CHƢƠNG 2 : PHƢƠNG PHÁP LUẬN VÀ QUY TRÌNH THỰC HIỆN
2.2. Quy trình đánh giá độ rủi ro do sóng thần
Trên hình 2.1 minh hoạ quy trình thực hiện phƣơng pháp luận theo các nội dung đã mô tả ở trên. Đây là quy trình tổng qt, có thể đƣợc áp dụng khơng chỉ cho thành phố Nha Trang, mà còn cả các thành phố nằm trên dải ven biển Việt Nam có khả năng chịu sóng thần tác động.
Từ hình 2.1, có thể thấy q trình đánh giá mức độ rủi ro sóng thần bao gồm ba nội dung chính là: 1a) đánh giá mức độ tổn thƣơng, 1b) đánh độ nguy
hiểm và 1c) đánh giá mức độ rủi ro sóng thần cho khu vực nghiên cứu. Các nội dung chính của quy trình đƣợc thực hiện lần lƣợt, theo trình tự chỉ ra bằng các mũi tên. Theo quy trình này, có thể thấy giữa các thành phần của tồn bộ cấu trúc có mối quan hệ nhân quả với nhau, tức là các kết quả của mỗi giai đoạn có thể đƣợc xem nhƣ là số liệu đầu vào trực tiếp cho giai đoạn tiếp theo. Các tham số đầu vào nhà cửa và ngƣời đƣợc đƣa vào tính tốn nhằm xác định mức độ tổn thƣơng đối với ngƣời và nhà cửa. Các kết quả này đƣợc sử dụng làm dữ liệu đầu vào cho việc tính tốn mức độ rủi ro.
Giá trị độ nguy hiểm ngập lụt (H) đƣợc xác định thông qua bản đồ ngập lụt cho thành phố Nha Trang theo kịch bản số 4 [1]. Giá trị mức độ rủi ro đƣợc xác định theo công thức (2.1), là sự kết hợp giá trị mức độ tổn thƣơng và độ nguy hiểm ngập lụt.
Hình 2.1 Sơ đồ minh họa quy trình đánh giá độ rủi ro sóng thần
2.2 . Cơ sở phƣơng pháp luận đánh giá mức độ rủi ro do sóng thần
2.3.1 Đánh giá mức độ tổn thương do sóng thần
Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về đánh giá nguy cơ bị tổn thƣơng do sóng thần cho các khu vực khác nhau trên thế giới [6, 22, 23]. Phần lớn
các nghiên cứu này đều sử dụng kỹ thuật phân tích đa tiêu chuẩn (Multi- criteria analysis) để xây dựng phƣơng pháp luận đánh giá khả năng bị tổn thƣơng. Đây là một kỹ thuật đƣợc áp dụng khá phổ biến trong các q trình ra quyết định, với nội dung chính bao gồm việc xác định các mục tiêu cần đạt và phân tích tổ hợp các tiêu chuẩn khác nhau để đƣa ra phƣơng án tối ƣu cho quyết định cuối cùng [17].
Phƣơng pháp luận đánh giá khả năng bị tổn thƣơng do sóng thần đƣợc xây dựng trên cơ sở tham khảo và cải tiến các phƣơng pháp luận đang đƣợc sử dụng cho phù hợp với điều kiện Việt Nam, đặc biệt lƣu ý tới khả năng áp dụng công nghệ GIS để tính tốn và hiển thị các kết quả nhận đƣợc.
Cơng thức tính mức độ tổn thương Cơng thức tổng qt tính mức độ tổn thƣơng do sóng thần có dạng: n i i i i A we a V( , ) , i=1, n ( 2.2)
trong đó V là số đo mức độ tổn thƣơng; A là tham số tổn thƣơng; ai là các yếu tố ảnh hƣởng; wi là trọng số của yếu tố ảnh hƣởng thứ i; ei là giá trị ƣớc lƣợng cho yếu tố ảnh hƣởng thứ i; và n là tổng số các yếu tố ảnh hƣởng có liên quan tới tham số tổn thƣơng A.
Các tham số tổn thƣơng đặc trƣng cho các dạng thiệt hại khác nhau và đƣợc xác định theo các yếu tố chịu rủi ro. Ứng với mỗi tham số tổn thƣơng A, một danh sách các yếu tố ảnh hƣởng ai đƣợc xác định. Các yếu tố này đặc trƣng
cho khả năng bị tác động nhiều nhất bởi sóng thần. Tổng hợp của những yếu tố ảnh hƣởng sẽ xác định mức độ bị tổn thƣơng của tham số đang xét.
Trong nghiên cứu này chỉ xét hai yếu tố chịu rủi ro quan trọng nhất đối với cộng đồng ven biển sau đây:
1) Tham số tổn thƣơng “Nhà cửa”. 2) Tham số tổn thƣơng “Ngƣời”.
Đánh giá mức độ tổn thương cho tham số “Nhà cửa”
Mức độ tổn thƣơng về nhà cửa có thể đƣợc hiểu nhƣ là khả năng chống chọi với sóng thần của nhà cửa và các cơng trình xây dựng tại khu vực nghiên
cứu. Đối với tham số “Nhà cửa”, các yếu tố ảnh hƣởng tƣơng ứng đƣợc xác định bao gồm:
- Vật liệu xây dựng : m (material)
- Mô tả tầng trệt của ngôi nhà: g (description of ground floor) - Số tầng : s (stories)
- Thiết kế : d (design)
- Kết cấu nền móng : f (foundations)
Các tiêu chuẩn đánh giá biểu thị các dạng thiệt hại do sóng thần gây ra cho nhà cửa tại khu vực nghiên cứu. Đối với tham số “Nhà cửa”, hai dạng thiệt hại đƣợc đánh giá bằng cách gán trọng số bao gồm:
- Thiệt hại về cấu trúc - Thiệt hại do ngập lụt
Quá trình gán trọng số cho các tiêu chuẩn đánh giá đƣợc thực hiện nhƣ sau. Đầu tiên, các tiêu chuẩn đánh giá đƣợc sắp xếp theo hàng và cột trong một ma trận và đƣợc so sánh lần lƣợt theo từng cặp để đánh giá sự phù hợp (Bảng 2.1). Nếu giữa hai tiêu chuẩn đang đƣợc so sánh, tiêu chuẩn nào đó (nằm trên hàng) đƣợc cho là quan trọng hơn tiêu chuẩn đang đƣợc so sánh (nằm trên cột) thì ơ nằm ở giao điểm giữa hàng và cột đó đƣợc gán 1 điểm. Trong trƣờng hợp ngƣợc lại, ơ đó đƣợc gán 0 điểm. Yếu tố ngoại cảnh ở đây đƣợc sử dụng để bổ trợ cho quá trình tính tốn. Bảng 2.1 cho thấy thiệt hại về cấu trúc có trọng số cao hơn so với thiệt hại do ngập lụt gây ra (0.667 so với 0.333).
Bảng 2.1. Ma trận so sánh cặp đôi giữa các tiêu chuẩn đánh giá
Thiệt hại về cấu trúc Thiệt hại do ngập lụt Yếu tố ngoại cảnh khác Tổng Trọng số (= tổng/3)
Thiệt hại về cấu trúc - 1 1 2 0.667
Thiệt hại do ngập lụt 0 - 1 1 0.333
Tƣơng tự, các yếu tố ảnh hƣởng cũng đƣợc so sánh theo từng cặp giữa chúng và đƣợc gán cho các giá trị trọng số liên quan khác nhau. Các giá trị trọng số liên quan cho phép xếp hạng các yếu tố ảnh hƣởng theo mức độ của tác động gây tổn thƣơng đối với nhà cửa. Các kết quả đánh giá trọng số liên quan cho các yếu tố ảnh hƣởng đƣợc trình bày trong các bảng 2.2 và 2.3 tƣơng ứng với hai trƣờng hợp thiệt hại về cấu trúc và thiệt hại do ngập lụt. Trong trƣờng hợp sau, các yếu tố ảnh hƣởng d (thiết kế) và f (kết cấu nền
móng) khơng đƣợc xét đến vì chúng khơng chịu tác động của ngập lụt.
Bảng 2.3. Ma trận so sánh cặp đôi giữa các yếu tố ảnh hưởng đối với thiệt hại về cấu trúc Thiệt hại về cấu trúc m g s f d Yếu tố ngoại cảnh khác Tổng Trọng số liên quan (=tổng/1 5) m - 0 1 1 1 1 4 0.267 g 1 - 1 1 1 1 5 0.333 s 0 0 - 0 0 1 1 0.067 f 0 0 1 - 1 1 3 0.2 d 0 0 1 0 - 1 2 0.133 Yếu tố ngoại cảnh khác 0 0 0 0 0 - 0 0
Bảng 2.4. Ma trận so sánh cặp đôi giữa các yếu tố ảnh hưởng đối với thiệt hại do ngập lụt
Thiệt hại do ngập lụt M g s Yếu tố ngoại cảnh khác Tổng
Trọng số liên quan (=tổng/6) m - 0 0 1 1 0.167 g 1 - 0 1 2 0.333 s 1 1 - 1 3 0.5 Yếu tố ngoại cảnh khác 0 0 0 0 0 0
Tổng hợp kết quả từ các bảng 2.1, 2.2 và 2.3 ta đƣợc kết quả trình bày trong bảng 2.5. Đối với cả hai tiêu chuẩn đánh giá, trọng số tổng cộng của mỗi yếu tố ảnh hƣởng đƣợc tính bằng tích của trọng số tiêu chuẩn với trọng số liên quan của yếu tố ảnh hƣởng đang xét. Kết quả tính trọng số tổng cộng của các yếu tố ảnh hƣởng đƣợc trình bày trong bảng 8.
Bảng 2.5. Trọng số liên quan của các yếu tố ảnh hưởng
Trọng số của từng tiêu chuẩn Trọng số liên quan của m Trọng số liên quan của g Trọng số liên quan của s Trọng số liên quan của f Trọng số liên quan của d Thiệt hại về cấu trúc 0.667 0.267 0.333 0.067 0.2 0.133 Thiệt hại do ngập lụt 0.333 0.167 0.333 0.5 0 0
Bảng 2.6. Trọng số tổng cộng của các yếu tố ảnh hưởng Trọng số của m Trọng số của g Trọng số của s Trọng số của d Trọng số của f Thiệt hại về cấu trúc 0.178 0.222 0.045 0.089 0.133 Thiệt hại do ngập lụt 0.056 0.111 0.166 0 0 Tổng cộng 0.234 0.333 0.211 0.089 0.133 Từ các kết quả của bảng 2.6 và lƣu ý cơng thức (2.2), có thể viết biểu thức tính mức độ tổn thƣơng của tham số “Nhà cửa” dƣới dạng:
VNC= 0.234m + 0.333g+0.211s+0.089d+0.133f (2.3)
Giá trị của các yếu tố ảnh hƣởng m, g, s, d và f đƣợc xác định theo các tiêu chuẩn phụ thuộc điều kiện cụ thể tại khu vực nghiên cứu. Công thức (2.3) đƣợc sử dụng để tính tốn và thành lập bản đồ mức độ tổn thƣơng thành phần do sóng thần gây ra đối với nhà cửa tại khu vực nghiên cứu.
Đánh giá mức độ tổn thương cho tham số “Người”
Mức độ tổn thƣơng theo tham số “Ngƣời” có thể đƣợc hiểu nhƣ là khả năng bị thiệt hại về ngƣời do sóng thần gây ra tại khu vực nghiên cứu. Đối với tham số “ Ngƣời ”, các yếu tố ảnh hƣởng đƣợc xác định trong nghiên cứu này bao gồm:
- Mật độ dân số (d)
- Số lƣợng trẻ em, ngƣời trƣởng thành và ngƣời già (thành phần dân số) (n) - Giới tính (số lƣợng nữ) (g)
Tất cả các dữ liệu về các yếu tố ảnh hƣởng nêu trên phải đƣợc quy về một đơn vị tham chiếu thống nhất. Mức độ thiệt hại về ngƣời sẽ đƣợc tính tốn ứng với đơn vị tham chiếu này. Đơn vị tham chiếu nhỏ nhất cho tổn thƣơng về ngƣời có thể là một tịa nhà, nhƣng nếu khơng có đủ số liệu chi tiết thì có thể chọn đơn vị tham chiếu lớn hơn, nhƣ một phƣờng hay thậm chí một quận. Đối với mỗi đơn vị diện tích đã chọn, các thơng tin sau đây cũng cần biết:
Mùa có mật độ dân số cao và thấp.
Thời gian trung bình để sơ tán dân.
Cơng thức tính mức độ tổn thƣơng của tham số “Ngƣời” sẽ có dạng:
VN = KST{SNĐSC[PVC] + SNĐST[PVT]} (2.4) trong đó:
- KST là hệ số liên quan đến thời gian trung bình để sơ tán dân trong phạm vi đơn vị tham chiếu đã chọn, với giả thiết là thời gian báo động sóng thần xảy ra trƣớc 15 phút khi đợt sóng đầu tiên kéo đến. Các giá trị của hệ số KST đƣợc đề nghị nhƣ trong bảng 2.7, tuy nhiên giá trị này có thể đƣợc hiệu chỉnh tùy theo khả năng của hệ thống cảnh báo sóng thần;
- Giá trị SNĐ phụ thuộc vào việc thời gian sóng thần tấn cơng là ngày hay đêm, với
o SNĐ = VNC /5 (ban đêm, giả thiết là mọi ngƣời đang ở trong nhà) o SNĐ = V NC /10 + ½ (ban ngày, giả thiết là một nửa số dân đang ở
trong nhà và một nửa ở bên ngoài). - SC và ST là các hệ số chỉ mùa du lịch:
o Nếu đang trong mùa du lịch (lƣợng khách du lịch và mật độ dân cƣ cao):
SC = 1 nếu sóng thần xảy ra trong mùa du lịch
SC = 0 nếu sóng thần xảy ra lúc khơng phải mùa du lịch.
o Nếu đang không phải mùa du lịch (lƣợng khách du lịch và mật độ dân cƣ thấp):
ST = 1 nếu sóng thần xảy ra lúc khơng phải mùa du lịch ST = 0 nếu sóng thần xảy ra trong mùa du lịch
- PVC là mức độ tổn thƣơng của tham số “Ngƣời” trong đơn vị tham chiếu, đƣợc tính cho mùa có khách du lịch cao sử dụng cơng thức (2.5) và những yếu tố ảnh hƣởng đã đƣợc xác định ở trên với chỉ số C:
PVH = w1(dC) + w2(nC) + w3(gC) + w4(mC) (2.5) Các trọng số đƣợc xác định bằng phƣơng pháp phân tích đa tiêu chuẩn nhƣ trong trƣờng hợp tham số mơi trƣờng xây dựng đã trình bày ở trên. - Tƣơng tự, PVT là mức độ tổn thƣơng của tham số “Ngƣời” trong đơn vị tham chiếu, đƣợc tính cho mùa có khách du lịch thấp sử dụng cơng thức (16) và những yếu tố ảnh hƣởng đã đƣợc xác định ở trên với chỉ số T:
PVL = w1(dT) + w2(nT) + w3(gT) + w4(mT) (2.6) Các công thức (2.4), (2.5) và (2.6) đƣợc sử dụng để tính tốn và thành lập các bản đồ mức độ tổn thƣơng thành phần về ngƣời do sóng thần gây ra tại khu vực nghiên cứu.
Bảng 2.7. Các giá trị đề nghị cho hệ số KST
Báo động 15 trƣớc khi sóng đến
Thời gian sơ tán trung
bình (phút) Giá trị KST đề nghị
Khu vực 1 < 5 0.4
Khu vực 2 5 – 10 0.6
Khu vực 3 10 – 15 0.8
2.3.2.Độ nguy hiểm sóng thần
Trong trƣờng hợp đánh giá rủi ro sóng thần, độ nguy hiểm sóng thần đƣợc xác định là độ cao cực đại của cột nƣớc tại từng điểm nghiên cứu trong vùng ngập lụt. Bản đồ ngập lụt là sản phẩm của q trình mơ phỏng sóng thần lan truyền lên bờ và đƣợc thể hiện trên bản đồ khu vực bị ngập lụt cực đại. Mức độ sóng thần xâm nhập lên bờ phụ thuộc vào các đặc điểm chi tiết của khu vực ngập lụt và số liệu địa hình sẵn có (Priest, 1995).
Nhƣ đã trình bày ở trên, bản đồ ngập lụt do sóng thần đối với khu vực thành phố Nha Trang đƣợc khai thác từ kịch bản số 4 trong cơ sở dữ liệu 25 kịch bản sóng thần (Hình 3.12). Các kịch bản này đƣợc tính tốn và xây dựng trong khuôn khổ đề tài “Xây dựng cơ sở dữ liệu kịch bản sóng thần” do Vũ Thanh Ca chủ nhiệm [1].
Giá trị độ nguy hiểm ngập lụt (H) đƣợc phân ra thành 4 cấp độ tƣơng ứng với các giá trị độ sâu ngập lụt. - Từ 0 3m: H = 1 - Từ 3 6m: H = 2 - Từ 6 9m: H = 3 - >= 9m : H =4 2.3.3. Mức độ rủi ro do sóng thần
Nhƣ đã trình bày ở trên, giá trị độ rủi ro đƣợc tính tốn thơng qua giá trị mức độ tổn thƣơng và giá trị độ nguy hiểm ngập lụt sóng thần. Giá trị mức độ tổn thƣơng trong khoảng từ 1 đến 5 và giá trị độ nguy hiểm ngập lụt nằm trong khỏang từ 1 đến 4. Do vậy, giá trị mức độ rủi ro sóng thần cho từng yếu tố mức độ tổn thƣơng đƣợc xác định bởi cơng thức:
Trong đó,V mức độ tổn thƣơng; H là mức độ nguy hiểm ngập lụt và R là giá trị rủi ro. Giá trị R phải là số nguyên và nằm trong khoảng từ 1 đến 5. Ở đây, Giá trị R = 5 là mức độ rủi ro lớn nhất.
Trên cơ sở quy trình và phƣơng pháp luận trình bày ở trên, luận văn đã bƣớc đầu áp dụng tính tốn mức độ rủi ro sóng thần cho khu vực thành phố Nha Trang với hai tham số chính là nhà cửa và ngƣời. Các kết quả tính tốn sẽ đƣợc hiển thị dƣới dạng bản đồ mức đô rủi ro, trên cơ sở áp dụng công cụ GIS. Trong chƣơng tiếp theo sẽ trình bày chi tiết việc thành lập bản đồ độ rủi ro sóng thần cho khu vực đơ thị của thành phố Nha Trang.
CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ĐỘ RỦI RO SÓNG THẦN GÂY RA ĐỐI VỚI KHU VỰC THÀNH PHỐ NHA TRANG
Trong chƣơng này, phƣơng pháp luận đánh giá độ rủi ro sóng thần đƣợc áp dụng thử nghiệm cho một khu vực đô thị của thành phố Nha Trang theo quy trình minh họa trên hình 2.1 ở chƣơng 2. Tồn bộ quy trình đánh giá độ rủi ro sóng thần đƣợc thực hiện với sự trợ giúp của công nghệ GIS. Dƣới đây là mô tả chi tiết các nội dung đã thực hiện.
3.1. Khu vực nghiên cứu
Khu vực nghiên cứu đƣợc lựa chọn nằm sát đƣờng bờ biển, bao gồm 11 phƣờng nội thành của thành phố Nha Trang với diện tích 7,9 km2 và tổng số dân là 163.885 ngƣời (Hình 3.1).
Bảng 3.1: Dân số và diện tích các phường khu vực nghiên cứu năm 2009.
STT Tên Phƣờng Dân số (ngƣời) Diện tích (km2)
1 Vĩnh Phƣớc 20.662 1,09 2 Vĩnh Thọ 14.823 1,3 3 Vạn Thắng 13.012 0,28 4 Xƣơng Huân 17.873 0,61 5 Phƣơng Sài 13.284 0,29 6 Phƣớc Tân 13.103 0,48 7 Phƣớc Tiến 12.680 0,3 8 Phƣớc Hòa 14.461 1,12 9 Tân Lập 16.242 0,59