Trong những thập kỷ qua, việc mở rộng đô thị trên khắp thế giới đã và đang diễn ra với tốc độ nhanh chóng (Angel, Parent et al. 2011, Seto, Güneralp et al. 2012).
Theo ước tính của Ngân hàng thế giới, dân số đô thị sẽ tăng từ 2,8 tỷ người năm 2000
8 lên 5 tỷ người vào năm 2030; cùng với đó là diện tích đất đô thị sẽ tăng gấp ba lần
trong thời kỳ này (Seto, Güneralp et al. 2012). Sự biến đổi này có thể gây ra các tác động đến chế độ thủy văn của lưu vực, trong đó có lũ (Kim and Newman 2020), một số nghiên cứu đã nhấn mạnh tác động của việc mở rộng đô thị và biến đổi sử dụng đất đến chế độ nước mưa chảy tràn, đỉnh lũ, cường độ lũ (Mahe, Paturel et al. 2005, Chang, Franczyk et al. 2009, Zhang and Zhu 2011). Một vài nghiên cứu khác đã chứng
mình sự gia tăng rủi ro lũ liên quan tới quá trình gia tăng dân số và chuyển đổi sử dụng đất (đô thị hóa, phá rừng...) (Robinson, Cognard-Plancq et al. 2003, Chen, Xie et al.
2019, Song, Xu et al. 2019, Aredo, Hatiye et al. 2021).
Khu vực Châu Á được coi là khu vực có tốc độ biến đổi sử dụng đất nhanh nhất
trên thế giới, khoảng 50% quá trình đô thị hóa trên thế giới sẽ diễn ra ở khu vực này, nơi tập trung một lượng lớn người và tài sản trong các vùng đồng bằng trũng và rất dễ bị ảnh hưởng bởi lũ (Nicholls and Cazenave 2010, Hallegatte, Green et al. 2013). Vì
thế, nhiều quốc gia đã đầu tư những khoản ngân sách lớn vào các biện pháp kiểm soát lũ; Nhật Bản đã dành ngân sách xấp xỉ 10 tỉ đô la mỗi năm (Kazama, Sato et al. 2009), Việt Nam dành 229 triệu đô la ngân sách cho 5 năm (Sở Tài chính Hà Nội, 2012).
Những chi phí đầu tư này góp phần nâng cao môi trường sống an toàn cho cộng đồng dân cư, tuy nhiên do sự thay đổi về điều kiện môi trường, các điều kiện kinh tế xã hội, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu đã tác động đáng kể đến tần suất và thời gian xảy ra lũ. Vì thế, quản lý rủi ro do lũ đóng vai trò quan trọng trong kiểm soát lũ toàn diện, đặc biệt trong bối cảnh phát triển đô thị hóa.
Trên thế giới, việc nghiên cứu đánh giá rủi ro lũ lụt và lũ quét diễn ra tương đối muộn. Một số nhà khoa học cho rằng rủi ro là sự kết hợp các yếu tố có khả năng xảy ra của các sự kiện cực đoan cùng với những tác động của sự kiện đó, do đó rủi ro có hai
thành phần: khả năng xảy ra (hay xác suất) và tác động (hậu quả). Rủi ro được xác định bằng công thức toán học: Rủi ro = xác suất xuất hiện sự kiện * hậu quả (Helm, 1996 và Sayers et al. 2002). Smith (1996) cũng cho rằng rủi ro là sự phơi bày thực tế của con người và xã hội trước một nguy cơ và được coi là sự kết hợp của xác suất và thiệt hại. Đánh giá rủi ro lũ lụt, năm 2002, Plate đã xây dựng một chương trình khung cho việc đánh giá rủi ro lũ lụt bao gồm: phân tích rủi ro (xác định tai biến, phân tích tính dễ bị tổn thương, và xác định rủi ro), giảm nhẹ thiên tai (công nghệ và phi công
nghệ) và sự sẵn sàng đương đầu với lũ lụt (các dự án cửu trợ. Cánh báo sớm và việc sơ tán), theo đó rủi ro là giá trị hiển thị của hàm hậu quả. Tuy nhiên, việc tính toán theo cách này gặp rất nhiều khó khăn với hàm mật độ tần suất và véc tơ định hướng của
9 hàm tổn thất. Đồng thời việc xác định hàm hậu quả của tổn thất cũng khó khăn từ việc thu thập số liệu cũng như dữ liệu địa phương.
Trong một số công trình khác, nghiên cứu xác định rủi ro lũ lụt nhưng đã không xét đến các yếu tố xã hội, chỉ dựa vào các thông số hình thái như diện tích lưu vực, độ dốc, mật độ thoát nước, tần suất thoát nước, tỉ lệ phân nhánh Rb, tỉ lệ kết cấu Rt, độ
nhám, hình dạng, độ cao (Resources Technology Company, 2008). Tương tự, Elmoustafa (2012) đã sử dụng trọng số nhân tố rủi ro chuẩn hóa (WNRF) để đánh giá
rủi ro lũ lụt, bốn thông số hình thái được sử dụng gồm diện tích, độ dốc, thời gian tập trung nước và tổng lượng dòng chảy. (Elmoustafa and Mohamed 2013) đã xây dựng bản đồ rủi ro lũ quét bằng cách phát triển các nhân tố rủi ro, phản ánh ảnh hưởng của
các thông số hình thái lưu vực đến đường quá trình và kiểm tra bằng giả thiết xuất hiện cơn bão giả. Các thông số hình thái bao gồm tần số hệ thống thoát nước - F, mật độ hệ thống thoát nước – D, chiều dài dòng chảy mặt - Lo, yếu tố hình dạng của lưu vực – Ish, thời gian tập trung nước – Tc.
Một số nghiên cứu khác cho rằng các yếu tố kinh tế xã hội ảnh hưởng quan trọng đến hậu quả tiềm tàng của các hiện tượng vật lý bao gồm các tác động cực đoan.
Vì vậy, khi xem xét đánh giá rủi ro cần phải đánh giá cả yếu tố kinh tế xã hội, nghĩa là để đánh giá rủi ro trở thành công cụ hiệu quả thì việc thiết lập chỉ số tính dễ bị tổn thương, năng lực (ứng phó) của con người cần được xem xét và bổ sung. B. Merz et al cho rằng trước đây con người can thiệp vào các lưu vực và hệ thống sông có thể thay đổi được nguy cơ lũ lụt, các hậu quả và rủi ro lũ lụt. Khi xem xét đánh giá rủi ro lũ lụt đã có nhìn nhận đánh giá tập trung vào các thông số thủy lực/ thủy văn như lưu lượng, mực nước hoặc mức độ ngập lụt, các quá trình xã hội thường được bỏ quên và mặc
nhiên giả định là hằng số. Tuy nhiên một số quá trình phát triển kinh tế xã hội như gia tăng dân số, phát triển kinh tế có thể thay đổi nhanh hơn cả thay đổi của quá trình vật lý. Vì vậy, trong bối cảnh biến đổi khí hậu, cần thiết phải tích hợp nguy cơ với các khía cạnh xã hội. Với hướng tiếp cận này, năm 1992, UN DHA xác định rủi ro là mất mát dự kiến (cuộc sống, người bị thương, tài sản hư hỏng, hoạt động kinh tế bị cản trở) do một nguy cơ đặc biệt ở một khu vực nhất định và thời kỳ liên quan và rủi ro là sản phẩm của nguy cơ và tính dễ bị tổn thương. De La Cruz Reyna (1996) cũng xác định
rủi ro là kết quả từ 4 yếu tố: nguy cơ, tính dễ bị tổn thương, giá trị thiệt hại và khả năng ứng phó. Crichton (1999) định nghĩa rủi ro là xác suất của sự mất mát và phụ thuộc vào 3 yếu tố: nguy cơ, tính dễ bị tổn thương và mức mức độ phơi bày. Nếu một trong 3 yếu tố tăng hoặc giảm thì rủi ro cũng tăng hoặc giảm tương ứng. Granger et al., (1999) cho rằng rủi ro là con số dự kiến về mất mát, người bị thương, thiệt hại về tài
10 sản và gián đoạn các hoạt động kinh tế do một hiện tượng tự nhiên đặc biệt, do đó rủi
ro là sự kết hợp của nguy cơ yếu tố rủi ro và tính dễ bị tổn thương. Crichton (2002) đã định nghĩa: Rủi ro là tổn thất tiềm năng của cộng đồng trước một hiện tượng tai biến nhất định, nó phụ thuộc vào mức độ tai biến, tính dễ bị tổn thương và mức độ phơi bày. Từ đó tác giả đã đề xuất một tam giác rủi ro và diện tích của tam giác ấy chính là
mức độ rủi ro. Tam giác được hình thành bởi 3 thành phần là: tai biến, tính dễ bị tổn thương và mức độ phơi bày. Nếu một trong 3 thành phần này tăng lên thì điện tích tam giác tăng lên và kéo theo là mức độ rủi ro tăng theo, ngược lại mức độ rủi ro sẽ giảm.
Kế thừa và phát triển nghiên cứu này, Dwyer và cộng sự (2002) đã đề xuất kim tự tháp 3 chiều và thể tích của kim tự tháp là giá trị rủi ro. Ba mặt của kim tự tháp đặc trưng cho 3 thành phần là tai biến, tính dễ bị tổn thương và mức độ phơi bày. Bất kỳ thành phần nào của kim tự tháp tăng lên đều làm cho thể tích kim tự tháp tăng, kéo theo là giá trị rủi ro tăng và ngược lại. Đến năm 2005, Trung tâm giảm nhẹ thiên tai Châu Á (ADRC) cho rằng mỗi khi tai biến, mức độ phơi bày hay tính dễ bị tổn thương tăng lên sẽ kéo theo rủi ro tăng. Vanessa Cancado et al., (2008) tính toán rủi ro lũ lụt bằng phương pháp chỉ số thông qua xác định chỉ số nguy cơ và tính dễ tổn thương. R = H x VT trong đó R là rủi ro; H là nguy cơ đại diện cho các đặc điểm của lũ: vận tốc dòng chảy, độ sâu ngập lụt và xác xuất lũ lụt; Chỉ số dễ bị tổn thương VT = f (E,I) được kết
hợp từ hai chỉ số dễ bị tổn thương xã hội (E) và tác động (I). Trong đó, chỉ số E đề cập đến thu nhập và giáo dục, chỉ số I đại diện cho các yếu tố làm tăng tác dụng bất lợi của lũ lụt như người già, trẻ em, người bệnh… Ulrike Weiland et al., (2011) cũng đánh giá rủi ro lũ lụt bằng phương pháp chỉ số thông qua xác định giá trị cho các yếu tố chỉ thị và tính toán trọng số. Phân tích đa tiêu chí dựa vào GIS được thực hiện để đưa ra các
chỉ thị, phân tích và đánh giá rủi ro lũ lụt. Rủi ro được xác định: R = f(H,E,V) trong đó (H) là nguy cơ gồm các yếu tố chỉ thị về lượng mưa, dòng chảy mặt, sức chứa lòng sông, độ sâu nước lũ, lớp phủ thực vật và sử dụng đất, địa hình; Các yếu tố chỉ thị của tính dễ bị tổn thương (V) gồm vị trí nhà ở, vật liệu xây dựng nhà ở, kiến thức về biện pháp bảo vệ, kinh nghiệm của người dân với lũ, công trình bảo vệ lũ, độ tuổi, mật độ dân số, tỷ lệ cây xanh, giáo dục, việc làm. Các chỉ thị liên quan đến yếu tố rủi ro (E)
gồm số lượng người trong khu vực nguy hiểm, cơ sở hạ tầng quan trọng ở khu vực xảy ra lũ. Nghiên cứu của Olga Wilhelmi et al, (2005) tại vùng Colorado, đánh giá rủi ro lũ quét dựa vào mô hình trong đó rủi ro là sản phẩm của tiếp xúc (E) với nguy cơ và tính tổn thương xã hội (V): Risk = Exposure x Vulnerability. Exposure gồm cường độ, thời gian, xác suất và tần số của các sự kiện lũ quét. Vulnerability là đặc tính năng lực, đối phó, chống lại và phục hồi từ các mối nguy hiểm tự nhiên được đại diện bởi 3 yếu tố:
chuẩn bị (luật xây dựng, hệ thống thoát nước, hệ thống cảnh báo), đối phó (quá trình
11 cảnh báo, thủ tục sơ tán, bảo hiểm) và phục hồi (tình trạng kinh tế, sức khỏe, mạng lưới hỗ trợ và trợ giúp chính phủ). Các phương pháp phát triển trong nghiên cứu này có thể được áp dụng cho bất kỳ các khu vực trên toàn thế giới nơi có thông tin về kinh tế xã hội và dữ liệu khí tượng thủy văn. Olga Wilhelmi et al, sử dụng công cụ Georeferencing trong Arcgis, công cụ này cho phép tạo ra file dữ liệu raster, thiết lập dữ liệu thông tin và tạo ra bản đồ rủi ro lũ quét. Ủy hội Mê Công (MRC- 2013) cho rằng kết quả tương tác của các nguy cơ được xác định tự nhiên với các thuộc tính của các hệ thống bị phơi bày trước hiểm họa – tức là mức độ nhạy cảm của các hệ thống hoặc khả năng dễ bị tổn thương (về xã hội). Rủi ro còn có thể được coi là sự kết hợp
của một sự kiện, khả năng dễ xảy ra và các hậu quả của rủi ro – tức là, rủi ro tương ứng với xác suất của một nguy cơ nhân với khả năng dễ bị tổn thương của một hệ thống. UNISDR mô tả đánh giá rủi ro là phương pháp xác định tính chất và mức độ của rủi ro bằng cách phân tích các hiểm hoạ tiềm tàng và đánh giá các điều kiện hiện tại của tình trạng dễ bị tổn thương mà có thể gây hại cho người, tài sản, các dịch vụ, sinh kế và môi trường ảnh hưởng đến chúng. Theo báo cáo SREX của IPCC (2012), rủi ro thiên tai được coi là các sản phẩm ngẫu nhiên của hiểm họa và tiềm năng tổn thất của nó. Do đó, trong cách tiếp cận này rủi ro được coi là sự kết hợp của 3 yếu tố:
hiểm hỏa, mức độ phơi nhiễm và tính dễ bị tổn thương. Trong đó, hiểm họa (H) là khả năng xảy ra trong tương lai của các hiện tượng tự nhiên hoặc do con người gây ra, có tác động bất lợi đến các đối tượng dễ bị tổn thương và nằm trong phạm vi ảnh hưởng của hiểm họa đó (Kron 2005, Allen, Cardona et al. 2012, Pearson and Pelling 2015).
Nó cũng phụ thuộc vào tính nhạy cảm với thiên tai của khu vực, khả năng xuất hiện của nó (Pham, Luu et al. 2021). Ngược lại, mức độ phơi nhiễm có thể được định nghĩa là sự hiện diện của con người, sinh kế, dịch vụ và tài nguyên, cơ sở hạ tầng hoặc tài sản kinh tế xã hội,… nằm trong các khu vực chịu ảnh hưởng bất lợi bởi các hiểm họa và vì thế sẽ bị tổn hại, mất mát, hư hỏng tiềm tàng trong tương lai (Allen, Cardona et al. 2012, Winsemius, Van Beek et al. 2013). Tính dễ bị tổn thương đề cập đến khuynh hướng của các yếu tố dễ bị tác động của hiểm họa như con người, cuộc sống của họ và tài sản bị ảnh hưởng bất lợi khi bị tác động bởi các hiểm họa. Cũng như hướng tiếp
cận của IPCC, nhiều nghiên cứu xác định rủi ro lũ dựa vào 3 yếu tố: hiểm họa, mức độ phơi nhiễm và tính dễ bị tổn thương. (Budiyono, Aerts et al. 2015) đánh giá rủi ro lũ bằng cách kết hợp 3 yếu tố trên: R= H x E x V. Trong đó, H liên quan đến độ ngập sâu; E mô tả các yếu tố liên quan đến sử dụng đất; tính dễ bị tổn thương đại diện cho mức độ thiệt hại do lũ gây ra. (Hadipour, Vafaie et al. 2020) đã xác định rủi ro là hàm phân tích của 3 thành phần: H x E x V. Trong đó H đại diện cho các yếu tô: Thủy triều, triều cường, sóng; E đại diện cho mật độ dân số; V đại diện cho các yếu tố: tỷ lệ
12 trẻ em, tỷ lệ người gia, tỷ lệ phụ nữ và tỷ lệ người khuyết tật. (Koks, Jongman et al.
2015) đánh giá rủi ro lũ là hàm tích của 3 yếu tố trên. Trong đó, H đại diện cho độ ngập sâu; độ phơi nhiễm đại diên cho mật độ xây dựng; tính dễ bị tổn thương là sự kết hợp của mức độ thu nhập, độ tuổi và dân tộc. (Zeleňáková, Gaňová et al. 2015) đánh giá rủi ro lũ lụt tại lưu vực sông Bodva, Slovakia là sự kết hợp của hiểm họa lũ lụt và
khả năng khắc phục hậu quả. Mức độ nguy hiểm là quy mô lũ và nó được xác định trên cơ sở một chỉ số: độ dốc, diện tích đất canh tác....Tính dễ bị tổn thương được xác định dựa trên hai tiêu chí, đó là: loại công trình xây dựng và mật độ khu vực xây dựng.
(Muis, Güneralp et al. 2015) đã đánh giá rủi ro lũ lụt tại Indonesia bằng kết hợp 3 chỉ số gồm hiểm họa lũ lụt, mức độ phơi nhiễm và tính dễ bị tổn thương. Trong đó, hiểm họa lũ lụt dựa vào kịch bản biến đổi khí hậu; mức độ phơi nhiễm là sự kết hợp giữa chỉ số tăng trưởng kinh tế và kịch bản biến đổi sử dụng đất; tính dễ bị tổn thương được
tính toán dựa trên hàm thiệt hại từ 12 loại hình sử dụng đất khác nhau (nông nghiệp, đất giáo dục, khu công nghiệp...). Kết quả cho thấy rằng việc mở rộng đô thị là nguyên nhân chính dẫn đến rủi ro lũ lụt gia tăng trong tương lai, nên việc thực hiện các biện pháp thích ứng ngày càng cấp thiết. (Jhong, Tachikawa et al. 2020) cũng xác định rủi ro là sự kết hợp của ba thành phần: R= H x E x V, trong đó tính dễ bị tổn thương bao gồm đặc điểm bên trong của người dân như độ tuổi, tỷ lệ nghèo, tỷ lệ người khuyết tật, và khả năng chống chịu của người dân; E mô tả các yếu tố liên quan đến mật độ dân số và hiểm họa (H) liên quan đến cường độ, vị trí xảy ra sự kiện lũ. Kết quả cho thấy rằng chính phủ nên quan tâm đến việc giảm dân số ở các vùng dễ bị lũ lụt và áp dụng các chiến lược thích ứng đa dạng để giảm hiểm họa lũ lụt cho người dân.
Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng gia tăng mức độ phơi nhiễm là nguyên nhân chính dẫn đến gia tăng rủi ro lũ (Visser, Petersen et al. 2014). Trong những thập kỷ tới, rủi ro lũ được dự báo sẽ tiếp tục gia tăng do phát triển kinh tế xã hội và biến đổi khí hậu (Visser, Petersen et al. 2014, Muis, Güneralp et al. 2015). Theo ước tính của Ngân hàng quốc tế, khoảng 40% (195.000 km2) diện tích đất đô thị được dự báo sẽ nằm trong các khu vực có hiểm họa lũ cao vào năm 2030, so với 30% trong năm 2000
(Güneralp, Güneralp et al. 2015). Theo IPCC (2013), mực nước biển toàn cầu có khả năng tăng từ 0.26 m đến 0.82 m vào năm 2100 so với năm 1986 –2005, dẫn đến lũ càng nghiêm trọng hơn, đặc biệt tại các khu vực đô thị.
Thiệt hại liên quan đến lũ ngày càng tăng đòi hỏi các chiến lược giảm thiểu rủi ro hiệu quả và chính xác (Barredo and Engelen 2010). Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thế giới đã có nhiều thay đổi trong cách tiếp cận để giảm thiểu những tác động của lũ. Phương pháp kiểm soát lũ truyền thống, tức là kiểm soát hiểm họa lũ