ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN HỮU VIỆT HIỆU NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TAI BIẾN LŨ ỐNG, LŨ QUÉT HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN HỮU VIỆT HIỆU NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TAI BIẾN LŨ ỐNG, LŨ QUÉT HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên môi trường Mã số: 60850101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN NGỌC THẠCH MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đối tượng nghiên cứu giới hạn phạm vi nghiên cứu 1.2 Nội dung nghiên cứu 1.3 Tổng quan lũ ống, lũ quét 1.3.1 Khái niệm 1.3.2 Phân loại lũ quét phương pháp nhận dạng lũ quét 1.3.3 Các nhân tố gây lũ quét 1.3.4 Đặc điểm lũ quét 1.3.5 Các giai đoạn hình thành lũ quét 10 1.3.6 Các tiêu chí để xác định lũ quét 10 1.4 Ứng dụng GIS viễn thám nghiên cứu cảnh báo lũ 11 1.4.1 Ứng dụng viễn thám xác đinh mật độ che phủ 11 1.4.2 Khả ứng dụng GIS nghiên cứu phân tích lũ quét 12 1.4.3 Tích hợp viễn thám GIS 12 1.5 Tổng quan tình hình nghiên cứu lũ ống, lũ quét giới Việt Nam 23 1.5.1 Trên giới 23 1.5.2 Tại Việt Nam 28 1.6 Quá trình nghiên cứu 31 1.6.1 Ngoại nghiệp 31 1.6.2 Nội nghiệp 31 1.6.3 Cơ sở liệu phục vụ nghiên cứu Lũ ống, lũ quét 33 CHƯƠNG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 36 2.1 Vị trí địa lý phân chia hành 36 2.2 Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên 37 2.2.1 Địa hình 37 2.2.2 Khí hậu, thủy văn 37 2.2.3 Tài nguyên đất 39 2.2.4 Tài nguyên rừng, thảm thực vật, động vật 40 2.2.5 Tiềm du lịch 41 2.2.6 Khoáng sản 41 2.3 Đặc điểm kinh tế - xã hội 41 2.3.1 Dân số, lao động, việc làm thu nhập 41 2.3.2 Kinh tế 42 2.3.3 Xã hội 47 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51 3.1 Thành lập đồ trạng lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 51 3.2 Thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng nhân tố ảnh hưởng đến lũ ống, lũ quét 58 3.2.1 Thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng độ dốc với lũ ống, lũ quét 58 3.2.2 Thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng tích tụ dịng chảy (chỉ số ẩm ướt –wetnees index) 61 3.2.3 Thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng mật độ sông suối lũ ống, lũ quét 66 3.2.4 Thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng đơn vị địa mạo với lũ ống, lũ quét 69 3.2.5 Thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng thổ nhưỡng lũ ống, lũ quét 71 3.2.6 Thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng lượng mưa lũ ống, lũ quét 72 3.2.7 Thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng lớp phủ thực vật lũ ống, lũ quét 74 3.2.8 Thành lập đồ vùng ảnh hưởng đường giao thông với lũ ống, lũ quét 75 3.2.9 Thành lập đồ vùng ảnh hưởng trạng sử dụng đất với lũ ống, lũ quét 77 3.2.10.Thành lập đồ vùng ảnh hưởng rừng với lũ ống, lũ quét 79 3.3 Thành lập đồ dự báo nguy lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 81 3.3.1 Xác định trọng số yếu tố ảnh hưởng đến lũ ống, lũ quét 81 3.3.2 Kết kiến nghị biện pháp phòng tránh lũ ống, lũ quét 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 PHỤ LỤC 91 DANH MỤC HÌNH Hình1.1 Mối quan hệ nhân tố hình thành lũ quét Hình1.2 Mơ lưu vực đồ số ẩm ướt tách từ mơ hình số DEM 16 Hình1.3 Các loại lũ khác vùng lưu vực sông 18 Hình1.4 Sơ đồ đường đẳng thời gian di chuyển tới cửa nước mặt 20 Hình1.5 Biểu đồ diện tích theo thời gian di chuyển tới cửa nước mặt 20 Hình1.6 Q trình xử lý lớp thơng tin xây dựng đồ dự báo Lũ 32 Hình1.7 Mơ hình số độ cao huyện Bắc n, tỉnh Sơn La 34 Hình 2.1 Bản đồ hành huyện Bắc Yên 36 Hình 3.1 Ảnh lansat huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La……………………………………52 Hình 3.2 Kết giải đoán ảnh landsat huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 56 Hình 3.3 Bản đồ trạng lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 57 Hình 3.4 Dữ liệu đường bình độ huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 58 Hình 3.5 Mơ hình DEM huyện Bắc n, tỉnh Sơn La 59 Hình 3.6 Dữ liệu độ dốc huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La .59 Hình 3.7 Kết sau xác định độ nhạy cảm lớp độ dốc với lũ ống, lũ quét 61 Hình 3.8 Dữ liệu DEM huyện Bắc Yên tỉnh Sơn La 62 Hình 3.9 Kết fd = flowdirection(dem) 63 Hình 3.10 Kết sca = flowaccumulation(fd) 63 Hình 3.11 Kết tính toán cho lớp slope slope = ( slope(dem) * 1.570796 ) / 90 64 Hình 3.12 Kết tan_slp = con( slope > 0, tan(slope), 0.001 ) 64 Hình 3.13 Kết sca_scaled = ( sca + ) * cellsize 65 Hình 3.14 Dữ liệu tích tụ dịng chảy (chỉ số ẩm ướt - wetnees index) .65 Hình 3.15 Kết sau tính độ nhạy cảm lớp liệu tích tụ dịng chảy (chỉ số ẩm ướt - wetnees index) với lũ ống, lũ quét 66 Hình 3.16 Dữ liệu thủy văn huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 67 Hình 3.17 Mật độ sông suối huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 68 Hình 3.18 Kết sau tính độ nhạy cảm mật độ sơng suối với lũ ống, 69 Hình 3.19 Dữ liệu địa mạo huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 70 Hình 3.20 Kết sau tính toán mức độ nhạy cảm địa mạo với lũ .71 Hình 3.21 Dữ liệu thổ nhưỡng huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La .71 Hình 3.22 Kết sau tính tốn độ nhạy cảm thổ nhưỡng với lũ 72 Hình 3.23 Dữ liệu lượng mưa huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 73 Hình 3.24 Kết sau tính độ nhạy cảm lượng mưa với lũ ống, lũ quét 74 Hình 3.25 Dữ liệu thực vật huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 74 Hình 3.26 Kết sau tính độ nhạy cảm thực vật với lũ ống, lũ quét 75 Hình 3.27 Dữ liệu giao thơng huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La .76 Hình 3.28 Kết sau tính tốn độ nhạy cảm lớp giao thơng với lũ ống, 77 Hình 3.29 Dữ liệu trạng sử dụng đất huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 78 Hình 3.30 Kết sau tính tốn độ nhạy cảm lớp trạng sử dụng đất với lũ ống, lũ quét 79 Hình 3.31 Dữ liệu rừng huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 80 Hình 3.32 Kết sau tính độ nhạy cảm rừng với lũ ống, lũ quét 81 Hình 3.33 Chồng lớp đồ cơng cụ Union .83 Hình 3.34 Dữ liệu dự báo nguy lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La .84 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Bảng khóa giải đốn đối tượng ảnh Landsat huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 53 Bảng 3.2 Đánh giá ảnh hưởng độ dốc với lũ 60 Bảng 3.3 Kết tính tốn diện tích lớp độ dốc 60 Bảng 3.4 Kết sau tính toán cho lớp độ dốc .61 Bảng 3.5 Kết tính tốn lớp liệu tích tụ dịng chảy (chỉ số ẩm ướt - wetnees index) 66 Bảng 3.6 Đánh giá mức độ ảnh hưởng mật độ sông suối với lũ ống, lũ quét .67 Bảng 3.7 Kết tính tốn lớp liệu thủy văn 68 Bảng 3.8 Đánh giá độ nhảy cảm địa mạo với lũ ống, lũ quét 70 Bảng 3.9 Kết sau tính tốn lớp liệu thổ nhưỡng 71 Bảng 3.10 Kết tính tốn lớp liệu lượng mưa 73 Bảng 3.11 Kết tính tốn cho lớp liệu thực vật .75 Bảng 3.12 Đánh giá ảnh hưởng hệ thống giao thông lũ ống, lũ quét .76 Bảng 3.13 Kết tính tốn cho lớp liệu giao thông 77 Bảng 3.14 Kết tính tốn cho lớp liệu trạng sử dụng đất 78 Bảng 3.15 Kết tính tốn cho lớp liệu rừng 80 Bảng 3.16 Bảng đánh giá cho điểm lớp thông tin với lũ ống, lũ quét 82 Bảng 3.17 Ma trận so sánh tương quan cặp xác định trọng số yếu tố gây lũ ống, lũ quét 82 Bảng 3.18 Kết tính tốn tổng tiêu chí điểm đánh giá 84 Bảng 3.19 Kết phân vùng nguy lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 85 Bảng 3.20 Thống kê dự báo nguy lũ ống, lũ quét theo cấp xã 85 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT GIS: Geography Infomation System: Hệ thống thơng tin địa lý DEM: Digital Elevation Model: Mơ hình số độ cao CSDL: Cơ sở liệu DL: liệu UNESCO: United Nations Educational Scientific and Cultural Organization: Tổ chức giáo dục, khoa học văn hóa Liên hợp quốc GIS ( Geographic Information System ) Hệ thống Thông tin Địa lý HTTTĐL: Hệ thống Thông tin Địa lý NDVI (Normalized Difference Vegetation Index): Chỉ số khác biệt thực vật DEM (Digital Evaluation Model) Mơ hình độ cao số R (Red): Kênh đỏ G (Green): Kênh xanh B (Blue): Kênh lục NIR (Near-infrared): Hồng ngoại gần SWIR (Short-wavelength infrared): Hồng ngoại sóng ngắn QL: Quốc lộ MSS (MultiSpectral Scanner): Hệ thống quét đa phổ LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ vô quý báu Thầy, Cô, bạn đồng nghiệp đặc biệt PGS TS Nguyễn Ngọc Thạch, người hướng dẫn khoa học giúp đỡ suốt trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn CN Bùi Đăng Nguyên chuyên viên phòng Tài nguyên & Môi trường UBND huyện Bắc Yên đồng nghiệp tạo điều kiện để tác giả hồn thành luận văn cách tốt Trong thời gian thực luận văn, tác giả nhận nhiều giúp đỡ lĩnh vực khác kể ngồi chun mơn mà kể hết Tác giả xin chân thành bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc Cuối xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đặc biệt bạn học viên khóa 2012-2014 tận tình trao đổi, đóng góp động viên nhiều để giúp đỡ hoàn thành luận văn Hà Nội, tháng 09/2014 Tác giả Nguyễn Hữu Việt Hiệu MỞ ĐẦU Việc nghiên cứu cảnh báo lũ quét vấn đề nhà khoa học quan tâm đến, việc phân vùng khả xuất lũ quét việc cần làm trước hết để phục vụ cho cơng tác cảnh báo phịng chống giảm nhẹ thiên tai lũ quét Lũ quét dạng thiên tai xảy hầu khắp nước giới, đặc biệt vùng trung du, miền núi lưu vực sơng chịu ảnh hưởng gió mùa, bão, áp thấp hội tụ nhiệt đới Nước ta nằm khu vực xem có tiềm tự nhiên sinh lũ quét cao 70% diện tích đất đồi núi, đặc biệt vùng Tây Bắc, vùng kinh tế miền núi, khó khăn, thiếu nước thường xảy lũ quét, lũ ống, lũ bùn đá, việc nghiên cứu cảnh báo lũ quét vùng núi Tây Bắc cần thiết để từ đưa giải pháp cần thiết phòng tránh lũ quét Huyện Bắc Yên huyện vùng cao tỉnh Sơn La,cách trung tâm thành phố Sơn La 100 km hướng Đông, phía Bắc Tây Bắc giáp huyện Trạm tấu (tỉnh n Bái); phía Nam Đơng Nam giáp huyện Mộc Châu, Yên Châu; phía Tây giáp huyện Mai Sơn; phía Đơng giáp huyện Phù n, có đặc điểm địa hình khí hậu đa dạng Độ cao trung bình so với mặt biển 1.000m, có đỉnh Phusaphin cao 2.879m; địa hình chia cắt, nhiều núi cao, khe sâu, độ dốc lớn, 85% diện tích có độ dốc 25 º, có Hồ Sơng Đà chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam qua xã, 46 Sông Đà chảy qua huyện Ngồi cịn có nhiều sơng suối nhỏ khác có tiềm phong phú cho phát triển hệ thống thủy điện vừa nhỏ Hệ thống giao thông đường thuỷ thuận lợi cho lưu thông hàng hoá,vận tải Bắc Yên huyện thường xuyên xảy lũ ống, lũ quét tỉnh Sơn La, tính chất bất thường nên thường xuyên gây hậu nghiêm trọng, việc tìm hiểu chế hình thành từ xây dựng đồ dự báo vấn đề cấp thiết Để phù hợp với quy mô luận văn tác giả lựa chọn Huyện Bắc Yên khu vực nghiên cứu Đứng trước tính cấp thiết đề tài:“Nghiên cứu đánh giá nguy tai biến lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La với hỗ trợ công nghệ viễn thám GIS” nhu cầu cần thiết huyện Bắc yên nói riêng tỉnh miền núi nói chung  Mục tiêu phạm vi nghiên cứu luận văn -  Mục tiêu nghiên cứu Phát điểm có nguy xảy lũ ống, lũ quét khu vực nghiên cứu Xây dựng đồ dự báo nguy lũ ống, lũ quét vùng trọng điểm tỉnh TÀI LIỆU THAM KHẢO Đào Văn Thịnh (2004), "Các tai biến địa chất Tây Bắc Bộ", Tạp chí Địa chất, Số 285 World Bank (2010), Weathering the Storm: Options for Disaster Risk Financing in Vietnam: Hanoi Nguyễn Lập Dân, Vũ Thị Thu Lan, Hoàng Thanh Sơn (2007), Đánh giá trạng tai biến tự nhiên (Lũ lụt, Lũ quét, hạn kiệt, xói lở bờ sông) lưu vực sông Thu Bồn – Gia Vu, Tạp chí Khoa học, Đại học Sư phạm Hà Nội, (Số 1) Le Trong Dao, Nguyen Tai Hoi, Truong Van Bon, Bui Xuan Thong (2000), Storm Surge Disaster Study in Vietnam, UNDP Project VIE/97/002, Disaster Management Unit, Ministry of Agricultural and Rural Development: Hanoi Cao Đăng Dư Phùng Đức Chính (2006), Mưa gây Lũ quét vùng núi Bắc Bộ, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, tr 6 Cao Đăng Dư Lê Bắc Huỳnh (2000), Lũ quét: Nguyên nhân biện pháp phòng tránh Vol Tập Nhà xuất Nông nghiệp 96 trang Cao Đăng Dư Lê Bắc Huỳnh (2000), Lũ quét: Nguyên nhân biện pháp phòng tránh Vol Tập Nhà xuất Nông nghiệp 212 trang Cao Đăng Dư, Lê Bắc Huỳnh, Bùi Văn Đức (1995), Nghiên cứu nguyên nhân hình thành biện pháp phịng tránh Lũ qt, Tạp chí Thủy lợi, số số 311, tr Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia ([cited 2012 17/7/2012]) Lũ quét, sạt lở đất, http://www.nchmf.gov.vn/web/vi-VN/71/29/45/Default.aspx 10 Hà Thanh Giang (2005), Hệ thống đo mưa cảnh báo Lũ quét, Automation today, tr 11 Lã Thanh Hà (2009), Nghiên cứu xây dựng đồ phân vùng nguy Lũ quét phục vụ công tác phịng tránh Lũ qt cho tỉnh n Bái, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, tr 12 Lã Thanh Hà Ngô Trọng Thuận (2009), Những điều cần biết Lũ quét, Nhà xuất Bản đồ 13 Nguyễn Hữu Khải (2004), Ứng dụng mơ hình mạng thần kinh nhận tạo ANN mô dự báo Lũ quét, Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, tr 14 Nguyễn Ngọc Thạch, Lê Xuân Cảnh, Lê Như Ngà, Vũ Đăng Cường, Xây dựng phần mềm định phục vụ cảnh báo sớm tai biến Lũ quét lũ đất vùng núi, thử nghiệm Bắc Kạn 15 Nguyễn Ngọc Thạch (2012), Báo cáo kết nhiệm vụ hợp tác quốc tế khoa học công nghệ theo nghị định thư Việt Nam -Ấn Độ: Tăng cường lực nghiên cứu, đào tạo viễn thám Hệ thông tin địa lý việc nghiên cứu, quản lý tai biến lũ lụt, lũ quét trượt lở đất, nghiên cứu điển hình Vĩnh Phúc Bắc Kạn 89 16 ng Đình Khanh Sử dụng mơ hình trọng số GIS thành lập đồ nguy lũ đất Lũ quét tỉnh Quảng Trị 17 Uông Đình Khanh, Trần Thị Hằng Nga, Nguyễn Ngọc Thành (2011), Phân tích, đánh giá điều kiện địa chất, địa mạo tác động đến dạng tai biến (Lũ lụt, Lũ quét) lưu vực sông Cái - Phan Rang, Nghiên cứu dự báo nguy thiên tai liên quan đến dòng chảy (Lũ lụt, Lũ quét, hạn hán) theo lưu vực sông đới khô lãnh thổ việt nam (lấy sơng phan rang làm ví dụ), đề xuất chiến lược phịng tránh giảm thiểu., ng Đình Khanh, Editor Viện Địa lý, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam: Hà Nội tr 47 18 Phạm Thị Hương Lan Vũ Minh Cát (2008), Một số kết nghiên cứu, xây dựng đồ tiềm Lũ quét phục vụ công tác cảnh báo Lũ quét vùng núi Đơng bắc Việt Nam, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, tr 19 Trần Viết Ổn (2005), Nghiên cứu, phân vùng Lũ quét tỉnh Sơn La, Điện Biên, Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, tr 20 Nguyễn Ngọc Thạch nnk (2013), Kết thực nhiệm vụ hợp tác quốc tế khoa học công nghệ theo nghị định thư, Tăng cường lực nghiên cứu, đào tạo viễn thám Hệ thông tin địa lý việc nghiên cứu, quản lý tai biến Lũ lụt, Lũ quét lũ đất, nghiên cứu điển hình Vĩnh Phúc Bắc Kạn, Nguyễn Ngọc Thạch, Editor Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI: Hà Nội tr 337 21 Nguyễn Viết Thi (2006), Lũ quét cảnh báo Lũ quét, Tài nguyên Môi trường, tr 22 Ngô Trọng Thuận (2005), Một vài đặc điểm Lũ quét, Tài nguyên Môi trường, tr 23 Ngô Trọng Thuận (2007), Thiên tai biện pháp phịng tránh, Tài ngun Mơi trường, tr 24 Lê Xuân Trường (2013) Các biện pháp giảm thiểu tai biến Lũ quét Việt Nam 25 Moore, ID., P.E Gessler, G.A Nielsen, and G.A Petersen (1993) Terrain attributes: estimation methods and scale effects In Modeling Change in Environmental Systems, edited by A.J Jakeman M.B Beck and M McAleer Wiley , London, pp 189 - 214 Another common one that is in a journal: Gessler, P.E., I.D Moore, N.J McKenzie, and P.J Ryan (1995) Soil-landscape modeling and spatial prediction of soil attributes International Journal of GIS 9(4):421-432 90 PHỤ LỤC 91 Một số hình ảnh thực địa huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La ... huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La  DL thủy văn huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La  DL thổ nhưỡng huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La  DL lớp phủ thực vật huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La  DL rừng huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn. .. - NGUY? ??N HỮU VIỆT HIỆU NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TAI BIẾN LŨ ỐNG, LŨ QUÉT HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS Chuyên ngành: Quản lý tài nguy? ?n môi... ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La với cấp độ nhạy cảm khác Đánh giá ảnh hưởng yếu tố đến Lũ ống, lũ quét Đề xuất giải pháp phòng tránh tai biến Lũ ống, lũ quét 1.3 Tổng quan lũ ống, lũ quét