Nghiên cứu đề xuất bộ chỉ thị đánh giá mức độ rủi ro do lũ quét cho lưu vực sông miền núi Việt Nam

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT BỘ CHỈ THỊ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ RỦI RO DO LŨ QUÉT CHO LƯU VỰC SÔNG MIỀN NÚI VIỆT NAM Hoàng Văn Đại, Phạm Thị Hiền Thương, Nguyễn Mạnh Thắng, Bùi Văn Hải Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu Ngày nhận 3/9/2018; ngày chuyển phản biện 4/9/2018; ngày chấp nhận đăng 25/9/2018 Tóm tắt: Lũ quét gây tổn thất nghiêm trọng người, tài sản hủy hoại môi trường sống Việc nghiên cứu đánh giá mức độ rủi ro lũ quét cho lưu vực sông miền núi trở nên cần thiết, đó, việc xậy dựng thiết lập thị đánh giá mức độ rủi ro lũ quét có vai trò quan trọng sở để nh toán, thành lập đồ rủi ro lũ quét, từ , đề xuất giải pháp ứng phó tương thích Bộ thị đánh giá mức độ rủi ro lũ quét cho lưu vực sông miền núi xây dựng sở kế thừa nghiên cứu nước, kết hợp với việc tham vấn chuyên gia để đưa thị đáng n cậy, có nh ứng dụng cao Nghiên cứu xây dựng thiết lập thị thành phần hiểm họa (H); thị thành phần mức độ phơi bày trước hiểm họa (E) 68 thị thành phần nh dễ bị tổn thương lũ quét (V) lưu vực sông miền núi Từ khóa: Lũ quét, hiểm họa, phơi nhiễm, dễ bị tổn thương, thị Đặt vấn đề Việt Nam quốc gia nằm khu vực thường xuyên bị ảnh hưởng thiên tai, đặc biệt tượng lũ quét Trong điều kiện biến đổi khí hậu tồn cầu lũ quét ngày trở nên nguy hiểm, khốc liệt Lũ quét thường xảy lưu vực sơng suối nhỏ miền núi, có độ dốc lớn, mặt lưu vực bị phong hoá mạnh, kết cấu kém, gây tổn thất nghiêm trọng người, sở hạ tầng, môi trường sinh thái ảnh hưởng đến sinh kế cộng đồng miền núi Do mức độ thiệt hại tần suất xuất lũ quét ngày gia tăng, giải pháp cụ thể phòng chống giảm nhẹ thiệt hại lũ quét gây ưu ên hàng đầu quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội địa phương miền núi nước ta Trên giới, việc nghiên cứu đánh giá rủi ro lũ lũ quét diễn tương đối muộn Các nghiên cứu khác lựa chọn thị, phương pháp xác định rủi ro sử dụng phương pháp số cách xác định trọng *Tác giả liên hệ: Hồng Văn Đại Email: daihydro2003@gmail.com 38 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số - Tháng 9/2018 số yếu tố cấu thành rủi ro Cho đến nay, chưa có phương pháp chung áp dụng cho tất hệ thống lưu vực sông Ngoài ra, hạn chế xác định thị hiểm họa, mức độ phơi bày trước hiểm họa, nh dễ bị tổn thương nên kết đạt có độ xác chưa cao Đồng thời, việc đánh giá rủi ro lũ quét bối cảnh biến đổi khí hậu việc sử dụng đa dạng thị mặt tự nhiên xã hội chưa triển khai, thực cách đầy đủ ch hợp Ở Việt Nam, cơng trình nghiên cứu đánh giá rủi ro chủ yếu lũ vài loại thiên tai khác Các nghiên cứu trước lũ quét thường tập trung đề xuất giải pháp, xây dựng đồ phân vùng lũ quét, xây dựng hệ thống cảnh báo sớm, tuyên truyền nâng cao nhận thức người dân vùng có nguy cao xảy lũ quét,… việc đánh giá rủi ro lũ quét chưa nghiên cứu Bên cạnh việc lựa chọn phương pháp đánh giá rủi ro lũ quét việc xem xét, lựa chọn yếu tố thị quan trọng, định nh hợp lý, hiệu độ xác đánh giá rủi ro lũ quét Dựa mức độ sẵn có nguồn số liệu, phù hợp với điều kiện hoàn cảnh địa phương bám sát chiến lược phát triển kinh tế - xã hội lưu vực nghiên cứu để lựa chọn thị Các thị xây dựng dựa kế thừa nước, kết hợp với phương pháp điều tra vấn trực ếp tham vấn chuyên gia Phương pháp nghiên cứu 2.1 Cơ sở đề xuất thị cho chí thành phần rủi ro lũ quét Vanessa Cancado cộng nh toán rủi ro lũ lụt phương pháp số thông qua xác định số hiểm họa nh dễ tổn thương R = H x VT, R rủi ro; H hiểm họa đại diện cho đặc điểm lũ: Vận tốc dòng chảy, độ sâu ngập lụt, hàm độ sâu nước lũ vận tốc lũ VT nh dễ bị tổn thương dân số, nh công thức VT = f (E,I) kết hợp từ hai số dễ bị tổn thương xã hội (E) tác động (I) Trong đó, số E đề cập đến thu nhập giáo dục, số I đại diện cho yếu tố làm tăng tác dụng bất lợi lũ lụt người già, trẻ em, người bệnh,… ếp xúc với lũ [6] Theo S Kim, C A Arrowsmith, J Handmer, việc lựa chọn thị phụ thuộc nhiều yếu tố, thị phải phản ánh đặc trưng thiên tai/hiểm hoạ, đồng thời thị cần cho thấy mức độ phát triển khu vực, đặc trưng văn hoá xã hội - kinh tế [13] Theo Ulrike Weiland rủi ro xác định công thức R = f(H,E,V), (H) hiểm họa gồm yếu tố thị lượng mưa, dòng chảy mặt, sức chứa lịng sơng, độ sâu nước lũ, lớp phủ thực vật sử dụng đất, địa hình xác định mơ hình thủy văn, thủy lực; Các thị mức độ phơi bày (E) gồm số lượng người khu vực nguy hiểm, sở hạ tầng quan trọng khu vực xảy lũ, xác định phân ch GIS, điều tra dân số liệu viễn thám Các yếu tố thị nh dễ bị tổn thương (V) gồm vị trí nhà ở, vật liệu xây dựng nhà ở, kiến thức biện pháp bảo vệ, kinh nghiệm người dân với lũ, cơng trình bảo vệ lũ, độ tuổi, mật độ dân số, tỷ lệ xanh, giáo dục, việc làm Các yếu tố V xác định từ liệu điều tra dân số, bảng câu hỏi liệu viễn thám [14] Christopher T Emrich ến hành đánh giá rủi ro lũ quét theo số lũ quét ềm Chỉ số lũ quét ềm (FFPI) xác định dựa vào yếu tố độ dốc, sử dụng đất, loại đất độ che phủ rừng [7] 2.2 Tiêu chí lựa chọn thị Các thị phải đảm bảo số yêu cầu sau: Chuyển tải cung cấp thông n cần thiết; thể mức độ đại diện thị thành phần hiểm họa (H), mức độ phơi bày trước hiểm họa (E) nh dễ bị tổn thương (V); số liệu dùng để nh toán số phải thu thập từ nguồn thống kê thống; chi ết có độ n cậy cao; đơn giản, dễ áp dụng; số liệu cập nhật theo chu kỳ Quy trình xây dựng thị gồm bước chính: Bước 1: Điều tra khảo sát, điều tra xã hội học, thu thập tài liệu sẵn có kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu; Bước 2: Kiểm tra phân ch liệu thu thập trình điều tra khảo sát; Bước 3: Tham vấn bên liên quan để xác định thị quan trọng; Bước 4: Tham vấn bên liên quan để sàng lọc lựa chọn thị H, E, V Sơ đồ quy trình xây dựng thị trình bày Hình Hình 1: Quy trình xây dựng thị 2.3 Thiết lập thị đánh giá thành phần hiểm họa (H) Hiểm họa xuất ềm tàng tượng tự nhiên người gây gây thương tật, chết người ảnh hưởng sức khỏe, làm hư hại mát tài sản, sở hạ tầng, sinh kế, cung cấp dịch vụ tài nguyên môi trường [11] Để đánh giá hiểm họa lũ, lũ quét, có nhiều nghiên cứu giới Việt Nam nh toán với phương pháp như: TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số - Tháng 9/2018 39 - Elsayad M.A [8] cộng cho lũ quét xảy lượng mưa với cường độ lớn, khả thấm đất thấp, độ dốc cao Do đó, yếu tố hiểm họa lựa chọn mực nước khả thấm đất - Nghiên cứu Ulrike Weiland [14], hiểm họa xác định dựa vào thị lượng mưa, dòng chảy mặt, sức chứa lòng sông, độ sâu nước lũ, lớp phủ thực vật sử dụng đất, địa hình - Trong nghiên cứu John Porter [12], H bao gồm thị: Xác suất (H1), độ sâu ngập lụt (H2), vận tốc dịng chảy (H3), biểu diễn dạng phương trình sau: H = f (H1, H2, H3) Theo tài liệu nghiên cứu lũ quét Việt Nam [1, 2, 3, 4, 5], nguyên nhân hình thành lũ quét chia thành nhóm nhân tố biến đổi, biến đổi chậm biến đổi nhanh Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả xem xét đánh giá nguy lũ quét (H) bao gồm yếu tố: Nhóm nhân tố biến đổi nhanh (H1), nhóm nhân tố biến đổi (H2), biểu diễn dạng phương trình sau: H = f (H1,H2) Trong đó, H1 xem xét độ ảnh hưởng nhân tố mưa, dòng chảy mặt; H2 hàm nh toán từ nhân tố phụ điều kiện mặt đệm, địa hình Nhóm nhân tố biến đổi chậm tham gia vào trình hình thành lũ quét trình biến đổi vượt qua “ngưỡng” “Ngưỡng” nhân tố khoảng rộng lũ quét hình thành tổ hợp khác nhân tố 2.4 Thiết lập thị đánh giá thành phần mức độ phơi bày trước hiểm họa (E) Mức độ phơi bày trước hiểm họa diện người, hoạt động kinh tế, xã hội, nơi chịu ảnh hưởng bất lợi hiểm họa bị tổn hại, mát, hư hỏng ềm tàng tương lai [11] Các thị thành phần phơi bày trước hiểm họa (E) đặc trưng cho mức độ ảnh hưởng bề mặt hệ thống ếp xúc trực ếp với hiểm họa lũ quét Do khác cấu trúc, đặc nh đặc trưng bề mặt nên ếp xúc với thiên tai lũ quét mức độ ảnh hưởng khác Các trạng bề mặt ếp xúc với hiểm họa lũ quét bị tổn hại, mát, 40 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số - Tháng 9/2018 hư hỏng ềm tàng tương lai chưa bị tổn hại (nếu đặc trưng bề mặt ếp xúc với hiểm họa lũ quét có đủ khả phịng chống ví dụ như: nhà cửa vùng lũ quét có cấu trúc kiên cố, ) Những liệu bề mặt trạng sử dụng đất, trạng sở hạ tầng, khai thác từ nhiều nguồn sẵn có Dữ liệu thu thập để xác định giá trị biến sử dụng đất tổng hợp từ đồ sử dụng đất Sở Tài nguyên Môi trường địa phương thuộc lưu vực sông miền núi Theo đồ trạng sử dụng đất thu thập, gồm có loại đất: Nhà cửa giao thơng, đất nơng nghiệp, đất lâm nghiệp, đất trống núi đá Mỗi loại đất theo mức độ rủi ro thiên tai lũ quét gán giá trị xác định từ đến Nhà cửa giao thông: 4; đất nông nghiệp: 3, đất lâm nghiệp: 2; đất trống núi đá: Bằng phần mềm Arcgis, lớp đồ sử dụng đất chuyển thành raster, tương ứng pixel 30m (kích thước pixel cell xác định đồng cho tất lớp liệu để xác định rủi ro) Tương tự với đồ mật độ dân số, pixel xác định giá trị mật độ dân số Sử dụng phương pháp nh trọng số Iyengar-Sudarshan để xác định trọng số cho thị mức độ phơi bày trước hiểm họa 2.5 Thiết lập thị đánh giá thành phần nh dễ bị tổn thương (V) Định nghĩa trước IPCC [11] có đề cập đến nh dễ bị tổn thương hàm số mức độ phơi bày trước hiểm họa, độ mẫn cảm lực thích ứng [10] Định nghĩa coi nguyên nhân vật lý ảnh hưởng chúng khía cạnh nh dễ bị tổn thương, bối cảnh xã hội đặt khái niệm nhạy cảm lực thích ứng Định nghĩa sử dụng tài liệu Việt Nam, có nhiều tác giả xác định nh dễ bị tổn thương hàm số mức độ phơi bày trước hiểm họa, độ nhạy cảm lực thích ứng làm sở để phân ch Tuy nhiên, báo này, bối cảnh xã hội nhấn mạnh cách rõ ràng nh dễ bị tổn thương xác định độc lập với tượng tự nhiên Đánh giá nh dễ bị tổn thương tập trung vào lực người việc chống chịu, đối phó với lũ quét kịp thời khôi phục lại thiệt hại tổn thất, yếu tố kinh tế - xã hội xem xét phân ch Công thức sau sử dụng để xác định số nh dễ bị tổn thương [11]: n m j 1 j 1 V   Si  Ws   ACi  WAC hợp với phương pháp điều tra vấn trực ếp tham vấn chuyên gia Tính dễ bị tổn thương xác định sở tổng hợp từ nhiều thị kinh tế xã hội Các đối tượng nhạy cảm dễ bị tổn thương thiên tai lũ quét đề cập nghiên cứu người già, trẻ em, phụ nữ có thai, người tàn tật, đau ốm,… Khả thích ứng đánh giá qua thị độ tuổi lao động, trình độ văn hóa, giáo dục, hỗ trợ quyền địa phương, Các thị đặc trưng cho nh nhạy khả thích ứng khai thác từ nguồn khác Ngoài nguồn tài liệu thiệt hại thiên tai (Ban huy Phòng chống thiên tai Tìm kiếm cứu nạn), niên giám thống kê (Chi cục Thống kê), nghiên cứu ến hành điều tra xã hội học cá nhân tập thể quản lý cấp để thu thập, kiểm chứng thông n kinh tế, xã hội lưu vực nghiên cứu Kết thảo luận Trong đó: V số dễ bị tổn thương; Si thị nhạy cảm; ACi thị khả thích ứng; Ws trọng số thị nhạy cảm; WAC trọng số thị khả thích ứng; n, m tổng số biến Bên cạnh việc lựa chọn phương pháp đánh giá rủi ro lũ quét việc lựa chọn thị quan trọng, định nh hợp lý, hiệu độ xác đánh giá rủi ro lũ quét Dựa mức độ sẵn có nguồn 3.1 Chỉ thị đánh giá thành phần hiểm họa số liệu, độ phù hợp với điều kiện hoàn cảnh Các thị để đánh giá thành phần hiểm họa địa phương bám sát chiến lược lũ quét cho lưu vực sông miền núi phát triển kinh tế - xã hội lưu vực nghiên xác định nghiên cứu thể cứu để lựa chọn thị Các thị xây Bảng dựng dựa kế thừa nước, kết Bảng Các thị thành phần hiểm họa lũ quét cho lưu vực sông miền núi Chỉ thị Chỉ thị phụ Đơn vị Biến đổi nhanh Lượng mưa ngày lớn mm Biến đổi chậm Loại đất Độ dốc bề mặt Độ Mật độ sông suối km/km2 Khoảng cách đến sông km Sử dụng đất a) Lượng mưa ngày lớn trung bình nhiều năm Nhiều kết nghiên cứu cho thấy mưa yếu tố trội gây nên lũ qt nước có khí hậu gió mùa chịu ảnh hưởng bão áp thấp nhiệt đới châu Á Cường độ mưa lớn, có ý nghĩa định hình thành lũ quét Mưa với cường độ lớn tạo điều kiện cho tập trung lũ nhanh, cịn động lực gây xói mịn, sạt lở, sở cho hình thành lũ quét Trong nghiên cứu xây dựng đồ nguy lũ quét Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu [4, 5], lượng mưa ngày lớn đưa vào để xây dựng đồ cho khu vực miền núi Việt Nam Trong báo này, lượng mưa ngày lớn trung bình nhiều năm nh toán phân cấp cho lưu vực cụ thể, việc phân cấp cho khu vực nghiên cứu để đảm bảo nh đại diện cho khu vực nghiên cứu Lượng mưa ngày lớn trung bình phân TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số - Tháng 9/2018 41 cấp khoảng biến đổi từ Xmin÷Xmax ảnh hưởng đến lượng tổn thất dòng chảy lũ Tổn khu vực nghiên cứu cụ thể thất dòng chảy lũ bao gồm trình thấm, điền trũng, ngưng chặn lớp phủ thực vật bốc b) Loại đất Thấm giữ vai trò quan trọng mà chủ Đất nhân tố chủ yếu mặt đệm, việc yếu đất định Việc phân cấp đất khảo sát nhóm nhân tố tạo nên lũ quét áp dụng theo nghiên cứu xây dựng đồ FFPI, đến nhận xét rằng: Mưa điều kiện cần, phân thành 10 cấp dựa theo thành phần mặt đệm điều kiện đủ Điều kiện mặt đệm chi phối mạnh mẽ trình hình thành lũ Mặt đệm giới loại đất (Bảng 2) Bảng Bảng phân cấp loại đất Cấp Ký hiệu Thành phần giới St1 Nước St2 Cát St3 Thịt pha cát, St4 Cát pha thịt, Thịt pha Limon St5 Limon St6 Thịt St7 Thịt pha cát sét, thịt pha sét limon, sét pha cát St8 Thịt pha sét, sét pha limon St9 Sét 10 St10 Đá khả sinh lũ quét trượt lở đất cao Độ c) Độ dốc bề mặt lưu vực dốc bề mặt đưa vào nh toán hầu hết Lũ qt có đặc nh nhanh, mạnh, ác liệt dễ nghiên cứu đánh giá nguy gây lũ quét, thang xảy nơi địa hình bị chia cắt mạnh, sườn dốc lớn, phân cấp để đánh giá xây dựng dựa theo vật cản chí địa hình yếu, dễ xói nghiên cứu Elkhrachy (2015) (Bảng 3) mòn, sạt lở Độ dốc bề mặt lưu vực lớn Bảng Bảng phân cấp nhân tố độ dốc Cấp Ký hiệu Độ dốc bề mặt (độ) Slo1 0-2 Slo2 2-4 Slo3 4–6 Slo4 6–8 Slo5 – 10 Slo6 10 - 14 Slo7 >14 d) Mật độ sông suối Thông số đưa vào công thức thể phân bố lũ quét sườn khu vực lũ quét sườn chủ yếu xảy suối với lưu 42 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số - Tháng 9/2018 vực nhỏ Mật độ sơng suối phụ thuộc vào lượng mưa, địa hình thành phần đất đá Thang phân cấp để đánh giá xây dựng dựa theo nghiên cứu Elkhrachy, I 2015 (Bảng 4) Bảng Bảng phân cấp nhân tố mật độ sông suối Cấp Ký hiệu Mật độ sông suối (km/km2) Dd1 0-2 Dd2 2–4 Dd3 4–6 Dd4 6–8 Dd5 – 10 Dd6 10 -12 Dd7 >12 gần sơng dễ xói mịn Thang phân cấp để e) Khoảng cách đến sông đánh giá xây dựng dựa theo nghiên cứu Khoảng cách đến sơng có tác động Elkhrachy (Bảng 5) đáng kể đến ổn định sườn đồi lớp đất Bảng Bảng phân cấp nhân tố khoảng cách đến sông Cấp Ký hiệu Khoảng cách đến sông (km) Dist1 >12 Dist2 10 – 12 Dist3 – 10 Dist4 6–8 Dist5 4–6 Dist6 2–4 Dist7 0–2 f) Sử dụng đất hưởng đến khả sinh lũ quét trượt lở đất thang phân cấp để đánh giá xây dựng Lớp phủ thực vật ảnh hưởng lớn đến khả dựa theo nghiên cứu Elkhrachy, I 2015 (Bảng 6) tập trung dịng chảy sườn dốc ảnh Bảng Bảng phân cấp mục đích sử dụng đất Cấp Ký hiệu Loại hình sử dụng Lu1 Đất trống Lu2 Nông nghiệp Lu3 Nhà cửa Lu4 Đường thiệt hại lũ quét gây để gán giá 3.2 Chỉ thị đánh giá thành phần mức độ phơi trị xác định cho loại đất theo cấp độ từ bày trước hiểm họa đến (mức độ ảnh hưởng nhất), đó: Theo số liệu diện tích đất, loại đất Đất phi nông nghiệp: 4; Đất nông nghiệp: 3; thu thập được, qua tham vấn chuyên Đất lâm nghiệp: Đất trống núi đá: gia đánh giá mức độ quan trọng (Bảng 7) loại đất khả ảnh hưởng, tác động Bảng Giá trị khả rủi ro lũ quét loại đất TT Loại đất Giá trị tương ứng Đất phi nông nghiệp Đất nông nghiệp 3 Đất lâm nghiệp Đất trống núi đá TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số - Tháng 9/2018 43 hạ tầng, nhận thức truyền thơng (có 29 thị Phần mềm ArcGis sử dụng để xác định giá trị tương ứng cho ô lưới (cell = 30m) phụ thể Bảng 8) loại đất Mỗi cell xác định Các thị nh dễ bị tổn thương phải thể giá trị phơi bày trước hiểm họa được: Đối tượng dễ bị tổn thương hay độ nhạy cảm đối tượng trước mối đe dọa (lũ 3.3 Chỉ thị đánh giá thành phần nh dễ bị tổn quét), khả ứng phó, phục hồi, chống chịu thương lũ quét thích ứng với thiên tai lũ quét Đối tượng dễ Trong nghiên cứu này, chí nh dễ bị tổn bị tổn thương nhận định đối tượng thương xác định sở tổng hợp từ dễ bị bị thay đổi chịu tác động lũ quét nhiều thị bao gồm nhiều xã hội - kinh tế Các Các đối tượng bị tổn thương đề cập bao thị nhạy cảm (S) cấp người, việc làm, gồm người già, trẻ em, phụ nữ có thai, người tàn y tế giáo dục, sở hạ tầng, nơng nghiệp tật, đau ốm, Khả thích ứng đánh (trồng trọt - chăn nuôi), lâm nghiệp, thủy sản giá qua thị: Nhận thức, giáo dục, y tế công nghiệp (tổng hợp 39 thị phụ thể cồng đồng, loại hình sở hạ tầng, sách hỗ Bảng 8) Các thị khả thích ứng (AC) gồm trợ, ứng phó quyền địa phương khả tự phục hồi, sách xã hội, sở Bảng Các thị nh dễ bị tổn thương lũ quét cho lưu vực sông miền núi Thành phần Nhạy cảm (S) Chỉ thị Con người Chỉ thị phụ Đơn vị Mô tả thị Tỷ lệ tăng tự nhiên dân số (tb năm) (S1) % Thể mức sinh sản tự nhiên dân số, biến số sinh, chết tượng xã hội, ngẫu nhiên bị tác động nhiều yếu tố (cả yếu tố tác động trực ếp yếu tố tác động gián ếp) Tỷ lệ người già > 60 tuổi (S2) % Việt Nam quy định công dân 60 tuổi trở lên gọi người cao tuổi Thể trạng sức khỏe già yếu Chính vậy, tác động lũ quét, người già đối tượng dễ bị tổn thương Tỷ lệ trẻ em