XÂY DỰNG BẢN ĐỒ CẢNH BÁO NGUY CƠ LŨ QUÉT LƯU VỰC SÔNG KÔN – HÀ THANH, TỈNH BÌNH ĐỊNH

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Công nghệ - Môi trường - Nông - Lâm - Ngư XÂY DỰNG BẢN ĐỒ CẢNH BÁO NGUY CƠ LŨ QUÉT LƯU VỰC SÔNG KÔN – HÀ THANH, TỈNH BÌNH ĐỊNH Trần Hữu Tuyên, Nguyễn Hữu Xuân, Trần Nguyễn Hữu Nguyên Trường Đại học Khoa học Huế, Trường Đại học Qui Nhơn Tóm tắt: Nằm ở phía Nam và Tây Nam của tỉnh Bình Định lưu vực sông Kôn – Hà Thanh chiếm gần 13 diện tích tự nhiên của tỉnh, là một trong vùng tập trung đông khu dân cư và cơ sở kinh tế hạ tầng quan trọng. Đây là khu vực có địa hình miền núi xen kẻ với các thung lũng hẹp kéo dài, có cường độ mưa lớn nhất của tỉnh Bình Định nên nguy cơ lũ quét xảy ra trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh rất cao. Lũ quét diễn ra do nhiều yếu tố tác động phát sinh, trong đó yếu tố lượng mưa ngày lớn nhất đóng vai trò chính; tiếp theo là các khả năng sinh lũ lưu vực, độ dốc lòng suối, độ ổn định sườn, độ bão hòa nước, tiêu thoát nước. Bản đồ cảnh báo nguy cơ lũ quét lưu vực sông Kôn – Hà Thanh được xây dựng trên cơ sở tích hợp 06 bản đồ thành phần bằng phân tích không gian trong môi trường GIS. Kết quả phân vùng nguy cơ lũ quét trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh đã xác định các huyện Vân Canh, Tây Sơn, Vĩnh Thạnh có diện tích nằm trong vùng nguy cơ cao, rất cao lớn nhất. Các xã nằm trong vùng nguy cơ rất cao xảy ra lũ quét là Cát Sơn (huyện Phù Cát), Vĩnh Quang (huyện Vĩnh Thạnh); vùng nguy cơ cao thuộc các xã Canh Liên, Canh Thuận, Canh Hiệp (huyện Vân Canh), xã Vĩnh An, Tây Phú (huyện Tây Sơn), xã Vĩnh Kim, Vĩnh Hiệp (huyện Vĩnh Thạnh) và xã An Toàn (huyện An Lão). Từ khóa: Kôn – Hà Thanh, lũ quét, GIS 1. Đặt vấn đề Nằm ở phía Nam và Tây Nam của tỉnh Bình Định lưu vực sông Kôn – Hà Thanh chiếm gần 13 diện tích tự nhiên của tỉnh, là một trong vùng có kinh tế phát triển nhất, nên tập trung đông khu dân cư với thành phố Quy Nhơn, thị xã An Nhơn và nhiều cơ sở kinh tế quan trọng khác. Đây là khu vực có địa hình miền núi xen kẻ với các thung lũng hẹp kéo dài là nơi có cường độ mưa lớn nhất của tỉnh Bình Định. Cùng với các yếu tố tự nhiên và nhân tạo khác nên nguy cơ lũ quét xảy ra trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh rất cao. Trong thực tế đã có những trận lũ quét đã xảy ra tại đây vào các năm 1999, 2009, 2013 khi có mưa lũ lớn. Việc xây dựng bản đồ phân vùng lũ quét trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh sẽ góp phần giảm đến mức thấp nhất thiệt hại về người và tài sản khi xảy ra lũ quét, sẽ là cơ sở để xây dựng quy hoạch các ngành kinh tế khác như quy hoạch tái định cư, quy hoạch phát triển giao thông và cơ sở hạ tầng khác góp phần quan trọng bảo đảm phát triển bền vững kinh tế- xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh, trật tự an toàn xã hội trên địa bàn nghiên cứu. 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Phương pháp xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ lũ quét các lưu vực sông Kôn – Hà Thanh Lũ quét là loại hình lũ chủ yếu ở miền núi ở được hình thành khi mưa lớn kéo dài, dòng sông suối hoặc là bị tắc nghẽn tự nhiên hay do đất đá trượt lở và cây cối lấp nhét đường thoát lũ khiến dòng nước không thoát kịp nước tạo thành các khối nước tạm thời. Khi khối nước được tích tụ gây lực ép vượt quá khả năng chống đỡ của đập chắn dẫn đến vỡ đập, lượng nước tích lại khi bị nghẽn dòng được giải phóng đột ngột tạo thành sóng lũ lớn về phía phía hạ lưu. Hiện tượng lũ quét chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố phát sinh, về bản chất có 06 yếu tố ảnh hưởng chính, gồm: 1. Lượng mưa thời đoạn ngắn (lượng mưa ngày), 2. Độ dốc lòng suối, 3. Khả năng sinh lũ, 4. Mức độ tiêu thoát nước lưu vực, 5. Độ ổn định sườn thung lũng suối, 6. Mức độ bảo hoà nước của đất đá. Phương pháp được sử dụng là phương pháp phân tích các yếu tố ảnh hưởng trên nền GIS. Để định lượng hóa mức độ nhạy cảm phản ánh nguy cơ lũ quét của các yếu tố ảnh hưởng thành phần, chúng tôi tiến hành tích hợp các chỉ tiêu theo công thức :

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ CẢNH BÁO NGUY CƠ LŨ QUÉT LƯU VỰC SÔNG KÔN – HÀ THANH, TỈNH BÌNH ĐỊNH

Trần Hữu Tuyên*, Nguyễn Hữu Xuân**, Trần Nguyễn Hữu Nguyên*

*Trường Đại học Khoa học Huế, **Trường Đại học Qui Nhơn

Tóm tắt: Nằm ở phía Nam và Tây Nam của tỉnh Bình Định lưu vực sông Kôn – Hà Thanh chiếm gần 1/3 diện tích tự nhiên

của tỉnh, là một trong vùng tập trung đông khu dân cư và cơ sở kinh tế hạ tầng quan trọng Đây là khu vực có địa hình miền núi xen kẻ với các thung lũng hẹp kéo dài, có cường độ mưa lớn nhất của tỉnh Bình Định nên nguy cơ lũ quét xảy ra trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh rất cao Lũ quét diễn ra do nhiều yếu tố tác động phát sinh, trong đó yếu tố lượng mưa ngày lớn nhất đóng vai trò chính; tiếp theo là các khả năng sinh lũ lưu vực, độ dốc lòng suối, độ ổn định sườn, độ bão hòa nước, tiêu thoát nước Bản đồ cảnh báo nguy cơ lũ quét lưu vực sông Kôn – Hà Thanh được xây dựng trên cơ sở tích hợp 06 bản đồ thành phần bằng phân tích không gian trong môi trường GIS Kết quả phân vùng nguy cơ lũ quét trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh đã xác định các huyện Vân Canh, Tây Sơn, Vĩnh Thạnh có diện tích nằm trong vùng nguy cơ cao, rất cao lớn nhất Các xã nằm trong vùng nguy cơ rất cao xảy ra lũ quét là Cát Sơn (huyện Phù Cát), Vĩnh Quang (huyện Vĩnh Thạnh); vùng nguy cơ cao thuộc các xã Canh Liên, Canh Thuận, Canh Hiệp (huyện Vân Canh), xã Vĩnh An, Tây Phú (huyện Tây Sơn), xã Vĩnh Kim, Vĩnh Hiệp (huyện Vĩnh Thạnh) và xã An Toàn (huyện An Lão)

Từ khóa: Kôn – Hà Thanh, lũ quét, GIS 1 Đặt vấn đề

Nằm ở phía Nam và Tây Nam của tỉnh Bình Định lưu vực sông Kôn – Hà Thanh chiếm gần 1/3 diện tích tự nhiên của tỉnh, là một trong vùng có kinh tế phát triển nhất, nên tập trung đông khu dân cư với thành phố Quy Nhơn, thị xã An Nhơn và nhiều cơ sở kinh tế quan trọng khác Đây là khu vực có địa hình miền núi xen kẻ với các thung lũng hẹp kéo dài là nơi có cường độ mưa lớn nhất của tỉnh Bình Định Cùng với các yếu tố tự nhiên và nhân tạo khác nên nguy cơ lũ quét xảy ra trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh rất cao Trong thực tế đã có những trận lũ quét đã xảy ra tại đây vào các năm 1999, 2009, 2013 khi có mưa lũ lớn Việc xây dựng bản đồ phân vùng lũ quét trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh sẽ góp phần giảm đến mức thấp nhất thiệt hại về người và tài sản khi xảy ra lũ quét, sẽ là cơ sở để xây dựng quy hoạch các ngành kinh tế khác như quy hoạch tái định cư, quy hoạch phát triển giao thông và cơ sở hạ tầng khác góp phần quan trọng bảo đảm phát triển bền vững kinh tế- xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh, trật tự an toàn xã hội trên địa bàn nghiên cứu

2 Nội dung nghiên cứu

2.1 Phương pháp xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ lũ quét các lưu vực sông Kôn – Hà Thanh

Lũ quét là loại hình lũ chủ yếu ở miền núi ở được hình thành khi mưa lớn kéo dài, dòng sông suối hoặc là bị tắc nghẽn tự nhiên hay do đất đá trượt lở và cây cối lấp nhét đường thoát lũ khiến dòng nước không thoát kịp nước tạo thành các khối nước tạm thời Khi khối nước được tích tụ gây lực ép vượt quá khả năng chống đỡ của đập chắn dẫn đến vỡ đập, lượng nước tích lại khi bị nghẽn dòng được giải phóng đột ngột tạo thành sóng lũ lớn về phía phía hạ lưu Hiện tượng lũ quét chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố phát sinh, về bản chất có 06 yếu tố ảnh hưởng chính, gồm: 1 Lượng mưa thời đoạn ngắn (lượng mưa ngày), 2 Độ dốc lòng suối, 3 Khả năng sinh lũ, 4 Mức độ tiêu thoát nước lưu vực, 5 Độ ổn định sườn thung lũng suối, 6 Mức độ bảo hoà nước của đất đá

Phương pháp được sử dụng là phương pháp phân tích các yếu tố ảnh hưởng trên nền GIS Để định lượng hóa mức độ nhạy cảm phản ánh nguy cơ lũ quét của các yếu tố ảnh hưởng thành phần, chúng tôi tiến hành tích hợp các chỉ tiêu theo công thức : 𝐹𝐹𝐼 = ∑ 𝑊𝑖 ∗ 𝑀𝑖𝑗 Trong đó: FFI: chỉ số nhạy cảm lũ quét; Wi: trọng số yếu tố i; Mij: Cường độ tác động của các cấp tác động cấp j thuộc

yếu tố i; n: số lượng các yếu tố ảnh hưởng

Việc xác định trọng số của các yếu tố Wi , trước hết là hệ số tầm quan trọng Ii có ý nghĩa rất lớn quyết định sự chính xác và phù hợp của bản đồ cảnh báo nguy cơ lũ quét Để xác định hệ số tầm quan trọng Ii, đầu tiên phương pháp chuyên gia được chúng tôi sử dụng Tiếp sau, các hệ số này được hiệu chỉnh nhiều lần trên cơ sở so sánh sự phù hợp giữa bản đồ cảnh báo nguy cơ lũ quét và bản đồ hiện trạng lũ quét trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh để tìm ra

bộ thông số tối ưu nhất, thể hiện bảng 1

Để xác định trọng số Wi, lập ma trận so sánh tổng

Bảng 1 Hệ số tầm quan trọng của các yếu tố ảnh

hưởng đến lũ quét ở lưu vực Kôn – Hà Thanh TT Các yếu tố ảnh

hưởng

Hệ số tầm quan trọng Ii

quát cặp đôi của các yếu tố ảnh hưởng thành phần theo nguyên lý Eigen Các yếu tố thành phần quan trọng nhất được xếp vào vị trí bên tay trái theo hàng ngang và trên cùng theo cột dọc (Bảng 2) Kết quả xác định trọng số Wi thể hiện ở Bảng 3 với A: Lượng mưa ngày lớn nhất, B: Khả năng sinh lũ, C: Độ dốc lòng suối, D: Độ ổn định sườn, E: Độ bão hòa nước, F: Tiêu thoát nước

Bảng 2 Ma trận so sánh cặp đôi giữa các yếu tố ảnh

2.2 Xây dựng các bản đồ thành phần, các yếu tố ảnh hưởng

2.2.1 Bản đồ lượng mưa ngày lớn nhất

Lượng mưa và phân bố mưa trong thời đoạn ngắn có ý nghĩa quyết định trong việc hình thành và phát triển lũ quét Tuy nhiên, trong điều kiện khó khăn về số liệu mưa thời đoạn ngắn (mưa giờ), chúng tôi đã sử dụng lượng mưa ngày lớn nhất Căn cứ số liệu mưa ngày tính toán của các trạm khí tượng thủy văn (Bảng 4) và chỉ tiêu phân vùng, đã lập bản đồ phân cấp lượng mưa ngày lớn nhất tần suất R= 1% (Hình 1)

Bảng 4 Lượng mưa ngày lớn nhất (mm)

2.2.2 Bản đồ khả năng sinh lũ các tiểu lưu vực

Bản đồ khả năng sinh lũ được thành lập theo quan hệ mưa – dòng chảy trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh (Hình 2) Các bước tiến hành như sau:

- Phân chia các tiểu lưu vực, xác định các thông số lưu vực: Sử dụng GIS với bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000 Các tiểu lưu vực đã phân chia đến diện tích <5km2

Hình 1 Bản đồ phân cấp lượng mưa ngày max R=1%

- Sử dụng chỉ số CN, độ chứa nước của tiểu lưu vực S, Thời gian trể Ttrể, thời gian mưa tập trung Tc để thành lập bản đồ khả năng sinh lũ các tiểu lưu vực

- Khả năng sinh lũ trên lưu vực S được xác định theo công thức: 𝑆 = 25,4(1000𝐶𝑁 − 10) Chỉ số CN: 𝐶𝑁 =∑ 𝐹𝑖𝐶𝑁𝑖

𝐹 N Trong đó: n: Số tiểu lưu vực; Fi: Diện tích lưu vực thứ i; CNi: Chỉ số CN thứ i xác định theo quan hệ giữa nhóm đất thủy văn và loại hình sử dụng đất; F: Tổng diện tích lưu vực

2.2.3 Bản đồ phân cấp độ ổn định sườn

Mức độ ổn định sườn (tỷ số lực kháng trượt trên lực gây trượt) là một yếu tố quan trọng quyết định đến sự hình thành và phát triển lũ quét Hệ số ổn định sườn càng thấp thì nguy cơ sạt lở, bồi lấp dòng chảy, tạo thành các đập chắn tạm thời càng lớn và dể gây ra hiện tượng lũ quét

Dựa vào mô hình SINMAP, đã xây dựng bản đồ phân cấp được mức độ ổn định sườn dốc lưu vực sông

Kôn – Hà Thanh (Hình 3)

2.2.4 Bản đồ phân cấp khả năng tiêu thoát nước lưu vực

Trong nghiên cứu xác định nguy cơ lũ quét, khả năng tiêu thoát nước của lưu vực là một trong những yếu tố quan trọng Lưu vực có hệ số tiêu thoát nước càng lớn thì nguy cơ xảy ra lũ quét càng thấp

Hệ số tiêu thoát nước được xác định được xác định bằng công thức: 𝑇𝑑𝑟 =𝐿𝑏𝑠

𝑆𝑏𝑠 Trong đó: Lbs, Sbs là tổng chiều dài các nhánh sông suối và diện tích lưu vực

Bản đồ phân cấp nguy cơ lũ quét theo mức độ tiêu thoát nước thể hiện ở hình 4

2.2.5 Bản đồ cảnh báo nguy cơ lũ quét theo mức độ bão hòa nước đất đá

Mức độ sũng nước của đất là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến sự hình thành và phát triển lũ quét Đất đá có mức độ sũng nước càng lớn, đất dễ chuyển trạng thái từ cứng sang chảy dẻo nên nguy cơ xảy ra lũ quét càng cao

Bản đồ phân cấp mức độ bão hòa nước đất đá dựa vào chương trình Topo tích hợp trong mô hình SINMAP Kết quả phân cấp được thể hiện hình 5

2.2.6 Bản đồ cảnh báo nguy cơ lũ quét theo độ dốc lòng suối

Bản đồ phân cấp nguy cơ hình thành lũ quét theo độ dốc lòng suối thể hiện hình 6

Hình 2 Bản đồ phân cấp khả năng sinh lũ

Hình 3 Bản đồ phân cấp khả năng ổn định sườn

Hình 4 Bản đồ phân cấp mức độ tiêu thoát nước Hình 5 Bản đồ phân cấp mức độ bão hòa đất đá

2.3 Kết quả xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ lũ quét lưu vực sông Kôn – Hà Thanh

Dựa vào bản đồ phân cấp các yếu tố ảnh hưởng nêu trên, đã xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ lũ quét lưu vực sông Kôn – Hà Thanh thể hiện hình 7 Kết quả phù hợp với bản đồ hiện trạng lũ quét được thành lập từ thực địa và ảnh viễn thám sau trận lũ tháng 10 năm 2009 (Hình 7)

Kết quả bản đồ cảnh báo nguy cơ xảy ra lũ quét đã xác định các huyện Vân Canh, Tây Sơn, Vĩnh Thạnh nằm trong vùng nguy cơ cao, rất cao lớn nhất Huyện Phù Cát và thành phố Qui Nhơn có diện tích nằm trong vùng nguy cơ xảy ra lũ quét thấp nhất

Vùng có nguy cơ rất cao về lũ quét lớn nhất thuộc huyện Vân Canh với 645 ha, huyện Tây Sơn 310 ha, huyện Vĩnh Thạnh: 194 ha Vùng có nguy cơ cao chủ yếu thuộc các huyện Vân Canh: 2.736 ha

Các xã có diện tích nằm trong vùng nguy cơ rất cao xảy ra lũ quét lớn nhất là trên địa bàn là xã Cát Sơn, huyện Phù Cát: 70 ha và xã Vĩnh Quang, huyện Vĩnh Thạnh: 67 ha Các xã phường có diện tích nằm trong vùng nguy cơ cao tập trung trên địa bàn là Canh Liên: 1.327 ha, Canh Thuận: 779 ha, Canh Hiệp thuộc huyện Vân Canh, xã Vĩnh An, Tây Phú thuộc huyện Tây Sơn, xã Vĩnh Kim, Vĩnh Hiệp thuộc huyện Vĩnh Thạnh, xã An Toàn thuộc huyện An

Hình 6 Bản đồ phân cấp độ dốc lòng suối

Lão

Hình 7 Bản đồ cảnh báo nguy cơ lũ quét lưu vực sông Kôn – Hà Thanh

3 Kết luận

Lưu vực sông Kôn – Hà Thanh là nơi có nguy cơ xảy ra lũ quét rất mạnh Lũ quét diễn ra do nhiều yếu tố tác động phát sinh, trong đó yếu tố lượng mưa ngày lớn nhất đóng vai trò chính; tiếp theo là các khả năng sinh lũ lưu vực, độ dốc lòng suối, độ ổn định sườn, độ bão hòa nước, tiêu thoát nước Bản đồ cảnh báo nguy cơ lũ quét lưu vực sông Kôn – Hà Thanh được xây dựng trên cơ sở tích hợp 06 bản đồ thành phần bằng phân tích không gian trong môi trường GIS

Kết quả bản đồ cảnh báo nguy cơ lũ quét trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh đã xác định được trên địa bàn các huyện Vân Canh, Tây Sơn, Vĩnh Thạnh có diện tích nằm trong vùng nguy cơ cao, rất cao lớn nhất Các xã có diện tích nằm trong vùng nguy cơ rất cao xảy ra lũ quét là xã Cát Sơn (huyện Phù Cát), Vĩnh Quang (huyện Vĩnh Thạnh), vùng nguy cơ cao thuộc các xã Canh Liên, xã Canh Thuận, xã Canh Hiệp thuộc huyện Vân Canh, xã Vĩnh An, Tây Phú thuộc huyện Tây Sơn, xã Vĩnh Kim, Vĩnh Hiệp thuộc huyện Vĩnh Thạnh, xã An Toàn thuộc huyện An Lão

Tài liệu tham khảo

Đỗ Minh Đức (2007), Điều tra, đánh giá sạt lở các khu vực huyện Vân Canh tỉnh Bình Định nhằm dự báo các tai biến địa chất và đề

xuất giải pháp phòng chống, giảm thiểu các thiệt hại về kinh tế - xã hội do sạt lở Báo cáo tổng kết đề tài Lưu trữ tại Sở KHCN Bình

Định

Nguyễn Tấn Hương (2005), Đặc điểm Khí hậu – Thủy văn tỉnh Bình Định Báo cáo tổng kết đề tài Lưu trữ tại Sở KHCN Bình

Định

Nguyễn Thành Long (2009), Xây dựng phương pháp đánh giá độ rủi ro do tai biến địa chất ở những khu vực đô thị miền núi phía Bắc

Việt Nam bằng việc kết hợp mô hình RS và GIS Thử nghiệm thành phố Yên Bái Báo cáo tổng kết đề tài cấp Tổng cục, Viện Địa

chất

Nghiêm Văn Tuấn (2008), Nghiên cứu ứng dụng tư liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao và các mô hình lý thuyết để thành lập bản đồ các

vùng có nguy cơ trượt lở đất ở khu vực miền núi, Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ, Trung tâm Viễn thám, Bộ TNMT

Trần Hữu Tuyên (2014), Xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ xảy ra lũ quét, lũ ống tỉnh Bình Định và đề xuất các giải pháp phòng

chống Báo cáo tổng kết đề tài cấp tỉnh Lưu trữ tại Sở KHCN Bình Định

Lê Đình Thuận, Trần Hữu Tuyên, Tống Phước Hoàng Sơn (2015), Ứng dụng viễn thám xây dựng bản đồ hiện trạng lũ quét tỉnh

Bình Định Kỷ yếu Hội nghị GIS 2015

BUILDING THE RISK MAP OF FLASH FLOOD WARNING IN THE KON – HA THANH RIVER BASIN, BINH DINH PROVINCE

Tran Huu Tuyen*, Nguyen Huu Xuan**, Tran Nguyen Huu Nguyen*

*Hue University Of Sciences, ** Qui Nhon University

Summary: Located in the south and southwest of the province of Binh Dinh, The Kon Ha Thanh river basin - accounts for

nearly 1/3 of the natural area of the province, is one of the densely populated, economic infrastructure base important These are areas with mountainous terrain interspersed with narrow valleys stretching, with the greatest intensity of rain in Binh Dinh province to risks of flash floods occur on Kone - Ha Thanh river basins is very high Flash floods occur due to many factors impact arising, including factors biggest daily rainfall plays a key role; followed by the fertility of flood basins, stream bed slope, slopes stability, water saturation and drainage Map of flood risk warning the Kone - Ha Thanh Basin was built on the basis of 06 integrated component maps with spatial analysis in GIS environment Results of flood risk areas in Kone - Ha Thanh river basin has identified the Van Canh District, Tay Son, Vinh Thanh has an area located in high-risk areas, the largest high The commune is located in the very high risk of flash floods is Cat Son (Phu Cat District), Vinh Quang (Vinh Thanh district); high-risk areas of the Canh Lien, Canh Thuan, Canh Hiep (Van Canh District), Vinh An, Phu Tay (Tay Son District), Vinh Kim, Vinh Hiep (Vinh Thanh district) and An Toan (districts An Lao)

Keywords: Kon – Ha Thanh, Flash Flood