1. Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt dựa vào tài liệu thống kê, điều tra vết lũ
Các trận lũ lụt xảy ra trong quá khứ thường được ghi nhận bởi dân cư sống trong vùng bị ảnh hưởng. Do đó, các thông tin điều tra về tình hình ngập lụt đã xảy ra có vai trò quan trọng trong quá trình khoanh vùng.
Các bước tiến hành:
Việc thu thập xử lý số liệukhí tượng thủy văn bao gồm:
Số liệu mưa: Số liệu mưa được lựa chọn cho các thời đoạn thích hợp khác nhau, từ khi bắt đầu mưa gây ngập lụt đến khi kết thúc ngập lụt tại các trạm trên lưu vực và lân cận.
Số liệu mực nước và dòng chảy: Số liệu mực nước và lưu lượng nước được tập hợp tại các trạm đo thường xuyên trên sông chính; vết lũ dọc theo lòng sông và vùng ngập. Mực nước cực đại đo được tại trạm đo cần được đưa về cùng hệ cao độ với bản đồ địa hình. Số liệu mực nước dọc sông và vùng ngập phải được kiểm tra mức độ tin cậy. Số liệu lưu lượng thực đo và khảo sát ở các trạm và các vị trí cần thiết ở khu vực ngập lụt.
Số liệu ngập lụt: Các số liệu về phạm vi vùng ngập, độ sâu ngập lụt, thời gian kéo dài ngập lụt, vận tốc, hướng chảy. Các số liệu về các trận lụt khác xảy ra trước đó cũng cần được thu thập để nắm được tình hình ngập lụt nói chung như tần suất lặp lại.
Đa số các số liệu về ngập lụt được thu thập từ việc khảo sát thực địa các vết lũ và các thông tin thu thập được từ dân cư sống trong vùng ngập lụt. Các số liệu về thiệt hại do lũ lụt có thể có sẵn từ các cơ quan địa phương như: Ban chỉ huy phòng chống lụt bão các cấp tỉnh, huyện, xã, phường, Bảo hiểm, Hội chữ thập đỏ...
2. Phân vùng nguy cơ ngập lụt bằng phương pháp sử dụng bản đồ địa hình, địa mạo
Dùng bản đồ địa hình, địa mạo để phân tích nhận biết các vùng ngập lụt thông qua các đường đồng mức, các điểm độ cao, nguồn gốc, điều kiện hình thành…(Hình 2.1).
Các đặc trưng địa hình, địa mạo của các lưu vực sông được phân loại thành các dạng khác nhau theo các đơn vị địa hình, địa mạo. Đồng bằng ngập lụt là một trong các dạng đó. Đồng bằng ngập lụt gồm: các bãi bồi, các gò đất tự nhiên và đồng bằng phù sa được hình thành do phù sa lơ lửng được truyền tải từ thượng
nguồn và lắng đọng ở các vùng đất thấp. Do đó, ngập lụt đã xảy ra ở đồng bằng cho phép ước lượng được vùng nguy cơ ngập lụt.
Hình 2.1. Sơ đồ các bước khoanh vùng nguy cơ ngập lụt bằng phương pháp sử dụng bản đồ địa hình, địa mạo
Đồng bằng ngập lụt về tổng thể được phân loại thành 2 loại vi địa hình: (1) các dòng sông trước đây và các vùng đầm lầy ở vùng tương đối thấp và có xu thế ngập lụt, vùng đồng bằng phù sa; (2) các vùng đất cát tương đối cao như các gò đất tự nhiên. Các dạng vi địa hình trong đồng bằng ngập lụt được điều tra, khảo sát chi tiết để dự đoán nguy cơ ngập lụt của vùng. Sự liên hệ giữa nguồn gốc đất và hiện tượng ngập lụt tương đối rõ. Do đó, việc điều tra địa hình, địa mạo có thể làm sáng tỏ các vùng đất tự nhiên dễ bị ngập lụt và cung cấp thông tin cơ bản cho việc khoanh vùng nguy cơ ngập lụt. Trong quá trình điều tra địa hình, địa mạo, các dạng vi địa hình trong được phân loại chi tiết và được giải thích từ sự phân
Bản đồ địa hình cũ, mới nhất Tỉ lệ 1/1000÷1/50000
Phân tích và phân loại các dạng vi địa hình Các nguồn tư liệu khác (các bản đồ chuyên ngành) Các nguồn số liệu khảo sát thực địa Dự thảo bản đồ khoanh vùng nguy cơ ngập lụt
địa hình, địa mạo
Khảo sát thực địa kiểm chứng Bản đồ khoanh vùng
nguy cơ ngập lụt địa hình, địa mạo
việc xây dựng khoanh vùng nguy cơ ngập lụt bằng phương pháp sử dụng mô hình được tiến hành như sau:
Bằng mô hình dòng chảy một chiều/ ổn đinh: từ mô hình xác định được mực nước lớn nhất tại mỗi tuyến ngang sông. Đường ranh giới ngập lụt là đường nối liền theo các mực nước lớn nhất ở mỗi tuyến ngang sông (Hình 2.2).
Bằng mô hình hồ: từ mực nước và lưu lượng xác định cho các thời đoạn đối với mỗi hồ, việc xây dựng bản đồ khoanh vùng nguy cơ ngập lụt được xác định bởi các đường ranh giới ngập theo các mực nước lớn nhất (Hình 2.3).
Bằng mô hình dòng chảy hai chiều: Bản đồ khoanh vùng nguy cơ ngập lụt được xác định bằng cách dùng các ô lưới hình chữ nhật, được tính ra từ mức ngập lụt. Đường viền các vùng nguy cơ ngập lụt được vẽ dựa vào ô lưới đã có (Hình 2.4).
Hình 2.2. Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt sử dụng mô hình dòng chảy một chiều
Hình 2.3. Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt sử dụng mô hình hồ
Hình 2.4. Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt sử dụng mô hình dòng chảy hai chiều
4. Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt bằng phương pháp ảnh vệ tinh
Hiện nay ở Việt Nam có các loại tư liệu vệ tinh thông dụng có thể sử dụng vào mục đích khoanh vùng nguy cơ ngập lụt như: LANDSAT MSS, LANDSAT TM, SPOT HRV, MOS-1 MESSR, ảnh chụp từ máy bay với các tỷ lệ khác nhau...
Về bản chất việc nghiên cứu ngập lụt bằng tư liệu vệ tinh hoàn toàn dựa trên đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên, trong đó có chú trọng tới các đối tượng ngập nước và chứa nước.
Dựa vào phản xạ phổ của một số đối tượng tự nhiên trong dải sóng nhìn thấy có thể thấy, thực vật phản xạ yếu trong dải sóng nhìn thấy, sự phản xạ của chúng bị ảnh hưởng trước tiên bởi hàm lượng chất diệp lục có trong thành phần lá cây. Chất diệp lục hấp thụ hơn 90% năng lượng trong dải sóng chàm (0.45 micro mét) và đỏ (0.65 micro mét). Giữa hai vùng hấp thụ là vùng phản xạ ở bước sóng 0.55 micro mét, năng lượng phản xạ vào khoảng 20%. Trong vùng sóng hồng ngoại gần, sự phản xạ tăng lên đột ngột ở bước sóng từ 0.68 đến 0.7 micro mét. Trong vùng hồng ngoại bước sóng ngắn, sự phản xạ giảm đi khi bước sóng tăng lên. Nguyên nhân gây lên hiện tượng này là ở chính hàm lượng nước trong lá và bề dày của lá, vì trong vùng sóng này nước hấp thụ mạnh các sóng hồng ngoại. Vì
Đặc trưng phản xạ phổ của nước có thể mô tả vắn tắt như sau: Nhìn chung chúng cho các bức xạ truyền qua trong dải sóng dưới 0.6 micro mét. Ở vùng sóng dài hơn chúng bị hấp thụ mạnh và phản xạ rất yếu. Sự hấp thụ và truyền qua của bức xạ trong nước phụ thuộc vào nhiều vật chất lơ lửng trong nước và nền đáy. Vì vậy năng lượng phản xạ có thể chứa nhiều thông tin về các vật chất lơ lửng cũng như mức độ nông sâu của nền đáy thủy vực. Các vật chất lơ lửng hữu cơ hoặc vô cơ, mật độ các loại tảo, rêu…sống trong nước là nguyên nhân chính ảnh hưởng tới sự phản xạ phổ của nước. Trên ảnh đen trắng, nước trong có màu sẫm trong khi nước hồ do lẫn nhiều tạp chất và nền đáy thường nông nên có màu sáng hơn. Trên ảnh màu giả, nước trong vẫn giữ màu đen nhưng nước hồ, ao lại có màu vàng, lục. Ranh giới thủy vực có thể được xác định rõ ràng trên các ảnh trong dải sóng hồng ngoại.
Những vùng đất không bị che phủ bởi thực vật và không bị ngập nước phản xạ mạnh năng lượng mặt trời trên mọi dải sóng và do đó trên ảnh tổng hợp màu nó bao giờ cũng cho các màu sáng cho đến trắng.
Căn cứ theo các đặc tính phản xạ phổ của các yếu tố cơ bản trong lớp phủ bề mặt có thể xây dựng quy trình công nghệ nhằm tách biệt ranh giới các khu vực chứa nước và không chứa nước. Đây là công việc quan trọng đầu tiên trong việc theo dõi ngập lụt, bởi vì thực chất của công việc này là xác định ranh giới của các thủy vực tạm thời (vùng ngập lụt) và không tạm thời (ao, hồ…).
Để tách biệt ranh giới giữa vùng ngập nước và không ngập nước có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau trong đó có thể kể đến là phương pháp giải đoán bằng mắt và phương pháp xử lý số.
2.1.3. Lựa chọn phương pháp khoanh vùng nguy cơ ngập lụt địa bàn thành phố
Hà Nội
Việc khoanh vùng nguy cơ ngập lụt trên địa bàn thành phố Hà Nội dựa vào số liệu điều tra khảo sát thực địa là tương đối chính xác nếu mật độ vết lũ dày. Tuy nhiên, trong thực tế thường số liệu và thông tin điều tra vết lũ ít, nên xác định
ranh giới ngập lụt gây nhiều khó khăn, độ chính xác hạn chế. Vì vậy phương pháp này ít được sử dụng độc lập mà thường kết hợp với một số phương pháp khác (vệ tinh, mô hình hóa, địa hình địa mạo) để nâng cao độ chính xác.
Phương pháp khoanh vùng nguy cơ ngập lụt sử dụng bản đồ địa hình, địa mạothường mang tính chất mô tả do chưa xét đến các yếu tố về đặc tính thủy văn, thủy lực của khu vực nghiên cứu. Tuy nhiên, thành phố Hà Nội là đô thị phát triển mạnh, điều kiện địa hình, mặt đệm và hệ thống các công trình tiêu, thoát nước có sự thay đổi nhanh. Vì vậy việc khoanh vùng nguy cơ ngập lụt bằng phương pháp này là kém chính xác do không liên tục cập nhật sự thay đổi các điều kiện mặt đệm, địa hình, và các yếu tố khác trên lưu vực.
Phương pháp dùng ảnh vệ tinh để khoanh vùng nguy cơ ngập lụt cho thành phố Hà Nôi là phương pháp có tính bao quát và có thể quan sát các vùng ngập lụt một cách rõ ràng và có độ chi tiết cao. Tuy nhiên, trong thực tế việc thu nhận ảnh vệ tinh phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết cũng như vị trí các vệ tinh (có thể bao quát được khu vực nghiên cứu hay không) hoặc do công tác chuẩn bị để thu nhận nên thường không chụp được các cảnh ảnh tại những thời điểm cần thiết. Mặt khác, đối với những vùng ngập lụt thường xuyên bằng ảnh vệ tinh không thể phân biệt được khu vực bị ngập nước với khu vực bán ngập nước. Do đó phương pháp này thường được sử dụng để tạo ra các dữ liệu tham chiếu quan trọng phục vụ cho các phương pháp khác để khoanh vùng nguy cơ ngập lụt.
Phương pháp mô hình hóa: trong thời gian gần đây, các mô hình một hoặc/và hai chiều thường được sử dụng để khoanh vùng nguy cơ ngập lụt có những ưu điểm vượt trội trong việc mô phỏng dòng chảy một chiều trong mạng lưới sông và có thể mô phỏng bức tranh hai chiều của dòng chảy tràn trên bề mặt đồng ruộng. Tuy nhiên chúng vẫn còn một số hạn chế trong việc mô phỏng ngập lụt. Đối với mô hình một chiều sẽ rất khó khăn để mô phỏng dòng chảy tràn nếu
các kênh dẫn thì cần phải thu nhỏ bước lưới đến mức có thể thể hiện được sự thay đổi của địa hình trong lòng dẫn mà hệ quả của nó là thời gian tính toán tăng lên theo cấp số nhân.
Hiện nay mô hình MIKE FLOOD cho phép kết nối mô hình một chiều (MIKE 11) và mô hình hai chiều (MIKE 21) để mô phỏng, xác định khu vực ngập lụt. Đây là bộ mô hình có thể mô tả toàn bộ quá trình thủy văn, thủy lực toàn bộ hệ thống một cách chi tiết. Đồng thời có thể khác phục được các nhược điểm của các phương pháp khác như: phương pháp ảnh vệ tinh, phương pháp trắc địa….và cho phép mô phỏng các kịch bản trong tương lai. Vì vậy mô hình MIKE FLOOD được chọn để khoanh vùng nguy cơ ngập lụt địa bàn thành phố Hà Nội.