghiệp thể hiện ở màu đất đỏ ba gian và màu xanh xám, rừng ở
màu xanh lá cây và đất thổ cư không thể xác định được (tổ hợp Red=b7, Green=B5,
Blue=b3).......................................................................................................... 164
Hình 5.12. Đất nông nghiệp thể hiện ở màu đất đỏ ba gian và màu lơ tím, rừng ở màu
xanh lá cây và đất thổ cư không thể xác định được (tổ hợp Red=b7, Green=b4,
Blue=b2).......................................................................................................... 165
Hình 5.13. Sơ đồ điểm lấy mẫu để kiểm chứng kết quả xây dựng lớp phủ ............... 166
Hình 5.14. Quá trình trận mưa ngày 23/7/1986 (Nguồn: Trung tâm Tư liệu Khí tượng
Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường) ........................................................ 175
Hình 5.15. Biểu đồ tần suất mưa trận, Chợ Rã, Bắc Kạn. ......................................... 176
Hình 5.16. Sơ đồ hiệu chỉnh chương trình phân tích thủy văn GIS lũ quét ............... 177
Hình 5.17. Quá trình lưu lượng tại trạm Đầu Đẳng đối với trận mưa ngày 17-20/6/1972
(Nguồn: Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường).
........................................................................................................................ 177
Hình 5.18. Quá trình lưu lượng tại trạm Đầu Đẳng đối với trận mưa ngày 8-15/6/1973
(Nguồn: Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường).
........................................................................................................................ 178


Ket-noi.com kho tai lieu
mien phi
xiv
Hình 5.19. Quá trình lưu lượng tại trạm Đầu Đẳng đối với trận mưa ngày 10/8/1974
(Nguồn: Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường)
........................................................................................................................ 178
Hình 5.20. Quá trình lưu lượng tại trạm Đầu Đẳng đối với trận mưa ngày 5-9/5/1975
(Nguồn: Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường)
........................................................................................................................ 179

xv

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG
Bảng 2.1. Phân loại nhóm đất theo tính chất thủy văn [86]......................................... 44
Bảng 2.2. Phân loại điều kiện bão hòa theo NRCS [87] ............................................. 46
Bảng 2.3. Một số giá trị CN (BH-II) theo lớp phủ của NRCS [86] ............................. 47
Bảng 2.4. Hệ số Manning theo sử dụng đất và lớp phủ bề mặt [76] ............................ 47
Bảng 2.5. Hệ số Manning theo cấu trúc của lòng dẫn [88] ......................................... 47
Bảng 2.6. Bảng tính điểm Qmax - Qbankfull, Qmax/Qbankfull và TQmax. ................................ 64
Bảng 2.7. Bảng tổng hợp và phân loại chỉ số nguy cơ lũ quét..................................... 64
Bảng 2.8. So sánh đặc điểm của mô hình lũ quét của luận án với các mô hình và phương
pháp nghiên cứu lũ quét khác. ............................................................................ 67
Bảng 3.1. Lũ quét tại lưu vực sông Năng, từ năm 2000 đến 2011 [15-26, 35] ............ 73
Bảng 3.2. Độ dốc trung bình phụ lưu xảy ra lũ quét từ năm 2000 đến 2011. .............. 79
Bảng 3.3. Diện tích phụ lưu xảy ra lũ quét từ năm 2000-2011. ................................... 89
Bảng 3.4. Đặc điểm mưa trận trạm Chợ Rã và lũ quét lưu vực sông Năng (Nguồn: Trung
tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường, [15-26])......... 94
Bảng 3.5. Phân loại đất theo đặc trưng thủy văn của lưu vực sông Năng. ................... 95
Bảng 3.6. Diện tích (km2) theo loại đất của phụ lưu đã xảy ra lũ quét lưu vực sông Năng,
từ năm 2000 đến 2011. ...................................................................................... 97
Bảng 3.7. Cơ cấu sử dụng đất của phụ lưu đã xảy ra lũ quét lưu vực sông Năng, từ năm
2000 đến 2012. ................................................................................................ 100
Bảng 3.8. Đặc điểm thống kê các nhân tố của phụ lưu đã xảy ra lũ quét từ năm 2000 đến
2012 lưu vực sông Năng. ................................................................................. 102
Bảng 4.1. Dữ liệu mưa quá khứ và tần suất lưu vực sông Năng (Nguồn: Mưa quá khứ
từ Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường)...... 105
Bảng 4.2. Hệ số maning lưu vực sông Năng. ........................................................... 107
Bảng 4.3. Bảng giá trị CN (BH-II) lưu vực sông Năng. ............................................ 108
Bảng 4.4. Đặc điểm mưa và lũ quét của 4 trận lũ quét trong quá khứ của khu vực nghiên

cứu (tại cửa ra của lưu vực). ............................................................................ 111
Bảng 4.5. Đặc điểm sóng lũ của khu vực nghiên cứu theo kịch bản mưa tần suất (tại cửa
ra lưu vực). ...................................................................................................... 115
Bảng 4.6. Diện tích vùng đồng bằng ngập lụt lưu vực sông Năng. ........................... 118


Ket-noi.com kho tai lieu
mien phi
xvi
Bảng 4.7. Kết quả mô phỏng của luận án, của các tác giả khác với lũ quét thực tế. .. 120
Bảng 4.8. Diện tích (km2) nguy cơ lũ quét tổng hợp theo huyện, lưu vực sông Năng.
........................................................................................................................ 134
Bảng 4.9. Diện tích (km2) nguy cơ lũ quét theo kịch bản mưa tần suất và theo huyện,
lưu vực sông Năng. .......................................................................................... 135
Bảng 5.1. Ảnh vệ tinh được sử dụng trong luận án ................................................... 151
Bảng 5.2. Các bản đồ chuyên đề được sử dụng trong luận án ................................... 153
Bảng 5.3. Các hệ số chuyển đổi từ DN Landsat 4-5 sang DN Landsat 7 [98] ........... 159
Bảng 5.4. Các hệ số chuyển đổi từ dữ liệu DN sang dữ liệu Radiance [64] .............. 160
Bảng 5.5. Các hệ số chuyển đổi từ dữ liệu Radiance sang dữ liệu Reflectance [57].. 160
Bảng 5.6. Kết quả so sánh lớp phủ thời kỳ 1971-1976 và bản đồ tin tức. ................. 166
Bảng 5.7. Kết quả so sánh lớp phủ thời kỳ 1971-1976 và bản đồ sử dụng đất 2010. . 166
Bảng 5.8. So sánh Q giữa tính toán và đo đạc tại trạm Đầu Đẳng. ............................ 179


xvii

DANH SÁCH CÁC PHỤ LỤC
Phụ lục 1. Cơ sở tài liệu của luận án ........................................................................ 150
Phụ lục 2. Dẫn xuất vận tốc dòng chảy trên bề mặt và trong kênh ............................ 156
Phụ lục 3. Chuyển đổi dữ liệu DN của ảnh Landsat 4-5 TM sang Landsat 7 ETM+ . 159

Phụ lục 4. Điểm mẫu và kiểm chứng kết quả giải đoán ảnh Landsat xây dựng lớp
phủ ....................................................................................................... 160
Phụ luc 5. Mã lệnh chương trình thủy văn GIS lũ quét ............................................. 167
Phụ lục 6. Xây dựng mưa tần suất ............................................................................ 175
Phụ lục 7. Hiệu chỉnh mô hình thủy văn GIS ........................................................... 176


Ket-noi.com kho tai lieu
mien phi
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của nghiên cứu
Lũ quét xảy ra ở hầu khắp nơi trên thế giới, tập trung chủ yếu ở các lưu vực
sông suối thuộc miền núi vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, là thiên tai nguy hiểm nhất
khi mỗi năm làm cho 5.000 người thiệt mạng (theo Tổ chức Khí tượng Thế giới) [79].
Ở Việt Nam, lũ quét xảy ra tại hầu hết các vùng núi. Theo nghiên cứu của
Ngân hàng Thế giới [51], nước ta là một trong 7 quốc gia trên Thế giới chịu tác động
mạnh nhất của thiên tai lũ quét. Từ năm 1953 đến 2008, ít nhất 428 trận lũ quét với
các quy mô khác nhau đã được ghi nhận [13, 40]. Từ thập niên 90, lũ quét xuất hiện
nhiều đột biến và đang tăng lên nhanh chóng do sự giảm mạnh tỷ lệ phủ của rừng và
tính chất cực đoan gia tăng của thời tiết do biến đổi khí hậu [5-8, 13, 97]. Trong 15
năm (1990-2005) đã ghi nhận gần 300 trận lũ quét làm hơn 965 người chết, trên 628
người bị thương và thiệt hại khoảng 1.915 tỷ đồng. Đáng chú ý nhất, năm 1990 lũ
quét gây thiệt hại tới 295,7 tỷ đồng [13, 40].
Lưu vực sông Năng có diện tích khoảng 2.258km2, là vùng đồi núi và có địa
hình phức tạp; hơn 10 năm gần đây hầu như năm nào cũng xảy ra lũ quét ở mức độ
và phạm vi khác nhau, làm 38 người chết/mất tích và thiệt hại hơn 39 tỷ đồng [1525]. Đến nay, các nghiên cứu về nguy cơ lũ quét ở khu vực này còn hạn chế.
GIS, với tính năng xây dựng cơ sở dữ liệu, lập bản đồ, phân tích không gian
rất mạnh, đơn giản và hiệu quả, đã được ứng dụng để chuẩn bị các tham số đầu vào
và hiển thị kết quả cho các mô hình lũ lụt (từ thập niên 1980); mô phỏng nguy cơ lũ

quét cho các lưu vực sông vừa và nhỏ (từ thập niên 1990) [94]; và đến nay, được sử
dụng rất phổ biến ở nước ta để xác định và xây dựng bản đồ nguy cơ lũ quét.
Viễn thám cung cấp nguồn dữ liệu tin cậy, chi tiết và cập nhật cho các mô hình
lũ quét (lượng mưa, lớp phủ thực vật, lớp đất bề mặt,...) [35, 53, 76, 81, 90]. Trong
trường hợp, dữ liệu lớp phủ bề mặt không đủ chi tiết, dữ liệu chỉ số thảm thực vật
(NDVI) từ viễn thám sẽ là nguồn hỗ trợ hiệu quả.
Các phương pháp thủy văn - thủy lực cho kết quả định lượng và tin cậy.
Phương pháp thủy văn cho phép xây dựng được biến trình lưu lượng tại các cửa ra


2

của lưu vực. Phương pháp thủy lực xác định được độ cao và ranh giới ngập lụt. Tuy
nhiên, lũ quét chỉ xảy ra tại một số vị trí trong lưu vực nên phương pháp thủy văn
không đáp ứng được; hoặc thường xảy ra ở những nơi có địa hình đồi núi, dốc và bị
chia cắt mạnh thì vấn đề gặp phải với phương pháp thủy lực là quá phức tạp và tốn
kém để thực hiện, thiếu số liệu đầu vào chi tiết và tin cậy, các phương trình toán học
không còn tương thích.
Phương pháp phân tích đa biến (đa nhân tố) được áp dụng phổ biến nhất ở
nước ta hiện nay vì đơn giản, hiệu quả cao, áp dụng GIS, mô phỏng được chi tiết bên
trong lưu vực. Nhưng, phương pháp này là hoàn toàn định tính và làm mờ đi cơ chế
thủy văn của lũ vì chỉ mô tả được tương quan tuyến tính và cục bộ giữa lũ quét với
các nhân tố mà không làm được với các điểm vùng thượng nguồn. Động lượng và
động năng rất lớn của lũ quét không phải đến từ lượng mưa cục bộ (tại chỗ) mà chủ
yếu từ quá trình gom nước mưa rất nhanh và mạnh từ các vùng thượng nguồn.
Phương pháp thống kê được sử dụng ở nước ta để xây dựng ngưỡng mưa cảnh
báo lũ quét cho một số lưu vực. Về cơ bản, phương pháp này xây dựng quan hệ đơn
biến giữa lượng mưa trận và lũ quét quá khứ.
Lũ quét xảy ra ở Việt Nam và lưu vực sông Năng chủ yếu là lũ quét sườn dốc.
Dạng lũ này có quan hệ với các nhân tố vừa đơn biến và đa biến, phát triển theo cơ

chế thủy văn, có lưu lượng lớn và xảy ra bất ngờ. Tại một vị trí, các đặc trưng của lũ
có thể được định lượng thông qua biểu đồ quá trình lưu lượng. Do tính chất quá phức
tạp của lũ quét, thiếu dữ liệu tin cậy và mỗi phương pháp còn có những nhược điểm
nên mức độ tin cậy trong dự báo và cảnh báo lũ quét vẫn là một thách thức lớn [77].
Do vậy, phát triển hướng và phương pháp nghiên cứu mới về lũ quét là cần thiết và
cấp bách. Tích hợp viễn thám, GIS và thủy văn để kế thừa những ưu điểm, lấp bớt
khoảng trống giữa các phương pháp hiện tại là một giải pháp khả thi và hiệu quả. Mô
hình tích hợp có được những ưu điểm là: (1) Nhận diện lũ quét một cách định lượng
có cơ sở và rõ ràng hơn thông qua lưu lượng dòng chảy mặt theo cơ chế thủy văn; (2)
Định lượng được lưu lượng dòng chảy mặt chi tiết bên trong lưu vực một cách hiệu
quả bằng công cụ GIS; (4) Xây dựng và cập nhật được CSDL của lưu vực trên cơ sở


Ket-noi.com kho tai lieu
mien phi
3
tách chiết từ tư liệu viễn thám; (5) Mô hình có thể áp dụng được với vùng đồi núi nơi
có có địa hình dốc, phức tạp và thiếu nhiều số liệu, tài liệu hỗ trợ.
Xuất phát từ sự cấp thiết về lý luận và thực tiễn đó, đề tài “Xây dựng mô hình
tích hợp viễn thám và GIS xác định nguy cơ tai biến lũ quét lưu vực sông Năng, tỉnh
Bắc Kạn” được chọn làm đề tài luận án tiến sĩ, chuyên ngành Bản đồ, Viễn thám và
GIS. Kết quả của đề tài sẽ góp phần giảm thiểu thiệt hại do lũ quét cho lưu vực sông
Năng.
Đề tài được lựa chọn và triển khai cũng dựa trên cơ sở sự hỗ trợ của Nhiệm vụ
hợp tác Quốc tế về khoa học và công nghệ theo Nghị định thư Việt Nam - Ấn Độ:
“Tăng cường năng lực nghiên cứu, đào tạo về viễn thám và Hệ thông tin địa lý
trong việc nghiên cứu, quản lý tai biến lũ lụt, lũ quét và trượt lở đất, nghiên cứu
điển hình tại Vĩnh Phúc và Bắc Kạn”, mã số 42/2009/HĐ-NĐT.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
2.1. Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng được mô hình định tính bán định lượng xác định được nguy cơ lũ
quét cho lưu vực sông vừa và nhỏ, vùng đồi núi, có địa hình dốc và phức tạp, thiếu
tài liệu đo đạc. Áp dụng mô hình này cho lưu vực sông Năng, tỉnh Bắc Kạn.
2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu nói trên, một số nhiệm vụ nghiên cứu sau đây được thực
hiện:
- Làm rõ khái niệm, nguyên nhân hình thành và phân loại lũ quét.
- Nghiên cứu các công trình khoa học trong và ngoài nước về lũ quét, từ đó
đánh giá những hạn chế của các phương pháp, mô hình nghiên cứu đã có; đề xuất
hướng nghiên cứu của luận án.
- Đánh giá, xác định các công cụ GIS, viễn thám và thủy văn áp dụng cho
nghiên cứu lũ quét phù hợp với các lưu vực vừa và nhỏ, vùng đồi núi, có địa hình dốc
và phức tạp, thiếu tài liệu đo đạc.


4

- Tích hợp những ưu điểm của viễn thám, GIS và thủy văn đề xây dựng mô
hình lũ quét mới.
- Phân tích, đánh giá tương quan của các nhân tố với lũ quét trong quá khứ để
xác định các nhân tố chính gây ra lũ quét lưu vực sông Năng.
- Áp dụng mô hình lũ quét mới để tính toán và xác định nguy cơ lũ quét cho
lưu vực sông Năng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Lũ quét và các nhân tố gây ra lũ quét. Tập trung vào loại lũ quét điển hình ở
nước ta và lưu vực sông Năng đó là lũ quét sườn dốc.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Lưu vực sông Năng có diện tích khoảng 2.258km2, thuộc các
tỉnh Bắc Kạn, Cao Bằng và Tuyên Quang. Hơn 65% diện tích của

lưu vực thuộc tỉnh Bắc Kạn. Do vậy, vùng nghiên cứu được gọi
thống nhất trong luận án là lưu vực sông Năng, tỉnh Bắc Kạn (chi
tiết ở Hình 3.1, trang 69).
4. Luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Mô hình tích hợp viễn thám, GIS và thủy văn xác định nguy cơ
lũ quét là có cơ sở khoa học và phù hợp với các lưu vực vừa và nhỏ, đồi núi, có địa
hình dốc, cấu trúc phức tạp và thiếu nhiều số liệu đo đạc khí tượng - thủy văn ở Việt
Nam.
Luận điểm 2: Lũ quét lưu vực sông Năng, tỉnh Bắc Kạn mang tính đặc thù, có
quan hệ tới nhiều thông số của mặt đệm, trong đó nổi trội là yếu tố địa hình, hình thái
và lớp phủ bề mặt.
5. Đóng góp mới của luận án
- Xây dựng mô hình định tính bán định lượng xác định nguy cơ lũ quét, phù
hợp với lưu vực vừa và nhỏ, vùng đồi núi, có địa hình dốc và phức tạp trên cơ sở tích
hợp viễn thám, GIS và thủy văn.


Ket-noi.com kho tai lieu
mien phi
5
- Xác định được các đặc tính lũ quét, nguyên nhân chính gây ra lũ quét và
xây dựng được tập bản đồ nguy cơ lũ quét theo tần suất mưa và bản đồ nguy cơ lũ
quét tổng hợp cho lưu vực sông Năng, tỷ lệ 1:50.000.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
6.1. Ý nghĩa khoa học
- Nghiên cứu này chứng minh được việc tích hợp viễn thám, GIS và thủy văn
để xác định nguy cơ lũ quét cho lưu vực vừa và nhỏ vùng đồi núi, có địa hình phức
tạp, thiếu tài liệu đo đạc KTTV là có cơ sở khoa học, phù hợp, khả thi và cải thiện
được chất lượng kết quả.
- Củng cố thêm vai trò quan trọng của viễn thám trong xây dựng dữ liệu lớp

phủ của mặt đệm trong bài toán lũ quét.
- Khẳng định được vai trò quan trọng và tính hiệu quả cao của GIS trong mô
hình hóa bài toán thủy văn và lũ quét.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Cơ sở khoa học về lũ quét, mô hình lũ quét, kết quả mô phỏng lũ quét của
luận án là tài liệu tin cậy để tham khảo và có thể được áp dụng cho vùng nghiên cứu
khác;
- Kết quả mô phỏng nguy cơ lũ quét là tài liệu tin cậy và có giá trị giúp cho
quy hoạch, phân vùng kinh tế - xã hội, quản lý và giảm nhẹ thiên tai lưu vực sông
Năng.
7. Cơ sở tài liệu thực hiện luận án
Luận án được thực hiện dựa trên các nguồn tài liệu khác nhau, đầy đủ, tin cậy
và có nguồn gốc rõ ràng, gồm:
Cơ sở lý luận về lũ quét, thủy văn, GIS, viễn thám từ các công trình khoa học,
nhà xuất bản trong và ngoài nước.
Dữ liệu được thu thập từ: Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thủy văn, Bộ Tài
nguyên và Môi trường; Đài KTTV Bắc Kạn; Ban Chỉ huy Phòng chống lụt bão và
Tìm kiếm cứu nạn Bắc Kạn [15-26]; Đề án Hợp tác quốc tế về khoa học và công nghệ


6

theo nghị định thư, Tăng cường năng lực nghiên cứu, đào tạo về viễn thám và Hệ
thống thông tin địa lý trong việc nghiên cứu, quản lý tai biến lũ lụt, lũ quét và trượt
lở đất, nghiên cứu điển hình tại Vĩnh Phúc và Bắc Kạn [35]; Bộ Nông nghiệp và Phát
triển Nông thôn; Cục Khảo sát Địa chất Mỹ; Thực địa năm 2013; và một số nguồn
khác.
Chi tiết cơ sở tài liệu tại phụ lục 1, trang 150 của luận án.
8. Kết cấu của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, danh mục tài liệu tham khảo, phụ

lục, luận án được kết cấu thành 4 chương mục.


Ket-noi.com kho tai lieu
mien phi
7
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái niệm và phân loại lũ quét
Hiện nay có nhiều quan niệm khác nhau về khái niệm và phân loại lũ quét bởi
vì lũ quét là một quá trình tự nhiên phức tạp về nguyên nhân, thành phần, sự xuất
hiện và còn do bởi cách tiếp cận khác nhau của các nghiên cứu.
1.1.1. Khái niệm lũ quét
Dưới đây là những khái niệm được trích dẫn khá phổ biến trong và ngoài nước:
 Ngoài nước:
- Tổ chức Khí tượng Thế giới [79]: Lũ quét là loại lũ thường xảy ra trong thời
gian ngắn (bất thần xuất hiện và biến mất ở thượng nguồn), đỉnh lưu lượng tương
đối lớn và nhọn.
- Cơ quan Dịch vụ Khí tượng Mỹ (AMS) [84]: Lũ quét là loại lũ lên và xuống
rất nhanh mà có ít hoặc hầu như không có cảnh báo trước do mưa lớn xảy ra trên
khu vực tương đối nhỏ.
- Cơ quan Dịch vụ Thời tiết Quốc gia Mỹ (US NWS) [84]: Một dòng chảy
nhanh và cực mạnh do khối nước cao tới khu vực thường xuyên khô hoặc sự dâng
mực nước rất nhanh trong suối, kênh, sông vượt quá mức lũ định trước và thường
xảy ra trong vòng 6 giờ của sự cố (mưa lớn, vỡ đập, tan băng). Tuy nhiên, ngưỡng
thời gian thực có thể khác nhau theo từng vùng, thủy vực. Các trận lũ đang diễn ra
làm tăng mạnh khả năng lũ quét khi gặp mưa lớn làm dâng đột ngột mức lũ.
 Trong nước:
- Cao Đăng Dư và Lê Bắc Huỳnh [6]: Lũ quét thường là những trận lũ lớn,
xảy ra bất ngờ, tồn tại trong một thời gian ngắn (lên nhanh, xuống nhanh), dòng chảy

xiết có hàm lượng chất rắn cao và có sức tàn phá lớn.
- Lã Thanh Hà và Ngô Trọng Thuận [13]: Lũ quét là lũ hình thành do mưa
kết hợp với các tổ hợp bất lợi về điều kiện mặt đệm (địa hình, địa mạo, lớp phủ...)
sinh ra dòng chảy bùn đá trên các sườn dốc (lưu vực, sông suối), dòng chảy lũ truyền


8

rất nhanh gây ra những tàn phá bất ngờ và nghiêm trọng ở khu vực sườn núi và dọc
sông mà nó tràn qua.
Nhận xét: Các khái niệm đưa ra ở trên đều chỉ rõ đặc điểm rất riêng của lũ
quét là lên nhanh, xuống nhanh, xảy ra bất ngờ, lưu lượng lớn, hàm lượng chất rắn lơ
lửng cao, thường xảy ra ở khu vực đồi núi và do mưa lớn. Đáng chú ý nhất là khái
niệm đưa ra bởi Lã Thanh Hà và Ngô Trọng Thuận [13] dựa trên kết quả nghiên cứu
các trận lũ quét xảy ra ở Việt Nam trong thời gian dài (từ năm 1953 đến 2008) nhấn
mạnh nguyên nhân chính là mưa lớn và tổ hợp các yếu tố thuận lợi của điều kiện bề
mặt.
Dựa trên nhiều kết quả nghiên cứu lũ quét trong nước, dựa trên đối tượng và
phạm vi nghiên cứu, trong luận án, khái niệm lũ quét được xác định: “Lũ quét là
những trận lũ lớn, xảy ra bất ngờ, tồn tại trong một thời gian ngắn, có dòng chảy
xiết, có hàm lượng chất rắn cao và có sức tàn phá lớn hơn nhiều mức lũ bình thường
và thường xảy ra ở thượng nguồn khe, suối, sông và trên những lưu vực tương đối
nhỏ nơi có tổ hợp các yếu tố thuận lợi của điều kiện bề mặt và địa hình”.
1.1.2. Phân loại lũ quét
Các nghiên cứu trong và ngoài nước đều dựa vào đặc điểm, quy mô phát triển,
các vật chất mang theo trong dòng chảy và nguyên nhân gây lũ mà phân lũ quét ra
thành các loại chính sau:
Cao Đăng Dư và Lê Bắc Huỳnh [6] dựa vào nguyên nhân chia lũ quét thành 3
loại: (1) lũ gây ra do mưa cục bộ, tập trung lớn ở các lưu vực tự nhiên; (2) lũ gây ra
do mưa lớn trên các lưu vực đã có tác động mạnh của con người; (3) lũ gây ra do

tháo, vỡ thình lình đập chắn.
Lã Thanh Hà và Ngô Trọng Nhuận [10, 13] dựa vào độ lớn, nguyên nhân và
phạm vi hoạt động chia lũ quét thành 2 loại: (1) lũ quét sườn dốc: lũ hình thành do
mưa gây ra dòng chảy mặt lớn trên sườn dốc. Lũ này thường có tính cục bộ, phạm vi
hẹp và xuất hiện ở đầu các khe, suối và thường tắt khi đi đến hồ chứa lớn hay sông
chính; (2) lũ quét dòng: do mưa lớn trên diện rộng toàn lưu vực gây ra lũ có dòng
chảy lớn trên các suối, sông chính quét đi làng mạc, công trình dọc hai bên bờ.