1.5.4.4.1. Nội dung bản đồ ngập lụt
Bản đồ ngập lụt là một loại bản đồ chuyên đề nên gồm hai nhóm nội dung: nhóm nội dung nền cơ sở địa lý và nhóm nội dung chuyên đề (ngành). Mức độ chi tiết của từng nội dung phụ thuộc tỷ lệ bản đồ và đặc điểm địa lý khu vực lãnh thổ mà bản đồ thể hiện.
- Nhóm nội dung nền cơ sở địa lý:
Dáng đất - đây là một nội dung ảnh hưởng trực tiếp đến mức ngập, nên được thể hiện chi tiết, được biểu thị bằng đường bình độ và điểm ghi chú độ cao.
Thuỷ hệ: là nguồn tiêu thoát nước khi lũ, lụt, cần thể hiện chi tiết hệ thống sông, hồ.
Hệ thống giao thông: Hệ thống giao thông thể hiện: đường sắt, đường bộ và các công trình giao thông có liên quan.
Biểu thị đường địa giới hành chính các cấp
Biểu thị các yếu tố nội dung khác như: các điểm địa vật độc lập quan trọng có tính định hướng và các công trình kinh tế, văn hóa - xã hội;
Ghi chú địa danh, tên các đơn vị hành chính giáp ranh và các ghi chú cần thiết khác.
- Nhóm nội dung chuyên đề:
1.5.4.4.2. Phương pháp thể hiện
Để biểu thị nội dung cho bản đồ ngập lụt, có thể áp dụng các phương pháp thể hiện nội dung bản đồ sau:
- Phương pháp ký hiệu: để thể hiện các đối tượng dạng điểm như các điểm khống chế trắc địa, các ký hiệu thể hiện các đối tượng kinh tế, văn hoá, xã hội,...
- Phương pháp ký hiệu tuyến: để thể hiện các đối tượng dạng tuyến: đường giao thông, các đối tượng thuỷ hệ hình tuyến, ranh giới các cấp hành chính,...
- Phương pháp đường đẳng trị: để thể hiện độ cao bằng đường bình độ, khoanh vùng các vùng có cùng mức độ ngập lụt.
1.5.4.5. Các phương pháp thành lập bản đồ ngập lụt
1.5.4.5.1. 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 lụt 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 lụt. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi tốn nhiều công sức, kinh phí và thời gian. Do vậy không hiệu quả.
1.5.4.5.2. Phương pháp nghiên cứu cơ chế và biến trình lũ thông qua các mô hình dự báo lũ dưới góc nhìn của thuỷ văn học 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 lũ, các công trình dân sinh có nguy cơ bị
phá hỏng bởi lũ, 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.
1.5.4.5.3. Phương pháp dựa vào nghiên cứu tai biến lũ lụt trên quan điểm địa mạo điểm địa mạo
Các nhà Địa mạo học trên cơ sở nghiên cứu lũ 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 lũ lụt trong hiện tại và tương lai.
1.5.4.5.4. Phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS
Đây là hướng nghiên cứu và cảnh báo lũ lụt 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 lũ lụt từ ảnh có thể giúp các nhà nghiên cứu thành lập được bản đồ hiện trạng lũ lụt hay đặc điểm của vùng ngập lụt 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 lũ lụt 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 là những tài liệu quý giá trong việc theo dõi và nghiên cứu diễn biến của lũ 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 lũ lụt ở quy mô vùng, ở quy mô lớn hơn có ảnh NOAA, MOS-1 hay MESSR... Một trong những tấm bản đồ lũ 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 lũ 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 lũ lụt trên một vùng nào đó. Nhờ vậy có thể quan trắc được diễn biến của lũ 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.
Luận văn đã áp dụng phương pháp này để thành lập bản đồ ngập lụt và đánh giá thiệt hại do ngập lụt một số khu vực tỉnh Quảng Nam.
1.5.5. Nhu cầu thành lập bản đồ ngập lụt
Cũng như một số quốc gia khác, ở nước ta lũ lụt được xem là một trong những thiên tai chủ yếu tác động tiêu cực đến hoạt động sản xuất và đời sống. Do nằm ở khu vực nhiệt đới gió mùa và chịu tác động của sự hình thành và hoạt động của bão ở Thái Bình Dương nên thiên tai do bão, lũ, lụt có tính lặp đi lặp lại và hàng năm Việt Nam chịu khá nhiều tổn thất về người và tài sản làm ảnh hưởng đến các hoạt động kinh tế, xã hội không chỉ đối với một vài lưu vực nhỏ mà có khi còn tác động đến cả một khu vực tương đối rộng. Trong số các biện pháp tổng thể nhằm giảm thiểu nguy cơ thiệt hại do lũ lụt, bên cạnh các biện pháp công trình thì biện pháp phi công trình cũng được xem là quan trọng, trong đó, đặc biệt là công tác dự báo, cảnh báo lũ, lụt. Nếu công tác cảnh báo được thực hiện tốt, dự báo có độ bảo đảm cao, kịp thời và người dân hiểu rõ mức độ lũ, lụt đã và sẽ xảy ra sẽ góp phần quyết định để giảm thiệt hại về người, tài sản của nhà nước và của người dân.
Bản đồ ngập lụt được thành lập sẽ xác định được các yếu tố như mức độ ngập lụt, diện tích ngập lụt v.v. Từ các thông tin này, có thể tính toán, dự đoán ra những khu vực
có nguy ngập lụt ở các cấp độ khác nhau, nguy cơ lở đất, bị lũ quét cao, ước tính được với lưu lượng mưa bao nhiêu, thời gian bao lâu thì có nguy cơ xảy ra lũ. Từ các dự đoán đó, địa phương sẽ có thể di dời các khu dân cư ra khỏi vùng nguy hiểm, hoặc dự báo sớm về các khả năng thiên tai xảy ra, quy hoạch lãnh thổ, v.v.
Bản đồ ngập lụt cho phép nắm được khả năng ngập lụt khi dự báo được diễn biến mực nước ở một vị trí nào đó trong khu vực ngập. Điều này rất cần thiết cho các nhà quản lý khi quyết định xử lý tình huống khẩn cấp. Mục đích xây dựng bản đồ ngập lụt nhằm:
- Cho biết trước diện ngập, mức ngập tại bất kỳ điểm nào trong vùng ngập khi biết được cấp mực nước lũ tại điểm chốt.
- Tạo cơ sở lựa chọn và phối hợp các biện pháp phòng lụt, ngập úng. Như đã biết, quy hoạch phòng ngập úng đô thị bao gồm nhiều biện pháp như đê bao, kè, hồ hoặc hầm chứa nước, đường thoát nước .v.v. đến các biện pháp phi công trình như phân vùng ngập lụt, quy hoạch quản lý sử dụng đất và quy chế xây dựng trong khu vực có nguy cơ ngập úng.
- Trợ giúp thực hiện phân vùng quản lý sử dụng đất trong khu vực thường xuyên ngập úng. Các công trình phòng ngập không thể bảo đảm hoàn toàn để loại trừ nguy cơ ngập úng; quy mô và mức bảo vệ của các công trình đó bao giờ cũng có giới hạn nhất định. Thêm vào đó, hậu quả của việc xây dựng là nhiều khu vực đất tự nhiên như ruộng lúa, đầm trước đây là nơi thấm và trữ nước nay đã và sẽ trở thành các khu vực không thấm nước do đó nguy cơ ngập lụt lại được tăng cường. Cho nên cần nghiên cứu tính toán quy mô các công trình khống chế ngập úng cho phù hợp với cao độ san nền hợp lý.
- Tạo cơ sở nghiên cứu biện pháp phòng ngập trong xây dựng cơ bản. Khi bắt buộc phải chấp nhận việc xây dựng công trình trong vùng có nguy cơ ngập úng thì ngoài biện pháp công trình cần có các giải pháp kỹ thuật nhằm tăng cường sức chịu đựng của công trình đối với ngập úng. Trong trường hợp như vậy các thông số thủy văn như độ
sâu ngập, thời gian ngập, tốc độ dòng chảy và cả lượng cát bùn là những thông tin rất cần thiết để xác định các giải pháp kỹ thuật tăng cường nói trên.
- Thiết kế các công trình khống chế ngập úng. Việc thiết kế các công trình khống chế ngập như hồ chứa, trạm bơm phải dựa vào nhiều tài liệu nghiên cứu, tính toán thủy văn, thủy lực trong đó bản đồ nguy cơ ngập lụt (NCNL) là tài liệu không thể thiếu. Nó giúp việc đánh giá nguy c thiệt hại trung bình hàng năm và việc phân tích chi phí - lợi ích của những dự án công trình phòng ngập.
1.5.6. Phương pháp ước tính thiệt hại
Để ước tính thiệt hại do ngập lụt, đề tài sử dụng phương pháp đánh giá thiệt hại ECLAC. Phương pháp ECLAC là một phương pháp được áp dụng để tính thiệt hại do tai biến thiên nhiên khá phổ biến trên thế giới, như Thái Lan, Trung Quốc, v.v . Phương pháp ECLAC là sử dụng các lớp thông tin về nước ngập lụt theo các mức ngập khác nhau chồng phủ lên các lớp thông tin về hiện trạng sử dụng đất của cùng khu vực để từ đó tính ra diện tích ngập lụt của từng loại hình sử dụng đất.
Khi biết các thông tin giá trị của các đối tượng sử dụng đất trên diện tích ngập lụt ta có thể ước tính ra tiền thiệt hại đối với đối tượng đó.
1.5.7. Các quan điểm và phương pháp nghiên cứu
1.5.7.1. Những quan điểm khoa học vận dụng trong nghiên cứu thành lập bản đồ ngập lụt
- Quan điểm hệ thống: Quan điểm hệ thống là một quan điểm khoa học được áp dụng rất rộng rãi trong nghiên cứu. Khi thành lập bản đồ cần lựa chọn và lập luận một cách khoa học tổng thể các hiện tượng, đối tượng được thể hiện trên bản đồ. Khi thành lập bản đồ bằng GIS, quan điểm hệ thống được thể hiện rõ trong phân tích lớp đối tượng, phân cấp các đối tượng, xây dựng các hệ thống ký hiệu, đặc biệt là khái quát hóa nội dung các bản đồ.
- Quan điểm tổng hợp: Con người sống và hoạt động trong lớp vỏ địa lý. Lớp vỏ địa lý được hình thành bởi nhiều yếu tố, nhiều thành phần tự nhiên và kinh tế - xã hội. Các yếu tố, các thành phần này có mối quan hệ qua lại chặt chẽ với nhau. Khi xây dựng bản đồ phải được xây dựng trên quan điểm hệ thống và tổng hợp. Quan điểm này được thể hiện ở sự lựa chọn các chủ đề và nội dung của mỗi bản đồ, ở sự lựa chọn các chỉ số, chỉ tiêu biểu hiện, ở tổng quát hóa các yếu tố nội dung bản đồ, ở sự phân cấp các đối tượng: chung bao hàm riêng, nhỏ nằm trong lớn, chi tiết và bao quát, ở phương pháp thành lập và sử dụng bản đồ.
- Quan điểm lãnh thổ: Sự khác biệt về điều kiện tự nhiên của lãnh thổ, dẫn đến sự khác biệt về đặc trưng kinh tế - xã hội. Trong xây dựng bản đồ cần quán triệt quan điểm lãnh thổ khi tiến hành tổng quát hóa các đối tượng nội dung bản đồ cho phù hợp