Tổng quan nghiên cứu

Lũ quét là một dạng thiên tai đặc trưng bởi tính bất ngờ, cường độ lớn và thời gian tồn tại ngắn, thường xảy ra ở các vùng trung du, miền núi và lưu vực sông nhỏ. Việt Nam có trên 70% diện tích là đồi núi, do đó tiềm năng sinh ra lũ quét rất cao, đặc biệt dưới tác động của biến đổi khí hậu khiến tần suất và mức độ cực đoan của lũ quét ngày càng gia tăng. Lưu vực sông Kỳ Lộ, tỉnh Phú Yên, là lưu vực sông lớn thứ hai của tỉnh với địa hình dốc, lưu vực nhỏ, thường xuyên chịu ảnh hưởng của các trận lũ quét gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản.

Mục tiêu nghiên cứu là ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS để xây dựng bản đồ tiềm năng lũ quét trên lưu vực sông Kỳ Lộ dựa trên bốn nhân tố chính: độ dốc, thổ nhưỡng, hiện trạng sử dụng đất và mật độ che phủ thực vật. Nghiên cứu nhằm phân loại tiềm năng lũ quét thành 5 cấp độ từ rất thấp đến rất cao, từ đó đề xuất các giải pháp phòng chống và giảm nhẹ thiệt hại do lũ quét gây ra. Phạm vi nghiên cứu tập trung trên đoạn lưu vực sông Kỳ Lộ thuộc tỉnh Phú Yên, khảo sát dữ liệu vào tháng 4 năm 2017, mùa khô của khu vực.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp công cụ hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất, quản lý tài nguyên và dự báo lũ quét hiệu quả, góp phần giảm thiểu thiệt hại thiên tai cho tỉnh Phú Yên. Kết quả cũng chứng minh tính khả thi và hiệu quả của phương pháp viễn thám kết hợp GIS trong đánh giá tiềm năng lũ quét, đặc biệt ở các vùng núi cao, thiếu dữ liệu chi tiết.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết về lũ quét: Lũ quét là dòng chảy xiết, có hàm lượng chất rắn cao, xảy ra đột ngột trên các lưu vực nhỏ, chịu ảnh hưởng của các yếu tố địa hình, khí hậu và sử dụng đất. Phân loại lũ quét theo nguyên nhân hình thành gồm lũ quét nghẽn dòng, lũ quét sườn, lũ bùn đá và lũ quét hỗn hợp.

  • Chỉ số tiềm năng lũ quét (FFPI - Flash Flood Potential Index): Được phát triển dựa trên bốn nhân tố chính ảnh hưởng đến khả năng hình thành lũ quét gồm độ dốc, thổ nhưỡng, hiện trạng sử dụng đất và mật độ che phủ thực vật. FFPI là hàm số tổng hợp các chỉ số thành phần, cho phép phân loại tiềm năng lũ quét thành 5 cấp độ.

  • Lý thuyết viễn thám và GIS: Viễn thám sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh để trích xuất các đặc trưng địa lý như độ dốc (từ mô hình số độ cao DEM), mật độ che phủ thực vật (qua chỉ số NDVI), hiện trạng sử dụng đất và thổ nhưỡng. GIS hỗ trợ tích hợp, phân tích và chồng lớp các bản đồ thành phần để xây dựng bản đồ tiềm năng lũ quét.

Các khái niệm chính bao gồm: độ dốc, thổ nhưỡng, hiện trạng sử dụng đất, mật độ che phủ thực vật, chỉ số NDVI, mô hình số độ cao DEM, FFPI.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sử dụng ảnh vệ tinh LANDSAT 8 với độ phân giải 30m, ảnh mô hình số độ cao ASTER/DEM, các bản đồ chuyên đề về thổ nhưỡng, hiện trạng sử dụng đất do các cơ quan chức năng tỉnh Phú Yên cung cấp. Dữ liệu khí tượng thủy văn từ các trạm đo mưa và thủy văn trên lưu vực.

  • Phương pháp phân tích: Áp dụng phương pháp phân tích đa tiêu chí, sử dụng công nghệ viễn thám để trích xuất các biến thành phần (độ dốc, NDVI), kết hợp GIS để chồng lớp và tính toán chỉ số FFPI. Các tiêu chí được phân hạng theo thang điểm dựa trên mức độ ảnh hưởng đến tiềm năng lũ quét.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu không gian được xử lý theo từng điểm ảnh (pixel) với độ phân giải 30m, bao phủ toàn bộ lưu vực sông Kỳ Lộ trên địa bàn tỉnh Phú Yên. Việc chọn mẫu dựa trên toàn bộ diện tích lưu vực nhằm đảm bảo tính toàn diện và khách quan.

  • Timeline nghiên cứu: Khảo sát và thu thập dữ liệu vào tháng 4 năm 2017; xử lý và phân tích dữ liệu trong năm 2018; hoàn thiện luận văn và bảo vệ vào năm 2019.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân bố tiềm năng lũ quét theo cấp độ: Khu vực có tiềm năng lũ quét rất cao chiếm khoảng 0.02% diện tích lưu vực, chủ yếu tập trung tại xã Phú Mỡ, huyện Đồng Xuân (chiếm 86.2% diện tích tiềm năng rất cao). Các xã An Hòa và An Ninh Đông cũng có tiềm năng rất cao nhưng với tỷ lệ nhỏ hơn (7.5% và 1% tương ứng).

  2. Tiềm năng lũ quét cao và trung bình: Tiềm năng lũ quét cao chiếm 1.27% diện tích lưu vực, phần lớn cũng tập trung tại xã Phú Mỡ. Tiềm năng lũ quét trung bình chiếm tỷ lệ lớn hơn, với 47% và 72.6% diện tích tiềm năng tương ứng tại xã Phú Mỡ.

  3. Phân bố theo xã: Xã Phú Mỡ có tỷ lệ diện tích tiềm năng lũ quét cao và rất cao lớn nhất, khoảng 4.4%. Các xã Xuân Quang 1 và Đa Lộc có tỷ lệ tiềm năng cao và rất cao khoảng 1%. Trong khi đó, các xã thuộc huyện Tuy An có tỷ lệ tiềm năng lũ quét cao và rất cao rất thấp, dưới 1%.

  4. Ảnh hưởng của các nhân tố thành phần: Độ dốc cao, mật độ che phủ thực vật thấp, hiện trạng sử dụng đất không hợp lý và loại đất dễ thấm nước kém là các yếu tố chính làm tăng tiềm năng lũ quét trên lưu vực.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy tiềm năng lũ quét tập trung chủ yếu ở vùng thượng lưu lưu vực sông Kỳ Lộ, nơi có địa hình dốc, mật độ che phủ thực vật thấp và hiện trạng sử dụng đất chưa hợp lý. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về mối quan hệ giữa địa hình, sử dụng đất và nguy cơ lũ quét. Việc áp dụng chỉ số FFPI dựa trên dữ liệu viễn thám và GIS đã giúp đánh giá khách quan, định lượng tiềm năng lũ quét trên toàn lưu vực với độ phân giải cao.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, phương pháp này cho phép xác định chính xác các khu vực có nguy cơ cao, hỗ trợ công tác dự báo và quản lý thiên tai hiệu quả hơn. Biểu đồ phân bố tỷ lệ diện tích theo cấp độ tiềm năng lũ quét và bản đồ phân vùng tiềm năng được xây dựng giúp trực quan hóa kết quả, thuận tiện cho việc ra quyết định.

Tuy nhiên, nghiên cứu chỉ tập trung vào các yếu tố địa lý ít biến đổi, chưa xét đến các yếu tố biến đổi nhanh như lượng mưa tức thời, hoạt động con người trong thời gian ngắn, do đó cần bổ sung các dữ liệu này trong các nghiên cứu tiếp theo để nâng cao độ chính xác dự báo.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường trồng rừng và bảo vệ lớp phủ thực vật: Động viên cộng đồng và chính quyền địa phương thực hiện các chương trình trồng rừng, phục hồi rừng tự nhiên nhằm tăng mật độ che phủ, giảm xói mòn đất và giảm nguy cơ lũ quét. Mục tiêu tăng mật độ che phủ thực vật ít nhất 15% trong vòng 5 năm tại các khu vực tiềm năng cao.

  2. Quy hoạch sử dụng đất hợp lý: Áp dụng kết quả bản đồ tiềm năng lũ quét trong quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, hạn chế xây dựng và khai thác đất ở các vùng có tiềm năng lũ quét cao và rất cao. Thực hiện rà soát và điều chỉnh quy hoạch trong vòng 3 năm tới, do Sở Tài nguyên và Môi trường chủ trì.

  3. Xây dựng hệ thống cảnh báo sớm và nâng cao nhận thức cộng đồng: Lắp đặt các trạm quan trắc mưa, mực nước tại các vị trí trọng yếu, kết hợp với hệ thống cảnh báo sớm để giảm thiểu thiệt hại. Tổ chức các chương trình đào tạo, tập huấn nâng cao nhận thức phòng chống lũ quét cho người dân, đặc biệt tại các xã có tiềm năng lũ quét cao. Thực hiện trong vòng 2 năm, do Ban chỉ huy phòng chống thiên tai và tìm kiếm cứu nạn tỉnh phối hợp với địa phương.

  4. Nghiên cứu bổ sung và cập nhật dữ liệu: Tiếp tục thu thập dữ liệu lượng mưa, dòng chảy, hoạt động sử dụng đất và biến đổi khí hậu để cập nhật bản đồ tiềm năng lũ quét định kỳ 3 năm một lần, nâng cao độ chính xác và khả năng dự báo. Các cơ quan nghiên cứu và quản lý tài nguyên môi trường chịu trách nhiệm thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý thiên tai và phòng chống lũ lụt: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng kế hoạch phòng chống, cảnh báo sớm và ứng phó kịp thời với lũ quét trên lưu vực sông Kỳ Lộ.

  2. Các nhà quy hoạch và quản lý tài nguyên môi trường: Áp dụng bản đồ tiềm năng lũ quét trong quy hoạch sử dụng đất, phát triển kinh tế - xã hội nhằm giảm thiểu rủi ro thiên tai.

  3. Các nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành quản lý tài nguyên và môi trường: Tham khảo phương pháp ứng dụng viễn thám và GIS trong đánh giá tiềm năng lũ quét, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội tại khu vực lưu vực sông Kỳ Lộ: Nâng cao nhận thức về nguy cơ lũ quét, tham gia các hoạt động bảo vệ môi trường, phòng chống thiên tai hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

  1. Lũ quét là gì và tại sao lại nguy hiểm?
    Lũ quét là dòng chảy xiết, có hàm lượng chất rắn cao, xảy ra đột ngột trên các lưu vực nhỏ, thường trong thời gian ngắn. Lũ quét nguy hiểm do tốc độ nhanh, sức tàn phá lớn, gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản.

  2. Chỉ số FFPI được tính toán dựa trên những yếu tố nào?
    FFPI dựa trên bốn yếu tố chính: độ dốc địa hình, thổ nhưỡng, hiện trạng sử dụng đất và mật độ che phủ thực vật. Mỗi yếu tố được phân hạng và gán trọng số để tính chỉ số tổng hợp đánh giá tiềm năng lũ quét.

  3. Viễn thám và GIS hỗ trợ như thế nào trong nghiên cứu lũ quét?
    Viễn thám cung cấp dữ liệu ảnh vệ tinh để trích xuất các đặc trưng địa lý như độ dốc, mật độ thực vật, sử dụng đất. GIS tích hợp và phân tích các lớp dữ liệu này để xây dựng bản đồ tiềm năng lũ quét với độ chính xác cao và khả năng cập nhật nhanh.

  4. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng thực tiễn ra sao?
    Kết quả giúp các cơ quan quản lý xác định vùng nguy cơ cao, hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất, xây dựng kế hoạch phòng chống thiên tai, cảnh báo sớm và nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm giảm thiểu thiệt hại do lũ quét.

  5. Những hạn chế của nghiên cứu này là gì?
    Nghiên cứu tập trung vào các yếu tố địa lý ít biến đổi, chưa xét đến các yếu tố biến đổi nhanh như lượng mưa tức thời, hoạt động con người trong thời gian ngắn. Do đó, cần bổ sung dữ liệu và mô hình dự báo động trong các nghiên cứu tiếp theo để nâng cao độ chính xác.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xây dựng thành công bản đồ tiềm năng lũ quét lưu vực sông Kỳ Lộ dựa trên chỉ số FFPI tích hợp bốn nhân tố địa lý chính.
  • Khu vực có tiềm năng lũ quét rất cao chiếm tỷ lệ nhỏ (0.02%) nhưng tập trung chủ yếu tại xã Phú Mỡ, huyện Đồng Xuân.
  • Phương pháp viễn thám kết hợp GIS được chứng minh là công cụ hiệu quả, kinh tế trong đánh giá tiềm năng lũ quét ở vùng núi.
  • Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao, hỗ trợ công tác quy hoạch, quản lý tài nguyên và phòng chống thiên tai tại tỉnh Phú Yên.
  • Đề xuất các giải pháp bảo vệ rừng, quy hoạch sử dụng đất hợp lý, xây dựng hệ thống cảnh báo sớm và nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm giảm thiểu thiệt hại do lũ quét.

Next steps: Cập nhật dữ liệu động về lượng mưa và dòng chảy, mở rộng nghiên cứu sang các lưu vực khác, triển khai các giải pháp phòng chống lũ quét đã đề xuất.

Call to action: Các cơ quan quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng cần phối hợp chặt chẽ để ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, nâng cao hiệu quả phòng chống và giảm nhẹ thiên tai lũ quét.