Chương I: Tổng quan nghiên cứu lĩnh vực của đề tài Chương II: Các phương pháp lập bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét Chương III: Nghiên cứu thành lập bản đồ nguy cơ lũ quét cho lưu vực sông Ngàn Phố Chương IV: Xây dựng bản đồ cảnh báo ngập lụt do nghẽn dòng lưu vực sông Ngàn Phố. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LŨ QUÉT 1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1.1 Các phương pháp dự báo, cảnh báo lũ quét Dự báo, cảnh báo lũ quét, là dạng dự báo, cảnh báo hạn ngắn, thậm chí có thể xem là rất ngắn. Ở các nước, nhất là ở các nước chịu ảnh hưởng của xoáy thuận nhiệt đới, dự báo, cảnh báo lũ quét ở trình độ rất khác nhau, từ trình độ rất tiên tiến tại Mỹ, Nhật Bản, Úc, Pháp, Ý,. đến trình độ còn rất sơ đẳng ở một số nước.
Với quan điểm lũ quét là hiện tượng thiên nhiên, do mưa lớn gây ra, trong thời đoạn ngắn, lũ quét xảy ra bất ngờ, với đỉnh lũ lớn và thông thường có sức tàn phá rất lớn, Trung tâm Thời tiết Quốc gia Hoa Kỳ đã đưa ra phương pháp dự báo lũ quét từ mưa. Sử dụng mưa dự báo theo ô lưới, ứng dụng mô hình thủy văn thông số phân bố để dự báo dòng chảy, từ đó đưa ra những cảnh báo về lũ quét. Ngoài ra, Trung tâm còn xây dựng phương pháp dùng radar để dự báo lũ quét cho khu vực nam California. Trong các nghiên cứu về lũ quét, Trung tâm Tư vấn JBA (JBA consulting, Anh) đã sử dụng mô hình ngập lụt, mô hình phân tích tần suất lũ, mô hình phân bố không gian, phân tích thiệt hại do lũ để đưa ra các phân tích rủi ro do lũ quét gây ra.
Tại Hồng Kông, các chuyên gia khí tượng thủy văn Nhật Bản đã chia toàn Hồng Kông ra làm các ô kích thước 1 km x 1 km để dự báo mưa thời đoạn từ 5 đến 10 phút bằng Rađa, từ đó dự báo lũ và lũ quét. Một số nước đã bắt đầu chú trọng phát triển hệ thống dự báo, cảnh báo lũ nói chung, lũ quét nói riêng. Ở Thái Lan, cảnh báo, dự báo lũ quét do cơ quan cảnh báo, dự báo lũ quốc gia thực hiện. Cơ quan này được bổ sung các trang bị, phương pháp cần thiết để tiến hành hiệu quả công tác này trên cơ sở hiện đại hoá mạng lưới trạm quan trắc KTTV.
Để giám sát mưa, trong đó có mưa sinh lũ quét, ở Thái Lan, đã sử dụng 8 Rađa đo mưa phủ toàn bộ lãnh thổ. Sanchali (1987) đã nêu những kinh nghiệm sử dụng mô hình SSARR vào dự báo lũ và lũ quét ở một số sông thường xảy ra lũ quét ở Thái Lan, trong đó, dự báo mưa từ các hình thời tiết hoặc nhờ Rađa đo mưa đóng vai trò hết sức quan trọng. 5 Chương trình TOPEX, từ năm 1981, đã có những thúc đẩy quan trọng trong nghiên cứu dự báo và cảnh báo lũ quét nhằm cung cấp thông tin để giảm thiệt hại về người và tài sản do lũ và lũ quét gây ra bởi mưa bão, ATNĐ. Ở Trung Quốc, Hàn Quốc, Hồng Kông, Pakistan, các cơ quan và hệ thống cảnh báo, dự báo được hiện đại hoá với tốc độ cao để có thể đảm đương được công tác cảnh báo, dự báo trên các sông nhỏ nơi có nguy cơ lũ quét.
Trong khi đó, ở Burma, Ấn Độ, Inđônêsia, Philippines chỉ mới đẩy mạnh công tác này.2 Các phương pháp lập bản đồ cảnh báo lũ quét Robert Stonefield và Jan Jackson (Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển và Đại dương, Hoa Kỳ) xây dựng bản đồ cảnh báo lũ quét cho vùng Blacksburg, bang Virginia (Hoa Kỳ) dựa trên sự phân tích các trận lũ quét xảy ra trong vùng, căn cứ vào mức độ thiệt hại của các trận lũ quét để đưa ra chỉ số phân loại lũ quét. Các nhà nghiên cứu đã đưa ra các nhân tố tác động đến sự hình thành lũ quét trong khu vực nghiên cứu. Các nhân tố này bao gồm: độ dốc địa hình, sự phân chia các lưu vực con, sử dụng đất và loại đất. Các kết quả phân tích đã chỉ ra rằng, địa hình đóng vai trò quan trọng nhất trong sự hình thành lũ quét.
Huseyin Turoglu ở Khoa Địa lý, Trường Đại học Tổng hợp Istanbul đã xây dựng bản đồ nguy cơ lũ quét cho lưu vực sông Bartin, Thổ Nhĩ Kỳ. Bản đồ được xây dựng dựa trên sự tích hợp của một loạt các bản đồ các yếu tố tác động lên sự hình thành lũ quét. Ở Nhật Bản, việc dự báo, cảnh báo lũ quét thường tiến hành trên cơ sở các thông tin về các đặc trưng địa vật lý mặt đệm, bản đồ nguy cơ lũ quét, tình trạng mạng lưới lòng dẫn tiêu thoát lũ và cường độ mưa (đôi khi còn dùng cường độ mưa dự báo). Sử dụng hệ thống ngưỡng mưa có khả năng sinh lũ quét (FFGS) và GIS nhằm cảnh báo lũ quét trên các lưu vực được thiết kế và phát triển bởi Trung tâm nghiên cứu thủy văn nằm ở San Diego, CA Hoa Kỳ.
Dự án “ The MRC Mekong Flood Forecasting and MRC Flash Flood Guidance System” 2010 , Nguyen Tien Kien là 6 dự án xây dựng hệ thống cảnh báo cho các lưu vực nhỏ trong lưu vực sông Mekong. Dự án dựa trên việc chồng xếp các bản đồ: Phân chia tiểu lưu vưc, Độ ẩm kì trước, ngưỡng mưa có khả năng sinh lũ quét (FFG), mưa dự báo, ngưỡng đe dọa lũ quét (FFT) nhằm cảnh báo vùng có nguy cơ lũ quét và lũ tràn bờ dựa trên việc dự báo mưa tương lai. Một số nước cũng đang sử dụng hệ thống FFGS bao gồm các nước Trung Mỹ, Nam Phi, Pakistan, Romania, Mexico. Phương pháp cảnh báo lũ quét dựa vào FFG mang lại hiệu quả cho việc cảnh báo lũ quét, tuy nhiên nếu áp dụng vào luận văn thì đây là điều không thể vì phương pháp này đòi hỏi số liệu chi tiết rất lớn, bên cạnh đó việc dự báo mưa và xác định ngưỡng mưa sinh lũ quét là rất khó khăn.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 1.1 Các nghiên cứu về lập bản đồ phân vùng nguy cơ xuất hiện lũ quét Việc nghiên cứu lũ quét ở nước ta được tiến hành chậm hơn và cũng mới chỉ bắt đầu từ những năm đầu thập kỷ 90 của thế kỷ trước sau một số trận lũ quét gây thiệt hại lớn ở Lai Châu và Sơn La được khởi đầu bằng đề tài KT-ĐL 92- 14 của Viện Khí tượng Thuỷ văn.
Sau đề tài này là 2 đề tài cấp Nhà nước của Viện Điạ chất thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia (nay là Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) với nội dung lập bản đồ tai biến môi trường (10 tai biến, trong đó có lũ quét). Lần đầu tiên, trên 50 lũ quét xảy ra trong những năm gần đây đã được điều tra đánh giá bước đầu. Các nhân tố quan trọng nhất hình thành lũ quét - lũ bùn đá đã được phân tích. Phương pháp mới đánh giá, xây dựng bản đồ lũ quét lần đầu tiên được đưa vào nước ta.
Các giải pháp chung tương đối toàn diện phòng chống lũ quét đã được đề ra. Kết quả nghiên cứu đã lập bản đồ phân vùng lũ quét trên bản đồ tỷ lệ 1:500.000 (một số vùng có tỷ lệ lớn hơn 1:250.000) trên phạm vi cả nước.2 Các nghiên cứu về hệ thống cảnh báo lũ quét Năm 1995 trong khuôn khổ đề tài 1, Tổng cục KTTV đã xây dựng Dự án Phòng chống lũ quét ở lưu vực sông Nậm Pàn, Nậm La (Sơn La). Dự án đã triển khai được một số hạng mục theo hệ thống cảnh báo lũ quét tự động ALERT. Từ năm 2000, hệ thống này đã được lắp đặt và đi vào hoạt động nhưng chưa có trận lũ quét 7 nào xảy ra.
Vì vậy chưa thể đánh giá về công tác vận hành và hiệu quả của hệ thống. Phương pháp radar không được áp dụng do tầm quét radar gần nhất là trạm Việt Trì cũng chưa có khả năng vươn tới. Do vậy, việc cảnh báo lũ quét chưa thể áp dụng trên quy mô toàn quốc. Một trong những cơ sở quan trọng trong cảnh báo lũ quét hiện nay trên quy mô toàn thế giới là sử dụng hệ thống radar.
Hệ thống này có ưu thế về cung cấp các dự báo định lượng mưa trong các khu vực địa hình khác nhau nên rất có ích trong cảnh báo, dự báo lũ quét. Tuy nhiên xét trong điều kiện nước ta hiện nay, việc đưa vào hệ thống radar đủ mạnh để phục vụ công tác dự báo lũ, lũ quét chưa thể thực hiện mà cần có một dự án khác trên cơ sở định hướng phát triển của Bộ Tài nguyên và Môi trường giai đoạn 2006- 2010.3 Các công trình nghiên cứu lũ quét Dưới đây liệt kê một số công trình nghiên cứu tiêu biểu có thể được coi là cơ sở tư liệu qúy giá tạo ra những bước đi ban đầu không thể thiếu trong nghiên cứu lũ quét ở nước ta: - Nghiên cứu nguyên nhân hình thành lũ quét và các biện pháp phòng chống - Viện Khí tượng Thuỷ văn, Đề tài NCKH độc lập cấp Nhà nước KT-DL-92- 14, 1992 -1995, Chủ trì PGS. - Lũ quét và nguyên nhân cơ chế hình thành, TS. - Xây dựng phương pháp cảnh báo lũ quét, TS.
Nguyễn Viết Thi và nnk, 1994. - Thiên tai lũ quét ở Việt Nam, Chuyên đề nghiên cứu, Dự án UNDP VIE/97/002 - Disaster Management Unit, 2000, Chủ trì : GS. Ngô Đình Tuấn. - Nghiên cứu thiên tai trượt lở ở Việt Nam, Chuyên đề nghiên cứu, Dự án UNDP VIE/97/002 - Disaster Management Unit, 3-2000, Chủ trì: TSKH.
Vũ Cao Minh, Viện Địa chất. - Nghiên cứu đánh giá tai biến lũ quét - lũ bùn đá các tỉnh phía Bắc, đề tài nhánh, Vũ Cao Minh, Viện Địa chất thuộc đề tài: “Nghiên cứu đánh giá tổng 8 hợp các loại hình tai biến địa chất lãnh thổ Việt Nam và các giải pháp phòng chống”, Đề tài NCKH độc lập cấp Nhà nước 1999 -2003. Chủ trì GS. Nguyễn Trọng Yêm.
- Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng tai biến môi trường tự nhiên lãnh thổ Việt Nam - Đề tài NCKH cấp Nhà nước, mã số KC. Chủ trì GS. Nguyễn Trọng Yêm. - Nghiên cứu xác định nguyên nhân, sự phân bố lũ quét-lũ bùn đá nguy hiểm tại các tỉnh miền núi và kiến nghị các giải pháp phòng chống, Đề tài KC08.01 bổ sung, 2005 -2006, Chủ trì GS.
Nguyễn Trọng Yêm. - Dự án Phòng chống lũ quét ở lưu vực sông Nậm Pàn, Nậm La (Sơn La), Tổng cục KTTV(cũ), 1995 -1997.