Nghiên cứu xây dựng bản đồ hiểm họa lũ lụt sử dụng vết lũ lịch sử và mô hình độ cao số

Nghiên cứu này đề xuất phương pháp xây dựng bản đồ hiểm họa lũ lụt bao gồm vùng ngập lũ và chiều sâu ngập lũ, sử dụng dữ liệu vết lũ lịch sử và mô hình độ cao số. Khu vực nghiên cứu được chọn là tỉnh Quảng Nam và các trận lũ lịch sử năm 2007, 2009 và 2013. Dữ liệu vết lũ lịch sử bao gồm mã số vết lũ, tọa độ vết lũ, địa điểm gắn vết lũ, và chiều sâu ngập lũ. Mô hình độ cao số có độ phân giải cao với kích thước ô lưới 10 m × 10 m. Cá

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2021 15 (3V): 152–164 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HIỂM HỌA LŨ LỤT SỬ DỤNG VẾT LŨ LỊCH SỬ VÀ MƠ HÌNH ĐỘ CAO SỐ Lưu Thị Diệu Chinha,∗, Dương Đình Nama , Trịnh Đình Laia , Bùi Duy Quỳnhb a Khoa Cơng Trình Thủy, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam b Khoa Cầu Đường, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 25/03/2021, Sửa xong 24/05/2021, Chấp nhận đăng 28/05/2021 Tóm tắt Gần phương pháp trí tuệ nhân tạo phát triển, mang đến tiềm cho việc lập đồ vùng ngập lũ sử dụng phương pháp tiếp cận địa hình dựa mơ hình độ cao số Nghiên cứu đề xuất phương pháp xây dựng đồ hiểm họa lũ lụt bao gồm vùng ngập lũ chiều sâu ngập lũ, sử dụng liệu vết lũ lịch sử mô hình độ cao số Khu vực nghiên cứu chọn tỉnh Quảng Nam trận lũ lịch sử năm 2007, 2009 2013 Dữ liệu vết lũ lịch sử bao gồm mã số vết lũ, tọa độ vết lũ, địa điểm gắn vết lũ, chiều sâu ngập lũ Mơ hình độ cao số có độ phân giải cao với kích thước lưới 10 m × 10 m Các kỹ thuật phân tích khơng gian áp dụng để phân tích, chồng xếp liệu thiết lập mối quan hệ khơng gian thuộc tính Kết nghiên cứu đồ chiều sâu ngập lũ cung cấp thơng tin hữu ích cho bên liên quan quản lý thiên tai địa phương Từ khoá: đồ hiểm họa lũ lụt; vết lũ lịch sử; phân tích khơng gian; GIS MAPPING FLOOD HAZARD USING HISTORICAL FLOOD MARKS AND DIGITAL ELEVATION MODEL Abstract Recently, artificial intelligence methods have been developed, offering new potential for flood extent mapping using a digital elevation model-based geomorphic approach This study proposes an approach for constructing a flood hazard map of flood extent and flood depth using historical flood marks and a digital elevation model The selected case study is Quang Nam province with the historical flood events in 2007, 2009, and 2013 A historical flood mark includes a code, coordinates, location, and flood depth The digital elevation model has high resolution with 10 m × 10 m grid cell size The spatial analysis techniques are applied to analyze, overlay data, and establish spatial relationships of attributes The study results are a flood depth map that can provide useful information to decision-makers in disaster management Keywords: flood hazard map; historical flood marks; spatial analysis; GIS https://doi.org/10.31814/stce.nuce2021-15(3V)-13 © 2021 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Giới thiệu Lũ lụt tượng tự nhiên, vừa mang tính quy luật vừa mang tính ngẫu nhiên Lũ lớn đặc biệt lớn sông, lũ lớn tràn bờ chí vỡ đê, gây ngập lụt vùng trũng ven sông, gây thiệt hại lớn người, cải tác động xấu đến môi trường tự nhiên [1] Mức độ ảnh hưởng tần suất lũ lụt dự báo tăng lên, đặc biệt vùng vĩ độ thấp châu Á châu Phi [2] ∗ Tác giả đại diện Địa e-mail: luuthidieuchinh@nuce.edu.vn (Chinh, L T D.) 152 Chinh, L T D., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng 109 110 111 112 113 Hiểm họa lũ lụt mối đe dọa chung nhiều thành phố đông dân, vùng ven sông ven biển [3] Tác động hiểm họa lũ lụt dự kiến tăng lên gia tăng dân số, tăng trưởng kinh tế biến đổi khí hậu [4] Ngập lụt gây tác động nghiêm trọng đến sống, nhà cửa, sinh kế sở hạ tầng Theo kết tổng hợp từ sở liệu thiên tai toàn cầu giai đoạn 1900-2016 từ trang web http://emdat.be (Hình 1), Châu Á ghi nhận nơi có số lượng trận lụt bão cao tác động đáng kể đến đời sống người Tiếp theo châu Mỹ, châu Mỹ có thiệt hại kinh tế cao Trong khu vực Châu Á, Việt Nam nước có nguy cao hiểm họa liên quan đến khí hậu lũ lụt, hạn hán [5] Là quốc gia nằm khu vực chịu ảnh hưởng chế độ nhiệt đới gió mùa Đơng Nam Á, nước ta đồng thời nằm trung tâm bão khu vực tây Thái Bình Dương Sự tổ hợp bão với gió mùa gây mưa lớn, với địa hình phức tạp, đồng thấp, hẹp dốc nối liền với núi cao, tạo hình thái mưa gió mùa, mưa bão, lũ lụt, lũ quét, hạn hán thiên tai khác cho Việt Nam Các loại hình thiên tai gây nên nhiều thiệt hại người, cải, mùa màng, sở hạ tầng năm Thống kê trung bình giai Tạp chí Khoa học Công nghệ bão Xây dựng, p-ISSN đoạn 1989-2015, năm lũ NUCE lụt làm2018 khoảng 5002615-9058; người thiệte-ISSN mạng2734-9489 dẫn tới hàng năm thiệt hại kinh tế tương đương với 1% GDP [6] Phần lớn dân số Việt Nam sinh sống đất thấp vựclýsơng dânứng số ích chovùng bên liên quancác vềlưu quản rủi ro vùng lũ lụt,ven biển, cáchhơn hoạt70% động phó, ước giảmtính hứng chịu rủi ro nhiều loại hiểm họa thiên tai [7] thiểu rủi ro lũ lụt Hình Tổng trậncác bão lụt, hại và thiệt từnăm năm1900 1900 Hình Tổng trận bãothiệt lụt, thiệt hạingười, người, thiệthại hạivề vềkinh kinh tế tế từ đến năm 2016 quy toàn cầu đến năm 2016 quy mơmơ tồn cầu 114 Khu dụngnước ta ngày diễn biến phức tạp, việc xây dựng Tìnhvực hìnhnghiên bão, lũcứu khu vựcliệu miềnsửtrung 115 Khu đồ đánh nguycứu lũ lụt phần quan trọng công tác đánh giá rủi ro lũ lụt Hiện 2.1 vựcgiá nghiên hầu hết tỉnh nước ta chưa có đồ này, đồ giúp cho công tác ứng phó phịng chống Quảng Nam tỉnh thuộc vùng Duyên hải Nam Trung Bộ, Việt Nam, nằm vĩ độ 15o33’25” Bắc, kinh độ 108o02’12” 153 Đông Tỉnh Quảng Nam có diện tích 10.406 km dân số trung bình 1.567 triệu người (năm 2019); đứng thứ diện tích thứ 19 dân số 63 tỉnh Địa hình tỉnh nghiêng dần từ Tây sang Đông hình thành kiểu cảnh quan sinh thái rõ rệt kiểu núi cao phía Tây, kiểu trung 116 117 118 119 120 Chinh, L T D., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng thiên tai hiệu các cấp hành khác từ xã (phường) đến huyện tỉnh giúp nhận diện phân vùng khu vực nguy hiểm Khu vực nghiên cứu đề tài lựa chọn tỉnh Quảng Nam tỉnh chịu ảnh hưởng nặng nề bão lũ lụt theo số liệu thống kê thiệt hại thiên tai nước từ năm 1989-2015 [6] Trong năm gần đây, lũ lụt xảy bất thường so với năm trước tần suất cường độ, thiệt hại có xu hướng ngày gia tăng Có số phương pháp áp dụng phổ biến xây dựng đồ ngập lụt Thứ nhất, sử dụng mơ hình thủy văn thủy lực để mơ dòng chảy mưa, lũ [8–10] Phương pháp yêu cầu số liệu đầu vào số liệu quan trắc thủy văn thời gian dài mặt cắt ngang sông nhất, đồng thời yêu cầu hiệu chỉnh mơ hình theo số liệu vết lũ thực đo Do đó, nhiều khu vực khơng có đủ chuỗi số liệu chi phí cập nhật, đo vẽ mặt cắt dọc tuyến sông lớn để thực Thứ hai, phương pháp sử dụng ảnh chụp vệ tinh [11] Phương pháp phụ thuộc vào chất lượng, độ phân giải ảnh chụp có áp dụng xác định phạm vi ngập, khơng phân tích chiều sâu ngập lũ Thứ ba, phương pháp tiếp cận địa địa hình dựa mơ hình độ cao số (DEM) [12, 13] Trong phương pháp này, độ xác đồ hiểm họa lũ lụt phụ thuộc vào độ phân giải mơ hình độ cao số Ưu điểm phương pháp cho phép mô đồ ngập lụt cách nhanh chóng, dựa vào số liệu thực đo mơ hình độ cao số Trong số đặc điểm lũ lụt, việc xác định xác phạm vi khu vực bị ảnh hưởng nhiệm vụ quan trọng để có phương án ứng phó thích hợp [1] Đồng thời, đặc điểm khác độ sâu ngập, vận tốc dòng chảy bùn cát cần thiết cho việc giảm thiểu thiệt hại lũ lụt gây [2] Do phức tạp tượng tự nhiên, việc thể đầy đủ lan truyền lũ, quy mô nhỏ, vấn đề lớn nhà thủy văn kỹ sư thủy lợi toàn giới Ngay mơ hình thủy lực chi tiết áp dụng đơn giản hóa để mơ q trình ngập lụt Do đó, dự đốn mơ hình bị ảnh hưởng sai số bị hạn chế việc thiếu liệu mặt cắt sông, chuỗi số liệu quan trắc thủy văn Song song với việc áp dụng mơ hình thủy lực dự báo theo thời gian thực [14, 15], phương pháp tiếp cận địa hình dựa mơ hình độ cao số phát triển nhằm mục đích nâng cao nhận thức nguy lũ lụt quy mô lớn [13] Đây hướng tiếp cận tiềm để lấp đầy khoảng trống có lập đồ lũ lụt, giảm yêu cầu liệu sẵn có để hỗ trợ ứng dụng mơ hình thủy lực viễn thám Trong nghiên cứu này, dựa phân tích liệu có tỉnh Quảng Nam, gồm vết lũ lịch sử, mơ hình độ cao số, đồ mạng lưới thủy hệ, đồ ranh giới xã/huyện tỉnh Quảng Nam, sử dụng cách tiếp cận địa hình dựa mơ hình độ cao số sử dụng cơng cụ phân tích khơng gian GIS để lập đồ đánh giá hiểm họa lũ lụt Các kỹ thuật phân tích khơng gian GIS áp dụng để phân tích chồng xếp liệu thiết lập mối quan hệ không gian Bản đồ hiểm họa lũ lụt bao gồm vùng ngập lũ chiều sâu ngập lũ cung cấp thơng tin hữu ích cho bên liên quan quản lý rủi ro lũ lụt, cách hoạt động ứng phó, giảm thiểu rủi ro lũ lụt Khu vực nghiên cứu liệu sử dụng 2.1 Khu vực nghiên cứu Quảng Nam tỉnh thuộc vùng Duyên hải Nam Trung Bộ, Việt Nam, nằm vĩ độ 15◦ 33’25” Bắc, kinh độ 108◦ 02’12” Đông Tỉnh Quảng Nam có diện tích 10.406 km2 dân số trung bình 1,567 triệu người (năm 2019); đứng thứ diện tích thứ 19 dân số 63 tỉnh Địa hình tỉnh nghiêng dần từ Tây sang Đơng hình thành kiểu cảnh quan sinh thái rõ rệt kiểu núi cao 154 Chinh, L T D., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng phía Tây, kiểu trung du dải đồng ven biển với đường bờ biển dài 125 km Vùng đồi núi chiếm 72% diện tích tự nhiên với nhiều núi cao 2,000m núi Lum Heo, núi Tion, núi Tạp chívàKhoa Cơng nghệBề Xây dựng, 2018 2734-9489 Gole-Lang, núi học Ngọc Linh mặt địaNUCE hình bị chia cắt p-ISSN hệ 2615-9058; thống sơnge-ISSN ngịi dày đặc gồm sơng Vu Gia, sơng Thu Bồn, sông Tam Kỳ sông Trường Giang thường từ 10 đến 12 hàng năm, tập 6trung hai tháng 129 Bão hìnhlụtthái khácxảy lũ tháng tiểu mãn xảy tháng từ tháng đến tháng hàngnhiều năm;nhất lốcvào xoáy, 10 11 Khi bão, áp thấp nhiệt đới xảy kèm theo mưa lớn, triều cường dâng cao gây ngập lụt 130 dông sét, mưa đá xảy quanh năm Một số trận lũ lụt để lại hậu nặng nề đồng bằng, lũ qt miền núi vùng gị đồi Các hình thái khác lũ tiểu mãn xảy từ tháng 131 ghi nhận gần Quảng Nam, có kể đến năm 1999, 2004, 2007, 2009, đến tháng hàng năm; lốc xốy, dơng sét, mưa đá xảy quanh năm Một số trận lũ lụt để lại hậu 132 2013nềvàđã2016 nặng ghi nhận gần Quảng Nam, có kể đến năm 1999, 2004, 2007, 2009, 2013 2016 133 2.2 Dữ liệu sử dụng 134 vết lũ (các dấu vết ngập lụt) thường thu thập sau đợt mưa lũ 2.2 Dữ liệuCác sử dụng 135 Các nghiêm trọng Quảng Nam [16] Dự án “Building Resilent Societiess in Central vết lũ (các dấu vết ngập lụt) thường thu thập sau đợt mưa lũ nghiêm trọng 136 Region in Vietnam JICA 2009” cơSocietiess quan Hợp quốc Region tế NhậtinBản thực vào 2009” Quảng Nam [16] Dự án – “Building Resilent in tác Central Vietnam – JICA 137 tế khuyến khích thực thậptàicác vếtthực lũ này, cơnăm quan2009 Hợp tài táctrợ quốc Nhật Bản thực vàoviệc nămthu 2009 trợsố vàliệu khuyến khích việc thu thập sốcả liệu cácchiều vết lũcao này,ngập, bao gồm tọa độ,ngập chiều cao Một ngập,sốvàhình thờiảnh giancác ngập 138 baocác gồm tọavềđộ, thời gian [17] vết[17] lũ Một số hình ảnhthể cáchiện vết lũ đượcHình thể 2, thu Ủy banthiên phòngtaichống thiên tai tỉnh 139 2, thu thậpHình Ủy banthập phịng chống tỉnh Quảng Quảng Nam 140 Nam 141 HìnhHình Các mốc vếtvếtlũlũlịch trận lũlũnăm năm2009 2009 2013 Các mốc lịchsử sử cho cho trận vàvà 2013 142 Hình trình bày vị trí vết lũ lịch sử năm 2007 (150 vết lũ), 2009 (400 Hình trình bày vị trí vết lũ lịch sử năm 2007 (150 vết lũ), 2009 (400 vết lũ) 2013 (300 143 vếttrên lũ)bản 2013 (300 vếtđộlũ) đồ độ Môphân hìnhgiải độ với caokích số (DEM) phân với vết lũ) đồ Mơ hình caotrên số (DEM) thước ơđộ lưới 10mgiải × 10m 144 thước lưới 10m kích tác giả thu thập từ10m Cục xbản đồ.được tác giả thu thập từ Cục đồ nhiệt đớinhiệt gây mưa miềnlớn trung từ ngày 10 từ đếnngày 12 tháng 1112 năm 2007, đẩy nước 145 Áp thấp Áp thấp đới lớn gâyởmưa miền trung 10 đến tháng 11đãnăm lũ sơng từ Thừa Thiên - Huế đến Bình Định vượt báo động 3, cá biệt sông Vu Gia Quảng Nam 146 2007, đẩy nước lũ sông từ Thừa Thiên - Huế đến Bình Định vượt báo động 3, vượt báo động tới 1,5 m, cao trận lũ lịch sử năm 1999 Tại Quảng Nam, mưa lũ làm 22 người 147 sông Vu Gia201.450 Quảng Nam báosập, động tớiha1,5 caonghiệp trận lũ lịch2.200.000 sử chết, cá 55 biệt người bị thương, nhà vượt bị ngập, 7.000 đấtm, nông bị ngập, 148 năm 1999 Tại Quảng Nam, mưa lũ làm 22 người chết, 55 người bị thương, gia súc gia cầm bị chết thiệt hại nặng nề giao thông thủy lợi [18] Bão Ketsana đổ lần 149 201.450 nhàvào bị ngày ngập,29sập, 7.000 đất nơng nghiệp bị ngập, 2.200.000 giakm súcvề phía thứ hai vào Việt Nam tháng năm 2009, cách tỉnh Quảng Nam khoảng 60 nam gia Sứccầm gió tối đa 167 km/h vớivới giógiao giật thơng mạnh tới thủy 204 km/h 150 bị chết vàKetsana thiệt hạilànặng nề đối lợi [18] Bão Ketsana Tại Quảng Nam, bão số năm 2009 gây thiệt hại nặng nề người tài sản, 33 người 151 đổ lần thứ hai vào Việt Nam vào ngày 29 tháng năm 2009, cách tỉnhvàQuảng Nam chết, khoảng 405 người thương, 41.769 nhà tối bị ngập, 25.905làha167 đấtkm/h nông với nghiệp ngập, 361.000 152 60 bị km phía nam ngơi Sức gió đa củasập, Ketsana gió bị giật mạnh gia súc gia cầm bị chết thiệt hại nặng nề giao thông thủy lợi [19] 153 tới 204 km/h 155 162 163 164 165 Ngãi, Bình Định Phú Yên Cụ thể tỉnh Quảng Nam, áp thấp nhiệt đới Podul khiến 17 người chết, 230 người bị thương, 91.739 nhà bị ngập, sập, 11.530 đất nông nghiệp bị ngập, 85.080 gia súc, gia cầm bị chết thiệt hại nặng nề giao thông thủy lợi [20] Chinh, L T D., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng 166 167 168 169 170 171 172 173 Hình nghiên cứu tỉnh vết lũ lịch sửvết năm 2013, mơ hìnhvà độ 2013, cao số Hình 3.Khu Khuvựcvực nghiên cứuQuảng tỉnh Nam, Quảng Nam, lũ2007, lịch 2009 sử năm 2007, 2009 mô hình độ cao số Sau siêu bão Hải Yến ảnh hưởng đến Philippines, áp thấp nhiệt đới Podul đổ vào Việt Nam lũtỉnh lụt miền lưuTrung vực sông hai Vungày Gia-Thu Bồn hàng Lượng đầu vềmưa phạm vi gây mưaTai lớn biến 14 15 tháng 11 xếp năm 2013 lớn từ 400 – 793 mm gâynghiêm lũ lụttrọng, nghiêmtần trọng, thiệthiện hại ảnh khác ảnh hưởng, mứcđãđộ suấtgâyxuất vàngười, cũngtài sản loạivàthiên taihưởng gây thiệt tỉnhvề Quảng Quảng Ngãi,và Bình Phú thống Yên Cụkêthểcủa Ủy tỉnh ban Quảng Nam, chống áp thấp hại lớncác kinhNam, tế, môi trường xã Định hội Theo phòng nhiệt đới Podul khiến 17 người chết, 230 người bị thương, 91.739 nhà bị ngập, sập, 11.530 thiên tai nghiệp tỉnh, từbị1997-2015, đãgia làm 1.452 người thiệt triệu nhà đất nông ngập, 85.080 lũ gialụt súc, cầm bị chết thiệt hạimạng, nặng nề đối3với giaongôi thông bị ngập sập, triệu hộ dân bị thiếu đói, tổng thiệt hại kinh tế 11 nghìn tỷ thủy lợi [20] Tai biến lũ lụt lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn xếp hàng đầu phạm vi ảnh hưởng, mức độ nghiêm trọng, tần suất xuất loại thiên tai gây thiệt hại lớn kinh tế, môi trường xã hội Theo thống kê Ủy ban phòng chống thiên tai tỉnh, từ 1997-2015, lũ lụt làm 1.452 người thiệt mạng, triệu nhà bị ngập sập, triệu hộ dân bị thiếu đói, tổng thiệt hại kinh tế 11 nghìn tỷ đồng Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn tỉnh Quảng Nam quan trắc số liệu lịch sử mực nước trạm thủy văn lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn để vẽ đường cong tần suất lũ Bảng trình bày số liệu quan trắc mực nước lớn trận lũ lịch sử năm 2007, 2009 2013 trạm thủy văn địa bàn tỉnh, thu thập Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn Ủy ban phòng chống thiên tai tỉnh Quảng Nam Từ số liệu quan trắc Bảng Cho thấy trận lụt năm 2007 2009 trạm Ái Nghĩa có tần suất 1% (thời gian lặp lại 100 năm), trận lụt năm 2013 trạm Ái Nghĩa có tần suất 10% (thời gian lặp lại 10 năm) 156 Chinh, L T D., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Bảng Mực nước cao đo trạm thủy văn trận lũ lịch sử Mực nước (cm) Năm 2007 2009 2013 Trạm Ái Nghĩa Trạm Câu Lâu Trạm Hội An Trên báo động III (m) 1036 1077 1000 539 529 455 328 320 269 Báo động II đến báo động III (m) Bảng Tần suất lũ đo tính tốn trạm thủy văn Ái Nghĩa (Nguồn: Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn tỉnh Quảng Nam cung cấp) Tần suất (%) Hmax (cm) Thời gian lặp lại (năm) 1.0 2.0 5.0 10.0 1146,03 1112,46 1063,80 1022,24 100 50 20 10 Phương pháp Phân tích khơng gian GIS biết đến kỹ thuật phân tích chồng lớp, phân tích mối quan hệ khơng gian đối tượng với để tìm đặc điểm chung mặt phân bố khơng gian đối tượng Từ mơ hình độ cao số, chúng tơi sử dụng chức phân tích khơng gian GIS chồng xếp với đồ đơn tính bao gồm ranh giới huyện, sông hồ điểm vết lũ để thành lập đồ hiểm họa lũ lụt, thống kê diện tích ngập tỉnh Quảng Nam chí Khoa Công nghệ Xây NUCEsử 2018 p-ISSN 2615-9058; e-ISSN PhươngTạp pháp phânhọc tích khơng giandựng, dụng rộng rãi nhiều lĩnh2734-9489 vực kinh tế, kế hoạch, giáo dục, môi trường, giao thông, phân bổ quản lý tài nguyên, gần áp dụng cho196 nghiên đánh hiểm họa lụt Hình minhgian họaGIS phương phânđểtích khơng Hình 4cứu minh họagiá phương pháplũphân tích không đượcpháp sử dụng đánh giá gian GIS sử dụng để đánh giá nguy lũ lụt cho tỉnh Quảng Nam Nguy lũ lụt đánh giá 197 nguy lũ lụt cho tỉnh Quảng Nam Nguy lũ lụt đánh giá số độ sâu số 198 độ sâulũ lũ 199 Khung phân phân cấp đánh giá hiểm họa lũhọa lụt dùng khu vực nghiên cứu tỉnh Quảng 200 HìnhHình Khung cấp đánh giá hiểm lũ lụt cho dùng cho khu vực nghiên cứu tỉnh Nam 201 Quảng Nam Nghiên cứu phân tích nguy lũ lụt cách sử dụng liệu vết lũ lịch sử mơ 202 Nghiên cứu phân tích nguy lũ lụt cách sử dụng liệu vết lũ hình độ cao số Dựa vào số liệu thu thập liên quan tới vết lũ lịch sử, đưa 203 lịch sử mô hình độ cao số Dựa vào số liệu thu thập liên quan tới vết 204 lũ lịch sử, đưa đồ 157 ngập tỉnh Quảng Nam năm điển 205 hình 2007, 2009 2013 Vết lũ dấu vết mực nước lũ lưu lại bờ 206 đất, bụi cây, tường nhà, trụ cầu sau trận lũ ngập Điều tra vết lũ phương 207 pháp xác định, đánh dấu dấu vết lũ để lại; số liệu bao gồm tọa độ điểm đánh dấu, uật toán Raster Calculator Extent Mask Các khu vực bị ngập lụt ơng khu vực không ngập có giá trị âm 5) Các mức chiều sâuChinh, ngập cấp giá hiểm họa thành b L T D.,được cs / Tạpphân chí Khoa học Cơngđánh nghệ Xây dựng đồ ngậpm; 1-2 tỉnh Quảng năm>3 điển m hìnhbằng 2007, cách 2009 sử 2013.dụng Vết lũ làcông dấu vết cụ Rec 0-0.5 m; 0.5-1 m, Nam 2-3trong m 3và mực nước lũ lưu lại bờ đất, bụi cây, tường nhà, trụ cầu sau trận lũ ngập Điều tra bước phân cấp, bỏ.tọa độ điểm đánh vết lũ(4); mộtkhi phương pháp xác định, mức đánh dấungập dấu m cách sử dụng công cụ Reclassify từ kết bước (4); phân cấp, mức ngập < m loại bỏ (6) Bản đồ độ sâu ngập lũ cuối tạo cách sử dụng công cụ Extract by Attribute từ kết bước (5) Các khu vực không bị ngập lụt (chiều sâu ngập < m) trích xuất khỏi đồ Kết thảo luận 4.1 Bản đồ ngập lụt khu vực tỉnh Quảng Nam Các công cụ GIS cho phép chiết xuất, tích hợp lớp thơng tin phục vụ cho nghiên cứu có sản phẩm theo u cầu Như mơ hình hóa dựa công cụ GIS giúp xây dựng đồ hiểm họa lũ lụt trở nên nhanh chóng, thuận lợi mang tính định lượng Trong nghiên cứu này, đồ hiểm họa lũ lụt đánh giá phạm vi ngập độ sâu ngập lụt Bản đồ độ cao số tỉnh Quảng Nam có độ phân giải 10 m × 10 m, tương ứng với kích thước lưới 100 m2 , đảm Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 2018 p-ISSN 2615-9058; e-ISSN 2734-9489 bảo tính xác việc xác định diện tích ngập lụt đồ Chúng tơi sử dụng cơng cụ phân tích khơng gian đồ phần mềm ArcGIS Pro trình bày Hình để xây dựng Kếtứng quảvới bảnkích đồ hiểm lũ lụtlàtheo nămbảo 2007, 2009 2013 247đồ ngập phâncho giảikhu 10vực m xnghiên 10 m, cứu tương thướchọa ô lưới 100vết m2lũ , đảm tính thể Hình 248 xác việc xác định diện tích ngập lụt đồ Chúng tơi sử dụng công cụ Kết cung cấp cho bảng thuộc tính bao gồm diện tích ngập lụt tương ứng với 249 phân tích khơng gian đồ phần mềm ArcGIS Pro trình bày Hình mức độ sâu ngập khác Để tính tốn diện tích ngập lụt thực tế, ta lấy diện tích ngập đồ 250này nhân để xây dựng đồ ngập cho khu vực nghiên cứu Kết đồ hiểm họa lũ lụt với diện tích lưới để có kết diện tích ngập lụt thực tế thể Bảng 251 theo vết lũ năm 2007, 2009 2013 thể Hình 159 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2018 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2018 p-ISSN 2615-9058; e-ISSN 2734-9489 p-ISSN 2615-9058; e-ISSN 2734-9489 Chinh, L T D., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng 252 252 Hình Bản đồ hiểm họa lũlụt lụt tỉnh Quảng Nam chocho trậntrận lũ năm 2007, 2009 2013và Hình Hình6.6.Bản Bảnđồ đồhiểm hiểmhọa họalũ lũ lụt tỉnh tỉnh Quảng Quảng Nam Nam cho các trận lũ lũ năm năm 2007, 2007, 2009 2009 11 11 160 Chinh, L T D., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Bảng Diện tích ngập lụt tỉnh Quảng Nam năm 2007, 2009 2013 Năm Mức ngập Giá trị đồ Diện tích lưới (m2 ) Diện tích ngập (m2 ) Diện tích ngập (ha) 2007 < 0,5 m 0,5-1 m 1-2 m 2-3 m >3m 781759 990931 2199858 1054512 1184087 100 100 100 100 100 78175900 99093100 219985800 105451200 118408700 7818 9909 21999 10545 11841 62112 2009 < 0,5 m 0,5-1 m 1-2 m 2-3 m >3m 845052 1290595 2458866 1113035 1950649 100 100 100 100 100 84505200 129059500 245886600 111303500 195064900 8451 12906 24589 11130 19506 76582 2013 < 0,5 m 0,5-1 m 1-2 m 2-3 m >3m 930785 1296917 2607622 728496 723814 100 100 100 100 100 93078500 129691700 260762200 72849600 72381400 9308 12969 26076 7285 7238 62876 Tổng (ha) 4.2 Phạm vi độ sâu ngập lụt a Phạm vi ngập lụt Do mưa lũ trung thượng lưu lớn, nước lũ dồn vùng đồng hạ lưu sơng, dịng sơng khơng đủ khả tải lượng nước lũ nên nước lũ tràn bờ gây ngập lụt vùng trũng thấp hai bên bờ sông vùng đồng Ở sông Thu Bồn, vùng thấp ven sông trung lưu sông Thu Bồn huyện Quế Sơn bị ngập Phía hữu ngạn sông Thu Bồn phần huyện Duy Xuyên Quế Sơn nằm vùng ngập lụt nghiêm trọng Phía tả ngạn sơng Thu Bồn, diện ngập bao trùm hầu hết xã thuộc huyện Đại Lộc Điện Bàn, khu vực nằm kẹp sông Thu Bồn sông Vu Gia Ở sông Vu Gia, ngập lụt vùng thấp hai bên bờ sông Vu Gia, xã thuộc huyện Đại Lộc, huyện Điện Bàn Hội An Ở phía tả ngạn sơng Vu Gia phạm vi ngập lụt bao trùm xã nằm ven sông thuộc huyện Đại Lộc Ở sông Tam Kỳ, vùng thấp dọc hai bên bờ sông Tam Kỳ thuộc thị xã Tam Kỳ huyện Thăng Bình bị ngập Như vậy, hầu hết vùng trũng ven sông trung lưu hạ lưu hệ thống sông Thu Bồn bị ngập lụt Diện ngập lụt bao trùm hầu hết huyện Đại Lộc, Điện Bàn, Duy Xuyên, thị xã Hội An phần huyện Quế Sơn, Thăng Bình, Núi Thành, thị xã Tam Kỳ b Phân vùng độ sâu ngập lụt Theo kết nghiên cứu báo cáo, phần lớn nơi có độ sâu ngập lụt m, cá biệt số nơi huyện Núi Thành ngập sâu tới ÷ m Độ sâu ngập lụt khu vực sau: - Độ sâu ngập lụt 0,5 m: Khu vực từ ngã ba sông Yên, sông La Thọ, sông Quá Giang thuộc huyện Điện Bàn; vài khu vực thị xã Tam Kỳ 161 Chinh, L T D., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Độ sâu ngập lụt 0,5 ÷ m: Diện ngập rộng, rải huyện Điện Bàn, Duy Xuyên Núi Thành - Độ sâu ngập ÷ m: Phân bố rộng khắp hạ lưu sông Vu Gia, sông Thu Bồn, hai bên bờ sông Vĩnh Diện, Trường Giang - Độ sâu ngập > m: Hai bên bờ sông Vu Gia huyện Đại Lộc, khu vực thung lũng trũng thấp hai huyện Nam Giang Nông Sơn Hai bờ sông Thu Bồn vùng tả ngạn Hội An; khu vực cửa sông Tam Kỳ sông Chợ Hai bên bờ sơng Trường Giang huyện Thăng Bình 4.3 So sánh kết nghiên cứu với nghiên cứu khác Trong nghiên cứu này, đồ hiểm họa lũ lụt tỉnh Quảng Nam xây dựng sử dụng phương pháp phân tích khơng gian dựa mơ hình độ cao số vết lũ lịch sử Kết đưa tương đồng với kết đồ ngập xây dựng phương pháp phân tích ảnh vệ tinh [11] đồ ngập xây dựng từ mô hình MIKE11-GIS Viện Địa Lý Hình Theo nghiên cứu từ mơ hình MIKE11-GIS, diện tích ngập cho trận lũ tần suất từ 10 năm đến 100 năm dao động từ 60.000 đến 80.000 Ngoài ra, kết phù hợp với kết phân tích ảnh vệ tinh với độ phân giải cao (Resolution 10 m) UNITAR cho trận lũ tháng 10 năm 2020 (tần suất lũ ước tính 100 năm) có Tạp chí học Khoa học nghệ Cơng nghệdựng, Xây dựng, NUCE 2018 p-ISSNp-ISSN 2615-9058; 2734-9489 Tạp chí Cơng 2615-9058; e-ISSNe-ISSN 2734-9489 diện tích Khoa vùng ngập 80.000Xây [21] NUCE 2018 302 302 (a) 303 303 Hình Hình (a)7.Bản ngập tần suất năm theo (b)(b) Tổng diện diện (a)đồ Bản đồ ngập tần1:100 suất 1:100 nămmơ theohình mơ MIKE11-GIS hình MIKE11-GIS (b) Tổng 304 304 theo tần suất [16] tích ngập theo tần suất [16] Hình (a) Bản đồ ngập tầntích suất ngập 1:100 năm theo mơ hình MIKE11-GIS (b) Tổng diện tích ngập theo tần suất [16] 305 306 307 308 309 310 lợi vềlợi dòng chảy chảy cộtvànước, lưu 305 Do điều Do kiện điều thuận kiện thuận dòng cột nước, trênvực lưusông vực Vu sôngGia Vu– Gia – ThuDo Bồn hình thành nhiều công trình thuỷ điện, cụlưuthểvực công trình thủy điện 306 Thu Bồn đãthuận hìnhlợithành nhiều cơng trình thuỷ cụcóthể cóVu9 Gia cơng trìnhBồn thủy điều kiện dịng chảy cột nước, trênđiện, sơng – Thu điện hình lớn với cơng suấttrình lắp máy lớn 60 MW 33 công trình điện vừa vàvừa nhỏ [22] thành nhiều cụ có cơng trình thủy điệnthủy lớn với công suất lắpvà máy lớn[22] 307 lớn vớicông công suấtthuỷ lắpđiện, máyhơn lớnthể 60 MW 33 công trình thủy điện nhỏ 60 MW vàcông 33 cơng thủy điện vừa nhỏvăn [22].trên Cáccác cơng trình làm đặcđổi điểm thuỷ văn Các cơng trình nàytrình làm thuỷ thống sông thay đáng kể 308 Các trình đãđặc làmđiểm đặcvà điểm thuỷ văn trênhệcác hệnày thống sông thay đổi đáng kể hệ thống sông thay đổi đáng kể Do cần có nghiên cứu giám sát quy trình vận hành Do nghiên cứu giám sát quy chứa giảm 309 Docần vậycócần có nghiên cứu giám sáttrình quy vận trìnhhành vận liên hànhhồliên hồ để chứa để giảm liên hồ chứa để giảm thiểu thiệt hại lũ lụt khu vực hạ du thiểu thiệt hại lũ lụt khu vực hạ du 310 Độthiểu cácxác thiệt lụt đối cácvào khusốvực hạ vết du lũ điều tra thu thập độ phân giải củahại bảndo đồlũngập phụvới thuộc lượng 311 312 313 314 315 316 DEM Trong nghiên sốđồ liệungập nămthuộc 2007thuộc có 150 lũ tập trung chủ yếu Độ xác đồ ngập phụ vào sốvào lượng vết lũvết điều thutra thập 311 Độ xáccứu củanày, phụ sốvếtlượng lũtra điều thu thập Hội An, Điện Bàn, Đại Lộc Duy Xuyên nên độ xác đồ bị hạn chế Năm 2009, dự án độ phân giải TrongTrong nghiên cứu này, liệusốnăm cóchỉ 150cóvết lũvết lũ 312 độ phân giảiDEM DEM nghiên cứu số này, liệu 2007 năm 2007 150 162 Đại tập chủ yếu cáctạiHội Bàn, Duy nên độnên 313 chỉtrung tập trung chủtại yếu cácAn, HộiĐiện An, Điện Bàn,Lộc Đạivà Lộc vàXuyên Duy Xuyên độ xác bị đồ hạnbịchế 2009,2009, dự ándự JICA hỗ trợhỗ địatrợ phương xây dưng 314 xácbản củađồ hạnNăm chế Năm án JICA địa phương xây dưngvếtcác vết lũ nênlũsố lượng vết lũvết điều đầy Ban chốngchống 315 nên số lượng lũ tra điều trađủ đầy đủ[17] Năm [17] 2013, Năm 2013, Banhuy chỉphòng huy phòng thiên thiên tai tỉnh điều lượng vết lũvết đầylũđủ đồng 316 tai tỉnh tra điềuthutrathập thu số thập số lượng đầy đủcác hơnnăm trước, năm trước, đồng Chinh, L T D., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng JICA hỗ trợ địa phương xây dựng vết lũ nên số lượng vết lũ điều tra đầy đủ [17] Năm 2013, Ban huy phòng chống thiên tai tỉnh điều tra thu thập số lượng vết lũ đầy đủ năm trước, đồng thời điều tra thu thập số liệu chiều sâu ngập lũ với thời gian ngập lũ Cùng với phát triển khoa học công nghệ đại, từ liệu ảnh vệ tinh đưa cho kết đồ diện tích ngập lụt địa phương cách nhanh chóng, nhiên nhược điểm kết không cho kết độ sâu ngập lụt, yếu tố ảnh hưởng lớn đến phương án ứng phó với thiên tai sinh kế người dân địa phương Vì phương pháp dùng nghiên cứu ứng dụng để xây dựng đồ hiểm họa lũ lụt nhanh chóng với liệu có hầu hết khu vực Việt Nam, khu vực khơng đủ liệu chuỗi quan trắc khí tượng tượng thủy văn thời gian dài không đủ kinh phí đo vẽ cập nhật mặt cắt sơng cho mơ hình thủy lực Kết luận Xây dựng đồ ngập lụt bước đánh giá rủi ro lũ lụt Nghiên cứu trình bày cách tiếp cận để xây dựng đồ ngập lụt cách sử dụng liệu vết lũ lịch sử kết hợp mơ hình độ cao số (DEM) có độ phân giải cao Cách tiếp cận áp dụng để xây dựng đồ ngập lụt cho trận lũ lịch sử năm 2007, 2009 2013 Quảng Nam Kết nghiên cứu với kết từ mô số liệu theo thời gian thực gần thực cung cấp thêm thông tin cho người định quyền địa phương để có phương án phịng chống thiên tai tốt Cách tiếp cận áp dụng để xây dựng đồ ngập khu vực khơng có đủ liệu kinh phí để xây dựng mơ hình tốn thủy lực, địa phương chưa xây dựng trạm đo số liệu xây dựng mơ hình mô theo thời gian thực Kết nghiên cứu cung cấp đánh giá nhanh chóng sơ nguy lũ lụt khu vực sử dụng liệu vết lũ lịch sử Kết kết hợp với đồ quy hoạch sử dụng đất để hỗ trợ trình định quy hoạch Lời cảm ơn Các tác giả chân thành cảm ơn Ban Chỉ huy phòng, chống thiên tai Tìm kiếm cứu nạn tỉnh Quảng Nam cung cấp liệu vết lũ lịch sử chia sẻ kinh nghiệm thực tiễn hoạt động quản lý rủi ro thiên tai địa phương Tài liệu tham khảo [1] Simonovi´c, S P (2012) Floods in a changing climate: risk management Cambridge University Press [2] Hirabayashi, Y., Mahendran, R., Koirala, S., Konoshima, L., Yamazaki, D., Watanabe, S., Kim, H., Kanae, S (2013) Global flood risk under climate change Nature Climate Change, 3(9):816–821 [3] Maaskant, B., Jonkman, S N., Bouwer, L M (2009) Future risk of flooding: an analysis of changes in potential loss of life in South Holland (The Netherlands) Environmental Science & Policy, 12(2): 157–169 [4] Tanoue, M., Hirabayashi, Y., Ikeuchi, H (2016) Global-scale river flood vulnerability in the last 50 years Scientific Reports, 6(1) [5] Garschagen, M., Mucke, P., l., S., Seibert, T., Welle, T (2014) The 2014 World Risk Report, Focus: The city as a risk area United Nations University - Institute for Environment and Human Security [6] Luu, C., von Meding, J., Mojtahedi, M (2019) Analyzing Vietnam's national disaster loss database for flood risk assessment using multiple linear regression-TOPSIS International Journal of Disaster Risk Reduction, 40:101153 163 Chinh, L T D., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng [7] Quyết định 172/2007/QĐ-TTg phê duyệt (2007) Chiến lược quốc gia phòng, chống giảm nhẹ thiên tai đến năm 2020 [8] Apel, H., Trepat, O M., Hung, N N., Chinh, D T., Merz, B., Dung, N V (2016) Combined fluvial and pluvial urban flood hazard analysis: concept development and application to Can Tho city, Mekong Delta, Vietnam Natural Hazards and Earth System Sciences, 16(4):941–961 [9] Nam, D H., Mai, D T., Udo, K., Mano, A (2013) Short-term flood inundation prediction using hydrologic-hydraulic models forced with downscaled rainfall from global NWP Hydrological Processes, 28(24):5844–5859 [10] Vu, T T., Ranzi, R (2017) Flood risk assessment and coping capacity of floods in central Vietnam Journal of Hydro-environment Research, 14:44–60 [11] Ho, L T K., Umitsu, M (2011) Micro-landform classification and flood hazard assessment of the Thu Bon alluvial plain, central Vietnam via an integrated method utilizing remotely sensed data Applied Geography, 31(3):1082–1093 [12] Dat, C T (2018) Nghiên cứu kết hợp cơng cụ GIS phần mềm HEC-RAS tốn lan truyền sóng vỡ đập Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXD, 12(2):50–58 [13] Manfreda, S., Samela, C (2019) A digital elevation model based method for a rapid estimation of flood inundation depth Journal of Flood Risk Management, 12(S1) [14] Nguyen, L D., Nguyen, H T., Dang, P D N., Duong, T Q., Nguyen, L K (2021) Design of an automatic hydro-meteorological observation network for a real-time flood warning system: a case study of Vu GiaThu Bon river basin, Vietnam Journal of Hydroinformatics, 23(2):324–339 [15] Loi, N K., Liem, N D., Tu, L H., Hong, N T., Truong, C D., Tram, V N Q., Nhat, T T., Anh, T N., Jeong, J (2018) Automated procedure of real-time flood forecasting in Vu Gia – Thu Bon river basin, Vietnam by integrating SWAT and HEC-RAS models Journal of Water and Climate Change, 10(3): 535–545 [16] Chau, V N., Holland, J., Cassells, S., Tuohy, M (2013) Using GIS to map impacts upon agriculture from extreme floods in Vietnam Applied Geography, 41:65–74 [17] JICA Project for Building Disaster Resilient Societies in Central Region Japan International Cooperation Agency (JICA) [18] Government V Country Report: 40th Session of the Typhoon Committee National Hydro-Meteorological Service [19] Reliefweb Situation Report Vietnam - Typhoon Ketsana Oct 2009 [20] Evans, A D., Falvey, R J Annual Tropical Cyclone Report The Joint Typhoon Warning Center (JTWC) [21] UNITAR Satellite detected waters in Quang Nam province of Vietnam as of 30 October 2020 United Nations Institute for Training and Rearch (UNITAR) [22] Luu, C., Von Meding, J., Kanjanabootra, S., Pham, D (2015) Resettlement in Vietnam’s hydropower industry: policies and social impact assessment Proceedings of RICS COBRA 2015, 8-10 July 2015, Sydney, Australia 164 ... sử mô 202 Nghiên cứu phân tích nguy lũ lụt cách sử dụng liệu vết lũ hình độ cao số Dựa vào số liệu thu thập liên quan tới vết lũ lịch sử, đưa 203 lịch sử mô hình độ cao số Dựa vào số liệu thu... 252 Hình Bản đồ hiểm họa l? ?lụt lụt tỉnh Quảng Nam chocho trậntrận lũ năm 2007, 2009 201 3và Hình Hình6.6 .Bản Bảnđồ đ? ?hiểm hiểmhọa họalũ lũ lụt tỉnh tỉnh Quảng Quảng Nam Nam cho các trận lũ lũ năm... kết nghiên cứu với nghiên cứu khác Trong nghiên cứu này, đồ hiểm họa lũ lụt tỉnh Quảng Nam xây dựng sử dụng phương pháp phân tích khơng gian dựa mơ hình độ cao số vết lũ lịch sử Kết đưa tương đồng