6. Cấu trúc của luận văn
2.3. Phương pháp xây dựng công cụ
2.3.2. Phương pháp Xây dựng bản đồ nguy cơ ngập
Nguy cơ ngập vì nước biển dâng do biến đổi khí hậu được xác định dựa trên kịch bản nước biển dâng. Các yếu tố động lực khác (ngoài yếu tố biến đổi khí hậu) như sự nâng hạ địa chất, sự thay đổi địa hình, sụt lún đất do khai thác nước ngầm, thay đổi đường bờ biển, ảnh hưởng của thủy triều, nước dâng do bão, nước dâng do gió mùa, ảnh hưởng của các công trình thủy điện bậc thang,… chưa được xét đến trong tính toán này. Các công trình giao thông và thủy lợi như đê biển, đê sông, đê bao, đường giao thông,… cũng chưa được xét đến khi xây dựng các bản đồ nguy cơ ngập vì nước biển dâng do biến đổi khí hậu.
a. Phương pháp đo đạc trực tiếp ngoài thực địa
Bằng phương pháp trắc địa có thể đo độ sâu ngập lụt, đánh dấu các điểm đã bị ngập thông qua các dấu vết của các trận ngập lụt đã xẩy ra để lại. Rồi từ đó khoanh vùng ngập lụt trên bản đồ địa hình.Và từ đó thành lập ra bản đồ chuyên đề về ngập. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi tốn nhiều công sức, kinh phí và thời gian dẫn đến khó đảm bảo tính thời sự của thông tin. Do vậy không hiệu quả, thường chỉ áp dụng cho một khu vực ngập cục bộ.
b. Phương pháp nghiên cứu cơ chế và biến trình ngập thông qua các mô hình dự báo lũ dưới góc nhìn của thuỷ văn học
Phương pháp này dựa vào quy luật chuyển động của nước trong sông và vào quy luật tập trung nước của lưu vực từng nhánh sông và phân phối nó dọc theo để tính toán và dự báo. Các nhà Thuỷ văn học đã sử dụng các mô hình diễn
toán lũ để tính toán dự báo. Hiện nay có rất nhiều mô hình dự báo khác nhau như: DHM, SWAT, MIKE 11, 21 …. Các mô hình và phương pháp thuỷ văn có ưu điểm cho kết quả tính toán tương đối chính xác về các thông số ngập lũ (độ ngập sâu, lưu lượng, tốc độ lan truyền …) dọc theo các tuyến đất canh tác nhạy cảm với ngập, các công trình dân sinh có nguy cơ bị phá hỏng bởi lũ chảy, đồng thời cho phép đưa ra nhiều kịch bản dự báo khác nhau. Tuy nhiên, để tính toán cần nhiều các tham số đầu vào và địa hình thường bị khái quát đi nhiều.
c. Phương pháp dựa vào nghiên cứu tai biến ngập lụt trên quan điểm địa mạo
Các nhà Địa mạo học trên cơ sở nghiên cứu ngập lụt xác định phạm vi ảnh hưởng của chúng, những đặc điểm của chúng đã diễn ra, dự báo mức độ tác động và những thiệt hại mà chúng gây ra trong tương lai. Các nhà Địa mạo cho rằng các đơn vị địa hình của đồng bằng sẽ quy định dòng chảy của lũ, sự lưu thông cũng như sự dồn ứ nước vào những chỗ trũng, v.v, các bậc thềm sông trên những vùng đồng bằng thấp và các thành phần vật chất của chúng trong quá khứ có quan hệ mật thiết ngập lụt trong hiện tại và tương lai. Do vậy, các nhà Địa mạo học Khoa Địa lý, trường ĐHKHTN ĐHQG Hà Nội đã phân tích địa hình để chỉ ra trên bản đồ địa mạo các vùng có nguy cơ tai biến bị ngập sâu, các vùng đất canh tác nhạy cảm với lũ, các công trình dân sinh có nguy cơ bị phá hỏng bởi lũ…
d. Phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS
Đây là hướng nghiên cứu và xây dựng bản đồ ngập hiện đại và trực quan, xuất hiện khá phổ biến từ cuối những năm 70, đầu những năm 80 sau khi viễn thám vệ tinh ra đời và đặc biệt là có sự trợ giúp của hệ thông tin địa lý GIS.
Đặc điểm của ảnh viễn thám là cho phép thu nhận đồng thời đặc điểm của các đối tượng trên một diện tích rộng lớn tại thời điểm bay chụp. Việc chiết xuất các lớp thông tin liên quan đến ngập từ ảnh có thể giúp các nhà nghiên cứu thành lập được bản đồ hiện trạng ngập hay đặc điểm của vùng ngập ở các thời điểm khác nhau một cách thuận lợi và kinh tế. Từ những tấm ảnh hiện trạng ở những thời điểm khác nhau của cùng một khu vực, cho phép người sử dụng có thể so sánh được những thay đổi của các đối tượng theo thời gian, cùng với sự trợ giúp của các phần mềm GIS trong phân tích, tính toán các dữ liệu không gian
và liên kết các dữ liệu viễn thám với mô hình số độ cao thể đưa ra những nhận định về các khu vực nhạy cảm ngập và những vùng có nguy cơ tai biến.
Ảnh máy bay, ngoài ưu điểm có tỷ lệ lớn, người sử dụng còn có thể thu được những tấm ảnh chụp liên tục trong suốt thời gian diễn ra lũ, từ thời điểm bắt đầu xuất hiện lũ, trong thời gian lũ diễn ra, khi lũ rút và cả sau khi lũ, đó những tài liệu quý giá trong việc theo dõi và nghiên cứu diễn biến của ngập lụt. Tuy nhiên, như ở Việt Nam cho đến hiện nay, để có trong tay những tài liệu như vậy là rất khó, thậm chí là những tấm ảnh chụp hiện trạng sau khi xảy ra lũ. Điều này một phần do cách quản lý, điều quan trọng là kinh phí phải chi quá cao cho mỗi lần bay chụp.
Cùng với ảnh hàng không, công nghệ bay chụp ảnh vệ tinh cũng ngày càng phát triển mạnh mẽ và đạt được những thành tựu to lớn. Ra đời vào những năm đầu của thập kỷ 70, ảnh vệ tinh thực sự là một ứng dụng thành công của một loại ảnh viễn thám mới, thêm vào đó là khả năng tiếp cận dữ liệu số trong phương pháp phân tích và hiển thị ảnh. Cho đến nay đã có hàng nghìn vệ tinh bay chụp đã được phóng lên quỹ đạo Trái Đất với những mục đích khác nhau: các vệ tinh quan sát Trái Đất, các vệ tinh theo dõi tài nguyên – môi trường, các vệ tinh theo dõi biến đổi khí hậu toàn cầu, các vệ tinh phục vụ mục đích quân sự, ... trong đó ảnh của các vệ tinh LANDSAT, SPOT và RADARSAT thường được sử dụng nhất trong nghiên cứu ngập lụt ở quy mô vùng, ở quy mô lớn hơn có ảnh NOAA, MOS-1 hay MESSR... Một trong những tấm bản đồ ngập lụt được điều vẽ từ ảnh vệ tinh đầu tiên là bản đồ phân bố diện ngập lũ của sông San-Kan Ho ở phía nam Beijing, Trung Quốc vào tháng 3 năm 1975 có tỷ lệ rất nhỏ 1: 500000.
Điểm hạn chế của ảnh vệ tinh trong nghiên cứu ngập lụt không phải là ở độ phân giải của ảnh, cũng không phải của độ cao bay chụp, mà là thời gian chụp lặp của vệ tinh, ví dụ thời gian chụp lặp của vệ tinh Landsat MSS là 18 ngày (tức là phải sau 18 ngày mới có thể nhận thêm được một cảnh chụp cùng vị trí đã chụp lần trước), của Landsat TM là 16 ngày, còn của SPOT là 26 ngày. Một điểm hạn chế nữa là vào thời điểm có lũ thời tiết thường xấu và nhiều mây, ảnh hưởng tới chất lượng của ảnh chụp. Sự ra đời của vệ tinh RADARSAT (Canada) năm 1989 đã khắc phục được những mặt hạn chế này của ảnh vệ tinh. Nhờ các anten thu phát sóng chủ động ở các dải sóng dài nên các vệ tinh
RADARSAT có thể chụp được cả ảnh vào ban đêm, trong cả thời tiết xấu, và có thể thu được ảnh từng ngày từng giờ về biến động của ngập lụt trên một vùng nào đó. Nhờ vậy có thể quan trắc được diễn biến của ngập lụt, làm cơ sở cho công tác cảnh báo chúng.
Để khắc phục nhược điểm nói trên của ảnh viễn thám có thể kết hợp chúng với các phương pháp khác như: Sử dụng công nghệ GIS để xây dựng mô hình số độ cao từ ảnh vệ tinh hoặc bản đồ địa hình để mô phỏng địa hình, xác định các dấu vết ngập lụt ngoài thực địa trên mô hình số độ cao hoặc ảnh ngập lụt ở một thời điểm nào đó kết hợp mô hình số độ cao để xây dựng các kịch bản ngập lụt khác nhau.