Tài liệu Nghiên cứu tính dễ bị tổn thương do ngập lụt khu vực hạ lưu sông cả

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH ------------------------ LÊ HỮU HUẤN NGHIÊN CỨU TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG DO NGẬP LỤT KHU VỰC HẠ LƢU SÔNG CẢ LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH ------------------------ LÊ HỮU HUẤN NGHIÊN CỨU TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG DO NGẬP LỤT KHU VỰC HẠ LƢU SÔNG CẢ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Biến đổi khí hậu Mã số: Chƣơng trình đào tạo thí điểm Hà Nội - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS.TS Trần Ngọc Anh, không sao chép các công trình nghiên cứu của ngƣời khác. Số liệu và kết quả của luận văn chƣa từng đƣợc công bố ở bất kì một công trình khoa học nào khác. Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn là có nguồn gốc rõ ràng, đƣợc trích dẫn đầy đủ, trung thực và đúng qui cách. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn. Tác giả Lê Hữu Huấn i LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Biến đổi khí hậu với đề tài “Nghiên cứu tính dễ bị tổn thương do ngập lụt khu vực hạ lưu sông Cả” là kết quả của quá trình cố gắng không ngừng của bản thân và đƣợc sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, cô giáo, bạn bè đồng nghiệp và ngƣời thân. Với kết quả nghiên cứu này tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những ngƣời đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua. Tôi xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo PGS.TS Trần Ngọc Anh đã trực tiếp tận tình hƣớng dẫn cũng nhƣ cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này. Xin chân thành cảm ơn Khoa khoa học liên ngành; Khoa Khí tƣợng Thuỷ văn, Trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, Đài KTTV khu vực Bắc Trung Bộ đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị liên quan đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. TÁC GIẢ Lê Hữu Huấn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii DANH MỤC BẢNG .......................................................................................................v DANH MỤC HÌNH .......................................................................................................vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................ix MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Lý do lựa chọn đề tài ...................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................2 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................2 4. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................................. 2 5. Cơ sở khoa học và ý nghĩa thực tiễn ...........................................................................2 6. Kết cấu của luận văn ....................................................................................................2 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................4 1.1. Tổng quan các nghiên cứu tính dễ bị tồn thƣơng do lũ lụt:......................................4 1.2. Tổng quan các nghiên cứu rủi ro do lũ lụt................................................................ 8 1.3.1. Vị trí địa lý .............................................................................................................9 1.3.2. Địa hình, địa mạo ................................................................................................ 10 1.3.3. Địa chất, thổ nhƣỡng và tình hình sử dụng đất ...................................................12 1.3.4. Thảm thực vật ......................................................................................................13 1.3.5. Kinh tế - Xã hội: ..................................................................................................14 1.3.6. Mạng lƣới sông ngòi: .......................................................................................... 15 1.3.7. Mạng lƣới trạm KTTV ........................................................................................16 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................... 24 2.1. Phƣơng pháp xây dựng bản đồ ngập lụt: ................................................................ 24 2.1.1. Khái niệm: ...........................................................................................................24 2.1.2. Phƣơng pháp xây dựng: .......................................................................................24 2.1.3. Giới thiệu phƣơng pháp mô hình: .......................................................................25 2.2. Phƣơng pháp đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng: ........................................................... 34 2.2.1. Các phƣơng pháp đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng:..................................................34 iii 2.2.2. Phƣơng pháp chỉ số dễ bị tổn thƣơng: .................................................................35 2.3. Phƣơng pháp đánh giá rủi ro do lũ:...........................................................................40 2.3.1. Các phƣơng pháp đánh giá rủi ro do lũ: .................................................................40 2.3.2. Giới thiệu công cụ DELFT - FIAT:.....................................................................40 CHƢƠNG III: ĐÁNH GIÁ TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG VÀ RỦI RO DO LŨ LỤT Ở LƢU VỰC HẠ LƢU SÔNG CẢ: .............................................................................44 3.1. Xây dựng bản đồ ngập lụt lƣu vực hạ lƣu sông Cả: ...............................................44 3.1.1. Cơ sở dữ liệu: ......................................................................................................44 3.1.2. Xây dựng mô hình Mike Nam cho lƣu vực sông Cả:..........................................46 3.1.3. Xây dựng mô hình Mike 11 cho lƣu vực sông Cả: .............................................49 3.1.4. Xây dựng mô hình MIKE FLOOD cho khu vực nghiên cứu .............................. 53 3.1.5. Xây dựng kịch bản tính toán: ..............................................................................57 3.1.6. Bản đồ ngập lụt trên lƣu vực hạ lƣu sông Cả theo các kịch bản ......................... 59 3.2. Đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng do lũ lụt: ............................................................... 60 3.2.1. Chuẩn bị số liệu: ..................................................................................................60 3.2.2. Đánh giá độ phơi bày (Exposure) ........................................................................60 3.2.3. Đánh giá tính nhạy (Sensivity) ............................................................................63 3.2.4. Đánh giá khả năng chống chịu ............................................................................65 3.2.5. Đánh giá tổng hợp tính dễ bị tổn thƣơng ............................................................. 66 3.3. Đánh giá rủi ro do lũ lụt ......................................................................................... 67 3.3.4. Chạy mô hình Delft - FIAT .................................................................................72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................74 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 75 Phụ lục 1: Bảng tính toán độ lộ diện trên khu vực hạ lƣu sông Cả ............................... 77 Phụ lục 2: Bảng tính toán tính dễ bị tổn thƣơng trên khu vực hạ lƣu sông Cả .............85 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Phân bố diện tích một số sông nhánh lớn của hệ thống sông Cả ..................11 Bảng 1.2. Đặc trƣng hình thái một số lƣu vực sông lớn ................................................11 Bảng 1.3. Phân loại đất trên lƣu vực sông Cả ............................................................... 13 Bảng 1.4. Danh sách các trạm thủy văn trên lƣu vực sông Cả ......................................17 Bảng 1.5. Khả năng xuất hiện lũ vào các tháng trong năm trên lƣu vực sông Cả ........18 Bảng 1.6. Các hình thế thời tiết gây mƣa lớn trên lƣu vực sông Cả ............................. 20 Bảng 1.7. Thống kê tần suất xuất hiện các trận lũ lớn trên lƣu vực sông Cả ................21 Bảng 2.1: Danh mục các tiêu chí phục vụ tính toán chỉ số dễ bị tổn thƣơng lũ lụt. 38 Bảng 3.1. Danh sách các trạm KTTV trên lƣu vực sông Cả .........................................44 Bảng 3.2. Bộ thông số của mô hình Mile Nam từng lƣu vực bộ phận .......................... 47 Bảng 3.3. Kết quả hiệu chỉnh, kiểm nghiệm mô hình Mike-Nam tại trạm TV Dừa .....48 Bảng 3.4. Kết quả hiệu chỉnh, kiểm nghiệm mô hình Mike-Nam tại trạm TV Hòa Duyệt .......................................................................................................................................49 Bảng 3.5. Thông tin đặc trƣng mạng thủy lực Mike 11 ................................................51 Bảng 3.6. Kết quả hiệu chỉnh, kiểm nghiệm mô hình Mike-11 tại trạm TV Đô Lƣơng .......................................................................................................................................51 Bảng 3.7. Kết quả hiệu chỉnh, kiểm nghiệm mô hình Mike-11 trạm TV Yên Thƣợng 52 Bảng 3.8. Kết quả hiệu chỉnh, kiểm nghiệm mô hình Mike-11 trạm TV Nam Đàn .....52 Bảng 3.9. Lựa chọn kết nối trong mô hình MIKE FLOOD ..........................................54 Bảng 3.10. So sánh giá trị điều tra vết lũ và tính toán...................................................55 Bảng 3.11. Kết quả bộ mô hình thủy lực đánh giá theo chỉ tiêu Nash .......................... 56 Bảng 3.12. Nƣớc biển dâng theo kịch bản phát thải trung bình (cm) ........................... 58 Bảng 3.13. Điều kiện biên tính toán cho các kịch bản .................................................59 Bảng 3.14. Tính dễ tổn thƣơng của các nhóm sử dụng đất ...........................................62 Bảng 3.15. Bảng tính toán trọng số các thành phần để tính toán độ phơi bày ..............62 Bảng 3.16. Các chỉ tiêu dùng đánh giá tính nhạy với lũ ...............................................63 Bảng 3.17. Các chỉ tiêu dùng đánh giá khả năng chống chịu với lũ ............................. 65 Bảng 3.18. Bảng tính toán trọng số của các thành phần AC, E, S ................................ 67 Bảng 3.19. Kết quả đánh giá rủi ro do lũ lụt cấp xã ......................................................72 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Bản đồ lƣu vực sông Cả [13] .........................................................................10 Hình 1.2. Bản đồ thổ nhƣỡng lƣu vực sông Cả (Phần lãnh thổ Việt Nam) [6] .............12 Hình 1.3. Bản đồ thảm phủ thực vật lƣu vực sông Cả (phần ở Việt Nam) [13] ...........14 Hình 2.1. Sơ đồ mô phỏng mô hình MIKE NAM ......................................................... 25 Hình 2.2. Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott ...................................................................29 Hình 2.3. Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phẳng x~t .................................29 Hình 2.4. Sai phân với các điểm lƣới xen kẽ.................................................................30 Hình 2.5. Cấu trúc các điểm lƣới xung quanh điểm nhập lƣu .......................................30 Hình 2.6. Cấu trúc các điểm lƣới trong mạng vòng ......................................................30 Hình 2.7. Các tiêu chí, thành phần tính dễ bị tổn thƣơng do lũ ....................................36 Hình 2.8. Nguyên lý làm việc của Delft - FIAT............................................................ 41 Hình 2.9. Nguyên lý tính toán mức độ rủi ro từ thiệt hại trong Deltf – FIAT ..............42 Hình 3.1. Bản đồ lƣới sông và mạng lƣới trạm KTTV trên lƣu vực .............................44 Hình 3.2. Phân vùng tiểu lƣu vực khu giữa hệ thống sông Cả ......................................47 Hình 3.3. Quá trình lƣu lƣợng giữa tính toán với thực đo, trận lũ 23/8-7/9/2010 trạm TV Dừa .......................................................................................................................... 48 Hình 3.4.Quá trình lƣu lƣợng giữa tính toán với thực đo, trận lũ 10/10-30/10/2010 trạm TV Dừa ..................................................................................................................48 Hình 3.5. Quá trình lƣu lƣợng giữa tính toán với thực đo .............................................48 Hình 3.6 Quá trình lƣu lƣợng giữa tính toán với thực đo, trận lũ 21/8-4/9/2010 trạm TV Hòa Duyệt ...............................................................................................................49 Hình 3.7. Quá trình lƣu lƣợng giữa tính toán với thực đo, trận lũ 14-25/10/2010 trạm TV Hòa Duyệt ...............................................................................................................49 Hình 3.8 Quá trình lƣu lƣợng giữa tính toán với thực đo trận lũ 04-25/9/2011 trạm TV Hòa Duyệt ......................................................................................................................49 Hình 3.9. Cấu trúc các điểm lƣới trong mạng vòng ......................................................50 Hình 3.10. Quá trình mực nƣớc giữa tính toán với thực đo trận lũ 10/10-30/10/2010 trạm TV Đô Lƣơng ........................................................................................................51 Hình 3.11. Quá trình mực nƣớc giữa tính toán với thực đo trận lũ 10/9-27/9/2011 trạm TV Đô Lƣơng ................................................................................................................51 vi Hình 3.12. Quá trình mực nƣớc giữa tính toán với thực đo trận lũ 10/10-30/10/2010 trạm TV Yên Thƣợng .............................................................................................................52 Hình 3.13. Quá trình mực nƣớc giữa tính toán với thực đo trận lũ 10/9-27/9/2011 trạm TV Yên Thƣợng .............................................................................................................52 Hình 3.14. Quá trình mực nƣớc giữa tính toán với thực đo trận lũ 10/10-30/10/2010 trạm TV Nam Đàn .........................................................................................................52 Hình 3.15. Quá trình mực nƣớc giữa tính toán với thực đo trận lũ 10/9-27/9/2011 trạm TV Nam Đàn .................................................................................................................52 Hình 3.16. Miền tính 2 chiều trong vùng nghiên cứu ...................................................53 Hình 3.17. So sánh đƣờng diện ngập tính toán và ảnh vệ tinh ngày 20/ X/2010 ........55 Hình 3.18. Kết quả mực nƣớc tính toán và thực đo của trận lũ tháng 10 năm 2010 tại trạm Nam Đàn ...............................................................................................................55 Hình 3.19. Kết quả mực nƣớc tính toán và thực đo của trận lũ tháng 10 năm 2010 tại trạm Chợ Tràng..............................................................................................................55 Hình 3.20. Kết quả mực nƣớc tính toán và thực đo của trận lũ tháng 10 năm 2010 tại trạm Nam Đàn ...............................................................................................................56 Hình 3.21. Kết quả mực nƣớc tính toán và thực đo của trận lũ tháng 10 năm 2010 tại trạm Chợ Tràng..............................................................................................................56 Hình 3.22. Kết quả mực nƣớc tính toán và thực đo của trận lũ tháng 9 năm 2011 tại trạm Nam Đàn ...............................................................................................................56 Hình 3.23. Kết quả mực nƣớc tính toán và thực đo của trận lũ tháng 9 năm 2011 tại trạm Chợ Tràng..............................................................................................................56 Hình 3.24. Biến đổi lƣợng mƣa năm theo kịch bản RCP 4.5 ........................................57 Hình 3.25. Biến đổi lƣợng mƣa năm theo kịch bản RCP 8.5 ........................................58 Hình 3.26. Bản đồ ngập ứng với tần suất lũ 1% và kịch bản RCP 8.5.......................... 59 Hình 3.27. Bản đồ ngập ứng với tần suất lũ 5% và kịch bản RCP 8.5.......................... 59 Hình 3.28. Bản đồ ngập ứng với tần suất lũ 10% và kịch bản RCP 8.5........................60 Hình 3.29. Bản đồ ngập ứng với tần suất lũ 20% và kịch bản RCP 8.5........................60 Hình 3.30. Bản đồ ngập lụt lƣu vực nghiên cứu............................................................ 61 Hình 3.31. Bản đồ vận tốc ngập lụt lƣu vực nghiên cứu ...............................................61 Hình 3.32. Bản đồ thời gian ngập lụt lƣu vực nghiên cứu ............................................62 Hình 3.33. Bản đồ tính nhạy với lũ của cộng đồng .......................................................64 vii Hình 3.34. Bản đồ khả năng chống chịu với lũ của cộng đồng .....................................66 Hình 3.35. Bản đồ tính dễ tổn thƣơng hạ lƣu lƣu vực sông Cả .....................................67 Hình 3.36. Phân bố dân số của lƣu vực nghiên cứu ......................................................68 Hình 3.37. Phân bố GDP của lƣu vực nghiên cứu ........................................................69 Hình 3.38. Phân bố Nhà kiên cố của lƣu vực nghiên cứu .............................................69 Hình 3.39. Phân bố số lƣợng gà của lƣu vực nghiên cứu ..............................................70 Hình 3.40. Cấu trúc file hàm tác động..........................................................................71 Hình 3.41. Mối quan hệ giữa độ sâu ngập và mức độ thiệt hai .....................................71 Hình 3.42. Kết quả tính mức độ thiệt hại đối với nông nghiệp phân bố theo không gian (USD)............................................................................................................................. 73 viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng IPCC Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (Intergovernmental Panel on Climate Change) KB Kịch bản KTTV Khí tƣợng thủy văn RCP4.5 Kịch bản nồng độ khí nhà kính trung bình thấp (Representative Concentration Pathways 4.5) RCP8.5 Kịch bản nồng độ khí nhà kính cao (Representative Concentration Pathways 8.5) TB Trung bình TK Thời kỳ KH KTTV&MT Khoa học Khí tƣợng Thủy văn và Môi trƣờng WMO Tổ chức khí tƣợng thế giới (World Meteorological Organization) ix MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài Những năm gần đây ở Miền Trung nƣớc ta, thiên tai lũ lụt và hạn hán xảy ra với tần suất nhiều hơn và cƣờng độ lớn hơn, đặc biệt là năm 2007 (có tới 5 trận lũ xảy ra liên tiếp trong vòng 1 tháng) gây thiệt hại nặng nề về ngƣời và của cho các tỉnh miền Trung, trong đó có nhiều huyện nhƣ Quế Phong, Quỳ Châu, Nghĩa Đàn tỉnh Nghệ An thuộc lƣu vực sông Cả. Năm 2010, lũ lịch sử xuất hiện ở sông Ngàn Sâu, một phụ lƣu thuộc lƣu vực sông Cả và lũ đặc biệt lớn trên hầu hết các sông ở Nghệ An – Hà Tĩnh. Năm 2011, lũ lịch sử ở Kỳ Sơn, Nghệ An trên dòng chính sông Cả vƣợt lũ lịch sử trƣớc đó là: 3,34m. Ngoài các nguyên nhân khách quan do thời tiết, khí hậu, còn có những nguyên nhân chủ quan khác nhƣ sự phát triển của các công trình thủy lợi, giao thông và sự tác động vào mặt đệm trên lƣu vực. Ngập lụt là một trong những tai biến thiên nhiên, thƣờng đe dọa cuộc sống của ngƣời dân và sự phát triển kinh tế xã hội ở nƣớc ta. Lũ lụt đã để lại hậu quả hết sức nặng nề, hàng ngàn hộ dân bị ngập lụt, các công trình bị tàn phá, các hoạt động kinh tế - xã hội bị gián đoạn. Quá trình đô thị hóa mạnh cùng với sự tác động của Biến đổi khí hậu (BĐKH) và mƣa lớn đã gây ra ngập úng trên các lƣu vực sông với tần suất lớn hơn. Sông Cả là một trong những sông lớn ở Việt Nam. Hằng năm, sông cung cấp một nguồn nƣớc dồi dào cho nhân dân 2 tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh trên các lĩnh vực: sinh hoạt, trồng trọt, chăn nuôi, thủy điện, thủy sản, giao thông đƣờng thủy… Có thể nói rằng sông Cả có một vai trò đặc biệt quan trọng cho sự phát triển KT-XH và an ninh quốc phòng đối với các tỉnh trong lƣu vực. Tuy nhiên, lƣu vực sông Cả cũng là lƣu vực có chế độ khí hậu khắc nghiệt, là nơi hứng chịu nhiều thiên tai nhƣ: bão, áp thấp nhiệt đới, nƣớc dâng, lũ lụt, tố, lốc, mƣa đá, hạn hán... với tần suất và cƣờng độ lớn ở nƣớc ta. Xác định tính dễ bị tổn thƣơng và rủi ro đó là giúp chúng ta hiểu đƣợc cách tốt nhất để giảm nhẹ thiệt hại do lũ lụt gây ra. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở khoa học, thực tiễn cho các nhà quản lý, các nhà hoạch định chính sách, xác định chiến lƣợc phát triển bền vững. Đây cũng là lý do dẫn đến sự hình thành luận văn "Nghiên cứu tính dễ bị tổn thương do ngập lụt khu vực hạ lưu sông Cả". 1 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xây dựng đƣợc bản đồ ngập lụt các trận lũ khu vực hạ lƣu lƣu vực sông Cả và theo các kịch bản BĐKH; - Xây dựng đƣợc bản đồ tính dễ bị tổn thƣơng do lũ lụt khu vực nghiên cứu. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Đối tƣợng nghiên cứu là tính dễ bị tổn thƣơng do lũ lụt vùng hạ lƣu lƣu vực sông Cả. - Phạm vi nghiên cứu: khu vực hạ lƣu sông Cả, cụ thể là các huyện Đô Lƣơng; Thanh Chƣơng; Nam Đàn, Cửa Lò; Nghi Lộc; Hƣng Nguyên và Tp Vinh. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp điều tra và khảo sát thực địa: Để tiến hành xác định vùng chịu ảnh hƣởng của ngập lụt gây nên; đặc điểm lƣu vực sông Cả. - Phƣơng pháp thu thập số liệu: thu thập các số liệu kinh tế, xã hội; dự kiến thu thập số liệu thủy văn các trạm đo và công trình thuỷ lợi ở các cửa sông. - Phƣơng pháp phân tích: Phân tích, đánh giá, kế thừa các kết quả số liệu nghiên cứu đã có liên quan đến bản đồ ngập lụt. - Phƣơng pháp chuyên gia: trao đổi, học tập, lấy ý kiến từ các chuyên gia về phƣơng pháp đánh giá, tính toán để xây dựng bản đồ tính dễ bị tổn thƣơng do ngập lụt. - Phƣơng pháp mô hình hóa: Áp dụng mô hình thủy văn, thủy lực Mike Flood để tính toán vùng ngập lụt. 5. Cơ sở khoa học và ý nghĩa thực tiễn - Nghiên cứu và thiết lập mô hình Mike Flood cho lƣu vực hạ lƣu sông Cả. - Nghiên cứu phƣơng pháp chỉ số để tính dễ bị tổn thƣơng cho lƣu vực hạ lƣu sông Cả. - Kết quả của đề tài sẽ là cơ sở cho các cấp chính quyền địa phƣơng có thể đƣa ra các chính sách giảm thiểu ứng phó với biến đổi khí hậu. Qua đó, nhằm giảm nhẹ các tác động của biến đổi khí hậu. 6. Kết cấu của luận văn Ngoài phần mở đầu và phần kết luận kiến nghị, cấu trúc Luận văn gồm 3 chƣơng: 2 Chƣơng 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu; Chƣơng 2: Cơ sở phƣơng pháp luận; Chƣơng 3: Đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng và rủi ro do lũ lụt ở lƣu vực hạ lƣu sông Cả. 3 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan các nghiên cứu tính dễ bị tồn thƣơng do lũ lụt: Khái niệm tính dễ bị tổn thƣơng: Phát triển theo quan điểm của IPCC về tổn thƣơng biến đổi khí hậu, định nghĩa về tính dễ bị tổn thương do lũ lụt có thể được phát biểu: "Tính dễ bị tổn thương là mức độ mà ở đó một hệ thống dễ bị ảnh hưởng và không thể chống chịu với các tác động tiêu cực của lũ lụt, được xác định thông qua các tiêu chí nguy cơ, độ phơi bày, tính nhạy và khả năng chống chịu" [23], [24], [25]. Do đó tính dễ bị tổn thƣơng do lũ lụt có thể đƣợc biểu thị là hàm của mức độ phơi bày trƣớc hiểm họa (Exposure), độ nhạy (Sensitivity) và khả năng thích ứng (Adaptation Capacity). V = f(E, S, AC) (1.1) trong đó: + Mức độ phơi bày (Exposure) là khuynh hƣớng của một hệ thống bị phá vỡ bởi tai biến lũ lụt do vị trí của nó trong cùng một khu vực ảnh hƣởng; hay đƣợc hiểu là các giá trị có mặt tại địa điểm nơi mà lũ lụt có thể xảy ra. + Độ nhạy (Sensitivity) là mức độ của một hệ thống chịu tác động (trực tiếp hoặc gián tiếp) có lợi cũng nhƣ bất lợi bởi các tác nhân kích thích liên quan đến lũ lụt; + Khả năng thích ứng (Adaptive Capacity) là khả năng của một hệ thống nhằm thích nghi với lũ lụt. Theo Viện Giảm thiểu Thiên Tai (Disaster Reduction Institute – DRI) thì tính dễ bị tổn thƣơng (TDBTT) là sự kết hợp của các yếu tố về mức độ phơi bày (Exposure), độ nhạy (Suscepbility) và khả năng thích ứng (Adaptation Capacity) TDBTT = Mức độ phơi bày (Exposure) x Mức độ nhạy(Suscepbility)/Khả năng thích ứng (Adaptation Capacity) Turner (Chủ tịch Ủy ban Biến đổi khí hậu Anh) và các tác giả khác (2003) miêu tả tính dễ bị tổn thƣơng là hàm số có 3 đặc điểm: độ phơi bày (Exposure), độ nhạy (Sensitivity) và khả năng thích ứng (Adaptation Capacity). Metzger và các tác giả khác (2006) đã lý thuyết hóa khái niệm này và biểu diễn bằng toán học tính dễ bị tổn thƣơng (V) là hàm gồm độ phơi bày (E), độ nhạy (S) và khả năng ứng phó (AC). 4 Cũng theo Turner thì TDBTT có thể đƣợc biểu thị là hàm của các tác động tiềm tàng (Potential Impacts – PI) và khả năng thích ứng (Adaptation Capacity): V = f(PI, AC) Nhƣ vậy, có thể nhìn nhận rằng cả định nghĩa của IPCC, khái niệm của DRI và khái niệm của Turner và Metzger đều có chung các tác động tiềm tàng (hay nguy cơ) trong đó chúng là hàm gồm độ tiếp xúc, độ nhạy cảm và khả năng thích ứng. Từ khái niệm dễ bị tổn thƣơng trên thì nhiều nhà khoa học trên thế giới cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu để đánh giá mức độ tổn thƣơng đến các hƣớng nhƣ: khoa học tự nhiên; khoa học xã hội. Các nhà nghiên cứu theo hƣớng khoa học tự nhiên nhƣ: Kron, D.M.Simpson, M. Katirai[29], A.Fteke[21] và Catherine J. L[17] quan niệm rằng tính dễ bị tổn thƣơng đƣợc xác định nhƣ là mức độ tổn thất khả năng trong các thành phần rủi ro, là hậu quả tất yếu của hiện tƣợng thiên tai xảy ra theo không gian và thời gian. Hƣớng nghiên cứu thƣờng chú trọng đến sự tiếp xúc với tai biến, điều kiện phân bố tai biến, tính khu vực tai biến, mức độ thiệt hại và từ đó phân tích các đặc trƣng tác động của hiện tƣợng. Theo hƣớng khoa học xã hội, Cutter [19] đã cho rằng không có định nghĩa duy nhất của tính dễ bị tổn thƣơng. Hƣớng tiếp cận khoa học xã hội không chỉ xem xét khả năng đối phó với tai biến thiên nhiên mà còn xem xét các cá thể bị tác động trong điều kiện xã hội nhất định. Những nghiên cứu này thƣờng chú trọng đến các tổn thƣơng xã hội nhằm đối phó với các tác động xấu trong cộng đồng dân cƣ bao gồm cả khả năng chống chịu và khả năng tự phục hồi tai biến. Ngoài ra, IPCC-CZMS[25], đã nghiên cứu, đề xuất phƣơng pháp đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng đơn giản nhằm xác định và đánh giá các tác động của mực nƣớc biển dâng đến đời sống ngƣời dân trên bề mặt hành tinh và đƣợc ứng dụng tại nhiều nơi. Phƣơng pháp này kết hợp các nhận định của chuyên gia với dữ liệu về các đặc tính vật lý và kinh tế - xã hội, từ đó phân tích, ƣớc tính các tác động của mực nƣớc biển dâng bao gồm cả giá trị mất đi của các vùng đất và đất ngập nƣớc. Tập trung nghiên cứu và hƣớng đến cộng đồng nhiều hơn, năm 2001 Nakamura và cộng sự đã tiếp cận theo hƣớng của Penning - Rowsell về tính dễ bị tổn thƣơng hộ gia đình, dựa vào số thành phần nhƣ: kinh tế xã hội thay đổi theo tuổi tình trạng y tế, sự cứu trợ, thu nhập, sự liên kết của cộng đồng, sự hiểu biết về lũ lụt. Đến năm 2004, 5 Green[22] đã tập trung phân tích tính dễ bị tổn thƣơng về hộ gia đình và biểu thị tính dễ bị tổn thƣơng cộng đồng địa phƣơng nhƣ là nhân tố có liên quan, dựa vào nhân tố nhƣ: Thu thập, sự cứu trợ, dịch vụ cộng đồng năng lƣợng, giáo dục... để xét tới sự tổn thƣơng của cộng đồng địa phƣơng. Năm 2006, Villagra’n de Leo’n JC [16] đã đƣa ra mối quan hệ giữa tính dễ bị tổn thƣơng, sự lộ diện, tính nhạy và khả năng chống chịu qua công thức: Tổn thƣơng= (Sự lộ diện x Tính nhạy)/(Khả năng chống chịu) Trong khi đó UNESCO –ihe lại đƣa ra một công thức tính khác: Tổn thƣơng lũ = Sự lộ diện + Tính nhạy – Khả năng phục hồi. Một hƣớng nghiên cứu khác đánh giá tổn thƣơng lũ dựa vào bản thân cộng đồng dân cƣ mà không xét đến sự lộ diện của cộng đồng đó trƣớc nguy cơ lũ. Nghiên cứu của Conner (2007) [18] đã đƣa ra các biện pháp công trình và phi công trình vào tính toán chỉ số tổn thƣơng do lũ, thể hiện khả năng chống chịu của cộng đồng dân cƣ. Sebastian (2010) [27] đã xác định tính tổn thƣơng lũ là sự kết hợp giữa xác suất tác động (thiệt hại) và khả năng chống chịu. Theo cách tiếp cận này thì tính tổn thƣơng lũ của các cộng đồng sống ven sông ngang bằng với những cộng đồng sống ở vùng cao. Các cách tiếp cận đánh giá tổn thƣơng lũ đó chỉ xem tính tổn thƣơng lũ là một yếu tố trong việc xác định rủi ro lũ và chỉ tập trung vào một mặt nhất định nhƣ kinh tế hay khả năng chống chịu của cộng đồng. A. Feteke [21] coi tính dễ bị tổn thƣơng xuất phát từ một biểu hiện cực đoan, có xu hƣớng với biểu hiện tích cực. Đánh giá đƣợc tính dễ bị tổn thƣơng là nắm bắt đƣợc những điều kiện của hệ thống xã hội, các đặc điểm của nó khi đối mặt với thiên tai lũ lụt. Các thành phần tạo nên tính dễ bị tổn thƣơng bao gồm: độ phơi bày, tính nhạy và khả năng chống chịu dƣới tác động của hiện tƣợng cực đoan trong bối cảnh cụ thể[10]. Ở đây, coi tính dễ bị tổn thƣơng là một thành phần của rủi ro thay đổi theo không gian, thời gian nhằm mục đích giảm thiểu tai biến. A. Feteke đƣa ra 41 biến số phụ thuộc 3 thành phần (kinh tế, xã hội và môi trƣờng) trên cơ sở đáp ứng 3 tiêu chí (độ phơi bày, tính nhạy và khả năng chống chịu), đƣợc thể hiện qua 8 yếu tố (độ tuổi, sự phụ thuộc, trình độ, nguồn thu nhập, y tế, thể chế, loại hình nhà cửa, tiềm năng kinh tế khu vực). Các biến này đƣợc đánh giá theo 4 tiêu chuẩn ngƣời có sức khỏe yếu dẫn đến tử vong, ngƣời phụ thuộc hoàn toàn vào y tế, trình độ con ngƣời và nguồn lực tài chính của con 6 ngƣời. Hạn chế trong nghiên cứu của A. Feteke thể hiện ở chỗ là độ phơi bày đƣợc lấy theo mật độ kết cấu hạ tầng là chƣa phản ánh đầy đủ yếu tố này. Vấn đề đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng ở Việt Nam đã đƣợc các nhà nghiên cứu đề cập đến gần nhƣ đồng hành với các nghiên cứu về biến đổi khí hậu trong các công trình của Mai Trọng Nhuận khi đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng về môi trƣờng [8], về tài nguyên địa chất [9], của các đới ven biển. Năm 2013, Hoàng Anh Huy [4] đã đánh giá tác động của biến đổi khí hậu, tai biến và đề xuất định hƣớng thích ứng tại thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định và vùng lân cận. Đinh Thái Hƣng [5] đã nghiên cứu, xây dựng chỉ số tính dễ bị tổn thƣơng (CVI) cho vùng bờ biển Việt Nam trong các kịch bản nƣớc dâng, theo hai thành phần là tính nhạy cảm và khả năng chống chịu của hệ thống bờ biển (tự nhiên) để thích ứng với những biến đổi của điều kiện môi trƣờng. Các chỉ số này phản ánh mức độ dễ bị tổn thƣơng của khu vực bờ biển để phục vụ công tác quản lý hiệu quả khu vực đới bờ. Trong nhiều nghiên cứu đã khẳng định biến đổi khí hậu làm gia tăng các tính chất cực đoan của tai biến thiên nhiên và ngập lụt không phải là ngoại lệ. Vì lẽ đó, đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng do các tai biến thiên nhiên trong bối cảnh biến đổi khí hậu cũng đang đƣợc quan tâm nghiên cứu. Ngô Thị Vân Anh [2] đã đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng trong bối cảnh biến đổi khí hậu của thành phố Cần Thơ, đã xem xét các thành phần là: độ phơi bày, độ nhạy và khả năng chống chịu. Cùng bàn về vấn đề này, Hà Hải Dƣơng [3] sử dụng 3 tiêu chí là độ phơi bày, tính nhạy và khả năng chống chịu khi đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng dó biến đổi khí hậu. Chi tiết hơn, Trần Thục [10] đã xây dựng quy trình đánh giá tình trạng dễ bị tổn thƣơng do biến đổi khí hậu đối với nông nghiệp, với các thành phần đƣợc xem xét độ phơi bày, tính nhạy và khả năng thích ứng. Tuy nhiên mới đây các nghiên cứu về tính dễ bị tổn thƣơng dó lũ lụt cũng đã đƣợc các nhà khoa học tiếp cận nhƣ: PGS.TS. Nguyễn Thanh Sơn chủ trì đề tài “Đánh giá mức độ tổn thƣơng về kinh tế - xã hội do lũ lụt trên một số lƣu vực sông chính ở miền Trung trong bối cảnh biến đổi khí hậu và khai thác công trình thủy điện, thủy lợi”; thuộc chƣơng trình “Khoa học và công nghệ phục vụ Chƣơng trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu”, Mã số:KHCN-BĐKH/11-15. Đề tài cấp Nhà nƣớc, MS: BĐKH - 19. Đề tài đã xây dựng đƣợc bản đồ mức độ tổn thƣơng dựa trên bản đồ ngập lụt, khả năng chống chịu, mức độ phơi bày, kinh nghiệm chống lũ, ... 7 Năm 2011, Đặng Đình Khá [26] đã sử dụng phƣơng pháp chồng xếp bản đồ theo ma trận để tính toán tổn thƣơng lũ cho lƣu vực sông Thạch Hãn, Quảng Trị. Trong nghiên cứu này, tác giả đã tiến hành kết hợp bản đồ sự lộ diện lũ với bản đồ khả năng chống chịu của cộng đồng để đƣa ra bản đồ tổn thƣơng lũ cho vùng nghiên cứu. Dƣ Văn Toán, Trần Thế Anh [12] đã đánh giá rủi ro do ngập lụt trong bối cảnh biến đổi khí hậu cho một đơn vị cấp xã vùng ven biển Nam Trung Bộ, trong nghiên cứu này, tính dễ bị tổn thƣơng đƣợc xác định thông qua yếu tố tai biến lũ (độ lớn lũ và số điểm cảnh báo lũ) tính dễ bị tổn thƣơng đƣợc coi nhƣ là yếu tố tự nhiên. Từ các nghiên cứu trên đã cho thấy sự phức tạp, tính đa dạng của tính dễ bị tổn thƣơng do lũ lụt. Từ đó có các nghiên cứu tiếp theo để áp dụng vào thực tiễn hiện nay qua đó lựa chọn các phƣơng pháp phù hợp về bộ tiêu chí hay cách thể hiện. 1.2. Tổng quan các nghiên cứu rủi ro do lũ lụt Rủi ro do lũ lụt là sản phẩm ngẫu nhiên của nguy cơ và tiềm năng tổn thất của nó. Trong vài thập kỷ qua, lũ lụt phân tích tập trung chủ yếu vào kích thƣớc vật lý của lũ lụt (lƣợng, diện tích, độ sâu ...) và thiệt hại trực tiếp của các thành phần kinh tế. Đã có nhiều hƣớng nghiên cứu khác nhau về rủi ro, nhằm phân loại các thành phần, yếu tố để đánh giá. Tuy nhiên, việc sử dụng các thuật ngữ liên quan đến rủi ro giữa các ngành, lĩnh vực nghiên cứu vẫn còn nhiều tranh cãi trong các cộng đồng, các hƣớng nghiên cứu khoa học khác nhau. Các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học tự nhiên thƣờng chú trọng vào khái niệm rủi ro (risk) trong khi các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học xã hội thƣờng nhắc đến thuật ngữ tính dễ bị tổn thƣơng (vulnerability). Khái niệm rủi ro lũ lụt đƣợc cho là mức độ nguy hiểm của tai biến lũ lụt hay rủi ro là các thiệt hại ngẫu nhiên của tai biến lũ lụt. Sự phát triển của việc phân tích tai biến lũ lụt đã đƣợc nghiên cứu song song với đánh giá thiệt hại lũ lụt. Trong vài thập kỷ qua, phân tích lũ lụt tập trung chủ yếu vào các đại lƣợng vật lý (lƣợng ngập, diện tích ngập, độ sâu ngập lụt,...) và thiệt hại trực tiếp của các thành phần kinh tế do lũ lụt gây ra. Tuy nhiên, trong những năm gần đây phân tích rủi ro lũ lụt cũng đã đề cập đến rủi ro môi trƣờng - xã hội theo hƣớng tiếp cận quản lý tổng hợp lũ. Đối với vấn đề lũ lụt vào năm 2010, Việt Trinh [30] đã đánh giá rủi ro do lũ trên lƣu vực sông Thạch Hãn tỉnh Quảng Trị bằng cách lập bản đồ tai biến do lũ và bản đồ tính dễ bị tổn thƣơng, có xét đến tình hình sử dụng đất và mật độ dân số nhƣng chƣa xét đến khả năng chống chịu của cộng đồng. Tƣơng tự, Phạm Thị Hiền Thƣơng 8 [11] đã đánh giá rủi ro do tác động của biến đổi khí hậu đến các lĩnh vực kinh tế - xã hội chính của tỉnh Bình Định, không sử dụng các thành phần tai biến (tính dễ bị tổn thƣơng và độ phơi bày) mà tính hệ số rủi ro từ ý kiến chuyên gia và giá trị sản. Tuy nhiên, trong những năm gần đây phân tích rủi ro lũ lụt cũng đã phân tích đến rủi ro môi trƣờng - xã hội – đó là hƣớng tiếp cận quản lý tổng hợp lũ. ADRC (2005) (Asian Disaster Reduction Center) cho rằng rủi ro là giá trị của thiệt hại nhƣ là: tính mạng, thƣơng, tài sản… bị ảnh hƣởng bởi hiểm họa. Theo hƣớng tiếp cận này, gần đây, nhóm tác giả E. Koks và cộng sự đã đánh giá rủi ro lũ lụt bằng việc kết hợp giữa ba thành phần là hiểm họa lũ lụt, độ phơi bày và tính dễ bị tổn thƣơng xã hội, nghiên cứu cho rằng ngoài việc cung cấp các ƣợc tính thiệt hại về ngƣời và tài sản thì để đề ra các biện pháp nhằm giảm thiểu rủi ro lũ lụt còn phụ thuộc vào năng lực của từng hộ gia đình để thích nghi và ứng phó với lũ lụt, vì vậy cần thiết phải xem xét đến tính dễ bị tổn thƣơng xã hội do lũ lụt của khu vực nghiên cứu [3]. 1.3. Tổng quan về lƣu vực nghiên cứu: 1.3.1. Vị trí địa lý Lƣu vực sông Cả trải dài từ 18015'50" đến 20010'30" vĩ độ Bắc, từ 103045'10" đến 105015'20" kinh độ Đông. Phía Bắc giáp lƣu vực sông Chu, phía Tây giáp lƣu vực sông Mê Công, phía Nam giáp lƣu vực sông Gianh và phía Đông giáp Biển Đông. Tổng diện tích lƣu vực là 27.200 km2, phần diện tích ở Việt Nam là 17.730 km2, chiếm 65,2% diện tích lƣu vực. Diện tích thuộc Lào là 9.470 km2 chiếm 34,8% diện tích lƣu vực. Dòng chính sông Cả có chiều dài 531km, trong đó 170 km chảy qua lãnh thổ Lào và qua địa phận Nghệ An - Hà Tĩnh là 361km (Hình 1.1). 9