a) Tính toán các ngày mưa lớn
- Dựa vào “Quy định tạm thời về tổng kết các hiện tượng thời tiết nguy hiểm hàng năm” của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thuỷ văn Trung ương, căn cứ vào lượng mưa thực tế đo được trong 24 giờ tại các trạm quan trắc khí tượng bề mặt, các trạm đo mưa trong mạng lưới Khí tượng Thuỷ văn mà phân định các cấp mưa khác nhau, hiện tượng mưa lớn được chia làm 3 cấp:
+Mưa vừa: Lượng mưa đo được từ 16 – 50 mm/24 giờ. +Mưa to: Lượng mưa đo được từ 51 – 100 mm/24 giờ. +Mưa rất to: Lượng mưa đo được > 100 mm/24 giờ.
Ngày được coi là có hiện tượng mưa lớn là ngày xảy ra mưa đạt cấp mưa vừa trở lên trong 24 giờ (tức từ 19h ngày hôm trước đến 19h ngày hôm sau).
- Với các cấp mưa to (từ 51 – 100 mm/24 giờ) bắt đầu có những ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống con người.
- Những ngày mưa lớn được chọn theo các chỉ tiêu: từ số liệu mưa ngày của các trạm trong khu vực, tiến hành chọn những trận mưa có lượng mưa tích lũy trong 24 giờ đạt từ 50 mm trở lên. Các ngày mưa lớn trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ trong giai đoạn 1971 – 2015 được thống kê ở bảng 2.
Bảng 2. 1. Thống kê các ngày mưa trên 50mm/24h trong khu vực đồng bằng Bắc Bộ (đơn vị: ngày mưa)
Trạm Hà Hưng Láng Nam Ninh Nho Thái Sơn
Nam yên Định Bình Quan Bình Tây
50 - 297 250 281 278 284 290 284 276 100 100- 82 54 74 79 94 88 75 59 200 200- 7 4 2 10 8 7 8 10 300 300- 2 3 2 2 1 1 2 1 400 400- 0 0 0 1 4 1 0 1 500 >500 0 0 1 1 2 0 1 1 Tổng 388 311 360 371 393 387 370 348
Dựa vào bảng 2, có thể thấy: các ngày mưa lớn có lượng mưa dưới 100mm có số ngày nhiều nhất, khi lượng mưa lớn tăng lên, khả năng xuất hiện của nó cũng giảm dần và không đồng đều trên toàn khu vực. Tuy các ngày mưa có lượng mưa từ 400 – 500mm và trên 500mm chiếm không nhiều nhưng những ngày mưa này lại gây ảnh hưởng rất lớn đến con người và xã hội. Các tỉnh ven biển (Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình) là có tổng các ngày mưa nhiều hơn cả. Hà Nam và Hưng Yên là hai trạm duy nhất chỉ có các ngày mưa dưới 400mm; đồng thời, Hưng Yên cũng là trạm có tổng số ngày mưa ít nhất trên khu vực; nhưng Hà Nam lại là trạm có tổng số ngày mưa nhiều thứ nhì và có tổng số ngày mưa từ 50 – 100mm nhiều nhất trong tất cả các trạm.
b) Phương pháp tính toán tần suất mưa lớn
Dựa vào số liệu quan trắc mưa tại các trạm, thống kê các giá trị mưa 1 ngày, 3 ngày và 5 ngày như sau:
- Mỗi năm chọn 1 giá trị ngày lớn nhất từ số liệu quan trắc mưa ngày. - Mỗi năm chọn 1 giá trị lượng mưa 3 ngày liên tiếp lớn nhất.
- Mỗi năm chọn 1 giá trị lượng mưa 5 ngày liên tiếp lớn nhất.
- Tính toán lượng mưa max 1 ngày từ chuỗi số liệu quan trắc trên ứng với tần suất 1%, 5% và 10%.
- Tính toán lượng mưa max 3 ngày từ chuỗi số liệu quan trắc trên ứng với tần suất 1%, 5% và 10%.
- Tính toán lượng mưa max 5 ngày từ chuỗi số liệu quan trắc trên ứng với tần suất 1%, 5% và 10%.
*Các bước vẽ đường tần suất mưa lớn như sau:
- Bước 1: Thông qua số liệu quan trắc lượng mưa ngày trong gian đoạn từ năm 1971 – 2015 của các trạm thoả mãi điều kiện khoảng thời gian này (bao gồm Láng, Sơn Tây, Chí Linh, Hưng Yên, Phủ Lý, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình và Nho Quan), chọn lượng mưa lần lượt theo thứ tự: lương mưa lớn nhất trong 1 ngày, lương mưa liên tục lớn nhất trong 3 ngày và lượng mưa liên tục lớn nhất trong 5 ngày. Sau đó, sắp xếp chuỗi số liệu theo thứ tự giảm dần, tính toán tần suất kinh nghiệm theo công thức kì vọng. Cuối cùng, chấm các điểm tần suất lên giấy tần suất.
- Bước 2: Tính ̅, CV theo công thức momen và tính CS được lấy theo quan hệ giữa CS và CV như sau:
̅ ∑ √∑
- Bước 3: Giả định 1 trị số m (m = 0, 1, 2, ...)
+ Tính xong được ̅, CV, CS, chúng ta tính tiếp được hoặc tra được KP, rồi từ đó tính ra đươck XP ứng với các tần suất. Chấm các điểm XP
~ P lên giấy tần suất rồi nối các điểm đó bằng đường cong trơn. Chúng ta có được đường tần suất lý luận.
+Sau đó kiểm tra lại sự phù hợp giữa đường tần suất lý luận và đường tần suất kinh nghiệm. Nếu chưa thấy sự puhd hợp giữa hai đường này, thông qua phân tích ảnh
hưởng của tham số thống kê, với đường tần suất mà giả thiết lại m bằng cách tăng hoặc giảm, sao cho 2 đường phù hợp với nhau.
Để thuận tiện và chính xác, tác giả đã sử dụng bộ phần mềm vẽ đường tần suất của tác giả Đặng Duy Hiền, Cục Thuỷ Lợi, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn là phần mềm FFC2008 [22].
c) Phương pháp xác định rủi ro thiên tai *Xác định cấp độrủi ro cho thiên tai
Đối với cấp độ rủi ro thiên tai N: chia theo QĐ 44 (ví dụ: bão là cấp 3, cấp
4 và cấp 5; với nắng nóng là cấp 1, cấp 2 và cấp 3)
+Mưa lớn: rủi ro nhỏ/thấp, rủi ro trung bình, rủi ro lớn/cao
*Chia cấp độ cho từng yếu tố ảnh hưởng
Đối với yếu tố hiểm họa (H): thấp, trung bình, cao.
Đối với yếu tố mức độ phơi bày (E): thấp, trung bình, cao.
Đối với tính dễ bị tổn thƣơng (V): ít tổn thương, tổn thương một phần, tổn
thương nhiều.
Đối với tần xuất P và khả năng xảy ra trong tƣơng lai (F): ít, thường
xuyên, liên tục.
Đối với cƣờng độ (I): nhẹ, trung bình, mạnh.
Đối với pham vi ảnh hƣởng (EA): không ảnh hưởng, gián tiếp, trực tiếp. Đối với khả năng thích ứng và chống chọi với thiên tai (RA): với 3 cấp:
thích ứng kém, thích ứng trung bình, thích ứng tốt.
Đối với mật độ dân số (Po): mật độ thấp, mật độ trung bình, mật độ cao Đối với tài sản PR và hoạt động kinh tế - xã hội (SEA): với 3 cấp: ít, trung
bình, nhiều.
Đối với môi trƣờng (EV): Với 3 cấp: ít bị tổn thương, dễ bị tổn thương, tổn
- Dựa vào Quyết định số 44/2014/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ, nếu cấp độ rủi ro thiên tai được xem xét là có N cấp thì các yếu tố ảnh hưởng cũng phải được chia thành N cấp. Cụ thể:
+ Nếu 3 cấp: thang điểm chấm là: 1, 3 và 5. + Nếu 4 cấp: thang điểm chấm là: 1, 2, 3 và 5. + Nếu 5 cấp: thang điểm chấm là: 1, 2, 3, 4 và 5.
Hiện tƣợng mƣa lớn có 3 cấp nên sẽ có thang điểm chấm là: 1, 3 và 5.
-Lập bảng danh sách các yếu tố ảnh hưởng có thể có. -Tính toán điểm cho các phần tử ma trận N x N.
- Quy ước các thang điểm để quy về N cấp độ mới cho yếu tố ảnh hưởng liên hợp (ví dụ: C = x B, sau khi tính điểm, đưa ra khoảng để quy ước lại về theo thang điểm chuẩn).
Các nhân tố sẽ đưa về 3 cấp: Rủi ro R = H x E x V (1, 3 và 5)
*Tính H (hiểm họa)
- Hiểm họa được tính theo công thức:
- Trong đó:H: Hiểm họa
P: tần xuất xảy ra
F: khả năng xảy ra trong tương lai I: cường độ
EA: phạm vi ảnh hưởng
Để tính P: sử dụng số liệu quan trắc mưa trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ. - Tần suất P: chia ra các cấp tần suất xảy ra thấp, trung bình, cao
P thấp= 1 (P = 8 - 15%)
P trung bình = 3 (P = 16 - 23%) P cao = 5 (P = 24 - 30%)
* Tính F:
- Tính F = Pquá khứ x Lượng mưa biển đổi (%), tính được giá trị tần suất xảy ra trong tương lai; khi quy về chuẩn các điểm chấm sẽ cùng tăng lên như mưa xảy ra trong quá khứ vì thế chọn các điểm chấm 1. 3 và 5 của P và F là như nhau
*Tính I và EA: tính tương tự như với tần suất, bao gồm:+ Số liệu quan trắc quá khứ
+ Số liệu dự báo
- Cường độ I: Với lượng mưa trận (chọn lượng mưa 3 ngày) Mưa nhỏ = 1 với lượng mưa < 200mm
Mưa vừa = 3 với lượng mưa trong khoảng 200 - 400mm Mưa lớn = 5 với lượng mưa > 400mm
- Với phạm vi ảnh hưởng EA: chia sự ảnh hưởng của mưa lớn theo:
Không ảnh hưởng = 1
Ảnh hưởng gián tiếp = 3 Ảnh hưởng trực tiếp = 5
*Xác định chỉ số và tính điểm mức phơi bày (E):
Tính E (mức phơi bày) của mưa được xem xét tỷ lệ thuận với dân số, tài sản, hoạt động kinh tế xã hội, môi trường.
Trong đó: E: Phơi bày
EPo: Phơi bày về dân số EPr: Phơi bày về tài sản
ESEA: Phơi bày về kinh tế xã hội EEV: Phơi bày về môi trường
- Mật độ (mức độ hiện diện) hiện tại của đối tượng trong khu vực chịu ảnh hưởng của thiên tai (DEN): sự tồn tại của đối tượng trong phạm vi ảnh hưởng của thiên tai cho biết mức độ phơi bày của hiện tượng đó
- Khả năng chống chịu của đối tượng trước thiên tai (R ): đối tượng có kinh nghiệm và kỹ năng phòng, chống thiên tai tốt thì mức độ rủi ro sẽ giảm đi và ngược lại.
- Khuynh hướng phát triển của đối tượng này trong tương lai (ký hiệu T): khuynh hướng phát triển của đối tượng tại khu vực chịu ảnh hưởng của thiên tai cũng là tiêu chí để cho biết về mức độ phơi bày. Vì vậy mỗi nhân tố chia ra làm 3 cấp (1, 3 và 5)
- Dân số: thấp, trung bình, cao - Tài sản: ít, trung bình, nhiều - KT-XH: ít, trung bình, nhiều - Môi trường: ít, trung bình, nhiều Phơi bày về dân số EPo:
Trong đó: EPo: Phơi bày về dân số DENPo: Mật độ dân số
TPo: Khuynh hướng phát triển về dân số
Mật độ dân số: trong khu vực chịu ảnh hưởng của mưa lớn, cho biết mức độ phơi bày của hiện tượng đó. Mật độ dân số càng cao tương ứng với mức độ phơi nhiễm trước thiên tai càng lớn.
- Mật độ dân số và khuynh hướng phát triển dân số: Được lấy trong niên giám thống kê về tỷ lệ tăng dân số tự nhiên phân theo địa phương
Chuẩn hóa theo thang độ từ 1 đến 5. Tính DENPo tương tự với TPo
Căn cứ vào mật độ dân số trung bình vùng đồng bằng Bắc Bộ (khoảng 1500 người/km2) chia cấp như sau:
DENPo = 1 (Mật độ dân số trung bình < 1000 người/km2) DENPo = 3 (Mật độ dân số trung bình 1000 - 4000 người/km2) DENPo = 5 (Mật độ dân số trung bình > 4000 người/km2) Phơi bày về tài sản EPr:
Trong đó: EPr: Phơi bày về tài sản DENPr: Mật độ tài sản
TPr: Khuynh hướng phát triển về tài sản
Giá trị tài sản được lấy trong niên giám thống kê năm 2016, với mật độ tài sản được tính như sau:
Phơi bày về kinh tế xã hội Esea
Trong đó: ESEA: Phơi bày về kinh tế DENSEA: Mật độ kinh tế
TSEA: Khuynh hướng phát triển về kinh tế Giá trị kinh tế xã hội được lấy trong niên giám thống kê năm 2016 Mật độ kinh tế xã hội được tính như sau
Tính điểm theo công thức
Khuynh hướng phát triển kinh tế xã hội: Được tính theo tốc độ tăng trưởng tổng sản phẩm GDP của từng vùng.
Phơi bày về môi trường EEV
Trong đó: EEV: Phơi bày về môi trường DENEV: Mật độ
TEV: Khuynh hướng phát triển Tính điểm:
- DENEV = 1: Với những huyện ven biển, huyện đồng bằng có kinh tế không
trọng điểm, vùng tập trung ít dân cư.
- DENEV = 3: Các huyện ngoại thành, ven đô
- DENEV = 5: Các thành phố, thị xã, các huyện có các khu công nghiệp lớn
Tính điểm tương tự với TEV
*Xác định chỉ số và tính tổn thương V:
- Thang điểm chuẩn 3 cấp: 1, 3 và 5
Trong đó: V: Tổn thương
VPo: Tổn thương về dân số VPr: Tổn thương về tài sản
VSEA: Tổn thương về kinh tế xã hội VEV: Tổn thương về môi trường
VPo = PPo× IPo× EAPo× EPo× RAPo× DPo
VPr = PPr× IPr× EAPr× EPr× RAPr× DPr
Vsea = PSEA× ISEA× ESEA× ESEA× RSEA× DSEA Vev = PEV× IEV× EEV× REV× DEV
Trong đó: PPo, PPr, PSEA, PEV là tần suất tổn thương về dân số, tài sản, kinh tế - xã hội, môi trường
Lấy điểm PPo, PPr, PSEA, PEV = P (Tần suất xảy ra mưa)
- IPo, EAPo, EPo, DPo: Cường độ tổn thương về dân số, phạm vi ảnh hưởng về dân số, tổn thương về dân số, thiệt hại về dân số. Các yếu tố này tỉ lệ thuận với mật độ dân số .
- EAPo, EPo, DPo, IPo = DENPo (mật độ dân số)
RAPo: Khả năng chống chịu. Dân tại vùng có kinh tế phát triển, vùng có tần suất xảy ra mưa càng nhiều thì khả năng chống chịu càng cao. Do đó RAPo tỉ lệ nghịch với P và PSEA
VPo = PPo × IPo × EAPo × EPo × RAPo × DPo
VPr = PPr × IPr × EAPr × EPr × RAPr × DPr
VSEA = PSEA × ISEA × ESEA × ESEA × RSEA × DSEA VEV = PEV × IEV × EEV × EEV × REV × DEV Trong đó:
IPr, EAPr, EPr, DPr: Cường độ tổn thương về tài sản, phạm vi ảnh hưởng về tài sản, Tổn thương về tài sản, thiệt hại về tài sản. Các yếu tố này tỉ lệ thuận với mật độ tài sản .
- Thiệt hại đã xảy ra trong quá khứ (D): số liệu thiệt hại đã xảy ra đối với đối tượng xem xét trong quá khứ là thông tin quan trọng để cho biết tính dễ bị tổn thương của đối tượng trước thiên tai. Rõ ràng, D phần nào đó phản ánh khả năng chống chịu trước thiên tai (thiệt hại ít đồng nghĩa với khả năng chống chịu tốt và
ngược lại). Bên cạnh đó D cũng phản ánh I và EA của thiên tai vì thông thường thiệt hại nhiều khi thiên tai ảnh hưởng trực tiếp và có cường độ lớn. Tuy nhiên, nếu phương án phòng chống tốt, thì thiệt hại có thể giảm thiểu đáng kể
IPr, EAPr, EPr, DPr = DENPr (mật độ tài sản)
RAPr: Khả năng chống chịu. Tài sản tại vùng có kinh tế phát triển, vùng có mật độ tài sản cao thì khả năng chống chịu càng tốt.
Do đó: RAPr tỉ lệ nghịch với DENSEA, DENPr
VPo = PPo× IPo× EAPo× EPo× RAPo× DPo VPr = PPr× IPr× EAPr× EPr× RAPr× DPr
VSEA = PSEA × ISEA× ESEA × ESEA× RSEA× DSEA
VEV = PEV× IEV× EEV× EEV× REV× DEV Trong đó:
ISEA, ESEA, ESEA, DSEA: Cường độ tổn thương về KT-XH, phạm vi ảnh hưởng về KT-XH, Tổn thương về tài sản, thiệt hại về KT-XH. Các yếu tố này tỉ lệ thuận với mật độ KT-XH .
ISEA, ESEA, ESEA, DSEA = DENSEA (mật độ KT-XH)
RAPr: Khả năng chống chịu về KT-XH. KT-XH tại vùng có kinh tế phát triển, vùng có mật độ tài sản lớn thì khả năng chống chịu càng tốt. Đối tượng có kinh nghiệm và kỹ năng phòng, chống thiên tai tốt thì mức độ rủi ro sẽ giảm đi và ngược lại.
Do đó RSEA tỉ lệ nghịch với PSEA
VPo = PPo× IPo× EAPo× EPo× RAPo× DPo VPr = PPr× IPr× EAPr× EPr× RAPr× DPr
VSEA = PSEA× ISEA× ESEA× ESEA× RSEA× DSEA
VEV = PEV× IEV× EEV× EEV× REV× DEV
IEV, EEV, EEV, DEV, REV: Cường độ tổn thương về môi trường, phạm vi ảnh hưởng, Tổn thương về môi trường, thiệt hại về môi trường, khả năng chống chịu về môi trường,. Các yếu tố này tỉ lệ thuận với mật độ môi trường.
IEV, EEV, EEV, DEV, REV = DENEV (mật độ môi trường)