đến năm 1975 cho các vùng ở khu vực phía Nam) đến năm 2010 trên toàn quốc đã có ít nhất 478 trận lũ quét với các quy mô khác nhau. Các vị trí xuất hiện lũ quét thường ở quy mô nhỏ đến lớn, có trận chỉ bao gồm khu vực nhỏ như một bản, nhóm dân cư ven sườn núi, có trận xảy ra trên quy mô lớn trải dài trên một lưu vực sông, suối (như trận lũ quét năm 2002 ở Hương Sơn - Hương Khê - Hà Tĩnh, trận lũ quét dọc suối Ngà - Ngòi Lao năm 2005 tại Văn Chấn - Nghĩa Lộ - Yên Bái).
Ở hầu hết các tỉnh miền núi và trung du trên toàn lãnh thổ nước ta đều có lũ quét, sạt lở đất có nguồn gốc từ mưa lớn như ở Sơn La, Điện Biên, Lai Châu, Lào Cai, Yên Bái, Hà Giang, Tuyên Quang, Bắc Cạn, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hòa Bình, Cao Bằng, Lạng Sơn, Thái Nguyên, Quảng Ninh, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Thành phố Đà Nẵng, Quảng Nam, các tỉnh khu vực Tây Nguyên và Nam Trung Bộ.
Các khu vực đã xảy ra lũ quét trên lãnh thổ Việt Nam trong giai đoạn 1953 - 2010 được thể hiện trong Hình 1.2.
Hình 1.2: Các khu vực đã xảy ra lũ quét trên lãnh thổ Việt Nam trong giai đoạn 1953 - 2010 [9]
Phần lớn các trận lũ quét đều xảy ra ở khu vực miền núi hẻo lánh, địa hình có độ dốc lớn, dân cư thưa thớt, tuy nhiên có những trận lũ quét xảy ra có sức tàn phá lớn mang tính huỷ diệt gây tổn thất lớn về tính mạng và tài sản của nhân dân, đặc biệt là những hộ dân sống ở các thung lũng sông khi có lũ quét tràn qua.
Theo thống kê của Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường và các tài liệu khác, diễn biến các trận lũ quét gây thiệt hại trên lãnh thổ Việt Nam trong các thời kỳ được trình bày trong Bảng 1.1:
Bảng 1.1: Diễn biến lũ quét trong thời kỳ từ năm 1970 – 2010
Thời gian Số trận lũ quét
1970 - 1979 7
1980 - 1989 8
1990 - 2000 107
2001 - 2010 153
Diễn biến về số trận lũ quét hàng năm và xu thế diễn biến lũ quét ngày càng gia tăng nghiêm trọng trong khoảng vài chục năm trở lại đây ở Việt Nam. Mối quan hệ giữa thời gian và số trận lũ quét hàng năm được thể hiện ở Hình 1.3 và Hình 1.4.
Hình 1.3: Diễn biến về số trận lũ quét hàng năm (1990 - 2010) [9]
Những năm lũ quét xảy ra nhiều trên toàn quốc: các năm 2000, 2001, 2004 mỗi năm có 14 trận, năm 2005 có 15 trận, năm 2006 có 16 trận, năm 2007, 2008, 2009 có 17 trận, năm 2010 có số trận lũ quét xảy ra nhiều nhất 18 trận. Thời kỳ từ 1990 - 2010 có 260 trận lũ quét đã xảy ra trên địa bàn cả nước. Tính trung bình thời kỳ 1990 - 2010 mỗi năm trung bình có trên 12 trận lũ quét xảy ra, những năm có số trận lũ quét xảy ra ít nhất cũng lên đến 4 trận.
Hình 1.4: Xu thế diễn biến lũ quét trong thời kỳ 1990-2010 [9]
Một số hình ảnh về lũ quét ở Việt Nam:
Hình 1.5: Lũ quét tại Hà Tĩnh, xảy ra ngày 17/9/2002
Hình 1.6: Lũ quét tại Hà Giang, xảy ra ngày 19/7/2004
Hình 1.7: Lũ quét tại Bát Xát (Lào Cai), xảy ra ngày 15/8/2010
Hình 1.8: Lũ quét làm sạt lở đường Quốc lộ ở Yên Bái (29/9/2005)
Hình 1.9: Lũ quét tại Thái Nguyên, xảy ra ngày 03/5/2013
1.3. TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG BẢN ĐỒ LŨ QUÉT Ở VIỆT NAM
Lũ quét, sạt lở đất thường xảy ra rất nhanh ở các tỉnh miền núi và trung du, vùng sâu, vùng xa, nơi hầu như không có phương tiện thông tin hiện đại để kêu gọi ứng cứu. Những địa phương thường xuyên chịu thiệt hại nặng nề do lũ quét là: Hà Giang, Lào Cai, Lai Châu, Ðiện Biên, Sơn La, Yên Bái, Thái Nguyên, Nghệ An, Hà Tĩnh, ...
Thiệt hại do lũ quét hàng năm ước tính khoảng từ 25 tỷ đến 200 tỷ đồng. Ðặc biệt, chỉ trong thời gian từ năm 1990 đến năm 2005, đã xảy ra khoảng 25 trận lũ quét gây thiệt hại lớn. Chỉ trong 15 năm, số người chết và mất tích vì lũ quét là 965 người, 13.280 nhà đổ, bị cuốn trôi, 197.879 ha lúa, hoa màu ngập, hư hại,... Tổng giá trị thiệt hại ước tính khoảng 1.915 tỷ đồng. [9]
Trước thiệt hại ngày càng gia tăng về tài sản và tính mạng của người dân do lũ quét gây ra trên cả nước thì Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt triển khai đề án: “Xây dựng bản đồ nguy cơ lũ quét và hệ thống cảnh báo lũ quét”.
Theo đó, đề án có thể phân thành tám vùng có nguy cơ xảy ra lũ quét gồm:
Vùng núi Tây Bắc, vùng núi Việt Bắc, vùng núi Ðông Bắc, vùng núi Bắc Trung Bộ, vùng núi Trung Trung Bộ, vùng núi Nam Trung Bộ, khu vực Tây Nguyên, khu vực vùng núi trung lưu sông Ðồng Nai.
Về kế hoạch hành động, trong Quyết định “Phê duyệt Chiến lược quốc gia phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai đến năm 2020” số 172/2007/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 16 tháng 11 năm 2007 tại Điều 1, khoản IV, mục 2 đã nêu điều đầu tiên trong phương châm phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai ở khu vực miền núi và Tây Nguyên là lập bản đồ vùng có nguy cơ cao về lũ quét, sạt lở đất và tai biến địa chất. [7]
Từ năm 2006 đến nay đã có rất nhiều các chương trình và các đề tài, dự án đã nghiên cứu và thành lập bản đồ lũ quét ở các vùng và các tỉnh, ví dụ như các đề tài sau:
- “Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng phần mềm bản đồ số tiềm năng lũ quét ở huyện Sơn Hà, Quảng Ngãi” của Nguyễn Tấn Truyền, Nguyễn Tấn Khôi, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, năm 2003;
- “Xây dựng bản đồ khả năng lũ quét cho lưu vực sông Ba và sông Kone” của GS.TS. Ngô Đình Tuấn, ThS. Hoàng Thanh Tùng, Đại học Thủy lợi, năm 2006;
- “Xây dựng bản đồ tiềm năng lũ quét vùng núi Đông Bắc Việt Nam”
của PGS. TS. Phạm Thị Hương Lan, PGS. TS. Vũ Minh Cát”, Đại học Thủy lợi, năm 2008;
- “Xây dựng bản đồ nguy cơ lũ quét tỉnh Gia Lai” của Nguyễn Thám, Trường Đại học sư phạm, Đại học Huế, năm 2009;
- “Xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét và hệ thống giám sát ra quyết định cảnh báo lũ quét cho những vùng có nguy cơ cao ở miền núi Việt Nam” của Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Môi trường, năm 2011;
- “Xây dựng phần mềm bản đồ số dự báo nguy cơ lũ quét các tỉnh miền Trung” của Nguyễn Tấn Khôi, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, năm 2012;
- “Nghiên cứu, xây dựng bản đồ nguy cơ lũ quét và trượt lở đất ở tỉnh Quảng Trị và đề xuất các giải pháp phòng tránh” của Nguyễn Thám, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế, năm 2010 - 2012.
Mặc dù là tỉnh thường xảy ra lũ quét, nhưng cho đến nay Thái Nguyên vẫn chưa có một bản đồ phân vùng lũ quét tổng thể, đây là một trong những lý do để tác giả chọn đề tài nghiên cứu này.
1.4. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP LẬP BẢN ĐỒ LŨ QUÉT
1.4.1. Tổng quan chung
Một trong các giải pháp quan trọng để phòng tránh và giảm nhẹ thiệt hại lũ quét là xây dựng bản đồ phân vùng khả năng xảy ra lũ quét. Đây là một vấn đề mới không những ở Việt Nam mà còn trên thế giới. Như chúng ta đã biết, điều kiện cần để hình thành lũ quét là mưa cường độ lớn, song điều kiện đủ là mặt đệm, bao gồm thảm thực vật, vỏ phong hóa thổ nhưỡng, địa hình và hoạt động dân sinh kinh tế. Cũng phải nhấn mạnh về điều kiện cần và đủ rằng, nếu không có nguồn nước (ở đây là mưa) thì không thể có lũ quét. Tuy nhiên cùng một trận mưa, lũ quét chỉ xảy ra với nơi có mặt đệm phù hợp.
Qua các tài liệu nghiên cứu thì hầu hết các khu vực kinh tế - xã hội quan trọng ở miền núi phía Bắc, Bắc và Nam Trung bộ, một phần Tây Nguyên và Đông Nam Bộ đã và sẽ xảy ra lũ quét. Các khu vực này đều thuộc vùng núi và trung du. Lũ quét là một loại hình tai biến thiên nhiên. Nó hình thành và phát triển trước hết do tác động của điều kiện tự nhiên và được gia tăng bởi hoạt động kinh tế xã hội. Hai yếu tố tự nhiên là khí tượng và mặt
đệm hiện nay đã được các ngành liên quan lập thành các bản đồ thể hiện hiện trạng và cảnh báo. Như vậy hoàn toàn có thể lập được bản đồ phân vùng hiện trạng và cảnh báo lũ quét. Bản đồ phân vùng lũ quét là một tổ hợp từ các bản đồ thành phần với các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát sinh và phát triển của nó.
Từ các thành tựu nghiên cứu trong 20 năm qua ở trong nước và các kết quả nghiên cứu từ trước ở nước ngoài, lũ quét đã được định nghĩa và phân loại một cách chi tiết. Tuy rằng các thuật ngữ và cách phân loại còn là đề tài tranh cãi của giới khoa học trong nước và quốc tế, nhưng trước tầm quan trọng của hiện tượng tai biến này, việc lập bản đồ phân vùng lũ quét là hết sức cần thiết và cấp bách.
1.4.2. Mục đích xây dựng bản đồ lũ quét
- Chỉ cho người dõn và cỏc nhà quản lý thấy rừ khu vực chịu tỏc động của các loại hình lũ quét, bản chất của quá trình hình thành và phát triển, cường độ và xác suất hình thành lũ quét;
- Định hướng cho các nhà quản lý trong dự trữ vật tư, chiến lược đề phòng và phương án cứu hộ khi cần thiết;
- Phục vụ cho nâng cao độ an toàn trong quy hoạch và khai thác lãnh thổ.
1.4.3. Cơ sở xây dựng bản đồ lũ quét Bản đồ lũ quét được xây dựng trên cơ sở:
- Dựa vào bản chất hình thành và phát triển lũ quét;
- Căn cứ vào đánh giá tổ hợp các yếu tố ảnh hưởng đến hình thành và phát triển lũ quét.
Căn cứ vào đặc điểm, điều kiện tự nhiên kết hợp với điều kiện khí tượng thủy văn, trong nghiên cứu này tác giả tập trung phân tích cho ba loại lũ quét điển hình ở khu vực tỉnh Thái Nguyên, đó là: lũ quét nghẽn dòng, lũ quét sườn và lũ quét hỗn hợp. Vì các loại hình lũ quét có bản chất hình thành và phát triển hoàn toàn khác nhau, nguyên tắc tổ hợp để thể hiện trên bản đồ
phân vùng cũng khác nhau. Như vậy, tổ hợp các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành và phát triển lũ quét được nêu tóm tắt như sau:
- Điều kiện cần để có lũ quét: nguồn nước như mưa, tuyết tan, vỡ hồ chứa nước.
- Điều kiện đủ: là yếu tố mặt đệm bao gồm địa hình, thảm thực vật, vỏ phong hóa - thổ nhưỡng.
Các yếu tố địa chất - kiến tạo là cơ sở khoa học để xác định các yếu tố mặt đệm nêu trên.
Hai điều kiện trên phải có sự tương thích ràng buộc để hình thành và phát triển lũ quét cả về loại hình, cường độ và xác suất hình thành. Tỷ lệ bản đồ dựa vào mục đích và diện tích khu vực nghiên cứu. Với phân vùng dự báo miền như: miền núi phía Bắc, Bắc Trung bộ, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ, tỷ lệ bản đồ có thể khoảng 1:250.000 - 1:500.000. Với một tỉnh hoặc lưu vực sông lớn có thể ở tỷ lệ 1:50.000 - 1:100.000. Khu vực huyện hoặc lưu vực sông suối nhỏ có thể ở mức độ chi tiết hơn như 1:25.000.
1.4.4. Nội dung bản đồ cảnh báo lũ quét
- Bản đồ nền là bản đồ địa hình tương ứng có thể giản hóa một số yếu tố không cần thiết;
- Thể hiện đầy đủ các loại hình lũ quét đã hình thành;
- Thể hiện được cường độ lũ quét;
- Thể hiện xác suất hình thành lũ quét.
Như vậy, nội dung thể hiện phải có ba loại hình lũ quét: lũ quét nghẽn dòng, lũ quét sườn và lũ quét hỗn hợp. Lũ quét nghẽn dòng và hỗn hợp chỉ xảy ra ở cỏc vị trớ thớch hợp và cú yếu tố nghẽn dũng, do vậy được chỉ rừ tại các vị trí đó. Yếu tố chính đánh giá lũ quét sườn là hệ số cường độ lũ quét hoặc hệ số đánh giá tổ hợp các yếu tố.
1.4.5. Thể hiện trên bản đồ cảnh báo lũ quét
Đõy là một yếu tố rất quan trọng cho tờ bản đồ thể hiện sự rừ ràng, minh bạch và giỳp cho người đọc thấy rừ nội dung cần thể hiện. Khụng kể về mặt địa hình, lũ quét được thể hiện qua các yếu tố sau:
- Các điểm với độ lớn khác nhau thể hiện cường độ lũ quét nghẽn dòng, màu các điểm thể hiện mức độ nguy hiểm cho người và tài sản;
- Các tông màu và dạng nét kẻ thể hiện cho diện phân bố lũ quét sườn;
- Các bảng biểu ; - Các chú giải.
1.4.6. Nguyên tắc lập bản đồ lũ quét
- Bản đồ lũ quét thể hiện các loại hình lũ quét, mỗi loại hình lũ quét tuy gây ra hậu quả gần như nhau song quy luật hình thành và phát triển có khác.
Do vậy mà có sự phức tạp nhất định trong nguyên tắc và nội dung thể hiện.
- Bản đồ lũ quét vừa có ý nghĩa thống kê (bản đồ phân vùng khí hậu), vừa có ý nghĩa hình thái (quy luật phân bố mặt đệm), vừa có ý nghĩa tính toán toán học (tổ hợp các yếu tố hình thành và dự báo kỹ thuật). Cách trình bày bên trên chỉ là một trong các cách thể hiện để lập bản đồ. Có thể có các cách khác nếu nó thể hiện một cách hợp lý các loại hình lũ quét, quy luật hình thành và phát triển lũ quét.
- Vì là bản đồ được thiết lập trên cơ sở tổ hợp các yếu tố tác động nên độ chính xác của tờ bản đồ phụ thuộc phần lớn vào độ chính xác của các bản đồ thành phần. Ngoài ra phụ thuộc lớn vào phương pháp toán học để tổ hợp các yếu tố.
Để xây dựng bản đồ nói chung hay bản đồ lũ quét nói riêng, trước đây người ta sử dụng bản đồ giấy truyền thống, nhưng việc sử dụng bản đồ giấy truyền thống có nhiều nhược điểm:
- Không có khả năng thay đổi tỷ lệ bản đồ;
- Không có khả năng hiển thị lớp thông tin chuyên đề (layer) riêng mà ta quan tâm;
- Mức độ khái quát lớn nên khó khăn trong việc đọc và diễn giải thông tin;
- Khó khăn trong việc chuyển đổi từ hệ tọa độ này sang hệ tọa độ khác;
- Việc cập nhật thông tin trong bản đồ rất khó khăn và mất nhiều thời gian;
- Khó khăn trong việc thực hiện các phân tích số, lượng;
- Khu vực quan tâm luôn luôn nằm tại vị trí giao nhau của 4 tấm bản đồ;
- Không có khả năng thay đổi cách hiển thị các đối tượng, đặc điểm đã được vẽ;
- Sản xuất bản đồ theo nhu cầu riêng vô cùng tốn kém.
Các nhà nghiên cứu và quản lý tài nguyên dần dần nhận thấy cần thiết phải cải thiện phương pháp xử lý các thông tin địa lý và điều này đã dẫn tới sự ra đời của hệ thống thông tin địa lý GIS. [4]
1.5. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIS (GEOGRAPHICAL