Quản lý nhà nước về du lịch trên địa bàn huyện bát xát, tỉnh lào cai

Hình 2.1 Mô hình ứng dụng công nghệ 3S trong thành lập bản đồ phân vùng cảnh báo lũ quét tại tỉnh Lai Châu .... Mục tiêu nghiên cứu Đề tài nhằm thực hiện các mục tiêu sau: - Thành lập đư

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

NGUYỄN TRƯỜNG GIANG

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ 3S TRONG XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG VÀ CẢNH BẢO LŨ QUÉT

TỈNH LAI CHÂU

LUẬN VĂN THẠC SĨ

QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Thái Nguyên – 2021

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

NGUYỄN TRƯỜNG GIANG

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ 3S TRONG XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG VÀ CẢNH BẢO LŨ QUÉT

TỈNH LAI CHÂU

LUẬN VĂN THẠC SĨ

QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Mã số: 885.01.01

Người hướng dẫn khoa học: 1 TS Kiều Quốc Lập 2 TS Lê Thị Thu Hiền

Thái Nguyên – 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Kiều Quốc Lập và TS Lê Thị Thu Hiền, không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác Số liệu, bản đồ và kết quả của luận văn chưa từng được công bố ở bất kì một công trình khoa học nào khác

Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn là có nguồn gốc rõ ràng, được trích dẫn đầy đủ, trung thực và đúng qui cách

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn

Tác giả

Nguyễn Trường Giang

LỜI CẢM ƠN

Trước hết tôi xin chân thành cảm ơn TS Kiều Quốc Lập – Phó Trưởng Khoa Tài nguyên và Môi trường, trường Đại học Khoa học Thái Nguyên; chân thành cảm ơn TS Lê Thị Thu Hiền - Phó trưởng phòng Viễn thám, Bản đồ và Hệ thông tin Địa lý, Viện Địa lý - Viện Hàn lâm Khoa học công nghệ Việt Nam đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Tôi xin trân thành cảm ơn chủ nhiệm đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ 3S (RS, GIS, GPS) trong quản lý rủi ro thiên tai tại khu vực miền núi phía Bắc Việt Nam”, Mã số: ĐH2021-TN06-02 đã đồng ý cho tôi sử dụng dữ liệu

trong nghiên cứu luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên, Ban Chủ nhiệm Khoa Tài nguyên và Môi trường, các thầy cô giáo đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi về nhiều mặt trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Công nghệ Vũ trụ thuộc Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Trung tâm dự báo Khí tượng và Thủy văn Quốc gia, Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Lai Châu, Chi cục thống kê tỉnh Lai Châu, Ban Phòng chống Lụt bão và Tìm kiếm cứu nạn tỉnh Lai Châu đã cung cấp số liệu, tư liệu cho luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn những người thân, bạn bè và gia đình đã chia sẻ cùng tôi những khó khăn, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2021

Tác giả

Nguyễn Trường Giang

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa của đề tài 2

5 Cấu trúc luận văn 3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tổng quan về lũ quét 4

1.1.1 Khái niệm và phân loại lũ quét 4

1.1.2 Các nhân tố hình thành lũ quét 5

1.1.3 Đặc điểm cơ bản của lũ quét 6

1.1.4 Các giai đoạn hình thành lũ quét 7

1.1.5 Các tiêu chí cơ bản xác định lũ quét 8

1.2 Tổng quan về công nghệ 3S và triển vọng ứng dụng công nghệ 3S trong nghiên cứu lũ quét 8

1.2.1 Tổng quan về công nghệ 3S 8

1.2.2 Triển vọng ứng dụng công nghệ 3S trong nghiên cứu lũ quét 13

1.3 Tổng quan các công trình nghiên cứu có liên quan 15

1.3.1 Trên thế giới 15

1.3.2 Tại Việt Nam 17

1.3.3 Nhận xét chung 19

1.4 Tổng quan điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Lai Châu 21

1.4.1 Tổng quan điều kiện tự nhiên tỉnh Lai Châu 21

1.4.2 Tổng quan điều kiện kinh tế - xã hội tỉnh Lai Châu 24

1.4.3 Đánh giá chung 27

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 29

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 29

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 29

2.2 Nội dung nghiên cứu 29

2.3 Quan điểm và phương pháp nghiên cứu 30

2.3.1 Quan điểm nghiên cứu 30

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu 31

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37

3.1 Hiện trạng lũ quét tại tỉnh Lai Châu 37

3.1.1 Khái quát chung về tình hình lũ quét tại tỉnh Lai Châu 37

3.1.2 Một số trận lũ quét lớn tại tỉnh Lai Châu 38

3.2 Đánh giá các yếu tố phát sinh lũ quét tại tỉnh Lai Châu 41

3.2.1 Xác lập các yếu tố phát sinh lũ quét tại tỉnh Lai Châu 41

3.2.2 Thành lập hệ thống bản đồ đánh giá các yếu tố phát sinh lũ quét tại tỉnh Lai Châu 45

3.3 Thành lập bản đồ phân vùng và cảnh báo lũ quét tỉnh Lai Châu 52

3.3.1 Tính toán trọng số cho các lớp bản đồ 52

3.3.2 Thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét tỉnh Lai Châu 53

3.4 Đề xuất các giải pháp nhằm quản lý và cảnh báo lũ quét tại Lai Châu 59

3.4.1 Phương châm và giải pháp chung 59

3.4.2 Các giải pháp ứng dụng công nghệ 3S trong cảnh báo lũ quét tại tỉnh Lai Châu 66

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 68

1 Kết luận 68

2 Khuyến nghị 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

1 Tài liệu tham khảo tiếng Việt 71

2 Tài liệu tham khảo tiếng Anh 73

PHỤ LỤC ẢNH 77

DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU

Bảng 2.1 Nguồn dữ liệu sử dụng trong nghiên cứu 32 Bảng 3.1 Tổng hợp các trận lũ quét tại tỉnh Lai Châu giai đoạn 2016-2020 38 Bảng 3.2 Chỉ tiêu đánh giá các yếu tố phát sinh lũ quét tại tỉnh Lai Châu 42 Bảng 3.3 Diện tích và tỷ lệ đánh giá đối với yếu tố địa hình địa mạo, loại đất, Bảng 3.6 Bảng phân cấp và mức độ nguy cơ lũ quét tại tỉnh Lai Châu 55 Bảng 3.7 Diện tích và tỷ lệ đánh giá các mức độ nguy cơ lũ quét theo đơn vị hành chính của tỉnh Lai Châu 58

Hình 2.1 Mô hình ứng dụng công nghệ 3S trong thành lập bản đồ phân vùng cảnh báo lũ quét tại tỉnh Lai Châu 36

Hình 3.1 Bản đồ đánh giá địa hình, địa mạo 46

Hình 3.2 Bản đồ đánh giá đặc điểm đất, loại đất 47

Hình 3.3 Bản đồ đánh giá đặc điểm rừng và độ che phủ thực vật 48

Hình 3.4 Bản đồ đánh giá độ dốc 49

Hình 3.5 Bản đồ đánh giá lƣợng mƣa 50

Hình 3.6 Bản đồ đánh mật độ sông suối 51

Hình 3.7 Bản đồ phân vùng cảnh báo lũ quét tỉnh Lai Châu 54

Hình 3.8 Diện tích các mức độ nguy cơ lũ quét tại tỉnh Lai Châu 55

Hình 3.9 Tỷ lệ các mức độ nguy cơ lũ quét tại tỉnh Lai Châu 56

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Lũ quét là một dạng lũ có tốc độ dòng chảy lớn, thường chứa nhiều vật chất rắn, xảy ra bất ngờ trong thời gian ngắn trên các lưu vực nhỏ, địa hình dốc nên chúng có sức tàn phá lớn [1] Theo cảnh báo của các chuyên gia khí tượng, trong thời gian tới, do biến đổi khí hậu sẽ gây ra các hiện tượng thời tiết bất thường làm thúc đẩy quá trình lũ quét, đặc biệt tại các tỉnh miền núi Vì vậy, thiệt hại do lũ quét gây ra sẽ rất nặng nề Theo số liệu thống kê trong 20 năm (2000- 2020) tại các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam đã xẩy ra 318 trận lũ quét, làm 406 người chết, 1012 người bị thương, 7129 ngôi nhà bị phá hủy, thiệt hại về tài sản và hoa màu ước tính lên đến trên 800 triệu USD [2]

Lai Châu là một tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam chịu tác động lớn từ rủi ro thiên tai, đặc biệt là hiện tượng lũ quét Lai Châu là tỉnh tập trung chủ yếu của đồng bào dân tộc thiểu số, kỹ năng ứng phó với các rủi ro lũ quét rất hạn chế Trong những năm gần đây dưới tác động của biến đổi khí hậu và các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội như việc khai thác tài nguyên, mở đường giao thông, xây dựng cơ sở hạ tầng, chặt phá rừng, xây dựng thủy điện, đã làm ảnh hưởng đến bề mặt đệm, gây tắc ghẽn dòng chảy dẫn đến lũ quét tại Lai Châu xảy ra thường xuyên hơn Lũ quét không chỉ gây thiệt hại về người và của mà còn gây một tâm lý hoang mang, lo lắng cho người dân

Trước tình hình đó, công tác dự báo xây dựng bản đồ phân vùng, cảnh báo lũ quét cần được tiến hành chính xác, khẩn trương để giảm thiểu tối đa thiệt hại Tuy nhiên đến nay trong công tác xây dựng bản đồ phân vùng và cảnh báo lũ quét tại Lai Châu chưa được thực sự được cấp có thẩm quyền quan tâm Công nghệ 3S (Công nghệ địa không gian) là sự kết hợp của 3 thành tố Remote Sensing (RS), Geographic Information System(GIS) và Global Positioning System (GPS) nhằm định vị và phân tích dữ liệu không gian Trong những năm gần đây, ứng dụng công nghệ địa không gian trong nghiên cứu, dự báo, cảnh báo lũ quét trở lên phổ biến

Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, tác giả lựa chọn đề tài: “Ứng dụng

công nghệ 3S xây dựng bản đồ phân vùng và cảnh báo lũ quét tỉnh Lai Châu” làm định hướng cho đề tài luận văn thạc sĩ

2 Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài nhằm thực hiện các mục tiêu sau:

- Thành lập được bản đồ phân vùng và cảnh báo lũ quét; đồng thời phân tích không gian và đánh giá được hiện trạng lũ quét tỉnh Lai Châu trên cơ sở ứng dụng công nghệ 3S;

- Đề xuất được một số giải pháp nhằm quản lý lũ quét trên cơ sở khai thác bản đồ phân vùng và cảnh báo lũ quét tỉnh Lai Châu

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Trên cơ sở các mục tiêu đề ra, đề tài tập trung vào các nhiệm vụ sau: - Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ phân vùng và cảnh báo lũ quét; - Xây dựng phương pháp, mô hình nghiên cứu;

- Thành lập hệ thống bản đồ các yếu tố phát sinh lũ quét và bản đồ phân vùng và cảnh báo lũ quét tỉnh Lai Châu;

- Xây dựng các giải pháp nhằm quản lý lũ quét trên cơ sở khai thác bản đồ phân vùng và cảnh báo lũ quét tỉnh Lai Châu

4 Ý nghĩa của đề tài

Ý nghĩa khoa học: Công nghệ 3S có ý nghĩa khoa học trong phân vùng và

cảnh báo lũ quét Viễn thám cung cấp dữ liệu ảnh vệ tinh nhằm phân tích các yếu tố hình thành lũ quét như địa hình, địa mạo, thổ nhưỡng, dòng chảy, thảm thực vật, GIS phân tích không gian, thành lập các bản đồ dự báo, cảnh báo lũ quét Hệ thống định vị toàn cầu cho phép xác định vị trí phục vụ công tác cảnh báo trực tuyến

Ý nghĩa thực tiễn: Việc thành lập bản đồ phân vùng tiềm năng lũ quét có

ý nghĩa thực tiễn cho công tác cảnh báo lũ quét, tiếp đó sẽ hỗ trợ cho quy hoạch

sử dụng đất và quy hoạch đô thị, làm đường xá, các công tác bảo hiểm, cứu trợ…tại tỉnh Lai Châu Kết quả nghiên cứu có thể làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu liên quan đến phân vùng và cảnh báo lũ quét khu vực miền núi của Việt Nam

5 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo, phần nội dung của đề tài gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Lũ là mức nước và tốc độ dòng chảy trên sông, suối vượt quá mức bình thường Lụt xảy ra khi nước lũ dâng cao tràn qua sông, suối, hồ, đập và đê vào các vùng trũng, làm ngập nhà cửa, cây cối, đồng ruộng [10]

Có nhiều cách phân loại lũ, căn cứ vào nguồn gốc và hình thái biểu hiện phân ra thành lũ lụt, lũ quét, lũ bùn đá Dựa vào độ lớn của đỉnh lũ có lũ nhỏ, lũ vừa, lũ lớn, lũ đặc biệt lớn, lũ lịch sử Căn cứ vào thời gian xuất hiện có: lũ sớm, lũ tiểu mãn, lũ chính vụ, lũ muộn

b Khái niệm lũ quét:

Lũ quét là một loại lũ có tốc độ mực nước lên rất nhanh khi một khối lượng nước khổng lồ di chuyển nhanh từ địa hình cao xuống thấp Lũ quét thường xảy ra bất ngờ, duy trì trong một thời gian ngắn (lên nhanh, xuống nhanh), dòng chảy xiết và có sức tàn phá lớn, cuốn theo mọi chướng ngại trên dòng chảy tập trung của lưu vực

Lũ quét được hình thành khi một khối lượng nước khổng lồ được mang đến bởi những cơn mưa dông, bão hay bão nhiệt đới hoặc cũng có thể do một lượng lớn băng tuyết trên núi tan chảy một cách đột ngột Nó cũng có thể được hình thành khi đập bị vỡ hay xả lũ đập một cách vội vàng với khối lượng xả hàng ngàn mét khối/giây (số lượng để tạo thành lũ quét còn tùy vào độ rộng và độ dốc của con sông bên dưới đập)

c Phân loại lũ quét:

Ở Việt Nam lũ quét được phân thành 3 loại, chủ yếu dựa vào nguyên nhân hình thành:

- Lũ gây ra do mưa địa phương, tập trung lớn ở các lưu vực tự nhiên, hầu như chưa có tác động của con người

- Lũ gây ra do mưa lớn trên các lưu vực đã chịu tác động mạnh của các hoạt động kinh tế của con người làm mất ổn định hay phá vỡ cân bằng sinh thái lưu vực như sự thay đổi lớp phủ, chế độ dòng chảy, lượng trữ hay các đặc tính lưu vực

- Lũ gây ra do tháo, vỡ thình lình một lượng nước tích do vỡ đập chắn hay các đập giữ nước, các đập băng

1.1.2 Các nhân tố hình thành lũ quét

Các tài liệu nghiên cứu về lũ quét đều chỉ ra 3 nhóm nhân tố chính hình thành lũ quét, bao gồm: nhóm nhân tố ít biến đổi, nhóm nhân tố biến đổi chậm và nhóm nhân tố biến đổi nhanh Các nhân tố trên tác động lẫn nhau và mức độ tác động này phụ thuộc rất chặt chẽ vào loại hình lưu vực để tạo ra các dạng lũ quét khác nhau Do vậy, việc xác định tiêu chí hình thành lũ quét chính là phân tích sự tác động của mối quan hệ này cho mỗi lưu vực cụ thể

- Nhân tố ít biến đổi: bao gồm các yếu tố: Địa hình, địa chất, địa mạo, độ dốc, thổ nhưỡng

- Nhân tố biến đổi chậm: Tình hình sử dụng đất, các chuyển động kiến tạo, biến đổi khí hậu, thay đổi thảm thực vật, biến động rừng

- Nhân tố biến đổi nhanh: mưa lũ, độ ẩm lưu vực, dòng chảy mặt, động đất, xói mòn, sạt lở

Các hình thức hoạt động của con người trên lưu vực có thể ảnh hưởng đến cả 3 nhóm nhân tố trên Song tác động rõ nhất là tác động đến nhóm yếu tố biến đổi nhanh Đây là nhóm nhân tố được chọn làm đặc trưng để phân biệt lũ quét với lũ thường Nhóm nhân tố biến đổi chậm tham gia vào quá trình hình thành lũ quét khi quá trình biến đổi vượt quá một ngưỡng nào đó

Mưa là nhân tố quyết định gây ra lũ quét, thường tập trung trong vài giờ với cường độ rất lớn trên diện tích hẹp từ vài chục đến vài trăm km2 Điều đó

giải thích lý do tại sao nhiều khi lũ quét xảy ra trên một số khu vực lại không đồng bộ với lũ trên sông lớn Mưa gây ra lũ quét thường tập trung với cường độ lớn hiếm thấy trong 1 giờ hoặc vài giờ Mưa với cường suất lớn có ý nghĩa quyết định trong sự hình thành lũ quét Mưa lớn còn là động lực chủ yếu gây ra xói mòn, sụt lở tạo thành phần rắn của dòng lũ quét

Khu vực phía Tây Bắc nước ta (trong đó có tỉnh Lai Châu), các hình thế thời tiết xoáy thấp có trục Tây Bắc – Đông Nam vắt qua Bắc Bộ, hoạt động với cường độ mạnh từ thấp lên cao gây mưa Vào mùa hè, bão hoặc áp thấp nhiệt đới tan sau khi đổ bộ vào đất liền, di chuyển theo hướng Tây gây mưa lớn cho các tỉnh phía Tây Bắc Đây cũng là thời điểm thường xuyên xuất hiện lũ quét

Theo số liệu thống kê cho thấy có khoảng 70% số trận lũ quét là do các hiện tượng khí tượng, thuỷ văn cực đoan gây ra Biến đổi khí hậu là nhân tố biến đổi chậm Nhiều đánh giá cho rằng con người đã đóng góp đáng kể vào quá trình biến đổi này mà nguyên nhân chủ yếu là hiện tượng phá rừng và làm huỷ hoại môi trường Ngoài ra, do tác động của con người, sự suy thoái rừng và thảm thực vật đến một “ngưỡng” mà vai trò lá chắn của rừng không còn nữa, tổ hợp với các điều kiện khác làm lũ quét xuất hiện nhiều hơn

1.1.3 Đặc điểm cơ bản của lũ quét

Lũ quét ở khu vực miền núi thường mang một số đặc điểm cơ bản sau:

a Tính bất ngờ: khoảng thời gian từ khi xuất hiện đến khi đạt đỉnh lũ

thường rất ngắn Trong điều kiện khoa học kỹ thuật còn hạn chế, con người thường khó khăn trong dự báo, cảnh báo lũ quét

b Tính ngắn hạn và ác liệt: lũ quét thường tồn tại trong thời gian ngắn,

thường kết thúc sau 10 – 18 giờ, rất ít khi quá 1 ngày, nước lũ lớn xói mòn, rửa trôi khối lượng rất lớn vật chất rắn từ các sườn núi dốc rồi trở thành dòng bùn – nước – vật rắn tập trung hầu như đồng thời và rất nhanh Do đó, tốc độ dòng nước trong lũ quét rất nhanh, khác hẳn lũ thường, lại có đỉnh rất lớn, hơn hẳn đỉnh lũ (có khi gấp 2 – 5 lần) trong điều kiện mưa tương đương do cơ chế hình thành và vận động khác hẳn Như thế, để giảm hoặc loại trừ tính ngắn hạn của lũ

quét, các biện pháp phải hướng vào kéo dài thời gian lũ lên là chủ yếu và lũ xuống và trên căn bản là hướng vào tăng thời gian tập trung dòng lũ ở lưu vực, từ đó cũng giảm hẳn tính ác liệt của lũ (giảm đỉnh lũ, tần suất lũ lên, xuống, lưu tốc dòng sông …)

c Tính đậm đặc: Dòng lũ quét khác hẳn dòng lũ nước thường bởi tỷ lệ vật

chất rắn rất lớn Trong quá trình hình thành và vận động, tỷ lệ vật rắn trong dòng lũ quét không ngừng tăng lên, tăng mạnh nhất ở khu vực 2 – khi chuyển động từ trên núi cao xuống thung lũng Lượng chất rắn thường chiếm 3 – 10%, thậm chí trên 10% trong dòng lũ để trở thành dạng lũ bùn đá Để giảm và hạn chế tác động đặc tính này của dòng lũ quét, hoặc ngăn ngừa nguy cơ lũ quét, cần phải có biện pháp nhằm vào giảm xói mòn, sạt, trượt, tức là giảm lượng vật chất rắn trong lũ, có biện pháp cắt bớt lượng vật rắn trong lũ quét, giảm quá trình chuyển động trượt

1.1.4 Các giai đoạn hình thành lũ quét

Lũ quét trải qua các giai đoạn hình thành sau:

- Mưa lớn, cường độ lớn gây hình thành dòng lũ mặt lớn và đặc biệt tràn ngập trên mặt lưu vực nhỏ vùng núi dốc có độ che phủ rừng ít, bị khai thác nhiều, tiềm tàng những điều kiện thuận lợi cho xói mòn, rửa trôi đất đá, bùn cát, cây cối, song lòng dẫn lại tiêu thoát kém

- Nước lũ gây xói mòn, rửa trôi, sạt, trượt, sụt lở mạnh mặt lưu vực, cuốn theo các vật chất rắn, dòng lũ khi đó thay đổi căn bản về chất, trở thành dòng chất lỏng – rắn (gồm: nước – bùn đá – cây cối …) tập trung vào sông chính Lũ khi đó có tổng lượng lớn hơn hẳn tổng lượng dòng lũ nước sinh ra nó

- Khu vực sinh ra lũ là phần thượng nguồn lưu vực sông có độ dốc lớn, thường chiếm 2/3 diện tích lưu vực Tại đây, các quá trình chính hình thành dòng chảy mặt, xói mòn, rửa trôi mặt đất xảy ra mạnh nhất Quá trình tập trung dòng lũ cũng xảy ra đồngthời, song chưa mạnh mẽ

- Khu vực tập trung dòng lũ quét, nơi quá trình xói sâu còn xảy ra mạnh, sạt trượt lở đất đá, cuốn trôi cây cối, tắc ứ tạm thời rồi sau đó vỡ hàng loạt…

- Khu vực chịu lũ: nơi bị quét mạnh nhất là cuối sườn dốc khi thế năng đã chuyển hóa thành động năng, trong đó hiện tượng xói sâu, lở, sạt trượt còn xảy ra ở cường độ cao trên đoạn đầu của thung lũng trước khi lũ quét thoát được dòng chính

1.1.5 Các tiêu chí cơ bản xác định lũ quét

Các tiêu chí cơ bản để xác định lũ quét bao gồm:

- Thời gian xuất hiện, thời gian lũ lên, xuống và cả trận, quá trình lũ quét - Đỉnh lũ và thời gian xuất hiện, biên độ lũ, lưu tốc trung bình và cực đại - Cường suất lũ lên, xuống trung bình và lớn nhất

- Tổng lượng, thành phần vật chất trong lũ (lỏng, rắn), đặc trưng cơ lý của dòng chảy

- Thời gian tập trung lũ, thời gian truyền lũ, khả năng chuyển tải của dòng lũ quét

- Thành phần chất rắn, thành phần hạt, phân bố hạt trong dòng lũ quét - Động lượng của dòng và tác động của dòng khi gặp vật cản

- Kích thước hình học của lòng dẫn

- Áp lực thủy động khi vỡ đập (đập thủy lợi hay đập mới hình thành do quá trình vận động của dòng chảy) và các chỗ tắc ứ tạm thời khi có lũ quét

- Vận tốc quán tính khi lũ gia tăng và tắt dần tùy theo cấu trúc lũ quét

1.2 Tổng quan về công nghệ 3S và triển vọng ứng dụng công nghệ 3S trong nghiên cứu lũ quét

1.2.1 Tổng quan về công nghệ 3S

a Khái niệm về công nghệ 3S:

Công nghệ 3Shay còn gọi là công nghệ địa không gian là sự kết hợp của 3 thành tố: Viễn thám, Hệ thống thông tin địa lý và Hệ thống định vị toàn cầu nhằm giải quyết các bài toán phân tích không gian Công nghệ 3S liên quan đến

những vấn đề cơ bản trong sử dụng công nghệ số để xử lý thông tin không gian về địa điểm, các hoạt động và hiện tượng diễn ra trên và gần bề mặt của Trái đất được lưu trữ trong ảnh hoặc bản đồ

b Các thành phần trong công nghệ 3S:

(1) Viễn thám (Remote Sensing - RS):

Viễn thám là khoa học nghiên cứu các phương pháp thu thập đo lường và phân tích thông tin của vật thể quan sát mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng (Lê văn Trung, 2000) Viễn thám là khoa học và công nghệ sử dụng sóng điện từ để chuyển tải thông tin từ vật cần nghiên cứu tới thiết bị thu nhận thông tin cũng như công nghệ xử lý để các thông tin

Viễn thám không chỉ tìm hiểu bề mặt của Trái Đất hay các hành tinh mà nó còn có thể thăm dò được cả trong các lớp sâu bên trong các hành tinh Trên Trái Đất, người ta có thể sử dụng máy bay dân dụng, chuyên dụng hay các vệ tinh nhân tạo để thu phát các ảnh viễn thám Viễn thám được sử dụng trong nhiều lĩnh vực bao gồm địa lý, khảo sát đất đai, và hầu hết các ngành khoa học Trái Đất (thủy văn, sinh thái học, khí tượng học, hải dương học, glaciology, địa chất); nó cũng có các ứng dụng trong quân sự, tình báo, thương mại, kinh tế, kế hoạch và trong các ứng dụng nhân đạo

Hình 1.1 Mô hình viễn thám

(Nguồn GEOViet, 2013)

Nguyên lý cơ bản của viễn thám đó là đặc trưng phản xạ hay bức xạ của các đối tượng tự nhiên tương ứng với từng giải phổ khác nhau Kết quả của việc giải đoán các lớp thông tin phụ thuộc rất nhiều vào sự hiểu biết về mối tương quan giữa đặc trưng phản xạ phổ với bản chất, trạng thái của các đối tượng tự nhiên Những thông tin về đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên sẽ cho phép các nhà chuyên môn chọn các kênh ảnh tối ưu, chứa nhiều thông tin nhất về đối tượng nghiên cứu, đồng thời đây cũng là cơ sở để phân tích nghiên cứu các tính chất của đối tượng, tiến tới phân loại chúng

Khả năng phản xạ phổ của mỗi loại thực vật là khác nhau, chúng thay đổi theo độ dài bước sóng Trong vùng sóng ánh sáng nhìn thấy các sắc tố của lá cây ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ của nó, đặc biệt là chất clorophin trong lá cây và một số sắc tố khác cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phản xạ phổ của thực vật, cận hồng ngoại

Khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng tăng theo độ dài bước sóng, đặc biệt là trong vùng cận hồng ngoại và hồng ngoại Ở đây chỉ có năng lượng hấp thụ và năng lượng phản xạ mà không có năng lượng thấu quang Tuỳ thuộc vào các loại đất có thành phần cấu tạo, các chất hữu cơ và vô cơ khác nhau khả năng phản xạ phổ sẽ khác nhau Cấu trúc của đất phụ thuộc vào tỷ lệ sét, bụi, cát

trong đất

Khả năng phản xạ phổ của nước thay đổi theo chiều dài bước sóng chiếu tới và thành phần vật chất có trong nước Khả năng phản xạ phổ ở đây còn phụ thuộc vào bề mặt nước và trạng thái của nước Trên kênh hồng ngoại và cận hồng ngoại đường bờ nước được phát hiện dễ dàng, còn một số đặc tính của nước phải sử dụng dải sóng nhìn thấy để nhận biết Trong điều kiện tự nhiên mặt nước hoặc 1 lớp nước mỏng sẽ hấp thụ rất mạnh năng lượng ở dải cận hồng ngoại và hồng ngoại, do vậy năng lượng phản xạ rất ít Vì khả năng phản xạ phổ của nước ở dải sóng dài khá nhỏ nên việc sử dụng các kênh sóng dài để chụp cho ra khả năng đoán đọc điều vẽ thuỷ văn (ao, hồ…) ở dải sóng nhìn thấy khả năng phản xạ phổ của nước tương đối phức tạp

Ngày nay viễn thám còn được dùng để chỉ việc sử dụng các công nghệ cảm biến dựa trên vệ tinh hoặc máy bay để phát hiện và phân loại các vật thể trên Trái Đất Nó bao gồm bề mặt Trái Đất, bầu khí quyển và đại dương, dựa trên việc truyền tính hiệu

(2) Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS): GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý phục vụ một mục đích nghiên cứu, quản lý nhất định Xét dưới góc độ là công cụ, GIS dùng để thu thập, lưu trữ, biến đổi, hiển thị các thông tin không gian nhằm thực hiện các mục đích cụ thể (Kiều Quốc Lập, 2018)

Hình 1.2 Thành phần chính của GIS

(Nguồn ESRI)

Xét dưới góc độ là phần mềm, GIS là hệ thống các phần mềm nhằm xử lý thông tin không gian, phi không gian, thiết lập quan hệ không gian giữa các đối tượng Có thể nói các chức năng phân tích không gian (tìm kiếm không gian, nội suy không gian, phân tích vùng đệm và tính diện tích) đã tạo ra diện mạo riêng cho GIS

Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể được hiểu như là một công nghệ xử lý các dữ liệu có tọa độ để biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết định phục vụ các nhà quản lý

Xét dưới góc độ hệ thống, GIS là hệ thống gồm các hợp phần: phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu, phương pháp và con người

Bổ sung chức năng của GIS

Ngày nay GIS được thiết kế như một hệ thống chung để quản lý dữ liệu không gian và thuộc tính, có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như quản lý tài nguyên, giám sát môi trường, dự báo thiên tai, quy hoạch lãnh thổ, quản lý nhân lực, nông nghiệp, điều hành hệ thống công ích, lộ trình giao thông, quản lý nhân khẩu, cứu hoả, trong phần lớn các lĩnh vực này, GIS đóng vai trò như là một công cụ hỗ trợ quyết định cho việc lập kế hoạch hoạt động

(3) Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System – GPS):

GPS là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo Trong cùng một thời điểm, ở một vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được tọa độ của vị trí đó GPS được thiết kế và bảo quản bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, nhưng chính phủ Hoa Kỳ cho phép mọi người trên thế giới sử dụng nó miễn phí, bất kể quốc tịch

Hình 1.3 Cấu trúc của GPS

(Nguồn: ESRI)

GPS có cấu trúc gồm 3 phần là phần vũ trụ (vệ tinh, không gian); phần trạm điều khiển và phần sử dụng Mối quan hệ giữa 3 phần này rất mật thiết, quyết định đến khả năng hoạt động, độ chính xác của các dữ liệu thu thập được

Ngày nay, hệ thống định vị toàn cầu được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như điều tra nguồn tài nguyên, lập các loại bản đồ, giao thông, xây dựng, thương mại, dịch vụ du lịch Đặc biệt từ sau khi Bộ quốc phòng Mỹ bỏ sai số cố ý gây nhiễu thì độ chính xác của các dữ liệu thu thập được là rất cao, đáp ứng được nhiều mục đích sử dụng

c Khả năng tích hợp trong công nghệ 3S:

Tích hợp giữa RS, GIS và GPS nhằm tạo ra công nghệ 3S hiệu quả kết hợp chiến lược xử lý ảnh cũng như dòng luân chuyển thông tin và chuyển đổi dữ liệu trong quá trình xử lý và giải đoán ảnh, để tạo ra dữ liệu không gian gắn với vị trí nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng trong công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường

Công nghệ 3S hiện nay là một trong những công nghệ thu thập dữ liệu không gian quan trọng và hiệu quả nhất Sự tích hợp dữ liệu viễn thám và GIS dựa trên dữ liệu Raster rất khả thi vì cấu trúc dữ liệu giống nhau, hơn nữa có sự tương đồng giữa kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám và GIS đó là trong thực tế cả hai kỹ thuật này đều xử lý dữ liệu không gian và có thể thành lập bản đồ số Khi ảnh vệ tinh đã được xử lý và cung cấp dưới dạng tương thích với GIS, những chức năng phân tích của GIS có thể áp dụng hiệu quả đối với dữ liệu vectơ của GIS (ranh giới, tọa độ, độ cao ) phối hợp các chức năng sẵn có của hai công nghệ mà còn có thể khai thác tối đa dữ liệu thuộc tính nhằm đạt hiệu quả cao nhất trong việc cung cấp thông tin đáp ứng nhanh các nhu cầu trong quy hoạch, quản lý tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi trường, theo dõi biến động sử dụng đất và thành lập bản đồ chuyên đề

1.2.2 Triển vọng ứng dụng công nghệ 3S trong nghiên cứu lũ quét

Lũ quét khu vực miền núi phía Bắc Việt Nam ngày càng có xu hướng gia tăng do tác động của con người và ảnh hưởng của hiện tượng biến đổi khí hậu

Ứng dụng cộng nghệ 3S có thể xây dựng các mô hình dự báo, cảnh báo lũ quét Các dữ liệu phân tích từ mô hình 3S là một công cụ hỗ trợ quyết định để quản lý và giám sát lũ quét Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là công nghệ địa không gian, triển vọng ứng dụng công nghệ 3S trong phân vùng cảnh báo lũ quét thể hiện trong các lĩnh vực sau:

Triển vọng xây dựng cơ sở dữ liệu: Cơ sở dữ liệu trong phân vùng cảnh

báo lũ quét rất quan trọng Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ vũ trụ, các dữ liệu viễn thám rất đa dạng, độ phân giải và độ chính xác ngày càng cao Các dữ liệu định vị không gian từ các thiết bị GPS ngày càng hoàn thiện, mức độ phủ sóng cao và khả năng định vị không gian chính xác Bên cạnh đó với sự bùng nổ của các phầm mềm GIS mã nguồn mở, cho phép người sử dụng có thể truy cập, thu thập và xử lý dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau Đây chính là triển vọng rất lớn trong xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu 3S phục vụ cho công tác dự báo, cảnh báo, phân vùng và quản lý lũ quét tại khu vực miền núi

Triển vọng trong phân tích không gian: Quản lý lũ quét, mục tiêu đầu

tiên phải quản lý được không gian phát sinh lũ quét Trong đó, cần phân vùng, phân cấp, xác định các vị trí, địa điểm, không gian thường xuyên hoặc có khả năng xẩy ra lũ quét Các phần mềm 3S hiện nay đều có khả năng phân tích không gian rất tốt Dữ liệu đầu vào đảm bảo độ chính xác, các phần mềm chuyên dụng đều có khả năng phân tích dữ liệu, xác định chính xác không gian xẩy ra lũ quét Lũ quét là loại hình thiên tai do các tác nhân tự nhiên (địa hình, độ dốc, độ dày tầng đất, đặc điểm lớp phủ thực vật, lượng mưa) kết hợp với các yếu tố nhân tác (phương pháp canh tác, công tác trồng và bảo vệ rừng) Hiện nay, các phần mềm GIS (ArcView, ArcGIS, QGIS, SuperMap, ) đều có khả năng phân tích chồng xếp các lớp yếu tố tác nhân, phân vùng, đánh giá mức độ và khả năng xẩy ra lũ quét

Khả năng dự báo: Việc dự báo lũ quét phụ thuộc vào việc dự báo các tác

nhân xẩy ra lũ quét Tại khu vực miền núi, lũ quét có thể dự báo trước trên cơ sở dự báo các nhân tố đột biến như lượng mưa, sự suy giảm lớp phủ thực vật, sự

dịch chuyển của các khối đất đá, sự xuất hiện của dòng chảy ngầm Hiện nay, dữ liệu từ ảnh vệ tinh, ảnh máy bay và các thiết bị định vị cho phép dự báo, tính toán tương đối chính xác các yếu tố biến động gây ra lũ quét Lũ quét tại miền núi chủ yếu do hiện tượng mưa lớn, kết hợp với yếu tố địa hình trên các khu vực dốc, thực vật thưa thớt Dựa vào ảnh vệ tinh có thể dự báo được lượng mưa, tính toán khả năng xẩy ra lũ quét tại khu vực nhất định

Hiện nay, với việc hỗ trợ của các thiết bị có khả năng cung cấp dữ liệu trực tuyến, kết nối với các phần mềm trực tuyến trên các thiết bị di động cho phép thiết lập các hệ thống cảnh báo thiên tai trực tuyến Đây là triển vọng rất lớn của công nghệ 3S Chi phí cho hệ thống cảnh báo trực tuyến không quá lớn, hoàn toàn có thể thiết lập hệ thống tại các điểm có nguy cơ cao

1.3 Tổng quan các công trình nghiên cứu có liên quan

1.3.1 Trên thế giới

Công nghệ 3S với những ưu điểm nổi bật so với các phương pháp truyền thống trong nghiên cứu quản lý rủi ro thiên tai, đặc biệt là trong thành lập các bản đồ phân vùng, đánh giá, cảnh báo các mức độ rủi ro thiên tai Việc sử dụng công nghệ 3S có so sánh với số liệu thống kê đem lại kết quả khả quan, định lượng và có độ chính xác cao Kết quả này góp phần hỗ trợ cho các nhà quản lý trong công tác phòng chống, giảm nhẹ các tác động do rủi ro thiên tai gây ra Do đó, ứng dụng công nghệ 3S trong nghiên cứu, dự báo, cảnh báo lũ quét trở lên phổ biến

Các nghiên cứu về lũ quét dựa vào công nghệ GIS và viễn thám theo mô hình FFPI đã của các tác giả Gregory E Smith (2010), Jeffrey Zogg (2013); Roxana Tincu (2018) sử dụng dữ liệu độ dốc, loại đất, loại hình sử dụng đất, loại đất, lớp phủ thực vật nhằm xây dựng được bản đồ tiềm năng và hỗ trợ rất tốt cho công tác dự báo lũ quét Nghiên cứu về chỉ số phát sinh lũ quét đã được các tác giả M.V.K Sivakumar, P.S Roy, K.Harmsen, and S.K Saha sử dụng trong các bài toán về cảnh báo lũ quét dựa trên các chỉ số mối quan hệ giữa các điều kiện

thảm thực vật, độ dốc sườn và chỉ số phát sinh lũ quét thông qua dữ liệu ảnh viễn thám,

Một số nghiên cứu ứng dụng công nghệ 3S trong quản lý, dự báo và cảnh báo lũ quét tiêu biểu như:

- Ứng dụng công nghệ phân tích không gian để phân vùng lũ quét tại La Crosse County, Wisconsin của Hoa Kỳ (Nancy Carlin, 2009): Trong nghiên cứu

này để dự báo lũ quét tác giả đã sử dụng các lớp dữ liệu: loại hình sử dụng, loại đất, độ dốc, mạng lưới thủy văn.Trong đó loại hình sử dụng đất, loại đất được lấy từ Natural Resource Conservation Service, các dữliệu này ở dạng shapefile; độ dốc và mạng lưới thủy được nội suy từ bản đồ DEM Mỗi yếu tố trên sẽ được xếp hạng theo mức độ nhạy cảm khác nhau về nguyên nhân gây ra lũ quét, trong mỗi yếu tố Nancy Carlin lại tiến hành phân ra các cấp ứng với các mức độ khác nhau, còn đối với mạng luới sông ngòi thì được tạo vùng đệm với khoảng cách a, b, c tương ứng với tính nguy hiểm của nó tại các dòng sông, tất cả các lớp dữ liệu trên đều chuyển sang ở dạng raster với độ phân giải 90 m, sau đó Nancy Carlin tiến hành cộng các lớp dữ liệu lại với nhau để xác định những vùng có nguy cơ lũ quét Cuối cùng Nancy Carlin sử dụng lượng mưa đã thu được để mô tả lại trận lũ quét tại La Crosse County, Wisconsin

- Nghiên cứu lũ quét tại vùng Guidance Issues sử dụng kỹ thuật địa không gian (Greg Smith, 2015): sử dụng 4 lớp dữ liệu bao gồm (1) Độ dốc từ mô hình

DEM với độ phân giải 90 m (2) Thể tích của đá: có nghĩa là phần trăm thể tích của đá trên lớp đất > 2 m với độ phân giải 1 km (3) Đất: Tỷ lệ cát, bùn, và đất sét ở các lớp đất với độ phân giải 1km (4) Mật độ rừng từ ảnh vệ tinh NOAAAVHRR với độ phân giải 1 km cho mỗi lớp Chỉ số lũ quét được gắn giá trị từ 1-10 cho các khoảng phân loại của mỗi lớp Sau đó tác giả tiến hành chồng 4 lớp bản đồ trên

- Xây dựng chỉ số phân vùng tiềm năng lũ quét từ ảnh vệ tinh, kết hợp GIS và điều tra GPS (Roxana Tincu, 2018): tác giả sử dụng 4 lớp dữ liệu: bản đồ độ

dốc, được tính từ bản đồ DEM với độ phân giải 90 m Bản đồ landuse: được

thành lập từ việc giải đoán ảnh vệ tinh Landsat TM với độ phân giải 30m Bản đồ đất: lấy thành từ STATSGO (State Soil Geographic) về thành phần cấu trúc hạt Bản đồ mật độ rừng: được thành lập từ ảnh vệ tinh Phân cấp cho 4 bản đồ trên sau đó tiến hành chồng các bản đồ lên để tìm ra vùng có tiềm năng lũ quét

1.3.2 Tại Việt Nam

Ở Việt Nam ngay từ những năm 1990, công nghệ 3S (chủ yếu là Viễn thám và GIS) đã được áp dụng trong các nghiên cứu về quản lý rủi ro thiên tai khu vực miền núi Việt Nam Các nghiên cứu ban đầu chủ yếu sử dụng ảnh viễn thám để thu thập các dữ liệu nền (địa hình, độ dốc, thực vật, sông ngòi) phục vụ nghiên cứu các nhân tố hình thành rủi ro thiên tai Công nghệ GIS hỗ trợ cho việc thành lập các bản đồ phân vùng, cảnh báo thiên tai Công nghệ GPS hỗ trợ cho công tác điều tra, thu thập dữ liệu hiện trường

Đầu thế kỷ XXI, là thời kỳ phát triển mạnh mẽ của công nghệ địa tin học, ứng dụng công nghệ 3S trong các nghiên cứu, các đề tài dự án liên quan đến quản lý rủi ro thiên tai khu vực miền núi trở nên phổ biến Các nghiên cứu ứng dụng không chỉ dừng lại ở phân tích, mô tả hiện trạng từ dữ liệu không gian Việc kết hợp các công cụ trong hợp phần 3S đã cho phép người sử dụng tích hợp các chức năng thu thập dữ liệu, phân tích không gian, khoanh vùng, đánh giá và xác định chính xác vị trí xẩy ra thiên tai Chính phủ đã có sự quan tâm, đầu tư các dự án, đề tài nghiên cứu các cấp về điều tra, giám sát các rủi ro thiên tai bằng công nghệ 3S

Năm 2012, đề án “Điều tra, đánh giá và phân vùng cảnh báo nguy cơ trượt lở đất đá các vùng núi Việt Nam” tại 10 tỉnh miền núi phía Bắc bằng công nghệ 3S Tổng diện tích điều tra gần 60.000 km2 đã xác định được gần 9.000 điểm trượt lở có quy mô và mức độ nguy hiểm khác nhau; gần 3.000 điểm trượt nghi vấn phát hiện được từ việc phân tích địa hình trên mô hình lập thể số và giải đoán ảnh máy bay Sản phẩm chính của đề án là các bản đồ hiện trạng trượt lở đất đá tỷ lệ 1:50.000; cấu trúc cơ sở dữ liệu không gian và Web-GIS về trượt lở đất đá

Trong giai đoạn 2011-2015, Ngân hàng phát triển châu Á đã hỗ trợ Việt Nam thực hiện dự án “Ứng dụng công nghệ viễn thám trong dự báo, cảnh báo và giám sát lũ lụt” Dự án đã ứng dụng công nghệ 3S trong quản lý, giám sát và dự báo lũ lụt trên các lưu vực sông, áp dụng tại tỉnh Phú Thọ Hệ thống quan trắc được thiết lập qua hoạt động viễn thám, những thông tin được truyền về và chuyển đến ban chỉ huy phòng, chống lụt bão địa phương qua tin nhắn (SMS) Trên cơ sở thông tin nhận được, chính quyền địa phương đã có phương án di dời dân, giảm nhẹ ảnh hưởng của thiên tai gây ra

Bên cạnh các dự án, đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng công nghệ 3S trong công tác theo dõi, giám sát phòng chống và giảm nhẹ thiên tai Điển hình như nghiên cứu ứng dụng công nghệ 3S để cảnh báo các tai biến thiên nhiên, trong đó có trượt lở đất tại tỉnh Hòa Bình của Nguyễn Ngọc Thạch (2003); Nghiên cứu thành lập bản đồ nhạy cảm trượt lở đất ở các tỉnh biên giới Tây Bắc bằng công nghệ viễn thám và GIS của Nguyễn Tứ Dần (2008); Nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa tin học để cảnh báo trượt lở đất ở khu vực hồ thủy điện Hòa Bình và Sơn La của Nguyễn Văn Hùng (2015); Ứng dụng ảnh viễn thám radar (Sentinel, AlosPALSAR) thành lập bản đồ ngập lụt cho hạ du lưu vực sông Trà Khúc của Nguyễn Thành Luân (2017); Ứng dụng công nghệ 3S xây dựng hệ thống cảnh báo sớm lũ quét ở vùng núi, thử nghiệm tại huyện Thuận Châu, Sơn La của nhóm tác giả Lại Tuấn Anh, Nguyễn Ngọc Thạch (2018, Hình 4.1),

Hình 1.4 Mô hình ứng dụng công nghệ 3S trong xây dựng bản đồ cảnh báo lũ quét

(Nguồn: Lại Anh Tuấn, Nguyễn Ngọc Thạch, 2018)

Ở Việt nam, các nghiên cứu về dự báo, cảnh báo lũ quét còn nhiều hạn chế Một số nghiên cứu gần đây chủ yếu tập trung vào việc xây dựng bản đồ phân vùng cảnh báo lũ quét Các nghiên cứu tiêu biểu như: nghiên cứu của Lã Thanh Hà (2009) xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét phục vụ công tác phòng tránh lũ quét cho tỉnh Yên Bái[9]; Lại Tuấn Anh (2018) xây dựng bản đồ cảnh báo lũ quét sớm ở huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La; Kiều Văn Hoan (2019) ứng dụng viễn thám và GIS xây dựng bản đồ tiềm năng lũ quét tỉnh Sơn La; Trần Viết Khanh (2019) nghiên cứu hiện trạng lũ quét tại một số khu vực miền núi Việt Nam; Kiều Quốc Lập (2020) Ứng dụng công nghệ 3S trong thành lập bản đồ dự báo, cảnh báo lũ quét huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai

Trong những năm gần đây, công nghệ 3S được ứng dụng như là phương pháp không thể thiếu trong quản lý, giám sát, cảnh báo và đánh giá các thiệt hại do rủi ro thiên tai Một số đề tài trọng điểm hiện đang thực hiên, tiêu biểu như đề tài cấp Quốc gia "Nghiên cứu mô hình ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý (GIS) để đánh giá một số yếu tố tài nguyên môi trường phục vụ cảnh báo, phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai, thí điểm tại tỉnh Quảng Ninh" Đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu xây dựng mô hình cảnh báo và phân vùng nguy cơ lũ quét trên cơ sở tích hợp trí tuệ nhân tạo, dữ liệu và công nghệ địa tin học, áp dụng thử nghiệm cho khu vực tỉnh Lào Cai"

1.3.3 Nhận xét chung

Tổng quan nghiên cứu về lũ quét khu vực miền núi cho thấy, các nghiên cứu đa phần tiếp cận theo phương pháp thủy văn – thủy lực, ứng dụng các mô hình FFPI, HEC-RAS, SWAT, để thành lập bản đồ cảnh báo lũ quét Bản đồ cảnh báo lũ quét được xây dựng chủ yếu dựa vào việc tiếp cận lũ quét sườn, phân vùng cảnh báo lũ quét thường theo sườn dốc, khoanh vi lớn, thiếu tính chi tiết, khả năng ứng dụng còn hạn chế.Các nghiên cứu thường tập trung vào phân vùng nguy cơ lũ quét dựa vào dữ liệu thống kê, khả năng cảnh báo trực tuyến bị hạn chế Trong khi đó, lũ quét ở khu vực miền núi thường xẩy ra rất bất ngờ, ít có tính quy luật, cường độ và mức độ ảnh hưởng lũ quét phụ thuộc nhiều vào nhân tố phát sinh đột ngột như lượng mưa lớn trong ngày, sự tắc nghẽn dòng

chảy, sự thay đổi củađiều kiện thoát lũ trong lưu vực Do đó, các mô hình cảnh báo lũ quét hiện nay cần hướng tới việc cảnh báo trực tuyến, dựa trên sự thay đổi đột biến của các nhân tố hình thành lũ quéttrong lưu vực

Các nghiên cứu ứng dụng công nghệ 3S trong quản lý giám sát lũ quét khu vực miền núi vẫn còn tồn tại một số hạn chế: (1) Các nghiên cứu hầu hết mới dừng lại ở việc sử dụng công nghệ 3S như là một công cụ để nghiên cứu, trong đó viễn thám cung cấp dữ liệu, GIS để phân tích không gian, GPS để định vị; khả năng kết hợp để xây dựng mô hình tổng hợp còn hạn chế (2) Thiếu các ứng dụng trực tuyến, khai thác dữ liệu động, ứng dụng phần mềm mã nguồn mở, webGIS trực tuyến Đây là hạn chế rất lớn, vì rủi ro thiên tai thường xẩy ra rất nhanh cần phải có dữ liệu trực tuyến trong cảnh báo giám sát thiên tai (3) Hiện nay nước ta chưa có các quy chuẩn thống nhất về dữ liệu rủi ro thiên tai; các dữ liệu chưa được đồng bộ hóa, gây khó khăn trong việc sử dụng và kế thừa dữ liệu nghiên cứu (4) Chi phí cho việc ứng dụng công nghệ 3S trong các nghiên cứu thường rất lớn, đặc biệt là các chi phí trong thu thập dữ liệu

Trong nghiên cứu này, lũ quét được tiếp cận theo hướng lưu vực, trong đó lưu vực được coi là một hệ thống tương đối kín, bao gồm nhiều phụ lưu nhỏ và khi có mưa thì mọi thông số của mặt đệm sẽ quyết định đến chế độ vận chuyển và tích tụ của dòng chảy ở trong phạm vi lưu vực Ở vùng núi, do độ dốc lưu vực lớn nên khi lượng mưa vượt quá ngưỡng, dòng chảy mặt sẽ tích tụ tạo thành lũ quét Mỗi lưu vực sẽ có cơ chế phát sinh lũ quét riêng biệt Mô hình cảnh báo lũ quét theo lưu vực tại khu vực miền núi phía Bắc Việt Nam được xây dựng dựa trên công nghệ địa không gian Trong đó,công nghệ viễn thám cung cấp dữ liệu ảnh vệ tinh nhằm phân tích các yếu tố hình thành lũ quét như địa hình, địa mạo, thổ nhưỡng, dòng chảy, thảm thực vật, GIS phân tích không gian, thành lập các bản đồ dự báo, cảnh báo lũ quét Hệ thống định vị toàn cầu cho phép xác định vị trí phục vụ công tác cảnh báo trực tuyến

Nghiên cứu lần đầu tiên được ứng dụng tại tỉnh Lai Châu, nơi có địa hình núi cao, chia cắt theo lưu vực; thường xuyên xẩy ra lũ quét gây thiệt hại rất lớn về người và của Kết quả nghiên cứu được kiểm chứng ngoài thực địa, bước đầu

mang lại hiệu quả cao trong công tác dự báo và cảnh báo lũ quét Mô hình nghiên cứu có thể áp dụng rộng rãi trong cảnh báo lũ quét lưu vực cho các địa phương tại khu vực miền núi của Việt Nam

1.4 Tổng quan điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Lai Châu

1.4.1 Tổng quan điều kiện tự nhiên tỉnh Lai Châu

a Vị trí địa lý:

Lai Châu là tỉnh biên giới phía Tây Bắc của Việt Nam, cách Thủ đô Hà Nội khoảng 450 km về phía Đông Nam, có tọa độ địa lý từ 21o51’ - 22o49’ vĩ độ Bắc và 102o19’ - 103o59’ kinh độ Đông; phía Bắc và Tây Bắc giáp tỉnh Vân Nam của Trung Quốc, phía Tây giáp tỉnh Điện Biên, phía Đông và phía Đông Nam tiếp giáp với hai tỉnh Lào Cai và Yên Bái, phía Nam tiếp giáp với tỉnh Sơn La

Tỉnh Lai Châu có 9.068,78 km2

diện tích tự nhiên; có 08 đơn vị hành chính trực thuộc, bao gồm TP Lai Châu và các huyện: Mường Tè, Sìn Hồ, Nậm Nhùn, Tam Đường, Phong Thổ, Tân Uyên, Than Uyên; 108 đơn vị hành chính cấp xã, bao gồm: 96 xã, 05 phường và 07 thị trấn

Hình 1.5 Bản đồ hành chính tỉnh Lai Châu

(Nguồn: UBND tỉnh Lai Châu, 2020)

b Địa hình, địa mạo:

Lai Châu nằm trong vùng Tây Bắc, có cấu trúc chủ yếu là núi đất, xen kẽ là các dãy núi đá vôi có dạng địa chất Kastơ tạo nên các hang động và sông suối ngầm Tính chất phức tạp của địa chất đã ảnh hưởng rất lớn đến các yếu tố tự nhiên ở Lai Châu, địa hình Lai Châu chia thành các loại như sau:

- Địa hình vùng núi có độ cao từ 500 - 1.000m, độ dốc trên 300

- Địa hình vùng núi cao từ 1.000 - 1.500m, vùng này có độ chia cắt rất mạnh, địa hình hiểm trở, lòng suối dốc, có nhiều hang động, đại diện loại hình này có ở huyện Phong Thổ

- Địa hình vùng núi cao trên 1.500m, có nơi lên đến 3.000m, phân bố chủ yếu ở dãy núi biên giới Việt - Trung của huyện Mường Tè Độ dốc địa hình lớn hơn 300

- Xen kẽ giữa những dãy núi cao là các thung lũng sâu, hẹp hình chữ V hoặc các lòng chảo tương đối bằng phẳng như Mường So, Tam Đường, Bình Lư, Than Uyên

c Khí hậu:

Lai Châu có khí hậu điển hình của vùng nhiệt đới gió mùa núi cao Tây Bắc, ngày nóng, đêm lạnh, ít chịu ảnh hưởng của bão Khí hậu trong năm chia làm hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 9 có nhiệt độ và độ ẩm cao; mùa khô từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau, khí hậu lạnh, độ ẩm và lượng mưa thấp (tháng 4 và tháng 10 là thời gian chuyển giao giữa 2 mùa)

Lai Châu có khí hậu lạnh, độ ẩm và lượng mưa thấp Các đặc trưng về khí hậu cụ thể như sau:

- Nhiệt độ TB năm: 19,60C; nhiệt độ trung bình thấp nhất (14,30C); nhiệt độ trung bình cao nhất (23,00C)

- Lượng mưa: 2640mm/năm, phân bố không đều theo cả không gian và thời gian (80% nùa mưa, 20% mùa khô)

- Lượng bốc hơi bình quân năm: 660-1100mm

- Gió thịnh hành: Hướng Đông Bắc (tháng 9 đến tháng 3 năm sau), Hướng Đông Nam, Tây Nam: tháng 4 đến tháng 8

- Độ ẩm không khí bình quân: 80-87% Độ ẩm trung bình năm lớn nhất là 87% tại trạm Tam Đường và Sìn Hồ năm 2018 và nhỏ nhất là 80% tại trạm Tam Đường năm 2014

d Thủy văn:

Lai Châu có nguồn tài nguyên nước mặt rất phong phú Toàn bộ diện tích tỉnh Lai Châu thuộc lưu vực sông Đà; mạng lưới sông suối tương đối dày đặc (có khoảng 500 suối lớn, nhỏ); mật độ sông suối khá cao 5,5-6km/km² Ngoài sông Đà là lưu vực chính, tỉnh Lai Châu còn có các hệ thống sông suối sau:

- Sông Nậm Na (diện tích lưu vực khoảng 2.190 km2) chảy qua các địa bàn gồm toàn bộ huyện Phong Thổ, khu vực Tam Đường, phần tây Bắc của Sìn Hồ với mô đun dòng chảy trung bình 40-80 m3/s

- Sông Nậm Mạ chảy qua toàn bộ các xã vùng thấp huyện Sìn Hồ, tổng diện tích lưu vực khoảng 930 km2, độ dốc khá nhỏ, chế độ dòng chảy thuận, mô đun trung bình đạt 50 m3/s

- Sông Nậm Mu chảy dọc theo thung lũng Bình Lư, Than Uyên có diện tích lưu vực khoảng 170 km2, mô đun dòng chảy mùa kiệt đạt 8 m3/s, mùa lũ đạt 12-14 m3/s

Nước mặt là nguồn tài nguyên lớn để phục vụ sản xuất và sinh hoạt, đồng thời là nguồn thủy năng lớn để phát triển thủy điện, trong đó có thủy điện Lai Châu với công suất 1.200MW, lượng điện bình quân 4.704 triệu kWh/năm, thủy điện Huổi Quảng 560MW, thủy điện Bản Chát 200MW và khoảng 20 công trình thủy điện nhỏ có công suất từ 3-30MW

e Đất đai và thảm thực vật rừng:

Tỉnh Lai Châu có 1.691.924 ha diện tích đất tự nhiên, chủ yếu là nhóm đất đỏ vàng và vàng nhạt phát triển trên đất cát, đất sét và đá vôi, có kết cấu chặt

chẽ Trong đó: Diện tích đất nông nghiệp là 150.544 ha, chiếm 8,89%; diện tích đất lâm nghiệp là 511.565 ha, chiếm 30,23%; diện tích đất chuyên dùng là 8.849 ha, chiếm 0,52%; diện tích đất ở là 3.923 ha, chiếm 0,23%; diện tích đất chưa sử dụng và sông suối là 1.017.043 ha, chiếm 60,11% Trong đất nông nghiệp, diện tích đất trồng cây hàng năm là 143.329 ha, chiếm 95,20%, riêng đất lúa là 18.874 ha gieo trồng được 2 vụ; diện tích đất trồng cây lâu năm là 2.517, chiếm 1,67% Diện tích đất trống, đồi núi trọc cần phủ xanh là 978.241 ha, bãi bồi có thể sử dụng là 3.654 ha, đất chưa được khai thác là 5.156 ha

Diện tích rừng và đất rừng của Lai Châu chiếm tới 35% diện tích đất tự nhiên toàn tỉnh Rừng Lai Châu thuộc loại rừng nhiệt đới với quần thể thực vật rất phong phú, trong đó có nhiều loại gỗ quý có giá trị kinh tế cao như lát, trò chỉ, nghiến, táu, pơ mu; các loại đặc sản như thảo quả, cọ khiết (cây cánh kiến), song, mây, sa nhân.v.v

f Khoáng sản:

Lai Châu có hơn 120 điểm khoáng sản, chủng loại rất phong phú, phân bố đều khắp ở các địa phương: đất hiếm (trữ lượng trên 20 triệu tấn) tập trung ở xã Nậm Xe (Phong Thổ); các điểm quặng kim loại màu (đồng, chì, kẽm) với trữ lượng khoảng 6.000-8.000 tấn tập trung ở khu vực Sin Cai, Bản Lang, Tam Đường; các điểm quặng sắt (Huổi Luông - Phong Thổ), đồng (Ma Ly Pho - Phong Thổ), nhôm (Nậm Mạ - Sìn Hồ)… vàng ở Chinh Sáng, Bản Bo (Tam Đường), Noong Hẻo, Pu Sam Cáp (Sìn Hồ); nguyên vật liệu xây dựng: đá lợp, đá vôi, đá đen, đá trắng, trong đó đá vôi có trữ lượng lớn, hàm lượng ôxít can xi cao có thể phát triển công nghiệp sản xuất xi măng với quy mô lớn; nước khoáng với các điểm ở Vàng Bó, Mường So (Phong Thổ), Nà Đông, Nà Đon (Tam Đường), Vàng Bơ (Than Uyên)

1.4.2 Tổng quan điều kiện kinh tế - xã hội tỉnh Lai Châu

a Dân cư, dân tộc:

Tổng số dân của tỉnh Lai Châu năm 2019 là 488.300 người, trong đó dân số thành thị 84.925 người chiếm 17,95%, dân số nông thôn 374.375 người

chiếm 82,05% Toàn tỉnh có 20 dân tộc cộng đồng sinh sống, tỉ lệ đông nhất là dân tộc Thái, Kinh, Mường, H’Mông, Dao Một số dân tộc ít người khác (Niên giám thống kê tỉnh Lai Châu, 2020)

b Tình hình kinh tế:

Theo Báo cáo đánh giá tình hình thực hiện kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, đảm bảo quốc phòng - an ninh năm 2020 của UBND tỉnh Lai Châu, tổng sản phẩm nội tỉnh GRDP tỉnh Lai Châu năm 2020 tăng 6,08 % so với năm 2019 GRDP bình quân đầu người ước đạt 32,99 triệu đồng Cơ cấu nền kinh tế năm 2020, trong đó: Khu vực nông, lâm nghiệp và thủy sản chiếm tỷ trọng 15,63%; khu vực công nghiệp - xây dựng chiếm 49,04%; khu vực dịch vụ chiếm 33,05%; thuế sản phẩm trừ trợ cấp sản phẩm chiếm 2,28% (UBND tỉnh Lai Châu, 2020)

- Sản xuất nông, lâm nghiệp đã đạt được nhiều kết quả tích cực, giá trị tổng sản phẩm toàn ngành; năm 2020 đạt 1.764 tỷ đồng, tăng 371 tỷ đồng so với năm 2015, bình quân giai đoạn 2016-2020 tăng 4,8%/năm; bảo đảm an ninh lương thực, đã hình thành được một số vùng sản xuất hàng hóa tập trung Cụ thể:

- Trồng trọt: Cơ cấu cây trồng chuyển dịch theo hướng tích cực, tăng cường ứng dụng tiến bộ khoa học, kỹ thuật vào sản xuất, một số sản phẩm nông nghiệp đã được chứng nhận nhãn hiệu hàng hóa Năm 2020, tổng sản lượng lương thực có hạt đạt 220 nghìn tấn, vượt kế hoạch 20 nghìn tấn, tăng 24 nghìn tấn so với năm 2015, trong đó sản lượng lúa hàng hóa đạt trên 16 nghìn tấn; diện tích cây chè đạt 7.578 ha, vượt kế hoạch 3.228 ha, tăng 4.069 ha so với năm 2015; diện tích cây cao su đạt 13.035 ha, sản lượng mủ khô giai đoạn 2016-2020 ước đạt 10.647 tấn; diện tích cây mắc ca đạt 2.639 ha; hình thành một số vùng cây ăn quả với diện tích ước đạt 6.200 ha, vượt kế hoạch 4.310 ha, tăng 4.409 ha so với năm 2015; ngoài ra có một số loại cây dược liệu quý được người dân bảo tồn, phát triển với diện tích khoảng 16.000 ha như: Cây Quế 5.200 ha; Sơn tra trên 1.700 ha; thảo quả trên 6.300 ha; (UBND tỉnh Lai Châu, 2020)

- Chăn nuôi: Ngành chăn nuôi đang chuyển dịch theo hướng thay đổi phương thức chăn nuôi từ chăn thả tự nhiên sang chăn nuôi có chuồng trại,

đặbiệt là chăn nuôi lợn Tuy nhiên thời tiết rét đậm, rét hại kỷ lục diễn ra trên diện rộng trong năm 2016, giá thịt lợn hơi trong nước giảm sâu trong năm 2017, đặc biệt là xảy ra bệnh dịch tả lợn Châu Phi trong năm 2019 gây rất nhiều khó khăn cho ngành chăn nuôi Tổng đàn gia súc đến năm 2020 đạt 334.310 con, tăng 15.210 con so với năm 2015, tốc độ tăng trưởng đàn gia súc bình quân hàng năm đạt 1,2%/năm (UBND tỉnh Lai Châu, 2020)

- Lâm nghiệp: Tiếp tục tăng cường quản lý bảo vệ, khoanh nuôi tái sinh rừng và trồng mới rừng, đẩy mạnh thực hiện chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng, phòng cháy, chữa cháy rừng Tỷ lệ che phủ rừng năm 2020 ước đạt 50%, tăng 4,8 điểm % so với năm 2015; diện tích trồng rừng mới giai đoạn 2016-2020 đạt 11.069 ha, vượt kế hoạch 61%, trong đó: Cây sơn tra 517 ha, cây quế 3.400 ha (UBND tỉnh Lai Châu, 2020)

c Văn hóa xã hội:

Hiện nay, Lai Châu có 100% xã có đường ôtô đến trung tâm được cứng hóa; 93,7% thôn, bản có đường ôtô hoặc xe máy đi lại thuận lợi; 100% xã, phường, thị trấn và 95,1% số hộ được sử dụng điện lưới quốc gia, tăng 10,9% so với năm 2015; 85,2% dân số nông thôn được sử dụng nước sinh hoạt hợp vệ sinh, 95,5% dân số đô thị được sử dụng nước đã qua xử lý Tỷ lệ phòng học kiên cố và bán kiên cố đạt 96,6%, tăng 12,3% so với năm 2015; 93,52% trạm y tế được xây dựng kiên cố (UBND tỉnh Lai Châu, 2020)

Công tác giáo dục và đào tạo, chất lượng nguồn nhân lực, khám chữa bệnh được nâng cao, tỷ lệ tốt nghiệp trung học phổ thông hằng năm đạt trên 98%, 90 xã đạt tiêu chí quốc gia về y tế Giảm nghèo bền vững, giải quyết việc làm và bảo đảm an sinh xã hội luôn được quan tâm, đầu tư nguồn lực thực hiện, tỷ lệ hộ nghèo giảm nhanh, bình quân 4,75%/năm, giảm 23,91% so với cuối năm 2015 (theo chuẩn nghèo đa chiều); 2 huyện Than Uyên và Tân Uyên được Chính phủ công nhận thoát nghèo giai đoạn 2018-2020 (UBND tỉnh Lai Châu, 2020)

Tỉnh Lai Châu được đánh giá bảo đảm quốc phòng - an ninh, chủ quyền biên giới quốc gia được giữ vững; chính trị xã hội ổn định Tăng cường quan hệ

đối ngoại giữa tỉnh Lai Châu với tỉnh Vân Nam (Trung Quốc) và các tỉnh Bắc Lào đi vào chiều sâu; mở rộng quan hệ hợp tác với các tổ chức quốc tế, các đại sứ quán (UBND tỉnh Lai Châu, 2020)

1.4.3 Đánh giá chung

Lai Châu là tỉnh nằm trung khu vực khí hậu vùng nhiệt đới gió mùa, có độ ẩm cao, lượng mưa bình quân năm lớn lại tập trung trong mấy tháng mùa lũ Đồng thời nhiều nơi trong khu vực có điều kiện địa hình chia cắt, độ dốc lưu vực và độ dốc sông suối lớn, độ ổn định của lớp đất mặt lưu vực yếu do quá trình phong hoá mạnh, lớp phủ thực vật bị tàn phá mạnh tạo nên những vùng xung yếu dễ tạo ra những hiện tượng sạt lở lớn làm tắc nghẽn dòng chảy Những yếu tố trên đã tạo điều kiện cho việc tập trung nước nhanh khi gặp mưa lớn, nước mưa bào mòn lớp đất mặt của địa hình lưu vực Lũ đổ về thường mang theo nhiều bùn cát và có sức tàn phá lớn Lượng nước tích tụ lớn tạo ra sóng lũ mạnh, do có thế năng cao nhiều khi dòng lũ không chảy theo lòng suối cũ quanh co mà có xu hướng cắt thẳng, cuốn phăng các vật cản trên đường đi, tạo ra lòng suối mới Với những đặc điểm bất lợi về điều kiện tự nhiên, kết hợp diễn biến ngày càng cực đoan của thời tiết và các tác động của con người vào môi trường tự nhiên làm tăng nguy cơ lũ quét tại tỉnh Lai Châu

Điều kiện địa hình phức tạp và bị chia cắt mạnh cùng với diện tích tự nhiên lớn, mật độ dân cư thấp và phân bố không đều, tập trung chủ yếu ở các thị trấn, thị xã và các vùng chuyên canh sản xuất lương thực tập trung nên việc đi lại giao lưu hàng hoá giữa các vùng trong tỉnh, giữa tỉnh với các địa phương khác của cả nước gặp rất nhiều khó khăn Điều đó cũng là trở ngại lớn trong việc đầu tư xây dựng kết cấu hạ tầng kinh tế - xã hội và thực hiện các biện pháp phòng chống thiên tai lũ quét

Cơ sở hạ tầng phục vụ sản suất và đời sống còn thiếu và yếu, đặc biệt là hệ thống giao thông, thủy lợi, nước sạch và dịch vụ hạ tầng phục vụ văn hóa, thể thao, du lịch… Áp lực về dân số và lao động đối với sử dụng đất đai ngày một gia tăng, nguồn lực về tài chính còn hạn chế, nhất là khu vực đồng bào dân tộc

Vẫn còn tình trạng hộ đồng bào dân tộc thiếu đất sản xuất dẫn đến tình trạng chặt phá bừa bãi, xây dựng nhà cửa hoặc các công trình ngăn cản dòng chảy hoặc làm tắc nghẽn dòng chảy Sự mở rộng các vùng dân cư dẫn đến nhiều vùng đất bị bê tông hóa, làm cho lượng nuớc ngấm thấm xuống đất bị giảm đi, dòng chảy ngầm hạn chế, dòng chảy mặt tăng lên, nhiều hồ ao bị lấp, nhiều đoạn sông bị co thắt lại Diện tích rừng giảm dẫn đến tác động phá vỡ cấu tạo đất, do mất lớp thảm mục đã làm tăng độ chặt của lớp đất mặt, làm mất khả năng giữ nước, điều tiết nước, gây ra lũ quét

Bên cạnh những khó khăn, hạn chế trên, điều kiện tự nhiên của tỉnh Lai Châu cũng có nhiều tiềm năng để phát triển kinh tế, nhất là phát triển nông - lâm nghiệp và thương mại - dịch vụ - du lịch với các ưu thế nổi bật như: có diện tích đất đai chưa được khai thác rất rộng lớn; có hai khu kinh tế cửa khẩu với Trung Quốc và Lào; có nhiều danh lam thắng cảnh với bản sắc văn hoá dân tộc phong phú

Chương 2:

ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là lũ quét, công nghệ 3S trong thành lập bản đồ phân vùng và cảnh báo lũ quét tại tỉnh Lai Châu

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi về mặt không gian: Giới hạn trong phạm vi không gian lãnh thổ của tỉnh Lai Châu, diện tích tự nhiên là 9059 km2

Ngoài ra, đề tài xem xét vấn đề nghiên cứu trên quan điểm lãnh thổ tiếp giáp, đặt trong mối quan hệ tự nhiên với lãnh thổ miền núi phía Bắc Việt Nam trong bối cảnh BĐKH toàn cầu

- Phạm vi về mặt thời gian: Nghiên cứu về lũ quét dựa vào các dữ liệu thống kê, các tài liệu có liên quan trong 30 năm gần đây Các dữ liệu liên quan đến lượng mưa do Trung tâm dự báo Khí tượng Thủy văn tỉnh Lai Châu thống kê giai đoạn (1990-2020) Các dữ liệu ảnh vệ tinh cập nhật đến tháng 12 năm 2020 Thời gian thực hiện nghiên cứu, phân tích xử lý số liệu từ tháng 1 đến tháng 4 năm 2021

- Phạm vi về mặt nội dung: Có nhiều loại hình lũ quét khác nhau, trong nghiên cứu này đề tài tập trung và tiếp cận nghiên cứu lũ quét theo lưu vực

2.2 Nội dung nghiên cứu

Đề tài tập trung vào 4 nội dung nghiên cứu sau:

(1) Nghiên cứu hiện trạng lũ quét tỉnh Lai Châu: phân tích đặc điểm, hiện trạng lũ quét xẩy ra trên địa bàn tỉnh Lai Châu trong 20 năm gần đây; trong đó có tập trung phân tích một số trận lũ quét lớn

(2) Đánh giá các yếu tố phát sinh lũ quét tỉnh Lai Châu: lựa chọn, thành lập các ngưỡng chỉ tiêu đánh giá, bản đồ đánh giá 6 yếu phát sinh lũ quét tỉnh Lai Châu

(3) Thành lập bản đồ phân vùng và cảnh báo lũ quét tỉnh Lai Châu: ứng dụng công nghệ 3S thành lập bản đồ phân vùng và cảnh báo lũ quét tỉnh Lai Châu với 5 mức độ: rất thấp, thấp, trung bình, cao và rất cao

(4) Đề xuất các giải pháp nhằm quản lý và cảnh báo lũ quét tại Lai Châu

2.3 Quan điểm và phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Quan điểm nghiên cứu

a Quan điểm hệ thống:

Ngày nay, khi tiến hành nghiên cứu các vấn đề khoa học hầu hết các ngành đều đi theo xu hướng tiếp cận hệ thống Mọi sự vật hiện tượng đều có mối quan hệ biện chứng với nhau, tạo thành một thể thống nhất, hoàn chỉnh, được gọi là một hệ thống Các hệ thống thường bao gồm nhiều thành phần, giữa các thành phần với nhau đều có mối quan hệ qua lại mật thiết Đồng thời, giữa hệ thống và môi trường bên ngoài cũng có sự thống nhất chặt chẽ Quan điểm hệ thống được coi là quan điểm bao trùm khi nghiên cứu, đánh giá một vấn đề khoa học

Vận dụng quan điểm hệ thống, đề tài xem xét nghiên cứu lũ quét tỉnh Lai Châu trong mối quan hệ thống nhất của hệ thống Các loại yếu tố phát sinh lũ quét được nghiên cứu trên quan điểm hệ thống, nghiên cứu nguyên nhân, đánh giá các yếu tố phát sinh, dự báo diễn biến của từng yếu tố dựa trên mối quan hệ tương hỗ giữa các yếu tố cấu thành Khi xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá phân vùng lũ quét phải đặt trong một hệ thống thống nhất

b Quan điểm tổng hợp:

Quan điểm tổng hợp khi nghiên cứu ứng dụng công nghệ 3S thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét trên cơ sở nghiên cứu các thành tố trong tổng hoà các mối quan hệ tương hỗ với nhau Bản thân công nghệ 3S là sự tổng hợp của 3 công nghệ viễn thám, GIS, GPS Lũ được hình thành do sự tổng hợp của các nhân tố gây nên như đặc điểm địa hình, địa mạo, lượng mưa, lớp phủ thực vật, kết cấu đất… Các giải pháp quản lý lũ quét cũng cần được nhìn nhận trên quan điểm tổng hợp

c Quan điểm phát triển bền vững:

Phát triển bền vững là sự phát triển trong đó đảm bảo sự hài hoà giữa các mục tiêu tăng trưởng kinh tế với các mục tiêu ổn định xã hội và bảo vệ môi trường Theo Uỷ ban Môi trường và Phát triển thế giới (WCED, 1987) thì phát triển bền vững là : “Những thế hệ hiện tại cần đáp ứng nhu cầu của mình, sao cho không làm hại đến khả năng các thế hệ tương lai đáp ứng nhu cầu của họ’’

Vận dụng quan điểm trên, khi nghiên cứu lũ quét trên địa bàn tỉnh Lai Châu luôn hướng tới mục tiêu phát triển bền vững Các giải pháp đưa ra không chỉ hướng tới mục tiêu quản lý, giám sát và giảm thiểu các rủi ro hiện tại mà cần hướng tới mục tiêu lâu dài Nghiên cứu phân vùng cảnh báo lũ quét nhằm hướng đến tương lai để đề ra các giải pháp bền vững trong quản lý lũ quét

d Quan điểm lãnh thổ:

Lũ quét có sự phân hoá theo không gian nên khi nghiên cứu chúng phải được gắn liền với một lãnh thổ cụ thể Quan điểm lãnh thổ được vận dụng để nghiên cứu tiếp cận lũ quét theo lưu vực Các yếu tố phát sinh lũ quét có thể ở phạm vi rộng lớn, ngoài phạm vi tỉnh Lai Châu như tác động của biến đổi khí hậu, mưa lũ ở thượng nguồn, hoàn lưu khí quyển, nên lãnh thổ được nghiên cứu, xem xét trên phạm vi liên lãnh thổ

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phối hợp các phương pháp khác nhau, bao gồm: phương pháp thu thập dữ liệu, phương pháp phân tích thứ bậc, phương pháp phân tích đa chỉ tiêu, phương pháp phân tích không gian GIS, phương pháp xử lý ảnh viễn thám, phương pháp khảo sát thực địa

a Phương pháp thu thập dữ liệu:

Đây là phương pháp chủ đạo nhằm tổng quan tài liệu, thu thập và tổng hợp dữ liệu nghiên cứu Nghiên cứu sử dụng dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm dữ liệu điều tra khảo sát, dữ liệu thống kê, dữ liệu quan trắc, ảnh vệ tinh, bản đồ giấy và dữ liệu từ các nghiên cứu có liên quan