Trên thế giới, lịch sử nghiên cứu địa mạo đã trải qua những giai đoạn phát triển khác nhau với những quan điểm và khuynh h−ớng nghiên cứu đa dạng, bao gồm cả nghiên cứu có tính chất lý thuyết cũng nh− nghiên cứu ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.
Theo h−ớng địa mạo thủy văn - Hydrogeomorphology, các nội dung nghiên cứu có sự thay đổi từ việc tập trung giải quyết những vấn đề cụ thể mang tính bộ phận cho đến nghiên cứu tổng thể trên toàn bộ l−u vực, từ chỉ nghiên cứu về hình dạng và các quá trình của dòng chảy tiến tới việc nghiên cứu và quản lý tổng hợp môi tr−ờng sông. Từ năm 1979, tác giả Gregory đã đ−a ra sơ đồ thể hiện về sự thay đổi này (hình 1.2) [87]. Và những nhận định về xu thế của ông cho đến nay là hoàn toàn phù hợp.
Hình 1.2. Sơ đồ biểu diễn sự phát triển của Địa mạo thủy văn [87]
Theo nghiên cứu của các tác giả R.U. Cook và J.C.Doornkamp [87], từ năm 1969 trở lại đây là thời kỳ bùng nổ của nghiên cứu địa mạo môi tr−ờng. Tuy vậy, việc ứng dụng các nghiên cứu địa mạo cho công tác khảo sát nguy cơ và phân vùng tai biến lũ lụt còn bắt đầu từ sớm hơn. Từ những thập niên 60 đến 90 của thế kỷ tr−ớc đã có hàng loạt những công trình nghiên cứu về nguy cơ lũ lụt và tai biến
18
kèm theo trên các đồng bằng châu thổ ở Đông á, Đông Nam á theo h−ớng tiếp cận địa mạo của các nhà địa mạo Nhật Bản [97, 98, 103, 112, 113, 122]. Các công trình này chủ yếu tập trung vào đo vẽ thành lập bản đồ địa mạo để phân loại các khu vực có nguy cơ lũ lụt khác nhau trên các đồng bằng châu thổ của các con sông nh− Kiso, Chikugo, Yoshino, Yahagi, Shonai, Neyagawa... (Nhật Bản), sông Mê Kông, sông Nile (Ai Cập) và cho những vùng nh− thành phố Tokyo, đồng bằng trung tâm Thái Lan, thành phố Padang và lân cận ở miền tây Sumatra (Indonexia).
Ph−ơng pháp chủ yếu của các nhà nghiên cứu Nhật Bản là đo vẽ, phân loại và thành lập bản đồ địa mạo chi tiết, từ đó đánh giá mức độ ảnh h−ởng của lũ lụt, bao gồm tình trạng ngập, khả năng bị lầy hoá, trục và h−ớng dòng chảy trong lũ và một số các tai biến kèm theo nh− xói lở bờ sông, hiện t−ợng bồi lấp... Địa hình trong bản đồ phân loại địa hình phục nghiên cứu lũ đ−ợc phân chia khá đơn giản, thiên về phân chia hình thể địa hình và có mối liên quan đến tình trạng ngập lũ khác nhau (bảng 1.2).
Bảng 1.2. Mối quan hệ giữa các đơn vị địa mạo và tình trạng ngập lụt [113]
STT Các yếu tố địa mạo Tình trạng ngập lũ
1 Bậc thềm Không bao giờ bị ngập lũ
2 Đồng bằng thung lũng Khi bị ngập thì tốc độ dòng lũ lớn và n−ớc cũng rút nhanh
3 Nón phóng vật Trong thời gian có lũ diễn ra sự thay đổi dòng chảy và các hoạt động bồi tụ, xói lở, n−ớc rút nhanh
4 Đê thiên nhiên Bị ngập khi có lũ bất th−ờng, n−ớc rút nhanh 5 Vùng lầy trũng sau đê Bị ngập sâu trong thời gian dài
6 Delta Bị ngập lâu nhất khi có lũ và th−ờng chịu ảnh h−ởng của cả thuỷ triều
7 Lòng sông cổ Là trục động lực của dòng lũ vào một thời điểm nhất định
8 Các doi cát Bị ngập khi có lũ bất th−ờng, n−ớc rút nhanh 9 Các đụn cát Không bao giờ bị ngập lũ
10 Vùng trũng giữa các đụn cát Bị ngập khi có m−a lớn, n−ớc rút nhanh 11 Vùng đất khai hoang Bị ngập lâu nhất khi có lũ và th−ờng chịu
ảnh h−ởng của cả thuỷ triều 12 Vùng do san lấp các khu vực
biển nông
Chị ảnh h−ởng của triều c−ờng hay sóng thần, nh−ng n−ớc rút nhanh
Nhìn chung, các nghiên cứu tập trung vào nội dung làm gia tăng độ chính xác và chi tiết trong đo vẽ bản đồ địa mạo để đạt đ−ợc độ tin cậy cao hơn trong công tác cảnh báo lũ. Phạm vi và nội dung nghiên cứu hạn chế, chỉ dừng lại ở nghiên cứu ngập lụt trên các đồng bằng châu thổ. Với cách thức phân chia các đơn vị địa mạo đơn giản theo hình thể, trên bản đồ cảnh báo lũ lụt của các nhà địa mạo Nhật Bản không có các thông tin chính xác về độ ngập sâu, dừng lại ở mức độ định tính nông hay sâu và n−ớc rút nhanh hay chậm. Một trong những nội dung quan trọng nữa cần cảnh báo là những khu vực có nguy cơ phát sinh các tai biến do lũ, đặc biệt là những hiện t−ợng mang tính đột biến nh− cắt cổ khúc uốn, hay cô lập những bãi giữa sông...hầu nh− không xuất hiện trong nội dung của các bản đồ. Về mặt ứng dụng công nghệ cũng hạn chế, có rất ít công trình trong đó sử dụng công nghệ GIS, chỉ dừng lại ở một số ứng dụng dùng ảnh viễn thám để thành lập bản đồ địa mạo phục vụ cho nghiên cứu lũ lụt [98, 103].
Sau những năm 90, các nhà địa mạo Nhật Bản bắt đầu ít chú trọng tới sự phát triển của h−ớng nghiên cứu này, mà chuyển dần sang h−ớng nghiên cứu mới tổng quan hơn, nghiên cứu về biến đổi môi tr−ờng và sự tiến hoá của trầm tích trong Holocen, gắn với nhu cầu và mục tiêu phát triển của quốc gia. Các công trình nghiên cứu về lũ lụt công bố gần đây của Nhật Bản chủ yếu là của các nhà khoa học thuỷ văn, với cách tiếp cận nghiên cứu ứng dụng các mô hình thuỷ văn và công nghệ GIS cho cảnh báo lũ lụt, lũ quét.
ở Châu Âu và Bắc Mỹ, tr−ớc 1980 các nhà địa mạo tập trung nghiên cứu đặc điểm của lòng dẫn và phản ứng của chúng đối với lũ lụt (Schumm, S. A. và Lichty R.W., 1963. Gupta A., 1975, Patton P.C., 1976, Baker, V.R., 1977, 1978) [126]. Năm 1982, thuật ngữ Paleoflood hydrology lần đầu tiên đ−ợc giới thiệu và đ−ợc đ−a vào thảo luận chính thức trong Hội nghị Địa lý Mỹ tổ chức 12/1984 và tại Hội nghị Trung - Mỹ về Phân tích các sự kiện lũ bất th−ờng tổ chức tại Nanjing, Trung Quốc vào 10/1985. Việc ứng dụng các kiến thức về địa mạo và khí hậu trong phân tích đặc điểm lũ lụt trong quá khứ tiếp tục đ−ợc thảo luận trong Hội nghị về “Tần suất lũ và phân tích nguy cơ” tổ chức năm 1986 tại Louisiana. Đến 9/1987, vai trò của nghiên cứu địa mạo trong cảnh báo tai biến lũ lụt đã thực sự đ−ợc khẳng
20
Khác với các nhà địa mạo Nhật Bản, các h−ớng nghiên cứu của giới địa mạo ph−ơng Tây, Bắc Mỹ đa dạng và đ−ợc nghiên cứu tổng thể hơn về mặt không gian. Các nội dung đ−ợc chú trọng nh−: đánh giá mối quan hệ giữa hình thái l−u vực và lũ lụt; đo vẽ địa mạo sau lũ; vận chuyển bồi tích do lũ; xói lở- bồi tụ do lũ; lũ bùn đá; phân tích đặc điểm lũ trong quá khứ… (Patton C., Williams P., John E., Baker R., Paul D… ). Cuốn sách viết về vai trò của địa mạo trong nghiên cứu lũ lụt “Flood Geomorphology” (Địa mạo lũ lụt) của các tác giả Victor R. Baker, R. Craig Kochel và Peter C. Patton do nhà xuất bản John Wiley & Sons xuất bản năm 1988 đ−ợc xem là một công trình tổng kết khá hoàn chỉnh về những nội dung nghiên cứu địa mạo trong nghiên cứu lũ lụt, bao gồm từ việc đánh giá hình thái l−u vực, các quá trình trong lũ, đặc tr−ng lũ ở các vùng khí hậu khác nhau cho đến những biến đổi của cảnh quan d−ới tác động của lũ, nghiên cứu và phân tích đặc tr−ng của lũ trong quá khứ và công tác quy hoạch quản lý môi tr−ờng. Tuy nhiên, cách tiếp cận nghiên cứu có phần tập trung theo h−ớng thủy văn lũ, nghĩa là thiên về nghiên cứu động lực của dòng lũ hơn, rất ít đề cập đến vai trò của địa hình đối với quá trình hình thành và phát sinh tai biến lũ.
Trong thời gian gần đây, bên cạnh các ph−ơng pháp nghiên cứu địa mạo lũ lụt truyền thống, các công trình tập trung nhiều hơn cho việc nghiên cứu cảnh báo tai biến lũ lụt, lũ quét với sự hỗ trợ của công nghệ viễn thám và GIS (Hess D.P., 2004, Peters G., Van Westen C.J., Montoya L., 2002, Bathurst J.C và nnk, 2003, K.T. Chau, K.H. Lo, 2003). Dự án SPHERE (Systematic, Paleoflood and Historical Data For ImprovEment of Flood Risk Estimation – Tích hợp dữ liệu về lũ lụt trong quá khứ và t− liệu lịch sử để nâng cao công tác cảnh báo nguy cơ tai biến lũ lụt) (2000-2003) do Trung tâm Khoa học Môi tr−ờng (CSIC) Tây Ban Nha chủ trì là một trong những dự án lớn ở quy mô xuyên quốc gia đ−ợc triển khai ở Châu Âu, với hai vùng nghiên cứu điểm là Pháp và Tây Ban Nha. Đây là dự án nghiên cứu cảnh báo lũ lụt với cách tiếp cận đa ph−ơng pháp (địa chất, địa mạo, lịch sử, thống kê và GIS), nội dung bao gồm: phân tích và đánh giá các dấu vết lũ lụt trong quá khứ (trong trầm tích bở rời, trên đá gốc...); phân tích các tài liệu về lũ trong lịch sử (các bức ảnh, tài liệu ghi chép...); sự biến đổi của khí hậu và cổ khí hậu; thống kê
để xác định tần suất lũ; cuối cùng, các dữ liệu đơn tính đ−ợc tích hợp trong GIS để đ−a ra các kịch bản cảnh báo nguy cơ tai biến lũ lụt khác nhau.
Ngoài ra, nhiều Hội thảo khoa học quốc tế trong đó có nội dung thảo luận về vai trò của địa mạo trong nghiên cứu lũ lụt cũng đã đ−ợc tổ chức, nh− Hội nghị quốc tế về Tai biến môi tr−ờng và Địa mạo ở các n−ớc nhiệt đới Châu á tổ chức tại Thái Lan vào tháng 9 năm 2004, Hội nghị địa mạo quốc tế lần thứ VI tổ chức vào tháng 11 năm 2005 tại Tây Ban Nha trong đó có riêng một tiểu ban về địa mạo dòng chảy và lũ lụt. Các n−ớc nh− Mỹ, Canada, Tây Ban Nha, Hà Lan, Italia, Australia... cũng tổ chức nhiều cuộc hội nghị, hội thảo về vấn đề này.
Qua đây cho thấy, thế giới đã khẳng định rất rõ vai trò quan trọng của địa mạo trong nghiên cứu tai biến lũ lụt. Cho đến nay, cách tiếp cận và ph−ơng pháp nghiên cứu này vẫn đang tiếp tục phát triển và ứng dụng rộng rãi cùng với sự trợ giúp đắc lực của công nghệ GIS. Và rõ ràng, những vấn đề về lý thuyết cũng nh− thực tiễn của địa mạo trong nghiên cứu lũ lụt, đặc biệt là nghiên cứu về vai trò của địa hình đối với sự hình thành loại tai biến này, vẫn cần đ−ợc tiếp tục củng cố, hoàn thiện và phát triển.