2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu định hướng lồng ghép thích ứng BĐKH trong quy hoạch sử dụng đất là một hướng có nội hàm khoa học rất rộng. Do đó, trong phạm vi đề tài, các nội dung được giới hạn nghiên cứu như sau:
- Đối tượng gây tác động: Ngập lụt, thời tiết cực đoan… khi mực nước biển dâng cao trong điều kiện BĐKH tại vùng nghiên cứu (thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định).
- Phương án quy hoạch sử dụng đất đã được phê duyệt trên địa bàn nghiên cứu.
- Các loại hình sử dụng đất đai.
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
- Khu vực Thành phố Quy Nhơn mở rộng, tỉnh Bình Định.
- Các số liệu về khí hậu phục vụ cho nghiên cứu được thu thập, tổng hợp hơn 30 năm trước đến nay. (Lĩnh vực BĐKH có nhiều nội dung và phạm vi rộng lớn nên trong nghiên cứu này xin tập trung vào hai vấn đề chính là: mực nước biển dâng và mưa lũ).
- Đề tài tiến hành từ tháng 7 năm 2015 đến tháng 4 năm 2016.
2.2. Nội dung nghiên cứu
Trên cơ sở nghiên cứu cơ sở lý thuyết có liên quan như các yếu tố BĐKH ảnh hưởng đến quá trình sử dụng đất đai; công tác quy hoạch lồng ghép; hệ thống thông tin địa lý và mô hình tính toán ngập lũ; kịch bản BĐKH và mực nước biển dâng chi tiết cho tỉnh Bình Định, các nội dung chính của luận văn được thực hiện như sau:
1) Đặc điểm điều kiện tự nhiên, KT - XH thành phố Quy Nhơn và vùng mở rộng Tổng hợp và phân tích tài liệu về hiện trạng và định hướng phát triển đến năm 2035 và tầm nhìn đến năm 2050 về địa hình, khí hậu, chế độ thủy văn-hải văn, độ dốc, tài nguyên, dân số, cơ sở hạ tầng, hiện trạng đất đai, quản lý và sử dụng đất,... để xây dựng các bản đồ liên quan.
2) Khái quát phương án quy hoạch sử dụng đất trên địa bàn nghiên cứu (thành phố Quy Nhơn mở rộng
Tình hình công tác lập quy hoạch và kế hoạch sử dụng đất và các vấn đề cần giải quyết trong quy hoạch sử dụng đất thành phố Quy Nhơn hiện nay.
3) Đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố BĐKH và nước biển dâng (ngập lụt và triều cường) đến các loại hình sử dụng đất
Thu thập, phân tích, xây dựng nguồn dữ liệu phục vụ tính toán ngập lụt theo các kịch bản nước biển dâng do BĐKH cho vùng nghiên cứu, được thực hiện bằng cách ứng dụng công nghệ GIS và mô hình MIKE PLOOD.
4) Phương án quy hoạch sử dụng đất có tính đến yếu tố biến đổi khí hậu trên địa bàn nghiên cứu.
5) Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả của phương án quy hoạch sử dụng đất mở rộng thành phố có tính đến yếu tố thích ứng với BĐKH.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong đề tài là các phương pháp được dùng phổ biến hiện nay trong nghiên cứu - triển khai về BĐKH, mực nước biển dâng và quy hoạch sử dụng đất trên thế giới và Việt Nam. Gồm:
2.3.1. Phương pháp thu thập, số liệu, tài liệu thứ cấp
Cơ sở dữ liệu bản đồ nền thông tin địa lý thành phố Quy Nhơn và vùng mở rộng, tỷ lệ 1/2000, hệ VN 2000 (DTM, DEM, vecter, cao độ...); bản đồ số độ sâu đáy biển khu vực Quy Nhơn (mảnh bản đồ D-49-51-QUYNHON, tỷ lệ 1/100000, VN2000, 108000'); các loại bản đồ số hiện trạng sử dụng đất thành phố Quy Nhơn năm 2014; bản đồ số quy hoạch sử dụng đất thành phố Quy Nhơn định hướng đến năm 2020; quy hoạch định hướng đến năm 2035, tầm nhìn đến năm 2050; Niên giám thống kê tỉnh Bình Định năm 2014; dữ liệu quang trắc và bản đồ mạng lưới sông Hà Thanh và sông Kôn như: lưu vực, lưu lượng, mặt cắt sông, cầu cống, tràng, thủy điện...; bản đồ tiêu úng, thoát lũ; dữ liệu bản đồ quy hoạch thủy lợi năm 2010, định hướng đến năm 2030 tỉnh Bình Đình; Kịch bản BĐKH chi tiết cho tỉnh Bình Định năm 2012.
2.3.2. Phương pháp điều tra thu thập, số liệu, tài liệu sơ cấp
Số liệu phân bổ mưa, lụt bảo, đỉnh lũ, kiệt, triều cường và nước biển dâng, biên mưa, bốc hơi,... từ năm 1994 đến năm 2014; khảo sát chụp ảnh, xử lý ảnh vệ tinh,...
2.3.3. Phương pháp mô hình toán thủy lực (mô hình Mike Flood)
Trong đề tài, sử dụng đại số bản đồ để cộng mực nước biển dâng theo các kịch bản nước biển dâng với lớp dữ liệu độ sâu ngập để xác định mức độ sâu ngập khi nước biển dâng. Với những chức năng kể trên chúng ta cũng có thể vận dụng kết hợp các phép chồng xếp số học để tạo ra kết quả theo ý muốn. Luận văn sẽ tiến hành mô hình hóa không gian để xác định ảnh hưởng của yếu tố BĐKH đến các loại hình sử dụng đất hiện tại và theo kịch bản mực nước biển dâng đến năm 2020, 2050 và năm 2100.
Dòng chảy trong vùng ngập lũ là dòng chảy 2 chiều theo phương ngang, vừa có dòng chảy tập trung trong các mạng lưới sông suối vừa có dòng chảy tràn trên bề mặt.
Mặt khác, dòng chảy tràn trên bề mặt chỉ xuất hiện khi có mực nước trong sông cao hơn cao trình bờ hoặc đê. Vì thế để giảm thời gian và khối lượng tính toán có thể kết hợp các ưu điểm của cả mô hình 1chiều và 2 chiều bằng cách kích hoạt mô đun tính toán 2 chiều khi xuất hiện dòng chảy tràn (mô hình Mike Flood).
Mặc dầu nếu xét riêng lẻ, mô hình MIKE 11 và MIKE 21 có những ưu điểm vượt trội là: MIKE 11 mô phỏng dòng chảy 01 chiều trong mạng lưới sông phức tạp;
MIKE 21 có thể mô phỏng bức tranh 02 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 MIKE 11, sẽ rất khó khăn để mô phỏng dòng chảy tràn nếu không biết trước một số khu chứa và hướng chảy, không mô tả được trường vận tốc trên mặt ruộng, vừa muốn nghiên cứu dòng chảy chủ lưu trong 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. Đối với MIKE 21, dòng chảy tràn trên bề mặt chỉ xuất hiện khi có mực nước trong sông cao hơn cao trình bờ (hoặc đê), do vậy nếu sử dụng mô hình 2 chiều để mô phỏng quá trình này thì yêu cầu lưới tính khá chi tiết để mô tả đủ chính xác ảnh hưởng của dòng chảy tập trung trong các kênh, rãnh.
Để kết hợp các ưu điểm của cả mô hình 01 và 02 chiều đồng thời khắc phục được các nhược điểm của chúng, MIKE FLOOD cho phép kết nối 02 mô hình MIKE 11 (tính toán thủy lực mạng sông 1 chiều) với mô hình MIKE 21 (mô phỏng dòng chảy nước nông 2 chiều theo phương ngang), trong quá trình tính toán, tăng bước lưới của mô hình (nghĩa là giảm thời gian tính toán) nhưng vẫn mô phỏng được cả dòng chảy trong lòng dẫn và trên mặt ruộng hoặc ô chứa, bằng 4 loại kết nối: Kết nối tiêu chuẩn: sử dụng khi một nhánh sông một chiều đổ trực tiếp vào vùng ngập 2 chiều; Kết nối bên: sử dụng khi một nhánh sông nằm kề vùng ngập, và khi mực nước trong sông cao hơn cao trình bờ thì sẽ kết nối với ô lưới tương ứng của mô hình 2 chiều; Kết nối công trình (ẩn): sử dụng các dạng liên kết qua công trình; Kết nối khô (zero flow link): là kết nối không cho dòng chảy tràn qua.
2.3.4. Phương pháp bản đồ, biểu đồ ( xây dựng bản đồ, biểu đồ nguy cơ ngập) kết hợp với công cụ GIS
Các quá trình mô phỏng bằng mô hình thủy văn và thủy lực chỉ mới cho số liệu thô về bức tranh về diện ngập, trường vận tốc, độ sâu ngập dưới dạng các hình ảnh, số liệu, chưa thể có các dạng thông tin hữu ích cần thiết. Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của công nghệ thông tin và hệ thống thông tin địa lý thì những số liệu GIS tiến hành tính toán, phân tích và chiết xuất các dạng dữ liệu cần thiết để xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt.
Hình 2.1. Xây dựng bản đồ ngập lụt bằng phương pháp GIS 2.3.4.1. Mô hình hóa các mực nước biển dâng
Mỗi bản đồ cho một khu vực cụ thể được xây dựa trên một giá trị duy nhất của mực nước áp dụng trên toàn vùng thể hiện của bản đồ. Mực nước ở đây được xác định là mực nước dâng theo các kịch bản BĐKH cho từng vùng. Về cơ bản, phương pháp này là “nâng bề mặt nước” theo một giá trị được lựa chọn. Cách tiếp cận này được sử dụng phổ biến nhất trong xây dựng bản đồ ngập lụt do nước biển dâng.
2.3.4.2. Xây dựng bản đồ ngập lụt
Số liệu DTM, DEM và mực nước trên hệ thống thông tin địa lý (GIS) được sử dụng để tạo dữ liệu thể hiện phạm vi ngập lụt:
- Nhập và xử lý DEM (gán đơn vị, loại các ô lưới không có giá trị…);
- Sử dụng DEM đã được chỉnh sửa cùng với các mực nước theo kịch bản để tạo lưới độ sâu ngập lụt;
- Chuyển bản đồ dạng lưới thành dạng vùng để thể hiện quy mô ngập lụt.
2.3.4.3. Thể hiện ngập lụt
Các lớp thông tin đã được nhập vào hệ thống GIS được sử dụng để thể hiện bản đồ ngập và xác định phạm vi ảnh hưởng lên các khu vực ven biển, các bản đồ được trình bày theo quy định của bản đồ chuyên đề đã ban hành.
Do việc liên kết với mô hình thủy văn - thủy lực nên đòi hỏi về tài liệu đầu vào cho GIS cũng sẽ khác với yêu cầu tài liệu đầu vào cho GIS trong các trường hợp thông thường khác. Quá trình xây dựng đầu vào cho mô hình rất quan trọng vì nó sẽ quyết định mức độ chính xác của việc dự báo.
Kết quả từ mô hình thủy lực Dữ liệu GIS đã được cập nhật, sẳn có
Các công cụ GIS
Kết quả: bản đồ ngập lụt. Các Dữ liệu ngập lụt