Chương 1. Tổng quan nghiên cứu tai biến lũ lụt Chương 2. Các nhân tố ảnh hưởng phát sinh lũ lụt và rủi ro tai biến lũ lụt thành phố Hà Nội Chương 3. Đánh giá hiện trạng, nguy cơ và phân tích rủi ro tai biến lũ lụt thành phố Hà Nội 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Sơ đồ khu vực nghiên cứu 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TAI BIẾN LŨ LỤT 1. Tổng quan về tai biến lũ lụt Lũ là một hiện tượng có biểu hiện về tai biến, gây ra do các dòng nước có lưu lượng lớn, động năng mạnh dị thường, thường diễn ra trong phạm vi các lòng dẫn của dòng chảy tự nhiên hay nhân tạo, hoặc mở rộng trên các địa hình trũng thấp kề cận các dòng chảy, với sức nước có thể cuốn đi các vật cản tự nhiên như đất, đá, cây cối cho đến nhà cửa, cầu cống, đê đập., có thể làm phá huỷ địa hình và đe doạ đến tính mạng con người. Dòng nước này đi kèm sau các trận mưa nguồn lớn, bão hoặc liên quan đến các sự cố về đê, đập, hồ chứa,. Tuỳ thuộc vào đặc điểm hoạt động, tính chất của dòng lũ mà phân biệt các loại khác nhau: lũ lụt (Flood) và lũ quét (Flash Flood) [4] 1.
Lũ lụt (Flood) Lũ lụt với nghĩa chung, thông thường, thực tế đã bao hàm hai hiện tượng: lũ diễn ra trước và lụt là hệ quả tiếp theo [4] Liên quan đến lũ lụt có khá nhiều khái niệm khác nhau, trong khuôn khổ của luận án này chúng tôi chỉ đề cập đến hiện tượng lũ lụt do sông, theo đó lũ lụt được hiểu là một hiện tượng tự nhiên mang tính chu kỳ của dòng sông, liên quan đến mưa lớn và kéo dài liên tục, vượt quá khả năng thẩm thấu của đất và khả năng tiêu thoát nước của các dòng chảy, do đó nước chảy tràn lên và nhấn chìm các vùng đất thấp ở hai bên bờ sông. Dưới đây là một số khái niệm liên quan đến lũ lụt: - Đồng bằng ngập lũ (floodplain) thông thường được hiểu là vùng đất nằm kề bên các con sông và chịu ảnh hưởng của lũ lụt theo định kỳ. Đây là nơi tiềm ẩn nhiều nguy hiểm cho các hoạt động phát triển, nếu như chúng bị đặt ở các vị trí xung yếu đối với hoạt động của dòng lũ. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồng bằng ngập lũ có thể được quan niệm khác nhau trong mỗi lĩnh vực nghiên cứu, nhưng trên quan điểm địa mạo và phù hợp với đối tượng nghiên cứu của đề tài này thì có thể coi nó tương đồng với khái niệm “bãi bồi hiện đại”.
- Độ lớn của lũ là độ cao mà mực nước sông dâng lên trong mùa lũ, nhưng phổ biến hơn, nó được nói đến như là lưu lượng cực đại của dòng chảy trong trận lũ. - Đỉnh lũ là mực nước cao nhất quan trắc được trong một trận lũ tại một tuyến đo. Đỉnh lũ năm là đỉnh lũ cao nhất trong năm. Đỉnh lũ trung bình nhiều năm là trị số trung bình của các đỉnh lũ năm trong thời kỳ quan trắc.
- Tần suất lũ là khoảng thời gian lặp lại (recurrence interval - RI), khoảng thời gian trung bình giữa các trận lũ có một độ lớn nào đó. Nó có quan hệ với xác suất xảy ra thông qua mối tương quan sau: 1/P=RI Như vậy một trận lũ có xác suất xảy ra P=0,01 nghĩa là, khoảng thời gian lặp lại của nó là 100 năm. Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng là như vậy. Cũng có thể gặp trường hợp, một nơi vừa trải qua một trận lũ 100 năm mới có một lần vẫn có thể gặp lại một trận tương tự trong vài năm tiếp theo.
Nguyên nhân gây ra lũ lụt rất đa dạng và khác nhau trên mỗi lưu vực hay mỗi vùng. Lượng mưa tại chỗ trên các vùng nhạy cảm lũ lụt và những vùng kề cận hoặc trên các lưu vực ở phần cao hơn là nhân tố đầu tiên. Sự xâm nhập của nước biển có thể là một nguyên nhân chính dọc theo các vùng bờ không có hệ thống đê che chắn và đặc biệt là ở nơi đang vào thời điểm mực triều lớn và xuất hiện gió mạnh thổi từ biển vào. Sự dâng nước không những chỉ do những trận cuồng phong hay bão, mà còn bởi những con sóng khổng lồ do động đất, trượt lở đất hay sự phun trào của núi lửa - những thứ có thể gây ra những đợt nước dâng nghiêm trọng hay những trận lũ lụt thảm khốc ở vùng ven biển.
Có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến hình thức và mức độ của lũ lụt, nhưng cơ bản vẫn là do một hoặc hai trong số 3 nhân tố chính: trước tiên là đặc điểm khí hậu của vùng và cụ thể là chế độ mưa, thứ hai là đặc điểm của mạng lướng thuỷ văn và thứ ba là đặc điểm lớp mặt đệm của bồn lưu vực. Các yếu tố này quy định chế độ 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thuỷ văn (đặc điểm tiêu thoát nước, trầm tích, những động lực địa mạo) của sông chính và các phụ lưu của chúng (Various. 1980; Viereck, 1973; Wisner, 1979) Môi trường tự nhiên của lưu vực chịu ảnh hưởng của các yếu tố địa hình, địa chất, thổ nhưỡng và thực vật. Sự thấm nước của các đá, khả năng giữ nước của thực vật và kết cấu của đất là những nhân tố có ý nghĩa ban đầu.
Những ảnh hưởng do các hoạt động của con người cũng có vai trò đáng kể đối với chế độ dòng chảy của sông, ví dụ có thể bị thay đổi về căn bản do phá rừng hay xây dựng các con đê (Santema, 1966). Chẳng hạn, việc xây dựng những con đường nổi cao như những con đê chạy vuông góc với hướng của dòng sông cũng có thể dẫn đến sự gia tăng tình trạng ngập lụt và các tai biến liên quan khác. Lũ quét (Flash Flood) Lũ quét là lũ xuất hiện đột ngột, hoạt động trong khoảng thời gian ngắn ngủi, lan truyền với tốc độ cao và có sức công phá rất lớn. Liên quan đến tính chất của dòng lũ, có thể phân biệt hai dạng lũ quét nước và lũ quét- bùn đá.
Lũ quét nước, hay còn được quan niệm là lũ ống, thường gặp tại các vùng núi, với các dòng chảy xiết và hung dữ trong các lòng chảy đơn giản dạng khe suối, khe hẻm dạng chữ U hay V. Loại lũ này diễn ra bất chợt, cấp tập ngay sau khi có một trận mưa nguồn, động năng lớn, nước dâng rất nhanh, chảy xiết, thường cuốn theo cây cối bị đổ trên lòng khe và những vật cản khác. Dòng lũ rất hung dữ, nhưng cũng rút rất nhanh về trạng thái bình thường. Từ đỉnh điểm của trận mưa tạo lũ đến khi hình thành lũ có khi chỉ một vài tiếng đồng hồ.
Tuỳ theo khối lượng nước nguồn, quy mô trận mưa, mà lũ ống có thể kéo dài từ vài ba tiếng đến một ngày. Lũ quét- bùn đá là lũ mà trong thành phần dòng lũ, ngoài nước ra còn có một tỷ lệ đáng kể vật liệu cứng như bùn, cát, đá tảng, cũng như các vật liệu khác như gỗ, tre, nứa và các vật liệu liên quan đến các công trình nhân tạo bị dòng lũ quét cuốn theo. Đó là những dòng cuồng lưu chứa đầy bùn đá, chủ yếu xảy ra khi có mưa rào cường độ lớn, khi kết thúc thường để lại những khối tích tụ trầm tích hỗn độn đặc trưng, gọi là lũ tích. Sự xuất hiện của lũ bùn đá có thể liên quan tới: xói lở lòng sông khi có mưa cực lớn, do trượt lở đất, hoặc do phá vỡ các đê thiên nhiên đã tồn 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tại từ trước đó.
Thông thường hơn cả là khi có hiện tượng trượt lở tạo ra những đập chắn tạm thời dẫn đến sự tích nước, rồi sau khi bị chọc thủng, dòng nước cuốn theo nhiều bùn đá về phía hạ lưu. Lượng chứa vật liệu rắn trong dòng lũ bùn đá có thể thay đổi trong phạm vi rộng, từ 10-15% đến 40-60%. Sơ đồ hình thành lũ lụt trên lưu vực [9] Đặc điểm bão (độ lớn, hướng đi chuyển, thời gian và tốc độ) Đặc điểm mưa (cường độ, thời gian Mưa trong phạm vi thung lũng sông Khả năng tiêu/thấm nước Đặc điểm của đất đá Sự dò (dòng chảy ngầm và thấm nước giữ lại trong đất đá) Dòng chảy tràn trên mặt Dßng ch¶y ngÇm Đặc điểm lưu vực (kích thước, hình dạng, độ dốc, thực vật, thổ Đặc điểm mạng lưới tiêu nhưỡng, đá gốc…) thoát nước (hình học, mật độ, chiều dài, độ Đặc điểm các kênh dẫ rộng kênh dẫn,…) nước (độ dốc, độ sâu, độ ghồ ghề…) Dòng chảy tràn bờ Dòng chảy Đặc điểm đồng bằng LŨ ngập lũ (độ dốc, chiều rộng, độ thắt, sự ghồ ghề,…) 1. Ngập lụt (Innundation) Ngập lụt là kết quả của việc có khối lượng nước đến do mưa lớn tại chỗ hoặc nước từ nơi khác đến), vượt quá khả năng thẩm thấu của đất và khả năng tiêu thoát nước, dòng chảy các con sông và các vùng ven biển.
Nguồn cung cấp nước cho các trận lụt có thể do lũ, mưa lớn, bão, triều cường, nước dâng. Địa hình, hệ 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thống thủy văn và tính chất bề mặt sẽ liên quan tới khả năng thoát lũ. Thiệt hại các trận ngập lụt phụ thuộc độ sâu ngập và thời gian ngập [14] 1. Tai biến lũ lụt Theo nguồn gốc phát sinh, các tai biến thiên nhiên được phân chia thành các nhóm khác nhau như được trình bày trong bảng 1.
Lũ lụt, lũ quét phát sinh do mưa lớn, nên được xếp vào nhóm tai biến khí tượng - thủy văn. Mặc dù vậy, hầu hết những tai biến do lũ đều liên quan trực tiếp đến các hoạt động phá hủy địa hình của dòng lũ, đặc biệt là những hiện tượng xuất hiện có tính chất đột biến, như xói lở chọc thủng cổ khúc uốn, khôi phục các lòng sông cổ,. Bởi vậy, ngoài những vấn đề liên quan đến hiện tượng ngập nước và động lực dòng chảy, lũ còn được xem xét như một nhân tố gây phá hủy địa hình. Phân loại tai biến thiên nhiên theo nguồn gốc phát sinh [4] Tai biến Tai biến Tai biến sinh học khí tƣợng - thuỷ văn địa chất/ địa mạo Bão tuyết và tuyết Đổ lở Do thực vật Bão Xói mòn Do động vật Lũ lụt Trượt đất Lũ quét Cát chảy Hạn hán Núi lửa Sương mù Động đất Sương giá Sóng thần Mưa đá 1.
Tổng quan tình hình nghiên cứu lũ lụt trong, ngoài nƣớc và các tiếp cận nghiên cứu đánh giá 1.