Ngày nay tai biến lũ lụt xảy ra ngày càng lớn cả về quy mô lẫn tần suất, kéo theo là thiệt hại khôn lường về người và của. Tổn thương do lũ lụt để lại trên mọi lĩnh vực tự nhiên, kinh tế - xã hội và mơi trường khơng chỉ hữu hình như: nhà ở, giao thơng vận tải và các cơ sở hạ tầng, dịch vụ khác, đặc biệt là trong lĩnh vực kinh tế - xã hội: công, nông nghiệp, thủy sản, vv… mà còn là những thiệt hại vơ hình trong các lĩnh vực văn hóa, y tế, giáo dục và môi trường sống, vv.. Tổng hợp các thiệt hại đó được gói trọn trong khái niệm tính dễ bị tổn thương theo cách tiếp cận tổng hợp đã bàn ở Chương 1.
Một đánh giá tính dễ bị tổn thương gây nên bởi lũ lụt được xem xét trong hai mối liên hệ chính là: (1) quy mô và tần suất lũ tăng lên trong điều kiện biến đổi khí hậu quy mơ tồn cầu, việc quản lý và vận hành các cơng trình thủy lợi, thủy điện trên lưu vực chưa thực sự tối ưu và điều kiện thích ứng của cơ sở hạ tầng trước tai biến lũ; (2) sự phát triển quy mô dân số và kinh tế - xã hội dẫn đến sự tăng nguy cơ thiệt hại về người và của trước tai biến lũ lụt. Việc xác định tính dễ bị tổn thương đối với từng khu vực cụ thể là cơng cụ để phịng chống nhằm giảm nhẹ những thiệt hại do lũ lụt gây ra một cách có hiệu quả nhất.
Tính dễ bị tổn thương thường được xét trong bối cảnh một hiện tượng thiên tai cụ thể, mà ở đây là lũ lụt trong mối liên hệ với các điều kiện về không gian và thời gian nhất định [69]. Trong bài toán cụ thể này thì tính dễ bị tổn thương được xét trong mối quan hệ tương hỗ giữa tai biến lũ lụt và các điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và môi trường của một lưu vực sông. Việc lựa chọn một phương pháp gián tiếp hay trực tiếp, đơn giản hay phức tạp để đánh giá tính dễ bị tổn thương là phụ thuộc rất nhiều vào dữ liệu về các khía cạnh đã nêu. Để làm được điều đó cần thiết
phải xem xét tính dễ bị tổn thương của một hệ thống chịu trước tác động của một tai biến lũ lụt nhất định. Thơng thường, tính dễ bị tổn thương có thể được cấu thành từ 4 tiêu chí là nguy cơ lũ lụt, độ phơi nhiễm, tính nhạy và khả năng chống chịu:
Chỉ số dễ bị tổn thương được coi là hàm số của các tiêu chí nguy cơ lũ, độ phơi nhiễm, tính nhạy và khả năng chống chịu theo công thức (2.1):
V = f(H, E, S A) (2.1)
trong đó, V- là chỉ số dễ bị tổn thương lũ lụt; H – nguy cơ lũ lụt; E – độ phơi nhiễm; S – tính nhạy và A – khả năng chống chịu.
Cơng thức tính chỉ số dễ bị tổn thương theo quan hệ (2.1) đã được nhiều tác giả [43, 52, 72, 77,92, 94, 104, 113] đề xuất. Tuy nhiên, tựu trung lại có hai dạng chính là cơng thức tích và và cơng thức tổng: - Cơng thức tích [85, 106, 120, 127, 130]: (2.2) - Công thức tổng [73, 75]: (2.3) trong đó, V – chỉ số dễ bị tổn thương, Xi – các tiêu chí, wi – trọng số của các tiêu
chí, n – tổng số biến.
Cơng thức tích có ưu điểm phù hợp với tính chất xác suất, khoảng dao động giá trị chỉ số nhỏ nên ít xảy ra giá trị thiên lớn, tuy nhiên nếu một trong các tiêu chí nhận giá trị bằng 0 thì chỉ số sẽ nhận giá trị bằng 0. Ngược lại, công thức tổng cho giá trị chỉ số bằng 0 là rất ít, thậm chí khơng có. Một khu vực sẽ nhận một giá trị chỉ số dễ bị tổn thương nhất định (>0), điều này phù hợp với mục đích tính chỉ số dễ bị tổn thương phục vụ quy hoạch và quản lý tai biến lũ lụt. Vì vậy, luận án sẽ sử dụng công thức cộng để xác định chỉ số dễ bị tổn thương lũ lụt. Cụ thể:
trong đó: Vj – chỉ số dễ bị tổn thương lũ lụt nút j Hj : giá trị tiêu chí nguy cơ lũ lụt;
Ej: giá trị tiêu chí độ phơi nhiễm
Sj; giá trị tiêu chí tính nhạy
Aj : giá trị tiêu chí khả năng chống chịu
wH, wE, wS, wA: trọng số của 4 tiêu chí (tổng giá trị 4 trọng số = 1)
- Nguy cơ lũ lụt H được hiểu như là mối đe dọa trực tiếp, bao hàm tính chất,
mức độ của lũ lụt: độ sâu ngập lụt, thời gian ngập lụt và vận tốc dòng chảy lũ:
Hj = H1j*wH1 + H2j*wH2 + H3j*wH3 (2.5)
trong đó: Hj – giá trị tiêu chí nguy cơ lũ lụt nút j H1j : giá trị biến độ sâu ngập lụt;
H2j : giá trị biến thời gian ngập lụt;
H3j : giá trị biến vận tốc dòng chảy lũ.
wH1, wH2, wH3: trọng số của 3 biến đặc trưng lũ (tổng giá trị 3 trọng số = 1)
- Độ phơi nhiễm E là tính chất và mức độ tiếp xúc của hệ thống với tai biến lũ lụt, thể hiện qua các loại hình sử dụng đất. Giá trị tiêu chí độ phơi nhiễm được xác định từ giá trị các biến sử dụng đất;
- Tính nhạy S là biểu hiện của hệ thống xã hội thông qua các hoạt động sống
của con người trước tai biến lũ lụt, gồm 4 thành phần: nhân khẩu, sinh kế, kết cấu hạ tầng và môi trường;
Sj = S.nkj*wS.nkj + S.skj*wS.skj + S.csj*wS.tbj + S.mtj*wS.mtj (2.6)
trong đó: Sj – giá trị tiêu chí nguy tính nhạy xã j S.nkj : giá trị thành phần nhân khẩu xã j;
S.csj : giá trị thành phần kết cấu xã hội – y tế xã j;
S.mtj : giá trị thành phần điều kiện môi trường xã j.
wS.nk, wS.sk, wS.cs, wS.mt: trọng số của 4 thành phần (tổng giá trị 4 trọng số = 1)
- Khả năng chống chịu A là phản ứng của lưu vực trước tai biến lũ lụt nhằm
hạn chế tính dễ bị tổn thương do lũ, gồm 4 thành phần: điều kiện, kinh nghiệm, sự
hỗ trợ và khả năng phục hồi.
Aj = A.đkj*wA.dkj + A.knj*wA.knj + A.htj*wA.htj+ A.phj*wA.phj (2.7)
trong đó: Aj – giá trị tiêu chí nguy khả năng chống chịu xã j A.đkj : giá trị thành phần điều kiện chống lũ xã j; A.knj : giá trị thành phần kinh nghiệm chống lũ xã j;
A.htj : giá trị thành phần sự hỗ trợ xã j;
A.phj : giá trị thành phần khả năng tự phục hồi xã j.
wA.đk, wA.kn, wA.ht, wA.ph: trọng số của 4 thành phần (tổng giá trị 4 trọng số = 1)
- Giá trị các thành phần thuộc 2 tiêu chí tính nhạy và khả năng chống chịu được tính theo cơng thức:
(2.8) trong đó: Mj – giá trị thành phần thứ j;
Yij – giá trị biến thứ i thuộc thành phần j;
wij – trọng số biến thứ i thuộc thành phần thứ j; m – tổng số biến thuộc thành phần thứ j.
Cả 4 tiêu chí trên trong các nghiên cứu trước đây đã được đưa vào các phương pháp tính tốn, tùy thuộc vào cách đặt vấn đề, mục đích của bài tốn cần giải quyết trong những điều kiện không, thời gian nhất định. Để lựa chọn một phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương thích hợp cho một lưu vực cụ thể thì cần thiết phải
phân tích, đánh giá ưu, nhược điểm và khả năng áp dụng của từng phương pháp. 2.2 XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH DỄ BỊ TỔN THƯƠNG
Cùng với khái niệm thì phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương cũng ngày càng phát triển đa dạng. Các phương pháp này có thể nhóm lại theo hai hướng đánh giá: (1) trực tiếp - mang tính định tính và (2) gián tiếp – mang tính định lượng (thơng qua bộ chỉ số). Dưới đây, luận án sẽ giới thiệu, phân tích và đánh giá một số phương pháp đang được sử dụng trong và ngoài nước để xây dựng một phương án tính tốn tính dễ bị tổn thương phù hợp nhất với một lưu vực sông cụ thể (Vu Gia - Thu Bồn) như: phương pháp điều tra xã hội học, phương pháp tích hợp bản đồ và phương pháp chỉ số.
2.2.1 Phương pháp điều tra xã hội học
Phương pháp điều tra xã hội học dựa vào các thông tin nhận được từ phiếu điều tra theo những tiêu chí mà người nghiên cứu cần thu thập. Thơng tin có thể được thu thập bằng cách điều tra trực tiếp hoặc là câu hỏi ghi trên phiếu, hoặc là ghi âm, ghi hình dưới hình thức phỏng vấn trên thực địa, vv..
Kết quả điều tra xã hội học được sử dụng trực tiếp để đánh giá các thiệt hại do tai biến gây nên cả trong và sau sự kiện, hay nói cách khác là đánh giá tính dễ bị tổn thương. Phương pháp này có ưu điểm là thơng tin nhận được từ đối tượng chịu rủi ro và có thể cho các nhận định nhanh chóng, rất tiện lợi cho việc lập các báo cáo ước tính thiệt hại (ước tính tổn thương tức thời). Tuy nhiên, để phục vụ việc lập quy hoạch hay xây dựng một chiến lược dài hạn ứng phó với tai biến thì dừng lại ở điều tra xã hội học là chưa đủ. Vấn đề chính là các bộ phiếu này cịn mang tính chủ quan của người hỏi lẫn người trả lời. Các phiếu điều tra nhiều khi cho kết quả khác nhau trước cùng một tai biến phụ thuộc vào trình độ, nhận thức cả chủ thể và khách thể, điều đó làm giảm tính khách quan trong cách giải quyết vấn đề. Thông thường các câu hỏi đặt ra dưới dạng phiếu hay phỏng vấn có thể thiên nặng hay thiên nhẹ đối với một trong các tiêu chí cấu thành tính dễ bị tổn thương, do đó nếu cần đánh giá chi tiết cho từng tiêu chí thì có thể sử dụng theo phương pháp này. Ngược lại, để
đánh giá tổng hợp tính dễ bị tổn thương thì địi hỏi bộ phiếu cần được xử lý, mà sẽ xét chi tiết ở các mục sau.
2.2.2 Phương pháp tích hợp bản đồ
Bản đồ được hiểu như là một lớp thông tin đã được chuẩn hóa, phản ánh tính phân bố theo khơng gian các lớp thông tin được nhận từ bản đồ chủ yếu là các thông tin về điều kiện tự nhiên. Trong các bản đồ sử dụng để đánh giá tính dễ bị tổn thương thì bản đồ hiện trạng sử dụng đất được coi trọng hơn cả, bởi vì: (1) nó chính là kết quả tác động tương hỗ giữa các hợp phần tự nhiên khác, (2) nó là yếu tố biến động lớn nhất theo chuỗi thời gian.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, phương pháp hệ thống thông tin địa lý (GIS) ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong việc thành lập và tích hợp các bản đồ số, nhanh chóng mang lại những kết quả khách quan và chính xác.
Tính dễ bị tổn thương trong [71] được xác định thơng qua các tiêu chí như: độ phơi nhiễm, tính nhạy, khả năng chống chịu phản ánh các đặc tính tự nhiên, kinh tế - xã hội hoặc chi tiết đến các yếu tố phản ánh tính trạng tổn thương trong các lĩnh vực nơng nghiệp, cơng nghiệp, thủy sản,… [44].
Tính tổn thương được đánh giá dựa trên các tiêu chí, các nhóm yếu tố đã được lựa chọn, là sự tích hợp các bản đồ được thành lập riêng cho từng tiêu chí: nguy cơ ngập lụt, độ phơi nhiễm, tính nhạy và khả năng chống chịu. Các giá trị tích hợp là tổng đại số của các tiêu chí trên từng điểm đại diện cho từng ô lưới, tùy theo tỷ lệ bản đồ được thành lập (Hình 2.1).
Cơ sở dữ liệu các hợp phần tự nhiên được thể hiện dưới dạng bản đồ là những đặc trưng có tính ổn định theo thời gian, sự tích hợp chúng là bức tranh đầy đủ nhất về tính dễ bị tổn thương của lưu vực, đặc biệt xét theo tiêu chí độ phơi nhiễm và tính nhạy. Với ưu điểm mang tính khái quát cao, phương pháp tích hợp bản đồ đã bổ sung một cách có hiệu quả khi kết hợp với các thông tin thu thập từ phiếu điều tra xã hội học. Nếu như các thông tin từ phiếu điều tra là phản ánh thực tế tại một
điểm điều tra cụ thể thì với sự hiện diện của các thông tin trên bản đồ sẽ cho phép nhân rộng các đặc tính đó từ điểm thành diện, có nghĩa chúng ta có thể khoanh vùng các khu vực đồng nhất tương đối về mức độ dễ bị tổn thương.
Hình 2.1: Hình ảnh minh họa phương pháp tích hợp bản đồ theo sơ đồ khối đánh giá tính dễ bị tổn thương lũ lụt
Ưu điểm của phương pháp là thu thập được nhiều thông tin (đặc biệt là tự nhiên), tuy nhiên các thông tin này không đồng nhất (phương pháp, tỷ lệ, khác nhau…) do đó, nên áp dụng phương pháp cũng chỉ để bổ sung số liệu. Kết quả của bản đồ thành phần tự nhiên là tồn tại khách quan ngoài ý muốn của con người, tuy nhiên tính dễ bị tổn thương lại phụ thuộc vào chính bản thân đối tượng nghiên cứu. Do vậy, chỉ sử dụng phương pháp này để đánh giá tính dễ bị tổn thương cho một lưu vực cụ thể là chưa trọn vẹn, vì thiếu sự tác động của yếu tố kinh tế - xã hội lên hệ thống.
Do đó, đối với bài tốn luận án đang xét thì hai phương pháp trên chủ yếu phục vụ để thu thập thông tin, số liệu phục vụ cho việc đánh giá tính dễ bị tổn thương. Hơn nữa do việc thu thập thông tin để xác định 4 tiêu chí thường không đồng nhất (quy mô, thứ nguyên, vv..) cho nên các nhà nghiên cứu đã đề xuất tính tốn tính dễ bị tổn thương thông qua chỉ số.
2.2.3 Phương pháp tính chỉ số
Ngồi các phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương trực tiếp thì các phương pháp gián tiếp (xây dựng bộ chỉ số để đánh giá tính dễ bị tổn thương) cũng đang được sử dụng rộng rãi ở trong và ngoài nước [71, 76, 94].
Xây dựng bộ chỉ số dễ bị tổn thương lũ lụt gồm các bước: 1- Lựa chọn vùng nghiên cứu; 2- Thiết lập các tiêu chí; 3- Chuẩn hóa các biến số; 4- Xác định trọng số; 5- Tính giá trị chỉ số dễ bị tổn thương; 6- Xây dựng bản đồ mức độ tổn thương do lũ lụt; 7- Phân tích, đánh giá mức độ tổn thương lũ lụt. Sơ đồ thực hiện các bước được thể hiện trong hình 2.2.
Hình 2.2: Sơ đồ khối phương pháp chỉ số đánh giá tính dễ bị tổn thương do lũ lụt trong đó:
- H, T, V – các đặc trưng: độ sâu ngập lụt, thời gian ngập và vận tốc dòng chảy lũ; - NK, SK, CS, MT – các thành phần: nhân khẩu học, sinh kế, cơ sở hạ tầng và môi
trường;
- ĐK, KN, HT, PH – các thành phần: điều kiện chống lũ, khả năng chống lũ, sự hỗ trợ và khả năng phục hồi.
Bước 1: Lựa chọn vùng nghiên cứu. Vùng nghiên cứu được lựa chọn là lưu vực hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn, nơi hàng năm phải hứng chịu sự khốc liệt của lũ lụt.
Bước 2: Thiết lập bộ tiêu chí. Để triển khai việc thiết lập bộ tiêu chí đánh giá
tính dễ bị tổn thương lũ lụt cho lưu vực sông cần phải tập hợp những dữ kiện về tự nhiên, kinh tế - xã hội và môi trường trong mối liên quan đến tai biến lũ lụt. Các phản ứng của lưu vực nhiều khi là thể hiện đơn lẻ lên từng tiêu chí nhưng có khi lại thể hiện lên nhiều tiêu chí. Xuất phát từ quan điểm, mục tiêu cần đánh giá mà lựa chọn xếp yếu tố ảnh hưởng này vào tiêu chí này hay tiêu chí kia.
Trên cơ sở lý luận đã tổng quan ở Chương 1, luận án này chọn bộ tiêu chí gồm 4 thành phần: nguy cơ ngập lụt, độ phơi nhiễm, tính nhạy và khả năng chống chịu để mơ tả tính dễ bị tổn thương của lưu vực trước tai biến lũ lụt. Bộ tiêu chí được xác lập bằng cách xác định riêng lẻ từng tiêu chí, sau đó được tổng hợp lại theo phương pháp được lựa chọn, cụ thể như sau:
+ Tiêu chí nguy cơ ngập lụt phản ánh tính chất, quy mơ, cường độ của tai biến lũ lụt, nó được coi là mối đe dọa trực tiếp đến hệ thống. Các đặc trưng thuộc tiêu chí này có thể là: độ sâu ngập lụt, thời gian ngập lụt, diện tích ngập, vận tốc dịng chảy