Tổng quan luận án
Luận án tiến sĩ chuyên ngành Thủy văn học (mã số: 9440224.01) với đề tài "Nghiên cứu xây dựng bộ chỉ số tổ hợp xác định tính dễ bị tổn thương do ngập lụt trên lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn" được nghiên cứu sinh Ngô Chí Tuấn thực hiện tại Bộ môn Thủy văn, Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên thuộc Đại học Quốc gia Hà Nội vào năm 2022, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Thanh Sơn (Người hướng dẫn chính) và PGS. Nguyễn Kiên Dũng (Người hướng dẫn phụ).
Tính cấp thiết của luận án bắt nguồn từ bối cảnh lũ lụt là loại hình thiên tai toàn cầu gây tổn thất nghiêm trọng về kinh tế - xã hội, điển hình qua các trận lũ lịch sử tại châu Á (Trung Quốc năm 2007, Thái Lan năm 2011, Nhật Bản năm 2011, Ấn Độ năm 2012, Myanmar năm 2012), châu Âu (Trung và Đông Âu năm 2006 và 2013, Pháp, Hy Lạp, Thổ Nhĩ Kỳ năm 2007), châu Mỹ (Guatemala năm 2005, Hoa Kỳ năm 2009), châu Phi (Angola năm 2010, Nigeria năm 2010) và Việt Nam (các năm 1971, 1996, 2000, 2008, 2010, 2011, 2013). Tại Việt Nam, dải miền Trung là khu vực chịu ảnh hưởng lũ lụt nặng nề và thường xuyên nhất do sông suối có độ dốc lớn, thời gian tập trung nước nhanh, thời gian truyền lũ ngắn, kết hợp việc khai thác và vận hành chưa tối ưu của các công trình hồ chứa thủy điện, thủy lợi gây ra hiện tượng lũ chồng lũ. Lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn thuộc tỉnh Quảng Trị có điều kiện tự nhiên khắc nghiệt, thường xuyên chịu các hình thế thời tiết cực đoan đe dọa sinh kế dân cư và mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội.
Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là: các nghiên cứu đánh giá tính dễ bị tổn thương do ngập lụt trước đây sử dụng các bộ tiêu chí riêng rẽ, không đồng nhất giữa các công thức và địa bàn ứng dụng. Tình trạng thiếu một bộ tiêu chí chung làm nảy sinh khó khăn lớn trong việc đo lường, so sánh tương quan mức độ tổn thương giữa các khu vực khác nhau (vùng ngập lụt với vùng không ngập lụt, khu vực nông thôn với thành thị). Do đó, việc xây dựng một bộ tiêu chí tổ hợp, giản lược có tính khả thi cao là yêu cầu cấp thiết để phục vụ công tác quy hoạch, quản lý và giảm thiểu tác hại thiên tai.
Mục tiêu nghiên cứu của luận án là: Nghiên cứu, thiết lập và xây dựng bộ tiêu chí mang tính tổ hợp để đánh giá tính dễ bị tổn thương do ngập lụt, áp dụng trên lưu vực sông Bến Hải – Thạch Hãn.
Nội dung nghiên cứu bao gồm 5 nội dung chính được đánh số theo văn bản:
- Tổng quan về lũ lụt ở khu vực nghiên cứu.
- Phân tích và giới thiệu các cách tiệm cận về đánh giá tính dễ bị tổn thương do lũ lụt và khả năng áp dụng.
- Phân tích, đánh giá về các bộ tiêu chí trong các phương pháp tính dễ bị tổn thương để lựa chọn, thiết lập bộ tiêu chí tổ hợp áp dụng cho lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn.
- Áp dụng bộ tiêu chí được thiết lập để tính toán giá trị chỉ số dễ bị tổn thương do ngập lụt cho các xã thuộc lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn.
- Xây dựng bản đồ tính dễ bị tổn thương để đánh giá phục vụ quy hoạch phòng lũ và các quy hoạch kinh tế xã hội.
Luận điểm bảo vệ của tác giả gồm hai luận điểm:
- Có thể xây dựng được bộ tiêu chí có tính chất tổng hợp rút gọn.
- Bộ tiêu chí tổ hợp nêu trên có thể áp dụng cho điều kiện số liệu và thực tế của một lưu vực sông, cụ thể là lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn cũng như các lưu vực sông miền Trung.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Bộ chỉ số/tiêu chí đánh giá tính dễ bị tổn thương do ngập lụt.
- Phạm vi khoa học: Phương pháp luận và hệ thống tiêu chí định lượng tính dễ bị tổn thương do lũ lụt ở cấp độ lưu vực sông.
- Phạm vi không gian: Toàn bộ các xã, phường, thị trấn thuộc lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị (diện tích 3.469 km²).
- Phạm vi thời gian: Chuỗi số liệu thiên tai, kinh tế - xã hội giai đoạn 2015-2019 và số liệu điều tra thực địa, phỏng vấn năm 2018.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Tác giả đã hệ thống hóa các hướng tiếp cận nghiên cứu về tính dễ bị tổn thương do lũ lụt trong và ngoài nước thành ba hướng chính: nghiên cứu nguyên nhân, dự báo, cảnh báo lũ; nghiên cứu giải pháp công trình, phi công trình thích ứng với lũ; và nghiên cứu đánh giá thiệt hại, tổn thương nhằm phục vụ quy hoạch lãnh thổ chủ động.
Ở phạm vi quốc tế, các công trình được phân tích bao gồm:
- Nakamura và cộng sự (2001) tiếp cận theo hướng của Penning-Rowsell, đánh giá tính dễ bị tổn thương hộ gia đình qua độ tuổi, tình trạng y tế, cứu trợ, thu nhập, liên kết cộng đồng, kết hợp với các đặc trưng lũ (độ sâu, thời gian ngập, nồng độ bùn cát, vận tốc dòng chảy, nội dung cảnh báo).
- Green (2004) phân tích tính dễ bị tổn thương hộ gia đình gắn liền với điều kiện cộng đồng qua thu nhập, cứu trợ, dịch vụ công, năng lượng và giáo dục, xác định tính tổn thương là tương quan giữa hệ thống quy hoạch và môi trường thay đổi.
- Yalcin (2004) áp dụng phương pháp đánh giá đa chỉ tiêu (MCE) tích hợp GIS (phần mềm ArcView 8.2) tại bờ Biển Đen (Thổ Nhĩ Kỳ) với 7 tiêu chí không gian: lượng mưa hàng năm, kích thước lưu vực đầu nguồn, độ dốc, sử dụng đất và loại đất, kết hợp các phương pháp Boolean, Ranking và Pairwise Comparison.
- Connor & Hiroki (2005) đề xuất Flood Vulnerability Index (FVI) cho 114 lưu vực sông thế giới qua 4 thành phần: khí hậu (C), thủy văn - địa hình (H), kinh tế - xã hội (S) và biện pháp ứng phó (M), bao gồm 11 chỉ số định lượng.
- Füssel (2007), Hebb và Mortsch (2007) phân tách các yếu tố quyết định tính tổn thương thành 4 nhóm dựa trên tổ hợp giữa hệ thống kinh tế - xã hội và hệ thống tự nhiên với các yếu tố bên trong và bên ngoài.
- Adelekan (2007) lập bộ chỉ số dựa trên khảo sát điều tra gồm: tiêu chí độ phơi nhiễm (khoảng cách tới sông, độ sâu ngập), kinh tế - xã hội (tuổi, giới tính, học vấn, thu nhập, nghề nghiệp), tính nhạy cảm (cấu trúc nhà, thời gian cư trú, kinh nghiệm, nhận thức) và tính chống chịu (năng lực đối phó, cứu trợ), sử dụng quy trình phân tích thứ bậc (AHP) để xác định trọng số.
- Sani Yahaya (2008) đánh giá lưu vực sông Jama’are-Hadejia (Nigeria) qua lượng mưa, hệ thống thoát nước, độ dốc lưu vực, loại đất và độ che phủ, song chưa tích hợp các biến số mật độ dân cư và năng lực phục hồi.
- Zhen Fang (2009) xây dựng mô hình FVI tích hợp GIS qua ba mô-đun: mô-đun thích ứng (độ sâu ngập lớn nhất, thời gian, tốc độ lũ, tổn thương vật lý về người, giao thông liên lạc), mô-đun tổn thương xã hội (tài chính, dân tộc thiểu số) và mô-đun thiệt hại (áp dụng mô hình HIS-SSM của Hà Lan).
- Dapeng Huang và cộng sự (2012) áp dụng phương pháp phân tích màng dữ liệu DEA cho 31 tỉnh của Trung Quốc qua 4 nhóm: tổn thương dân số, tổn thương tử vong, tổn thương nông nghiệp và tổn thương kinh tế.
- Popovici Elena-Ana và cộng sự (2013) phát triển phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương lũ lụt nông thôn vùng đồng bằng Banat (Romania), kết hợp định lượng (FVI nông thôn, đa chỉ tiêu) và định tính (quan sát thực địa, phỏng vấn bảng hỏi) tích hợp dữ liệu phơi nhiễm, kinh tế - xã hội và sinh thái.
- Balica và cộng sự (2009-2012) phát triển toàn diện chỉ số FVI ở nhiều cấp độ không gian (lưu vực, tiểu lưu vực, đô thị), xem xét đầy đủ các giai đoạn trước, trong và sau lũ qua 4 nhóm thành phần: xã hội, kinh tế, môi trường và vật lý.
Ở phạm vi trong nước, các công trình tiêu biểu được điểm lại gồm:
- Việt Trịnh (2010) đánh giá rủi ro lũ cho lưu vực sông Thạch Hãn bằng cách kết hợp bản đồ nguy cơ và bản đồ tổn thương theo chức năng sử dụng đất và mật độ dân số nhưng chưa xét khả năng chống chịu.
- Nguyễn Mai Đăng (2010, 2011) nghiên cứu bộ chỉ số FVI tại vùng ngập lũ sông Đáy thuộc đồng bằng sông Hồng, tích hợp kinh tế - xã hội và môi trường nhưng chưa bao hàm yếu tố sử dụng đất.
- Đặng Đình Khá và cộng sự (2012) khảo sát tính dễ bị tổn thương lưu vực sông Thạch Hãn có xét đến phơi nhiễm, tính nhạy và chống chịu.
- Cấn Thu Văn và cộng sự (2015, 2016) nghiên cứu lưu vực Vu Gia - Thu Bồn với 43 biến số kết hợp hai phương pháp trọng số AHP và Iyengar-Sudarshan, sau đó thiết lập bộ tiêu chí đánh giá rủi ro lũ cho Đồng bằng sông Cửu Long.
- Mai Trọng Nhuận và cộng sự (2009, 2014) đánh giá tính tổn thương ven biển, tài nguyên địa chất và xây dựng bộ chỉ số khả năng thích ứng đô thị gồm 56 chỉ số và 29 tiêu chí của 3 hợp phần chính (chống chịu tự nhiên, chống chịu xã hội, chuyển hóa thách thức thành cơ hội).
- Các tác giả khác như Thái Thành Lượm (2009, Kiên Giang), Hoàng Anh Huy (2013, Quy Nhơn), Ngô Thị Vân Anh (2013, Cần Thơ), Nguyễn Kim Lợi (2012, trượt lở đất), Trịnh Minh Ngọc (2011, tài nguyên nước Thạch Hãn), Võ Hồng Tú (2012, sinh kế nông hộ An Giang qua công cụ PRA), Tô Ngọc Thúy (2010, Thừa Thiên Huế), Phạm Thị Hiền Thương (2011, Bình Định), Dư Văn Toán (2012), Nguyễn Thanh Sơn và Cấn Thu Văn (2012-2015, các sông miền Trung), Huỳnh Thị Lan Hương và cộng sự (bộ chỉ số thích ứng biến đổi khí hậu), Lê Văn Thăng và cộng sự (2015, quy trình 4 bước của Louise Twining-Ward với 14 chỉ tiêu đánh giá 16 mô hình sinh kế).
Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết: Phần lớn các nghiên cứu hiện có hoặc sử dụng số lượng biến số quá lớn dẫn đến khó khăn trong thu thập số liệu, hoặc chỉ đánh giá thiên lệch về khía cạnh kinh tế, bỏ qua khả năng tự phục hồi và yếu tố môi trường. Hơn nữa, việc phụ thuộc vào bản đồ ngập lụt chi tiết khiến nhiều mô hình không thể đánh giá được các vùng không ngập trực tiếp nhưng vẫn chịu tổn hại gián tiếp về kinh tế - xã hội. Luận án tập trung giải quyết khoảng trống này bằng cách tổng hợp, chắt lọc từ ba bộ tiêu chí điển hình để thiết lập một bộ tiêu chí tổ hợp rút gọn (gồm 27 biến số) có tính khả thi, dễ áp dụng, phản ánh cân bằng cả ba thành phần kinh tế, xã hội và môi trường cho cấp xã trên một lưu vực sông miền Trung.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết của luận án dựa trên tiến trình phát triển các khái niệm của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) và các tổ chức quốc tế:
- IPCC Báo cáo Đánh giá thứ ba (TAR 2001) và Báo cáo Đánh giá thứ tư (AR4 2007) coi tính dễ bị tổn thương là hàm của hiểm họa, độ phơi nhiễm, độ nhạy cảm và khả năng thích ứng.
- Báo cáo đặc biệt SREX (2012) và Báo cáo Đánh giá thứ năm (AR5 2014) của IPCC điều chỉnh cấu trúc: tách yếu tố hiểm họa ra khỏi tính dễ bị tổn thương, xem tính dễ bị tổn thương là thuộc tính nội tại của hệ thống (bao gồm độ nhạy cảm và năng lực thích ứng), trong khi độ phơi nhiễm được hiểu theo khái niệm không gian (sự hiện diện của con người, sinh kế, tài sản ở nơi có nguy cơ).
- Luận án lựa chọn định nghĩa của Viện Giáo dục Tài nguyên nước UNESCO-IHE (151): "Tính dễ bị tổn thương do lũ lụt là mức độ thiệt hại có thể xác định trong những điều kiện nhất định thông qua độ phơi nhiễm, tính nhạy và khả năng phục hồi", bởi định nghĩa này tương thích với khung quản lý rủi ro thiên tai của IPCC (SREX 2012, AR5 2014) và Khung hành động Sendai (UNISDR 2015).
Khung toán học và công thức tính toán chỉ số tính dễ bị tổn thương (V):
Chỉ số tổn thương tổng hợp được xác định qua hàm cộng có trọng số:
$$V = W_{VEI} \times VEI + W_{VSI} \times VSI + W_{VMI} \times VMI$$
Trong đó:
- $VEI$: Chỉ số tổn thương kinh tế (Economic Vulnerability Index)
- $VSI$: Chỉ số tổn thương xã hội (Social Vulnerability Index)
- $VMI$: Chỉ số tổn thương môi trường (Environmental Vulnerability Index)
- $W_{VEI}, W_{VSI}, W_{VMI}$: Trọng số tương ứng của các thành phần kinh tế, xã hội, môi trường.
Ở mỗi thành phần, chỉ số tổn thương được tính từ 3 nhóm tiêu chí: Độ phơi nhiễm (Exposure - E), Tính nhạy cảm (Sensitivity - S) và Khả năng chống chịu (Resilience - R):
$$VEI = W_{E_kt} \times E_{kt} + W_{S_kt} \times S_{kt} + W_{R_kt} \times R_{kt}$$
$$VSI = W_{E_xh} \times E_{xh} + W_{S_xh} \times S_{xh} + W_{R_xh} \times R_{xh}$$
$$VMI = W_{E_mt} \times E_{mt} + W_{S_mt} \times S_{mt} + W_{R_mt} \times R_{mt}$$
Phương pháp nghiên cứu thực tế gồm:
- Phương pháp điều tra thực địa: Tiến hành khảo sát thực tế, thu thập dữ liệu thứ cấp và thực hiện lấy phiếu điều tra theo hai mẫu: mẫu dành cho hộ gia đình (28 câu hỏi đánh giá nhận thức, kinh nghiệm, thiệt hại, công tác cảnh báo) và mẫu dành cho cán bộ xã/phường (20 chỉ tiêu thống kê dân sinh, kinh tế, y tế, giáo dục, hạ tầng).
- Phương pháp phân tích hệ thống: Phân tích các mối quan hệ tương hỗ giữa hợp phần tự nhiên và kinh tế - xã hội, môi trường trên lưu vực để xác lập cấu trúc bộ chỉ số.
- Phương pháp chuyên gia và Phân tích thứ bậc (AHP): Sử dụng phiếu tham vấn chuyên gia theo thang đo Saaty (từ 1 đến 9) để lập các ma trận so sánh cặp giữa các tiêu chí và các thành phần; tính toán vector trọng số (Eigenvector) và kiểm tra tính nhất quán qua tỷ số nhất quán $CR$ ($CR < 0,1$).
- Phương pháp thống kê và phân phối xác suất Beta: Chuẩn hóa dữ liệu các biến số về đoạn $[0, 1]$ theo công thức Min-Max phù hợp với chiều tương quan thuận hoặc nghịch với tính dễ bị tổn thương. Sử dụng hàm mật độ phân phối xác suất Beta để phân cấp mức độ dễ bị tổn thương của các xã thành 4 mức: nhỏ, trung bình, cao và rất cao.
- Phương pháp Hệ thông tin địa lý (GIS): Sử dụng phần mềm MapInfo để quản lý cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính, nội suy và biên tập các bản đồ tính dễ bị tổn thương chuyên đề và tổng hợp.
Nguồn tư liệu và dữ liệu:
- Dữ liệu từ các đề tài, dự án do PGS. Nguyễn Thanh Sơn chủ trì/tham gia: Quy hoạch tổng thể tài nguyên nước tỉnh Quảng Trị đến năm 2010, định hướng 2020; Đề tài đánh giá xói lở bồi lắng hệ thống sông Nam Thạch Hãn; Đề tài Đánh giá mức độ tổn thương kinh tế - xã hội do lũ lụt trên một số lưu vực sông chính ở miền Trung (Đề tài BĐKH); Đề tài nghiên cứu bộ chỉ số đánh giá tính dễ bị tổn thương sông Bến Hải và Thạch Hãn.
- Niên giám thống kê tỉnh Quảng Trị, các báo cáo tổng kết phòng chống thiên tai giai đoạn 2015-2019.
- Dữ liệu khảo sát thực địa từ các phiếu điều tra hộ dân và chính quyền xã năm 2018.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu, tình hình lũ lụt và các nghiên cứu về đánh giá tính dễ bị tổn thương
Chương 1 trình bày đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn cùng tổng quan tình hình lũ lụt và lý luận về tính tổn thương.
- Vị trí địa lý và địa hình: Lưu vực gồm hai hệ thống sông Bến Hải và Thạch Hãn thuộc địa bàn 8 huyện, 1 thành phố và 1 thị xã của tỉnh Quảng Trị, tổng diện tích 3.469 km² (chiếm 73% diện tích toàn tỉnh), trải dài từ 16°18' đến 17°11' vĩ độ Bắc và từ 106°32' đến 107°24' kinh độ Đông. Địa hình thấp dần từ Tây sang Đông, phân thành 4 dạng: núi cao (chiếm diện tích lớn nhất phía Tây, độ cao 250 - 2.000 m), núi thấp đồi gò trung du (50 - 250 m), đồng bằng hẹp ven Quốc lộ 1A (25 - 30 m) và cồn cát ven biển (5 - 15 m, cá biệt đạt 31 m tại Nhĩ Thượng). Toàn tỉnh có gần 81% diện tích là đồi núi, đồng bằng chiếm 11,5%, bãi cát chiếm 7,5%.
- Khí hậu và thủy văn: Khí hậu nhiệt đới gió mùa khắc nghiệt; mùa khô chịu gió Tây Nam khô nóng (tháng III đến IX), mùa mưa chịu gió mùa Đông Bắc (tháng X đến II năm sau). Nhiệt độ trung bình năm 23 - 25,5°C; lượng mưa bình quân đạt khoảng 2.400 mm/năm (năm 2005 đạt trên 3.000 mm), lượng mưa mùa mưa tập trung từ tháng IX đến XII (chiếm tới 70% tổng lượng mưa cả năm). Độ ẩm trung bình 83-84%. Mạng lưới sông ngòi có độ dốc lớn, lũ lên nhanh và rút nhanh.
- Thiệt hại do thiên tai: Tác giả dẫn chứng dữ liệu Bảng 1 thống kê thiệt hại thiên tai tại Quảng Trị giai đoạn 2015-2019, ghi nhận nhiều tổn thất nặng nề về người, hoa màu, thủy sản và hạ tầng giao thông, thủy lợi.
- Cơ sở lý luận: Tác giả phân tích tiến trình thay đổi nhận thức khoa học về tính dễ bị tổn thương qua các thời kỳ, chỉ ra sự chuyển dịch từ việc xem tính tổn thương phụ thuộc vào quy mô hiểm họa sang cách tiếp cận coi tổn thương là thuộc tính nội tại của hệ thống kinh tế - xã hội và môi trường, độc lập với sự kiện vật lý của hiểm họa (theo SREX 2012 và IPCC AR5 2014).
Chương 2. Phân tích, thiết lập bộ tiêu chí tổ hợp để đánh giá tính dễ bị tổn thương do ngập lụt
Chương 2 tập trung phân tích khoa học để xây dựng bộ tiêu chí tổ hợp rút gọn từ 3 nghiên cứu điển hình:
- Bộ tiêu chí trong Đề tài BĐKH của PGS. Nguyễn Thanh Sơn và cộng sự.
- Bộ tiêu chí FVI của Balica và cộng sự (UNESCO-IHE).
- Bộ tiêu chí đánh giá lũ lụt nông thôn của Popovici và cộng sự (Romania).
Thông qua các phương pháp so sánh đối chiếu, tham vấn chuyên gia và đánh giá mức ý nghĩa của các biến, tác giả đã sàng lọc, loại bỏ các chỉ số trùng lặp, thiếu tính đại diện hoặc không thể thu thập dữ liệu tại địa phương. Kết quả thiết lập được bộ tiêu chí tổ hợp gồm 27 tiêu chí rút gọn, phân bố đều cho 3 khía cạnh: Xã hội (9 biến), Kinh tế (9 biến) và Môi trường (9 biến).
Cấu trúc chi tiết của bộ tiêu chí tổ hợp gồm 27 biến số:
| Thành phần tổn thương |
Tiêu chí cấu thành |
Ký hiệu biến |
Tên biến số / chỉ tiêu cụ thể |
| Xã hội (VSI) |
Độ phơi nhiễm ($E_{xh}$) |
$E_{xh1}$ |
Số dân sống trong vùng lũ lụt (người) |
|
|
$E_{xh2}$ |
Số dân thuộc nhóm yếu thế: người già, trẻ em, tàn tật (người) |
|
|
$E_{xh3}$ |
Cơ sở tín ngưỡng, công trình văn hóa (cơ sở) |
|
Tính nhạy cảm ($S_{xh}$) |
$S_{xh1}$ |
Chỉ số phát triển con người (HDI) |
|
|
$S_{xh2}$ |
Tỷ lệ loại hình nhà ở kiên cố / bán kiên cố (%) |
|
|
$S_{xh3}$ |
Mức độ lo lắng, bất an của người dân trước lũ lụt |
|
Khả năng chống chịu ($R_{xh}$) |
$R_{xh1}$ |
Kinh nghiệm phòng chống lũ của cộng đồng |
|
|
$R_{xh2}$ |
Sự hỗ trợ của chính quyền và các tổ chức xã hội |
|
|
$R_{xh3}$ |
Hiệu quả của hệ thống dự báo, cảnh báo lũ |
| Kinh tế (VEI) |
Độ phơi nhiễm ($E_{kt}$) |
$E_{kt1}$ |
Diện tích đất sử dụng cho nông nghiệp (ha) |
|
|
$E_{kt2}$ |
Diện tích đất công nghiệp, thương mại, dịch vụ (ha) |
|
|
$E_{kt3}$ |
Số lượng gia súc, gia cầm / vật nuôi (con) |
|
Tính nhạy cảm ($S_{kt}$) |
$S_{kt1}$ |
Tỷ lệ thất nghiệp trên địa bàn (%) |
|
|
$S_{kt2}$ |
Mức độ phụ thuộc vào sinh kế nông nghiệp (%) |
|
|
$S_{kt3}$ |
Bất bình đẳng kinh tế (hệ số GINI / tỷ lệ nghèo) |
|
Khả năng chống chịu ($R_{kt}$) |
$R_{kt1}$ |
Hiệu quả của hệ thống công trình phòng lũ (đê, kè) |
|
|
$R_{kt2}$ |
Khả năng phục hồi kinh tế của người dân sau lũ |
|
|
$R_{kt3}$ |
Dung tích tích trữ cắt lũ của các hồ chứa, đập thủy lợi |
| Môi trường (VMI) |
Độ phơi nhiễm ($E_{mt}$) |
$E_{mt1}$ |
Diện tích khu bảo tồn thiên nhiên (ha) |
|
|
$E_{mt2}$ |
Tỷ lệ che phủ rừng / diện tích đất có rừng (%) |
|
|
$E_{mt3}$ |
Diện tích đất bị thoái hóa, xói mòn, xuống cấp (ha) |
|
Tính nhạy cảm ($S_{mt}$) |
$S_{mt1}$ |
Hiện trạng chất lượng môi trường nền |
|
|
$S_{mt2}$ |
Nguy cơ bùng phát dịch bệnh truyền nhiễm khi ngập lụt |
|
|
$S_{mt3}$ |
Trữ lượng và chất lượng các nguồn nước sinh hoạt |
|
Khả năng chống chịu ($R_{mt}$) |
$R_{mt1}$ |
Năng lực phòng dịch bệnh và vệ sinh môi trường |
|
|
$R_{mt2}$ |
Khả năng tự làm sạch, phục hồi của hệ sinh thái sau lũ |
|
|
$R_{mt3}$ |
Năng lực cung cấp nước sạch trong và sau thiên tai |
Để kiểm chứng tính khả thi và độ tin cậy, tác giả đã tiến hành tính toán thử nghiệm bộ tiêu chí 27 biến số cho 48 xã trên lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn, so sánh kết quả tính toán với số liệu trong Đề tài BĐKH. Kết quả tương quan khẳng định bộ tiêu chí rút gọn phản ánh sát thực tiễn, làm tiền đề triển khai đại trà cho toàn bộ lưu vực trong Chương 3.
Chương 3. Đánh giá tính dễ bị tổn thương lũ lụt lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn theo bộ tiêu chí tổ hợp
Chương 3 là phần thực nghiệm trọng tâm của luận án, áp dụng bộ tiêu chí tổ hợp 27 biến số để tính toán cho toàn bộ 111 xã, phường, thị trấn trên lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn:
- Thiết lập dữ liệu và chuẩn hóa: Dữ liệu thu thập từ thống kê và khảo sát thực địa được chuẩn hóa về thang giá trị $[0, 1]$. Tác giả minh họa cụ thể giá trị các biến số gốc và giá trị chuẩn hóa thuộc ba thành phần cho các xã thuộc huyện Cam Lộ (như Cam An, Cam Chính, Thị trấn Cam Lộ) và các xã/phường khác.
- Xác định trọng số bằng thuật toán AHP: Sử dụng phần mềm xử lý AHP với số lượng chuyên gia tham gia đánh giá $N = 10$, mức độ đồng thuận đạt trên 90%. Kết quả kiểm tra tính nhất quán đều cho tỷ số $CR \le 0,04$ (đảm bảo độ tin cậy $CR < 0,10$). Các ma trận so sánh cặp được thiết lập cho từng thành phần:
- Độ phơi nhiễm kinh tế ($E_{kt}$): Eigenvalue $\lambda = 4,05$, $CR = 0,02$.
- Độ phơi nhiễm môi trường ($E_{mt}$): $n = 3$, $CR = 0,01$.
- Tính nhạy cảm xã hội ($S_{xh}$): $n = 5$, $\lambda = 5,19$, $CR = 0,044$.
- Tính toán chỉ số FVI thành phần và phân cấp bằng hàm phân phối xác suất Beta:
- FVI Xã hội: Hàm phân phối Beta có tham số $\alpha_1 = 1,4511$. Mức độ tổn thương rất cao xuất hiện tập trung ở các khu vực đô thị có mật độ dân cư lớn, tập trung nhiều đối tượng yếu thế và công trình văn hóa như Phường 1 TP Đông Hà ($0,754$), Phường 2 TX Quảng Trị ($0,652$), Phường 3 TX Quảng Trị ($0,754$), Triệu Đông ($0,632$).
- FVI Kinh tế: Hàm phân phối Beta có tham số $\alpha_1 = 93,76442$. Mức độ tổn thương cao và rất cao phân bố tại các địa bàn nông nghiệp trũng thấp hoặc các trung tâm kinh tế ven biển: Gio Phong ($0,87$ - mức thảm họa), Thị trấn Cửa Việt ($0,81$ - mức thảm họa), Triệu Đại ($0,81$ - mức thảm họa), Triệu Độ ($0,64$), Triệu Hòa ($0,64$), Vĩnh Giang ($0,64$), Vĩnh Hiền ($0,73$), Vĩnh Thạch ($0,73$), Thị trấn Ái Tử ($0,73$).
- FVI Môi trường: Hàm phân phối Beta có tham số $\alpha_1 = 3,52637$. Phần lớn các xã có chỉ số tổn thương môi trường ở mức nhỏ và trung bình; các xã có mức tổn thương rất cao gồm Cam Tuyền ($0,700$) và Triệu Trạch ($0,655$), mức cao gồm Cam Nghĩa ($0,418$) và Hải Ba ($0,514$).
- Kết quả phân cấp tính dễ bị tổn thương tổ hợp cho 111 xã/phường/thị trấn:
Hàm phân phối xác suất Beta của FVI tổ hợp ($\alpha_1 = 1,51402$) phân chia 111 đơn vị hành chính cấp xã thành 4 nhóm mức độ tổn thương:
| Mức độ dễ bị tổn thương (MĐTT) |
Số lượng xã/phường/thị trấn |
Tỷ lệ (%) |
Đặc điểm phân bố điển hình |
| Mức độ nhỏ |
37 |
33,3% |
Vùng núi cao thượng nguồn (Hướng Hóa, Đakrông) có mật độ dân số thấp, ít cơ sở hạ tầng kinh tế bị phơi nhiễm ngập lụt |
| Mức độ trung bình |
37 |
33,3% |
Vùng đồi gò trung du chuyển tiếp, mức độ ngập lụt cục bộ, năng lực tự phục hồi kinh tế và hệ sinh thái ở mức vừa phải |
| Mức độ cao |
29 |
26,1% |
Các vùng đồng bằng trũng thấp dọc sông Thạch Hãn và Bến Hải (thuộc các huyện Triệu Phong, Hải Lăng, Gio Linh, Vĩnh Linh) |
| Mức độ rất cao |
8 |
7,2% |
Các điểm nóng ngập sâu, mật độ dân cư cao và trung tâm đô thị trọng điểm: TX Quảng Trị, TP Đông Hà, hạ lưu Triệu Phong |
| Tổng cộng |
111 |
100% |
Toàn bộ lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn thuộc tỉnh Quảng Trị |
- Thành lập bản đồ tính dễ bị tổn thương: Tác giả sử dụng phần mềm MapInfo biên tập và xuất bản 4 bản đồ phân bố không gian:
- Bản đồ tính dễ bị tổn thương ngập lụt thành phần xã hội lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn.
- Bản đồ tính dễ bị tổn thương ngập lụt thành phần kinh tế lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn.
- Bản đồ tính dễ bị tổn thương ngập lụt thành phần môi trường lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn.
- Bản đồ tính dễ bị tổn thương ngập lụt theo bộ tiêu chí tổ hợp lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn.
Kết quả và những đóng góp mới
Các đóng góp mới về mặt lý luận và thực tiễn của luận án gồm:
- Đóng góp về lý luận: Luận án đã đề xuất được một bộ tiêu chí tổ hợp, rút gọn gồm 27 tiêu chí có cơ sở khoa học và độ tin cậy phù hợp, giúp khắc phục nhược điểm cồng kềnh, phức tạp và thiếu khả thi của các bộ chỉ số trước đây. Bộ tiêu chí tổ hợp giải quyết thỏa đáng mối tương quan giữa ba khía cạnh kinh tế, xã hội, môi trường trên nền tảng tích hợp cấu trúc phơi nhiễm - nhạy cảm - chống chịu (E-S-R) theo các khung lý thuyết cập nhật của UNESCO-IHE và IPCC.
- Đóng góp về thực tiễn: Luận án đã chứng minh tính khả thi trong việc ứng dụng bộ tiêu chí tổ hợp 27 biến số vào thực tế đánh giá mức độ dễ bị tổn thương cho 111 xã, phường, thị trấn trên lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn. Kết quả phân cấp định lượng bằng phân phối Beta và hệ thống bản đồ số chuyên đề thành lập trên phần mềm MapInfo cung cấp nguồn tài liệu khoa học trực tiếp hỗ trợ các nhà quản lý, cơ quan chỉ đạo phòng chống thiên tai phân vùng nguy cơ và quy hoạch không gian phát triển kinh tế - xã hội.
Kiến nghị và giải pháp đề xuất từ kết quả nghiên cứu:
- Ứng dụng kết quả phân hạng tổn thương và bản đồ FVI làm cơ sở khoa học để xây dựng phương án phòng chống lũ chi tiết đến từng cấp xã; ưu tiên phân bổ ngân sách và nguồn lực cứu trợ cho 8 xã thuộc nhóm mức độ tổn thương rất cao và 29 xã thuộc nhóm mức độ cao.
- Điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất và bố trí dân cư: Hạn chế mở rộng xây dựng tại các vùng trũng thấp có độ phơi nhiễm cao; quy hoạch di dời các cụm dân cư ven sông có nguy cơ ngập sâu; bảo tồn và nâng cao tỷ lệ che phủ rừng đầu nguồn nhằm tăng khả năng giữ nước tự nhiên.
- Kết hợp đồng bộ các giải pháp công trình (nâng cấp hệ thống đê bao, hồ chứa cắt lũ) và phi công trình (nâng cao năng lực dự báo, tập huấn kỹ năng tự ứng phó cho người dân, cải thiện sinh kế và nâng cao tỷ lệ nhà ở kiên cố tránh lũ).
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của luận án:
- Việc thu thập dữ liệu thống kê kinh tế - xã hội và tài nguyên môi trường ở cấp xã còn gặp khó khăn do tính không đồng bộ trong hệ thống lưu trữ hành chính địa phương.
- Phương pháp xác định trọng số bằng AHP vẫn phụ thuộc nhất định vào đánh giá chủ quan của chuyên gia được lấy phiếu tham vấn.
- Nghiên cứu tập trung vào hiện trạng lũ lụt lịch sử và các chuỗi số liệu đã qua, chưa mô phỏng chi tiết các kịch bản biến đổi khí hậu tương lai kết hợp vỡ đập hoặc xả lũ bất thường của hệ thống thủy điện trên lưu vực.
Hướng nghiên cứu tiếp theo:
- Mở rộng ứng dụng và kiểm chứng bộ tiêu chí tổ hợp 27 biến số cho các lưu vực sông khác thuộc khu vực duyên hải miền Trung để hoàn thiện tính phổ quát của phương pháp.
- Tích hợp thêm các mô hình thủy văn - thủy lực hai chiều (2D) độ phân giải cao nhằm cập nhật động các yếu tố độ sâu và thời gian ngập lũ theo thời gian thực vào tiêu chí độ phơi nhiễm.
Giá trị tham khảo
Nội dung luận án mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho các đối tượng:
- Các nghiên cứu sinh, học viên cao học, giảng viên và nhà nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Thủy văn học, Quản lý tài nguyên nước, Quản lý thiên tai, Biến đổi khí hậu và Địa lý môi trường: có thể kế thừa quy trình 5 bước rút gọn tiêu chí, thuật toán AHP xác định trọng số và phương pháp phân cấp tổn thương bằng hàm phân phối Beta.
- Cán bộ kỹ thuật và lãnh đạo tại các cơ quan quản lý nhà nước: Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Trị và các tỉnh miền Trung: có thể sử dụng bảng giá trị FVI của 111 xã và bộ bản đồ chuyên đề MapInfo để phục vụ quy hoạch phòng chống lũ, lập kế hoạch đầu tư công trình hạ tầng và xây dựng phương án ứng phó thiên tai cấp xã.
Câu hỏi thường gặp
-
Bộ tiêu chí tổ hợp đánh giá tính dễ bị tổn thương do ngập lụt của luận án gồm bao nhiêu tiêu chí và được phân bổ theo các khía cạnh nào?
Bộ tiêu chí tổ hợp do tác giả đề xuất gồm 27 tiêu chí rút gọn, được phân bổ đều cho 3 khía cạnh: Xã hội (9 tiêu chí), Kinh tế (9 tiêu chí) và Môi trường (9 tiêu chí). Trong mỗi khía cạnh, các biến số được cấu trúc thành 3 nhóm tiêu chí thành phần: Độ phơi nhiễm (E - 3 biến), Tính nhạy cảm (S - 3 biến) và Khả năng chống chịu (R - 3 biến).
-
Tác giả đã kế thừa và tích hợp những bộ tiêu chí từ các nghiên cứu điển hình nào?
Tác giả đã tổng hợp và chọn lọc từ 3 công trình nghiên cứu điển hình: (1) Bộ tiêu chí trong Đề tài BĐKH do PGS. Nguyễn Thanh Sơn và cộng sự thực hiện tại miền Trung; (2) Bộ tiêu chí chỉ số tổn thương lũ lụt (FVI) của Balica và cộng sự (Viện Giáo dục Tài nguyên nước UNESCO-IHE); (3) Bộ tiêu chí đánh giá tính dễ bị tổn thương lũ lụt nông thôn của Popovici và cộng sự tại vùng đồng bằng Banat (Romania).
-
Thuật toán và công cụ nào được sử dụng để xác định trọng số và phân cấp mức độ dễ bị tổn thương trong luận án?
Luận án sử dụng phương pháp Phân tích thứ bậc AHP (Analytic Hierarchy Process) của Saaty với phiếu tham vấn chuyên gia ($N = 10$) để tính toán trọng số cho từng tiêu chí và từng thành phần, đảm bảo tỷ số nhất quán $CR < 0,1$. Để phân cấp mức độ dễ bị tổn thương của 111 xã, tác giả sử dụng hàm mật độ phân phối xác suất Beta thay vì các phương pháp chia khoảng đều truyền thống.
-
Kết quả phân loại mức độ dễ bị tổn thương do ngập lụt trên lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn cho ra số lượng xã cụ thể như thế nào?
Kết quả phân loại bằng phân phối Beta trên toàn bộ 111 đơn vị hành chính cấp xã của lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn xác định: 37 xã có mức độ dễ bị tổn thương nhỏ, 37 xã có mức độ dễ bị tổn thương trung bình, 29 xã có mức độ dễ bị tổn thương cao và 8 xã có mức độ dễ bị tổn thương rất cao.
-
Luận án thành lập những bản đồ chuyên đề nào và sử dụng phần mềm gì?
Tác giả sử dụng phần mềm Hệ thông tin địa lý MapInfo để xây dựng 4 bản đồ chuyên đề: (1) Bản đồ tính dễ bị tổn thương xã hội; (2) Bản đồ tính dễ bị tổn thương kinh tế; (3) Bản đồ tính dễ bị tổn thương môi trường; (4) Bản đồ tính dễ bị tổn thương ngập lụt theo bộ tiêu chí tổ hợp lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn.
Kết luận
Luận án tiến sĩ Thủy văn học của nghiên cứu sinh Ngô Chí Tuấn đã hoàn thành mục tiêu thiết lập bộ tiêu chí tổ hợp rút gọn gồm 27 tiêu chí để lượng hóa tính dễ bị tổn thương do ngập lụt dựa trên khung lý thuyết của UNESCO-IHE và IPCC. Nghiên cứu đã chứng minh tính ứng dụng thực tế thông qua việc tính toán chỉ số FVI, xác định trọng số AHP, phân cấp tổn thương bằng phân phối xác suất Beta và xây dựng hệ thống bản đồ số MapInfo cho 111 xã, phường, thị trấn trên lưu vực sông Bến Hải - Thạch Hãn tỉnh Quảng Trị. Kết quả phân vùng 4 mức độ tổn thương là nguồn luận cứ khoa học trực tiếp phục vụ công tác quy hoạch lãnh thổ, quản lý rủi ro thiên tai và giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt cho các địa phương miền Trung.
