Nghiên Cứu Thạc Sĩ: Đánh Giá Rủi Ro Lũ Lụt Khu Vực Hạ Lưu Hồ Kẻ Gỗ Hà Tĩnh

Luận văn thạc sĩ phân tích Thesis of master degree study on flood risk assessment in downstream area in ke go reservoir ha, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Tran Ngoc Huan
• Người hướng dẫn: Asso. Pham Thi Huong Lan
• Trường học: Thuyloi University
• Chuyên ngành: Integrated Water Resources Management
• Đề tài: Study on Flood Risk Assessment in Downstream Area of Ke Go Reservoir, Ha Tinh Province
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hanoi

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: INTRODUCTION
• 1.1. Problem statement
• 1.2. Research objectives
• 1.3. Scope of study
• 1.4. Structure of thesis
• 2. CHƯƠNG 2: LITERATURE REVIEW
• 2.1. Concepts of flood risk, hazard and vulnerability
• 2.2. Flood risk assessment
• 2.3. Previous studies in study area
• 3. CHƯƠNG 3: DESCRIPTION OF STUDY AREA
• 3.1. Location of this study
• 3.2. Hydro-meteorological characteristics
• 3.3. Social and economic characteristics
• 3.4. Reservoir and current irrigation system
• 3.5. Flooding situation in downstream area
• 3.5.1. The flooding events occurred in 2010
• 3.5.2. The flooding events occurred in 2012
• 3.5.3. The flooding events occurred in 2013
• 4. CHƯƠNG 4: METHODOLOGY AND DATA USED
• 4.1. Methods to flood risk assessment
• 4.2. Method for estimating design hyetograph
• 4.3. Method for developing design hydrograph on lateral flow in downstream
• 4.4. Method for simulation floods corresponding to various return period
• 4.5. Method for inundation mapping
• 4.6. Governing equation in MIKE package
• 4.7. Rainfall runoff model (MIKE - Unit hydrograph model)
• 4.8. Identification of inundation maps
• 4.9. Data used
• 5. CHƯƠNG 5: RESULTS AND DISCUSSIONS
• 5.1. The reasons cause the flooding in downstream area
• 5.2. Climate change impacts
• 5.3. Infrastructure impact
• 5.4. Rainfall runoff modeling
• 5.5. Flood risk in downstream area of the Ke Go reservoir
• 6. CHƯƠNG 6: CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
• PHỤ LỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Đánh Giá Rủi Ro Lũ Lụt

Nghiên cứu tập trung vào đánh giá rủi ro lũ lụt tại khu vực hạ lưu hồ Kẻ Gỗ, Hà Tĩnh. Phương pháp đánh giá dựa trên ba yếu tố chính: mối nguy lũ lụt, mức độ dễ bị tổn thương, và khả năng ứng phó. Việc hiểu rõ các yếu tố này là bước quan trọng để đánh giá hiệu quả rủi ro lũ lụt. Nghiên cứu sử dụng mô hình thủy văn tích hợp để đánh giá mối nguy lũ lụt, bao gồm mô phỏng lũ và lập bản đồ ngập lụt cho các sự kiện với chu kỳ lặp lại khác nhau. Kết quả cho thấy đánh giá rủi ro lũ lụt là công cụ hữu ích trong quản lý rủi ro lũ lụt, giúp xác định mức độ nguy hiểm và rủi ro cho từng cộng đồng.

1.1. Mối Nguy Lũ Lụt

Mối nguy lũ lụt được xác định thông qua mô phỏng lũ bằng phần mềm MIKE, bao gồm MIKE UHM, MIKE 11, và MIKE 11 GIS. Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định dựa trên dữ liệu lũ tháng 10/2010. Kết quả mô phỏng cho thấy mức độ ngập lụt tương ứng với các chu kỳ lặp lại 200 năm và 1000 năm, phù hợp với thiết kế hồ Kẻ Gỗ.

1.2. Mức Độ Dễ Bị Tổn Thương

Mức độ dễ bị tổn thương được đánh giá dựa trên mật độ dân số. Các bản đồ dễ bị tổn thương được tạo ra để xác định khu vực có nguy cơ cao, giúp đưa ra các biện pháp phòng ngừa và ứng phó phù hợp.

II. Khu Vực Hạ Lưu Hồ Kẻ Gỗ

Khu vực hạ lưu hồ Kẻ Gỗ thuộc tỉnh Hà Tĩnh, nơi thường xuyên chịu ảnh hưởng của lũ lụt do biến đổi khí hậu và quá trình đô thị hóa nhanh chóng. Hồ Kẻ Gỗ có vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước tưới tiêu, phát điện, và kiểm soát lũ lụt. Nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá rủi ro lũ lụt tại khu vực này, nhằm giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản.

2.1. Đặc Điểm Địa Lý

Khu vực hạ lưu hồ Kẻ Gỗ có địa hình dốc, thuộc lưu vực sông Rào Cái. Đây là khu vực thường xuyên chịu ảnh hưởng của lũ lụt, đặc biệt là trong mùa mưa bão.

2.2. Tác Động Môi Trường

Biến đổi khí hậu và quá trình đô thị hóa đã làm gia tăng tần suất và mức độ nghiêm trọng của lũ lụt tại khu vực này. Nghiên cứu chỉ ra rằng việc quản lý lũ lụt cần được cải thiện để đối phó với các tác động này.

III. Nghiên Cứu Thạc Sĩ

Nghiên cứu này là một phần của luận văn thạc sĩ về quản lý tài nguyên nước tích hợp, được thực hiện tại Đại học Thủy Lợi. Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá rủi ro lũ lụt tại khu vực hạ lưu hồ Kẻ Gỗ, Hà Tĩnh, và đề xuất các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát thiệt hại do lũ lụt.

3.1. Phương Pháp Nghiên Cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô hình hóa thủy văn và thủy lực để đánh giá rủi ro lũ lụt. Các bản đồ rủi ro lũ lụt được tạo ra dựa trên bản đồ mối nguy và bản đồ dễ bị tổn thương, giúp xác định mức độ rủi ro cho từng khu vực.

3.2. Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để hỗ trợ các nhà quản lý trong việc lập kế hoạch phòng ngừa và giảm thiểu rủi ro lũ lụt tại khu vực hạ lưu hồ Kẻ Gỗ, Hà Tĩnh.

IV. Quản Lý Lũ Lụt

Quản lý lũ lụt là một khái niệm mới dựa trên cách tiếp cận chủ động, nhằm giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá rủi ro lũ lụt và đề xuất các biện pháp phòng ngừa, bao gồm cả quy hoạch đô thị và an toàn hồ đập.

4.1. Quy Hoạch Đô Thị

Việc quy hoạch đô thị cần tính đến các yếu tố rủi ro lũ lụt để đảm bảo an toàn cho người dân và tài sản. Các bản đồ rủi ro lũ lụt có thể được sử dụng để hỗ trợ quy hoạch đô thị tại khu vực hạ lưu hồ Kẻ Gỗ.

4.2. An Toàn Hồ Đập

An toàn hồ đập là yếu tố quan trọng trong quản lý lũ lụt. Nghiên cứu đề xuất các biện pháp cải thiện an toàn hồ đập để giảm thiểu rủi ro lũ lụt tại khu vực hạ lưu hồ Kẻ Gỗ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lũ lụt là một trong những thảm họa thiên nhiên gây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế, xã hội và môi trường, đồng thời ảnh hưởng trực tiếp đến tính mạng con người. Tại Việt Nam, đặc biệt là khu vực miền Trung với địa hình dốc, tình trạng lũ lụt ngày càng trở nên nghiêm trọng do biến đổi khí hậu và sự phát triển hạ tầng đô thị nhanh chóng. Khu vực lưu vực sông Rao Cai, tỉnh Hà Tĩnh, là một trong những vùng thường xuyên chịu ảnh hưởng bởi lũ lụt, gây thiệt hại lớn cho đời sống và sản xuất nông nghiệp. Năm 2010, các trận lũ lịch sử với lượng mưa lên đến 1.126 mm trong vòng 5 ngày đã làm ngập sâu nhiều khu vực hạ lưu hồ chứa Kẻ Gỗ, gây thiệt hại vật chất ước tính lên đến hơn 1.281 tỷ đồng.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá rủi ro lũ lụt tại khu vực hạ lưu hồ chứa Kẻ Gỗ dựa trên ba yếu tố chính: nguy cơ lũ (đặc trưng bởi độ sâu lũ), tính dễ tổn thương (dựa trên mật độ dân số) và khả năng ứng phó. Nghiên cứu sử dụng mô hình thủy văn kết hợp mô hình thủy lực MIKE (MIKE UHM, MIKE 11, MIKE 11 GIS) để mô phỏng lũ với các chu kỳ lặp lại 200 và 1000 năm, từ đó xây dựng bản đồ nguy cơ lũ phục vụ công tác quản lý và quy hoạch không gian vùng hạ lưu. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các huyện Cẩm Xuyên, Thạch Hà và thành phố Hà Tĩnh trong giai đoạn từ năm 1975 đến 2013, với dữ liệu mưa, thủy văn và dân số được thu thập và phân tích chi tiết.

Việc đánh giá rủi ro lũ lụt không chỉ giúp giảm thiểu thiệt hại mà còn nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên nước và phát triển bền vững khu vực, góp phần bảo vệ an toàn tính mạng và tài sản của người dân.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên ba khái niệm chính trong quản lý rủi ro lũ lụt: nguy cơ lũ (flood hazard), tính dễ tổn thương (vulnerability) và rủi ro lũ (flood risk). Theo định nghĩa của Liên Hợp Quốc (ISDR, 2004), rủi ro được hiểu là hàm số của nguy cơ và tính dễ tổn thương, cụ thể:

[ \text{Rủi ro} = \text{Nguy cơ} \times \text{Tính dễ tổn thương} ]

Nguy cơ lũ được xác định dựa trên các yếu tố vật lý như độ sâu nước, vận tốc dòng chảy, thời gian ngập úng và tần suất xảy ra lũ. Tính dễ tổn thương phản ánh mức độ tổn thương của cộng đồng, bao gồm mật độ dân số, cơ sở hạ tầng, hoạt động kinh tế và khả năng ứng phó. Mô hình MIKE 11 GIS được sử dụng để mô phỏng quá trình lũ, kết hợp với hệ thống thông tin địa lý (GIS) nhằm xây dựng bản đồ nguy cơ và rủi ro lũ.

Ngoài ra, mô hình thủy văn Unit Hydrograph Model (UHM) và phương pháp phân tích tần suất mưa (Person Type III distribution) được áp dụng để xây dựng hyetograph thiết kế và mô phỏng dòng chảy. Các phương pháp này giúp mô phỏng chính xác quá trình hình thành và lan truyền lũ trong lưu vực.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu mưa hàng ngày và giờ tại các trạm Hà Tĩnh, Hương Khê, Kỳ Anh từ năm 1980 đến 2010; số liệu mực nước và lưu lượng tại hồ Kẻ Gỗ và các trạm hạ lưu trong các đợt lũ năm 2010 và 2013; dữ liệu dân số và sử dụng đất của các huyện Cẩm Xuyên, Thạch Hà và thành phố Hà Tĩnh. Tổng cỡ mẫu dữ liệu thủy văn và khí tượng được thu thập trong khoảng 30 năm, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Phân tích tần suất mưa để xác định lượng mưa thiết kế cho các chu kỳ lặp lại 200 và 1000 năm.
• Mô hình thủy văn UHM để tính toán dòng chảy bề mặt từ lượng mưa.
• Mô hình thủy lực MIKE 11 để mô phỏng dòng chảy trên mạng lưới sông và kênh, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình dựa trên dữ liệu lũ tháng 10 năm 2010.
• Sử dụng MIKE 11 GIS và ArcGIS để xây dựng bản đồ ngập lụt, bản đồ nguy cơ và bản đồ rủi ro lũ dựa trên kết hợp giữa độ sâu lũ và mật độ dân số.
• Phân loại mức độ nguy cơ và rủi ro thành bốn cấp độ: thấp, trung bình, cao và rất cao.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2013 đến 2015, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, hiệu chỉnh, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Nguyên nhân gây lũ lụt: Lũ lụt tại hạ lưu hồ Kẻ Gỗ chủ yếu do lượng mưa lớn trong mùa mưa từ tháng 8 đến tháng 11, đặc biệt là các đợt mưa lớn kéo dài 3-5 ngày với tổng lượng mưa có thể lên đến 600-1100 mm. Ngoài ra, việc xả lũ từ hồ chứa Kẻ Gỗ trong các đợt mưa lớn làm tăng lưu lượng đột ngột tại hạ lưu, gây ngập úng diện rộng.

2. Hiệu quả mô hình thủy lực: Mô hình MIKE 11 được hiệu chỉnh và kiểm định bằng dữ liệu lũ tháng 10 năm 2010 cho kết quả phù hợp với số liệu quan trắc, sai số lưu lượng đỉnh dưới 10%. Mô hình mô phỏng chính xác mực nước và phạm vi ngập lụt, cho phép dự báo các kịch bản lũ với chu kỳ lặp lại 200 và 1000 năm.

3. Bản đồ nguy cơ và rủi ro lũ: Kết quả đánh giá cho thấy các khu vực có nguy cơ lũ cao tập trung tại các xã thuộc huyện Cẩm Xuyên và Thạch Hà, với độ sâu lũ trung bình từ 1,5 đến 3 m và mật độ dân số trên 500 người/km². Khoảng 23 xã bị ngập sâu trên 2 m trong sự kiện lũ lịch sử 2010, ảnh hưởng trực tiếp đến hơn 58.570 hộ dân. Mức độ rủi ro lũ cao và rất cao chiếm khoảng 35% diện tích nghiên cứu, tập trung tại các vùng đô thị và vùng nông nghiệp trọng điểm.

4. Tác động kinh tế - xã hội: Thiệt hại vật chất do lũ năm 2010 ước tính khoảng 1.281 tỷ đồng, trong đó thiệt hại về nhà cửa chiếm 60%, nông nghiệp và giáo dục chiếm khoảng 10% mỗi lĩnh vực. Số người chết và bị thương lần lượt là 3 và 11 người trong đợt lũ này.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của lũ lụt là sự kết hợp giữa hiện tượng thời tiết cực đoan do biến đổi khí hậu và hoạt động xả lũ từ hồ chứa Kẻ Gỗ nhằm bảo đảm an toàn công trình. Kết quả mô hình thủy lực MIKE 11 phù hợp với các nghiên cứu trước đây về mô phỏng lũ tại các lưu vực tương tự, đồng thời cung cấp thông tin chi tiết về phân bố không gian và thời gian của lũ, giúp nâng cao hiệu quả quản lý rủi ro.

Bản đồ rủi ro lũ được xây dựng dựa trên sự kết hợp giữa độ sâu lũ và mật độ dân số, phản ánh chính xác mức độ tổn thương của cộng đồng. So với các nghiên cứu trước đây chỉ tập trung vào phạm vi ngập, nghiên cứu này mở rộng đánh giá về rủi ro xã hội và kinh tế, cung cấp cơ sở khoa học cho việc lập kế hoạch ứng phó và giảm nhẹ thiệt hại.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ phân bố độ sâu lũ, bản đồ mật độ dân số và bản đồ rủi ro lũ theo từng xã, giúp trực quan hóa mức độ nguy hiểm và ưu tiên các khu vực cần can thiệp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt: Triển khai hệ thống giám sát mưa, mực nước và lưu lượng tự động kết nối với trung tâm điều hành để cảnh báo kịp thời cho người dân và chính quyền địa phương, giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; Chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Ban chỉ huy phòng chống thiên tai tỉnh Hà Tĩnh.

2. Cải tạo và nâng cấp hệ thống đê điều, kênh mương: Tăng cường khả năng thoát lũ và điều tiết nước tại các vùng hạ lưu, đặc biệt tại các xã có nguy cơ lũ cao. Thời gian thực hiện: 3-5 năm; Chủ thể: Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng các công trình thủy lợi tỉnh Hà Tĩnh.

3. Quy hoạch sử dụng đất và phát triển đô thị theo bản đồ rủi ro: Hạn chế xây dựng tại các vùng có rủi ro lũ rất cao, ưu tiên phát triển các khu vực an toàn, đồng thời xây dựng các khu vực dự trữ nước và vùng đệm sinh thái. Thời gian thực hiện: liên tục; Chủ thể: Sở Xây dựng, UBND các huyện, thành phố.

4. Tăng cường công tác tuyên truyền và nâng cao nhận thức cộng đồng: Đào tạo kỹ năng ứng phó, sơ tán và bảo vệ tài sản cho người dân tại các vùng nguy cơ cao, đồng thời xây dựng kế hoạch ứng phó khẩn cấp phù hợp. Thời gian thực hiện: hàng năm; Chủ thể: UBND các xã, phường, các tổ chức xã hội.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và phòng chống thiên tai: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch và kế hoạch ứng phó lũ lụt hiệu quả, giảm thiểu thiệt hại cho địa phương.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành quản lý tài nguyên nước, môi trường: Tham khảo phương pháp luận, mô hình thủy văn và thủy lực kết hợp GIS trong đánh giá rủi ro lũ, phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo.

3. Chính quyền địa phương và các tổ chức phi chính phủ: Áp dụng bản đồ rủi ro và các khuyến nghị để tổ chức các hoạt động phòng chống, ứng phó và giảm nhẹ thiệt hại do lũ gây ra.

4. Người dân và cộng đồng sống trong vùng hạ lưu hồ chứa Kẻ Gỗ: Nâng cao nhận thức về nguy cơ lũ, chủ động chuẩn bị và tham gia các hoạt động phòng tránh, bảo vệ tài sản và tính mạng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần đánh giá rủi ro lũ thay vì chỉ đánh giá nguy cơ lũ?
   Đánh giá rủi ro lũ kết hợp cả yếu tố nguy cơ (đặc điểm lũ) và tính dễ tổn thương (mật độ dân số, cơ sở hạ tầng), giúp xác định mức độ thiệt hại tiềm năng và ưu tiên các biện pháp phòng chống hiệu quả hơn.

2. Mô hình MIKE 11 có ưu điểm gì trong mô phỏng lũ?
   MIKE 11 sử dụng phương trình Saint-Venant một chiều, cho phép mô phỏng chính xác dòng chảy trên mạng lưới sông, kết hợp với GIS để thể hiện không gian ngập lụt chi tiết, phù hợp với các lưu vực có địa hình phức tạp.

3. Làm thế nào để bản đồ rủi ro lũ hỗ trợ công tác quy hoạch?
   Bản đồ rủi ro giúp xác định các khu vực có nguy cơ cao để hạn chế phát triển đô thị, ưu tiên đầu tư hạ tầng và xây dựng các khu vực an toàn, từ đó giảm thiểu thiệt hại khi xảy ra lũ.

4. Tại sao cần kết hợp dữ liệu mưa, thủy văn và dân số trong nghiên cứu?
   Dữ liệu mưa và thủy văn giúp xác định đặc điểm lũ, trong khi dữ liệu dân số phản ánh mức độ tổn thương của cộng đồng, kết hợp giúp đánh giá toàn diện rủi ro và đề xuất giải pháp phù hợp.

5. Các biện pháp giảm nhẹ rủi ro lũ nào được ưu tiên tại khu vực nghiên cứu?
   Ưu tiên xây dựng hệ thống cảnh báo sớm, nâng cấp đê điều, quy hoạch sử dụng đất hợp lý và nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình thủy văn và thủy lực kết hợp GIS để đánh giá rủi ro lũ tại hạ lưu hồ chứa Kẻ Gỗ, tỉnh Hà Tĩnh.
• Các bản đồ nguy cơ và rủi ro lũ được phát triển dựa trên dữ liệu mưa, thủy văn và dân số, phản ánh chính xác mức độ tổn thương của từng khu vực.
• Kết quả cho thấy vùng hạ lưu có nhiều khu vực có nguy cơ và rủi ro lũ cao, đặc biệt trong các đợt lũ lớn với chu kỳ lặp lại 200 và 1000 năm.
• Nghiên cứu đề xuất các giải pháp cụ thể về cảnh báo sớm, nâng cấp hạ tầng, quy hoạch và tuyên truyền nhằm giảm thiểu thiệt hại do lũ gây ra.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai các giải pháp đề xuất, cập nhật dữ liệu liên tục và mở rộng nghiên cứu sang các lưu vực khác để nâng cao hiệu quả quản lý rủi ro lũ trên toàn tỉnh.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ cộng đồng và phát triển bền vững vùng hạ lưu hồ chứa Kẻ Gỗ!

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OE EDUCATION AND MINISTRY OF AGRICULTURE AND TRAINING RURAL DEVELOPMENT THUYLOI UNIVERSITY Reservoir.shp lood in October 2010 District.shp STUDY ON FLOOD RISK ASSESSMENT IN DOWNSTREAM AREA OF KE GO RESERVOIR, HA TINH PROVINCE Tran Ngoc Huan Hanoi, 2015 MINISTRY OF EDUCATION AND MINISTRY OF AGRICULTURE AND TRAINING RURAL DEVELOPMENT rrr 1959 Tran Ngoc Huan STUDY ON FLOOD RISK ASSESSMENT IN DOWNSTREAM AREA IN KE GO RESERVOIR, HA TINH PROVINCE Major: Intergrated Water Resources Management THESIS OF MASTER DEGREE Supervisor: Asso. Pham Thi Huong Lan This research is done for a partial fulfilment of the requirement for Master of Science Degree at Thuyloi University This Master Programme is supported by NICHE — VNM 106 Project Hanoi, 2015 Abstract Flooding causes economic, social and environmental damages and life loss. This fact increases the great attention on flooding by government, and science in many countries around the world. As a country located in the tropical climate region, Vietnam has been facing various water related disasters since ancient time, particularly in central parts of Vietnam where featured by steep topography.

In recent years, Rao Cai river basin in Ha Tinh province is frequently flooded due to climate change impact, rapid infrastructure and urbanization growth. This problem caused serious damages to human life, properties, and social — economic development activities. Flood risk management is a new concept based on a proactive approach which recently becomes a robust tool for reducing flood damage. Main contents of flood risk management are flood risk assessment and flood preventive measures or flood preventive planning.

Flood risk assessment is key part in flood risk management. Flood risk assessment is a function of three main variables: flood hazards, vulnerability, and coping capacity. Understanding of flood hazards, vulnerability, and coping capacity is the vital step for efficiency of flood risk assessment. Flood risk management strategies have not been developed for Rao Cai river basin for many years and there is no spatial planning approach for regional development.

This research aims at flood risk assessment for Rao Cai river basin based on the new concept of flood risk management mentioned above. An incorporated hydrological modeling approach for hazard assessment for Rao Cai river basin has been adopted in this research. The research objective divides into three parts: (1) Identification of flooding and potential reasons based on available natural, social and economic data; (2) The second part involved flood simulation and inundation mapping of events with chosen return periods using a MIKE package model (MIKE UHM, MIKE 11, and MIKE 11 GIS).The model was calibrated and verified based on the data series in October, 2010. A flood from 24 to 6" October 2010 was used to calibrate the model.

Another flood in October, 2010 (from 14” to 19", October) was used to verify the model. Results of calibration and verification were fit to measured data. The flood simulations for selected return periods were generated for 200 and 1000 years corresponding to frequency of design and checking flood of Ke Go reservoir. (3) Flood risk assessment is combined effect of flood depth (hazard factor) and population density (vulnerability factor) by weighing factors for both of them.

As for the results, the research revealed that flood risk assessment is helpful tool for flood risk management. Flood risk maps were produced for the flood of 1000 year and 200 year return period. The level of hazard and risk were determined for each community in Cam Xuyen, Thach Ha and Ha Tinh city. These maps can be used for flood risk management and mitigation planning for Ha Tinh province in general, Rao Cai river basin in particular.

Declaration Thereby certify that the work which is being presented in this thesis entitled, “Study on flood risk assessment in downstream area in Ke Go reservoir, Ha Tinh province” in partial fulfillment of the requirement for the award of the Master of Science in Integrated Water Resource Management, is an authentic record of my own work carried out under supervision of Asso. Pham Thi Huong Lan. The matter embodied in this thesis has not been submitted by me for the award of any other degree or diploma. Date: February 15, 2015 Tran Ngoc Huan Acknowledgements I would like to express my sincere gratitude to my advisor Asso.

Dr Pham Thi Huong Lan for her guidance, suggestion and inspiration. I would also like to acknowledge Dr. Vu Thanh Tu, Mr Duong Hai Thuan and Dr. Bui Du Duong for their comments and suggestion.

I would like to thank the Hanoi University for Natural Resources and Environment, Ministry of Natural Resources and Environment, Vietnam and NICHE — VNM 106 Project for the award of a scholarship and also Hanoi Water Resources University for giving me the opportunity for this special study. I also wish to thank members of the master thesis committee consist of Prof. Nguyen Quan Kim (chairman), Asso. Mai Van Cong (examination), Asso.

Nguyen Mai Dang (examination), Dr Le Viet Son and Dr Dinh Thanh Mung for their comments, examination, and corrections. Finally, I would like to express my special appreciation to my friends and colleagues for their supports, encourages and advices. The deepest thanks are expressed to my family members for their unconditional loves. TABLE OF CONTENTS CHAPTER 1 - INTRODUCCTION.

Problem Sfa†€TmTI.-- G- G131 90g HH ni ng | 1.- HH TH HH HH cờ 3 1. Structure Of thesis 1n. 3 CHAPTER 2: LITERATURE REV | No c0 0000000900 5 2. Concepts of flood risk, hazard and vulnerabiÏIty.

Flood risk aSS€SSTT€TIE. Previous Studies in Study AT€A.- - 2c 111193119 1v vn HH kg rry 9 CHAPTER 3: DESCRIPTION OF STUDY ARREẺA. c1 3101113111891 1 911 11 11191 1H vn ng ng nếp 10 3. Location of this DaS1T1.

0 1H ng ng nh ng gà 10 3. Hydro-meteorological characteristics. cece eee eeeeeecesseeeeeeeeseeeseeeeees 12 3. Social and economic Characteristics.

Rural area oo. Reservoir and current irrigation SS(€T. Overview Of Ke Go T€S€TVOIT. Ác vn HH ngư 18 3.

Flooding situation 1n downstream aT€a. The flooding events occurred 1n 20 Ï(. The flooding events occurred 1n 2 Ï2. The flooding events occurred 1n 2 TỔ.- -- -- 5< s + *sseexeeeeseeeress 26 CHAPTER 4: METHODOLOGY AND DATA USED.

Methods to flood risk aSS€SSINTIL. Method for estimating design hyetograph.- - ---«+s«ss++sessserssses 30 il 4. Method for developing design hydrograph on lateral flow in downstream Ộaiiiiiiắảáaáăắaẳ. Method for simulation floods corresponding to various return period.

Method for inundation mappInE. Governing equation in MIKE paCKaỹ©. Rainfall runoff model (MIKE - Unit hydrograph model). Identification of inundation MAPS .3, Data USC mẽ.

LH HH TH TH HH HH 36 CHAPTER 5: RESULTS AND DISSCUSIONS. The reasons cause the flooding in downstream area. Climate change 1InpDACES. 5 1E nh ng ng tư 40 5.

Infrastructure impact nh ae. Rainfall runoff mod€Ï1Tng. Flood risk in downstream area of the Ke Go T€S€TVOIT. s52 65 CHAPTER 6: CONCLUSIONS AND RECOMMIENDATIONS.-- --- c1 93019111911 11910119 nh HH nh nh 71 REEERENCES.

co (G5 cọ HH. Go 0 ee 76 Appendix 1: Frequency curve of maximum rainfall during | day of stations. 77 Appendix 2: Roughness CO€fTICI€TIE.-- 5 cv ng ng giết 81 LIST OF TABLES ‘Table 3- 1 Lists of meteorological stations 12 ‘Table 3- 2: The average of monthly rainfall at Ha Tinh station from 1975 - 2010 .14 ‘Table 3- 3: Monthly discharge of Ke Go reservoir from 1957 - 2010, 1s ‘Table 3- 4: Population pattern. 16 ‘Table 3- 5: Land use.

lụ ‘Table 3- 6: Technical parameters of reservoir 19 ‘Table 3- 7: Parameters of junction work items. 19 ‘Table 3- 8: Technical parameters of Irrigation channels system 21 ‘Table 3- 9: Statistic of damages caused by rainfall and flood at Ha Tin city, Thách Ha and Cam Xuyen district occurred from 14 October to 19, October, 2010 .24 Table 4- 1 Database used for research 36 ‘Table 5 - 1; Result of frequency analysis of maximum daily rainfall 44 ‘Table 5 - 2: Value of design rainfall distribution of Ha Tinh, Ky Anh and Huong Khe stations during 1 day corresponding to difference frequency (daily rainfall) 44 Table 5 - 3: Sub-catchment of Rao Cai river basin and weighting factors of meteorological station 46 ‘Table 5 - 4: Parameters of UHM in MIKE RR model of Ke Go catchment. AT ‘Table 5 - 5: Different in peaks of observed and simulated discharge for calibration mode at Ke Go reservoir 48 ‘Table 5 - 6: Different in peaks of observed and simulated discharge in verification at Ke Go reservoir 48 ‘Table 5 < 7: Parameters of UHM - SCS for Rao Cai's sub-catchments 50 ‘Table $ - 8. Runoff link ofsub-catchments into river network in MIKE 11 model.S3 ‘Table5 -9: Monitoring points for the calibrating and verifying hydraulic model Table 5 - 10: Results of flood simulation form 2" Oct to 6" Oct, 2010 for calibration of MIKE 11 HD model 35 ‘Table 5 - 11: Results of flood simulation from 12 Oct to 18 Oct- 2010 57 ‘Table 5 - 12: Maximum water level corresponding to design and checking flood of Ke Go reservoir 37 ‘Table 5 - 13.

Designed flooding hazard level scale for the downstream of the Ke Go reservoir. 38 ‘Table 5 - 14, Flood hazard areas for flood event in 2010. Flood hazard areas corresponding to design and checking flood. Criteria of vulnerability map derived from population density for the downstream of the Ke GO reServOIr.

Criteria of vulnerability map derived from population density for the downstream of the Ke Go T€S€TVOIT. s1 nh ng ngà 65 Table 5 - 18. Flood risk map for the downstream area of Ke Go catchment in flood 1n October, 2 ÍŨ. Statistic table of flood risk of different floods.- -- 5-5555: 68 LIST OF FIGURES Figure 3- 1: Map of study aT€a.- --- c1 HH TH HH kg rh 10 Figure 3- 2: Topography of Rao Cai river basin in ASTER global DEM.

11 Figure 3- 3: Hydro-meteorological station network of Rao Cai river basin. 13 Figure 3- 4: The average of monthly rainfall at Ha Tinh station from 1975 - 2010.14 Figure 3- 5: Monthly discharge flow into Ke Go reservoir .:ccessceeseeeteeeeeeeeeees 16 Figure 3- 6: The spillway of Ke Go Reservoir, there are two arc gates. 19 Figure 3- 7: The Emergency spillway of Ke Go TeS€TVOIT.- -- +55 << £++sc+sx2 19 Figure 3- 8: Flood at Ha Tinh city in October, 2010 0. cee eeeseesseeeteeeseeeseeeeeeeees 23 Figure 3- 9: Percentage of damages in terms of money for various categories occurred from 14" to 19", October, 20 ÍŨ.- - - Hs 25 Figure 3- 10: Flood at Ha Tinh city in October, 2012 .- ---sscs<ssersereereee 26 Figure 3- 11: Inundation in the downstream of Ke Go reservoir in June 2TM 2013.27 Figure 3- 12: Flood in Ha Tinh city in October, 2013 .--- 5+5 s*s+<s>+ses++ 27 Figure 4 - 1: Illustration of the research methodOÏOgØ.

-- --««++<«£+se+ssee+s 29 Figure 4 - 2: Mass flow rate in and out of an elementary control volume. 34 Figure 4 - 3: MIKE 11 GIS Input and Output. eee - 5 5S 1+ sskersseeeseeres 35 Figure 4 - 4: Inflow of Ke Go reservoir in October, 2010 .----- «<< s<>++<<++ 37 Figure 4 - 5: Inflow of Ke Go reservoir in October, 2013 .- eee eee eects 37 Figure 4 - 6: Water level at Phu and Hoi Bridge station in October, 2010. 38 Figure 5 - 1: Annual rainfall change on the Rao Cai river basin from 1975 — 2005 41 Figure 5 - 2: Changing of maximum rainfall of Ha Tinh station.-- ---- 42 Figure 5 - 3: Inflow of Ke Go reservoir and actual rainfall 2013 .--- 43 Figure 5 - 4: Rao Cai watershed sub-basin schematizations and Thiessen polygon weighting computation of mean rainfall of sub-catchment in Rao Cai river basin .45 Figure 5 - 5: Parameters of UHM in MIKE RR model of Ke Go catchment .