Nghiên cứu tính dễ bị tổn thương do ngập lụt khu vực hạ lưu sông cả luận văn ths biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH LÊ HỮU HUẤN NGHIÊN CỨU TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG DO NGẬP LỤT KHU VỰC HẠ LƢU SÔNG CẢ LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH LÊ HỮU HUẤN NGHIÊN CỨU TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG DO NGẬP LỤT KHU VỰC HẠ LƢU SÔNG CẢ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chun ngành: Biến đổi khí hậu Mã số: Chƣơng trình đào tạo thí điểm Hà Nội - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu cá nhân tơi thực dƣới hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Trần Ngọc Anh, khơng chép cơng trình nghiên cứu ngƣời khác Số liệu kết luận văn chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khoa học khác Các thông tin thứ cấp sử dụng luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đƣợc trích dẫn đầy đủ, trung thực qui cách Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm tính xác thực nguyên luận văn Tác giả Lê Hữu Huấn i LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Biến đổi khí hậu với đề tài “Nghiên cứu tính dễ bị tổn thương ngập lụt khu vực hạ lưu sông Cả” kết trình cố gắng khơng ngừng thân đƣợc giúp đỡ, động viên khích lệ thầy, cô giáo, bạn bè đồng nghiệp ngƣời thân Với kết nghiên cứu tác giả xin gửi lời cảm ơn tới ngƣời giúp đỡ thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua Tơi xin tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc thầy giáo PGS.TS Trần Ngọc Anh trực tiếp tận tình hƣớng dẫn nhƣ cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Xin chân thành cảm ơn Khoa khoa học liên ngành; Khoa Khí tƣợng Thuỷ văn, Trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, Đài KTTV khu vực Bắc Trung Bộ tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt cơng việc nghiên cứu khoa học Cuối tơi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị liên quan giúp đỡ tơi q trình học tập thực luận văn TÁC GIẢ Lê Hữu Huấn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix MỞ ĐẦU 1 Lý lựa chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Cơ sở khoa học ý nghĩa thực tiễn Kết cấu luận văn CHƢƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nghiên cứu tính dễ bị tồn thƣơng lũ lụt: 1.2 Tổng quan nghiên cứu rủi ro lũ lụt 1.3.1 Vị trí địa lý 1.3.2 Địa hình, địa mạo 10 1.3.3 Địa chất, thổ nhƣỡng tình hình sử dụng đất 12 1.3.4 Thảm thực vật 13 1.3.5 Kinh tế - Xã hội: 14 1.3.6 Mạng lƣới sơng ngịi: 15 1.3.7 Mạng lƣới trạm KTTV 16 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Phƣơng pháp xây dựng đồ ngập lụt: 24 2.1.1 Khái niệm: 24 2.1.2 Phƣơng pháp xây dựng: 24 2.1.3 Giới thiệu phƣơng pháp mơ hình: 25 2.2 Phƣơng pháp đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng: 34 2.2.1 Các phƣơng pháp đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng: 34 iii 2.2.2 Phƣơng pháp số dễ bị tổn thƣơng: 35 2.3 Phƣơng pháp đánh giá rủi ro lũ: 40 2.3.1 Các phƣơng pháp đánh giá rủi ro lũ: 40 2.3.2 Giới thiệu công cụ DELFT - FIAT: 40 CHƢƠNG III: ĐÁNH GIÁ TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG VÀ RỦI RO DO LŨ LỤT Ở LƢU VỰC HẠ LƢU SÔNG CẢ: 44 3.1 Xây dựng đồ ngập lụt lƣu vực hạ lƣu sông Cả: 44 3.1.1 Cơ sở liệu: 44 3.1.2 Xây dựng mơ hình Mike Nam cho lƣu vực sông Cả: 46 3.1.3 Xây dựng mơ hình Mike 11 cho lƣu vực sông Cả: 49 3.1.4 Xây dựng mơ hình MIKE FLOOD cho khu vực nghiên cứu 53 3.1.5 Xây dựng kịch tính tốn: 57 3.1.6 Bản đồ ngập lụt lƣu vực hạ lƣu sông Cả theo kịch .59 3.2 Đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng lũ lụt: 60 3.2.1 Chuẩn bị số liệu: 60 3.2.2 Đánh giá độ phơi bày (Exposure) 60 3.2.3 Đánh giá tính nhạy (Sensivity) 63 3.2.4 Đánh giá khả chống chịu 65 3.2.5 Đánh giá tổng hợp tính dễ bị tổn thƣơng 66 3.3 Đánh giá rủi ro lũ lụt 67 3.3.4 Chạy mơ hình Delft - FIAT 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 Phụ lục 1: Bảng tính tốn độ lộ diện khu vực hạ lƣu sông Cả 77 Phụ lục 2: Bảng tính tốn tính dễ bị tổn thƣơng khu vực hạ lƣu sông Cả 85 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phân bố diện tích số sơng nhánh lớn hệ thống sơng Cả .11 Bảng 1.2 Đặc trƣng hình thái số lƣu vực sông lớn 11 Bảng 1.3 Phân loại đất lƣu vực sông Cả 13 Bảng 1.4 Danh sách trạm thủy văn lƣu vực sông Cả 17 Bảng 1.5 Khả xuất lũ vào tháng năm lƣu vực sông Cả .18 Bảng 1.6 Các hình thời tiết gây mƣa lớn lƣu vực sông Cả 20 Bảng 1.7 Thống kê tần suất xuất trận lũ lớn lƣu vực sông Cả .21 Bảng 2.1: Danh mục tiêu chí phục vụ tính tốn số dễ bị tổn thƣơng lũ lụt 38 Bảng 3.1 Danh sách trạm KTTV lƣu vực sông Cả 44 Bảng 3.2 Bộ thông số mơ hình Mile Nam lƣu vực phận 47 Bảng 3.3 Kết hiệu chỉnh, kiểm nghiệm mơ hình Mike-Nam trạm TV Dừa 48 Bảng 3.4 Kết hiệu chỉnh, kiểm nghiệm mơ hình Mike-Nam trạm TV Hịa Duyệt 49 Bảng 3.5 Thơng tin đặc trƣng mạng thủy lực Mike 11 51 Bảng 3.6 Kết hiệu chỉnh, kiểm nghiệm mơ hình Mike-11 trạm TV Đơ Lƣơng 51 Bảng 3.7 Kết hiệu chỉnh, kiểm nghiệm mơ hình Mike-11 trạm TV Yên Thƣợng 52 Bảng 3.8 Kết hiệu chỉnh, kiểm nghiệm mơ hình Mike-11 trạm TV Nam Đàn 52 Bảng 3.9 Lựa chọn kết nối mô hình MIKE FLOOD 54 Bảng 3.10 So sánh giá trị điều tra vết lũ tính tốn 55 Bảng 3.11 Kết mơ hình thủy lực đánh giá theo tiêu Nash .56 Bảng 3.12 Nƣớc biển dâng theo kịch phát thải trung bình (cm) 58 Bảng 3.13 Điều kiện biên tính toán cho kịch 59 Bảng 3.14 Tính dễ tổn thƣơng nhóm sử dụng đất 62 Bảng 3.15 Bảng tính tốn trọng số thành phần để tính tốn độ phơi bày 62 Bảng 3.16 Các tiêu dùng đánh giá tính nhạy với lũ 63 Bảng 3.17 Các tiêu dùng đánh giá khả chống chịu với lũ 65 Bảng 3.18 Bảng tính tốn trọng số thành phần AC, E, S 67 Bảng 3.19 Kết đánh giá rủi ro lũ lụt cấp xã 72 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Bản đồ lƣu vực sông Cả [13] 10 Hình 1.2 Bản đồ thổ nhƣỡng lƣu vực sông Cả (Phần lãnh thổ Việt Nam) [6] 12 Hình 1.3 Bản đồ thảm phủ thực vật lƣu vực sông Cả (phần Việt Nam) [13] 14 Hình 2.1 Sơ đồ mơ mơ hình MIKE NAM 25 Hình 2.2 Sơ đồ sai phân điểm ẩn Abbott 29 Hình 2.3 Sơ đồ sai phân điểm ẩn Abbott mặt phẳng x~t 29 Hình 2.4 Sai phân với điểm lƣới xen kẽ 30 Hình 2.5 Cấu trúc điểm lƣới xung quanh điểm nhập lƣu 30 Hình 2.6 Cấu trúc điểm lƣới mạng vòng 30 Hình 2.7 Các tiêu chí, thành phần tính dễ bị tổn thƣơng lũ 36 Hình 2.8 Nguyên lý làm việc Delft - FIAT 41 Hình 2.9 Ngun lý tính tốn mức độ rủi ro từ thiệt hại Deltf – FIAT 42 Hình 3.1 Bản đồ lƣới sơng mạng lƣới trạm KTTV lƣu vực 44 Hình 3.2 Phân vùng tiểu lƣu vực khu hệ thống sơng Cả 47 Hình 3.3 Q trình lƣu lƣợng tính tốn với thực đo, trận lũ 23/8-7/9/2010 trạm TV Dừa 48 Hình 3.4.Q trình lƣu lƣợng tính tốn với thực đo, trận lũ 10/10-30/10/2010 trạm TV Dừa 48 Hình 3.5 Quá trình lƣu lƣợng tính tốn với thực đo 48 Hình 3.6 Q trình lƣu lƣợng tính tốn với thực đo, trận lũ 21/8-4/9/2010 trạm TV Hòa Duyệt 49 Hình 3.7 Quá trình lƣu lƣợng tính tốn với thực đo, trận lũ 14-25/10/2010 trạm TV Hòa Duyệt 49 Hình 3.8 Q trình lƣu lƣợng tính tốn với thực đo trận lũ 04-25/9/2011 trạm TV Hòa Duyệt 49 Hình 3.9 Cấu trúc điểm lƣới mạng vòng 50 Hình 3.10 Q trình mực nƣớc tính tốn với thực đo trận lũ 10/10-30/10/2010 trạm TV Đô Lƣơng 51 Hình 3.11 Quá trình mực nƣớc tính tốn với thực đo trận lũ 10/9-27/9/2011 trạm TV Đô Lƣơng 51 vi Hình 3.12 Q trình mực nƣớc tính tốn với thực đo trận lũ 10/10-30/10/2010 trạm TV Yên Thƣợng 52 Hình 3.13 Q trình mực nƣớc tính toán với thực đo trận lũ 10/9-27/9/2011 trạm TV Yên Thƣợng 52 Hình 3.14 Quá trình mực nƣớc tính tốn với thực đo trận lũ 10/10-30/10/2010 trạm TV Nam Đàn 52 Hình 3.15 Q trình mực nƣớc tính tốn với thực đo trận lũ 10/9-27/9/2011 trạm TV Nam Đàn 52 Hình 3.16 Miền tính chiều vùng nghiên cứu 53 Hình 3.17 So sánh đƣờng diện ngập tính tốn ảnh vệ tinh ngày 20/ X/2010 55 Hình 3.18 Kết mực nƣớc tính tốn thực đo trận lũ tháng 10 năm 2010 trạm Nam Đàn 55 Hình 3.19 Kết mực nƣớc tính toán thực đo trận lũ tháng 10 năm 2010 trạm Chợ Tràng 55 Hình 3.20 Kết mực nƣớc tính tốn thực đo trận lũ tháng 10 năm 2010 trạm Nam Đàn 56 Hình 3.21 Kết mực nƣớc tính tốn thực đo trận lũ tháng 10 năm 2010 trạm Chợ Tràng 56 Hình 3.22 Kết mực nƣớc tính tốn thực đo trận lũ tháng năm 2011 trạm Nam Đàn 56 Hình 3.23 Kết mực nƣớc tính tốn thực đo trận lũ tháng năm 2011 trạm Chợ Tràng 56 Hình 3.24 Biến đổi lƣợng mƣa năm theo kịch RCP 4.5 57 Hình 3.25 Biến đổi lƣợng mƣa năm theo kịch RCP 8.5 58 Hình 3.26 Bản đồ ngập ứng với tần suất lũ 1% kịch RCP 8.5 .59 Hình 3.27 Bản đồ ngập ứng với tần suất lũ 5% kịch RCP 8.5 .59 Hình 3.28 Bản đồ ngập ứng với tần suất lũ 10% kịch RCP 8.5 .60 Hình 3.29 Bản đồ ngập ứng với tần suất lũ 20% kịch RCP 8.5 .60 Hình 3.30 Bản đồ ngập lụt lƣu vực nghiên cứu 61 Hình 3.31 Bản đồ vận tốc ngập lụt lƣu vực nghiên cứu 61 Hình 3.32 Bản đồ thời gian ngập lụt lƣu vực nghiên cứu 62 Hình 3.33 Bản đồ tính nhạy với lũ cộng đồng 64 vii Hình 3.34 Bản đồ khả chống chịu với lũ cộng đồng 66 Hình 3.35 Bản đồ tính dễ tổn thƣơng hạ lƣu lƣu vực sông Cả 67 Hình 3.36 Phân bố dân số lƣu vực nghiên cứu 68 Hình 3.37 Phân bố GDP lƣu vực nghiên cứu 69 Hình 3.38 Phân bố Nhà kiên cố lƣu vực nghiên cứu 69 Hình 3.39 Phân bố số lƣợng gà lƣu vực nghiên cứu 70 Hình 3.40 Cấu trúc file hàm tác động 71 Hình 3.41 Mối quan hệ độ sâu ngập mức độ thiệt hai 71 Hình 3.42 Kết tính mức độ thiệt hại nông nghiệp phân bố theo không gian (USD) 73 viii Phụ lục 2: Bảng tính tốn tính dễ bị tổn thƣơng khu vực hạ lƣu sông Cả Tỉnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Nghệ An Nghệ An Nghệ An 85 Tỉnh Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An 86 Tỉnh Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An 87 Tỉnh Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An 88 Tỉnh Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An 89 Tỉnh Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An 90 Tỉnh Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An Nghệ An 91 92 ... đến hình thành luận văn "Nghiên cứu tính dễ bị tổn thương ngập lụt khu vực hạ lưu sông Cả" - Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng đƣợc đồ ngập lụt trận lũ khu vực hạ lƣu lƣu vực sông Cả theo kịch BĐKH;... đồ tính dễ bị tổn thƣơng lũ lụt khu vực nghiên cứu 3.Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Đối tƣợng nghiên cứu tính dễ bị tổn thƣơng lũ lụt vùng hạ lƣu lƣu vực sông Cả - Phạm... HỌC LIÊN NGÀNH LÊ HỮU HUẤN NGHIÊN CỨU TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG DO NGẬP LỤT KHU VỰC HẠ LƢU SÔNG CẢ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Biến đổi khí hậu Mã số: Chƣơng trình đào tạo thí điểm