Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý để phân loại các tiểu lưu vực trong lưu vực sông Đồng Nai

ống mạng dòng chảy của các lưu vực chính 12 Hình 3.2 Bản đồ độ cao địa hình của khu vực nghiên cứu 13 Hình 3.3 Bản đồ độ dốc địa hình của khu vực nghiên cứu 16 Hình 3.4 Bản đồ hướng sườn của khu vực nghiên cứu 18 Hình 3.5 Bản đồ phân cắt sâu của khu vực nghiên cứu 20 Hình 3.6 Kết quả xác định các tiểu lưu vực cấp 5 trong khu vực nghiên cứu 22 Hình 3.7 Đặc điểm mạng dòng chảy các tiểu lưu vực cấp 5 trong khu vực nghiên cứu 23 Hình 4.1 Các tiểu lưu vực cấp 5 phân theo 4 nhóm độ cao trung bình 28 Hình 4.2 Các tiểu lưu vực cấp 5 phân theo 3 nhóm độ dốc trung bình 28 Hình 4.3 Kết quả phân loại các tiểu lưu vực cấp 5 30 Hình 4.4 Hình dạng một số tiểu lưu vực nhóm I 31 Hình 4.5 Hình dạng một số tiểu lưu vực nhóm II 31 Hình 4.6 Hình dạng một số tiểu lưu vực nhóm III 32 Hình 4.7 Hình dạng một số tiểu lưu vực nhóm IV 32 Hình 4.8 Hình dạng một số tiểu lưu vực nhóm V 33 Hình 4.9 Hình dạng một số tiểu lưu vực nhóm VI 34 Hình 4.10 Hình dạng một số tiểu lưu vực nhóm VII 34 Hình 4.11 Kết quả phân loại độ cao theo mức điểm của KVNC 36 Hình 4.12 Kết quả phân loại độ dốc theo mức điểm của KVNC 37 Hình 4.13 Kết quả phân loại giá trị phân cắt sâu theo mức điểm của KVNC 38 Hình 4.14 Bản đồ nguy cơ lũ quét của khu vực nghiên cứu (xây dựng từ yếu tố địa hình) 39 Hình 4.15 Các khu vực đã xảy ra lũ quét ở Việt Nam giai đoạn 1953 – 2005 39 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Đời sống loài người liên quan mật thiết với các lưu vực sông. Trên các lưu vực sông con người thực hiện các hoạt động sản xuất, khai thác tài nguyên (khai khoáng, khai thác rừng, sử dụng đất...) phục vụ cho các nhu cầu kinh tế, xã hội. Những hoạt động này diễn ra càng nhiều sẽ càng ảnh hưởng tới nguồn tài nguyên nước vô cùng quan trong này. Do sự gia tăng dân số nhanh chóng, con người đã khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên từ các lưu vực một cách bừa bãi. Những hoạt động khai thác không hợp lý đã tác động trực tiếp đến các lưu vực, làm thay đổi các quá trình tự nhiên diễn ra bên trong mỗi lưu vực. Kết quả tất yếu của việc này chính là các tai biến tự nhiên (lũ quét, ngập lụt, xói mòn đất…) diễn ra ngày một nhiều hơn, mạnh hơn, gây nên những thiệt hại vô cùng to lớn cho con người. Lưu vực sông Đồng Nai là một trong những lưu vực sông lớn của Việt Nam. Đây là nơi tập trung dân cư đông đúc, những thành phố lớn, những khu công nghiệp trọng điểm của khu vực Đông Nam Bộ. Ngày nay, việc khai thác lưu vực không hợp lý đã làm các tai biến lũ quét và xói mòn đất xảy ra rất thường xuyên và với cường độ ngày càng mạnh hơn gây ra những thiệt hại lớn về người và của cho cư dân sống trong khu vực này. Như vậy, việc nghiên cứu một cách đầy đủ về các lưu vực sông, đặc biệt là nhận diện, phân loại đặc điểm các lưu vực có liên quan đến tai biến môi trường là vô cùng cần thiết đối với lưu vực sông Đồng Nai. Chính vì lí do đó, sinh viên quyết định thực hiện đề tài “Ứng dụng Hệ Thống Thông Tin Địa Lý để phân loại các tiểu lưu vực trong lưu vực sông Đồng Nai”. 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu tính toán các đặc điểm hình thái và địa hình của các tiểu lưu vực trong lưu vực sông Đồng Nai và phân loại các tiểu lưu vực cấp 5 tại khu vực này. 1.3 KHU VỰC VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Khu vực nghiên cứu: Khu vực nghiên cứu trong đề tài này là một phần của hệ thống lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai, vị trí địa lý của khu vực vào khoảng từ 106034’24’’ đến 108043’41’’ kinh độ Đông và từ 10050’14’’ đến 12022’03’’ vĩ độ Bắc. Khu vực này thuộc địa giới hành chính của 6 tỉnh: Bình Dương, Bình Phước, Bình Thuận, Đồng Nai, Lâm Đồng và Đắk Nông. Toàn bộ khu vực nghiên cứu bao gồm 3 lưu vực sông chính sau: Lưu vực sông La Ngà: có vị trí địa lý từ 107009’50’’ đến 108009’21’’ kinh độ Đông và từ 10050’14’’ đến 11046’57’’ vĩ độ Bắc, thuộc địa giới hành chính 3 tỉnh Đồng Nai, Bình Thuận, Lâm Đồng. Phần thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai: có vị trí địa lý từ 106057’51’’ đến 108043’41’’ kinh độ Đông và từ 10057’48’’ đến 12020’14’’ vĩ độ Bắc, thuộc địa giới hành chính 5 tỉnh Bình Phước, Lâm Đồng, Đồng Nai, Đắk Nông, Bình Thuận. Lưu vực sông Bé: có vị trí địa lý từ 106034’24’’ đến 107030’33’’ kinh độ Đông và từ 1106’30’’ đến 12022’03’’ vĩ độ Bắc, thuộc địa giới hành chính 4 tỉnh Bình Phước, Bình Dương, Đồng Nai, Đắk Nông. Hình 1.1 Ranh giới và vị trí khu vực nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu đặc điểm lưu vực và mạng dòng chảy của các tiểu lưu vực cấp 5, từ đó tiến hành phân loại dạng lưu vực của các tiểu lưu vực sông cấp 5 trên khu vực nghiên cứu. 1.4 NỘI DUNG THỰC HIỆN ĐÊ TÀI Nghiên cứu về đặc điểm các lưu vực sông và lý thuyết về phân loại mạng dòng chảy: Tìm hiểu về các phương pháp phân tích mạng dòng chảy và lưu vực sông được sử dụng trong nghiên cứu lưu vực. Tìm hiểu về thuật toán D8 (thuật toán phân loại lưu vực chính sử dụng trong phần mềm RiverTools 2.4) được phát triển bởi O’Callaghan và Mark (1984). Xử lý dữ liệu viễn thám SRTM DEM để lập bản đồ mạng dòng chảy và cấp lưu vực của khu vực nghiên cứu, xác định các đặc điểm lưu vực, xây dựng bộ dữ liệu khái quát về hệ thống các lưu vực tại khu vực nghiên cứu. Xây dựng quy trình phân loại dạng lưu vực: nghiên cứu các đặc điểm của hệ thống mạng dòng chảy của khu vực nghiên cứu, từ đó tiến hành phân loại các dạng lưu vực của khu vực này. Nghiên cứu xác định mối tương quan giữa các dạng lưu vực đã phân loại với hiện tượng lũ quét diễn ra tại khu vực nghiên cứu. 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI Phương pháp tổng hợp tài liệu: Thu thập, tổng hợp, chọn lọc các thông tin về khu vực nghiên cứu từ nhiều nguồn khác nhau: từ các website chuyên ngành, các công trình nghiên cứu đã thực hiện, các tài liệu khác có liên quan đến đề tài. Thu thập dữ liệu viễn thám và các bản đồ tư liệu đã được xây dựng bởi các cơ quan, ban ngành có liên quan. Sử dụng các công cụ GIS để thực hiện nội dung nghiên cứu: Sử dụng các công cụ phân tích không gian (spatial analysis) của GIS: để phân tích mạng dòng chảy và dạng lưu vực của khu vực nghiên cứu, tính toán các đặc điểm địa hình, hình thể của các lưu vực. Thành lập các bản đồ có liên quan. Hệ thống bản đồ sẽ được chuẩn hóa về hệ quy chiếu VN2000. Phương pháp khảo sát thực địa: Khảo sát thực địa để chụp ảnh so sánh và kiểm chứng độ phù hợp của kết quả đã thực hiện. Ngoài ra, trong quá trình thực hiện khóa luận, tác giả còn sử dụng một số công cụ xử lý số liệu của Excel để tiến hành phân tích, thống kê, xử lý số liệu có liên quan phục vụ cho việc nghiên cứu. 1.6 DỮ LIỆU SỬ DỤNG Dữ liệu ảnh SRTM DEM (mô hình số độ cao) có độ phân giải 3 arc second (tương đương 90 m) do NASA và NGA cung cấp. Bản đồ mạng dòng chảy của khu vực nghiên cứu có hệ quy chiếu VN2000, tỉ lệ 1:250.000. 1.7 PHẦN MỀM SỬ DỤNG Phần mềm RiverTools 2.4: sử dụng để phân tách mạng dòng chảy, xác định ranh giới các lưu vực, xác định bán kính, chu vi, diện tích lưu vực. Phần mềm IDRISI Andes: sử dụng trong quá trình tiền xử lý dữ liệu SRTM DEM và tính toán các đặc điểm của vùng. Phần mềm Global Mapper 9.0: sử dụng để chuyển dữ liệu SRTM DEM từ định dạng GeoTIFF sang định dạng DEM. Phần mềm Microsoft Excel: sử dụng để thống kê các chỉ số hình thái lưu vực, các chỉ số địa hình lưu vực. Phần mềm Surfer 8.0: sử dụng để biểu diễn mô hình DEM của các lưu vực. Phần mềm MapINFO 9.0: biên tập và trình bày các bản đồ kết quả. 1.8 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Thống kê, đánh giá được những nét đặc trưng về hình thái và địa hình của hệ thống mạng dòng chảy và các lưu vực trong khu vực nghiên cứu. Thành lập được một bộ dữ liệu khái quát về các lưu vực tại khu vực nghiên cứu. Bước đầu thành lập các tiêu chí phân loại dạng lưu vực. Xác định mối tương quan giữa kết quả phân loại lưu vực với việc diễn ra tai biến lũ quét tại khu vực nghiên cứu. Tạo cơ sở cho việc đề xuất mục đích sử dụng hợp lý cho từng dạng lưu vực tại KVNC. Chương 2 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU LƯU VỰC 2.1 GIỚI THIỆU VỀ HOẠT ĐỘNG NGHIÊN CỨU LƯU VỰC SÔNG Các lưu vực sông có liên quan vô cùng mật thiết đến đời sống của con người. Chính vì thế, hoạt động nghiên cứu các lưu vực sông đã được con người thực hiện từ rất lâu đời và bằng nhiều hướng tiếp cận khác nhau. Trước đây, các nhà khoa học thực hiện nghiên cứu lưu vực chủ yếu bằng phương pháp điều tra thực tế. Phương pháp này có ưu điểm là kết quả nghiên cứu có độ chính xác cao, tuy nhiên phương pháp này hạn chế ở chỗ cần nhiều thời gian để thực hiện. Ngoài ra, phương pháp này chỉ phù hợp khi thực hiện trong một khu vực nghiên cứu nhỏ nhất định, không thể áp dụng để nghiên cứu trên một khu vực rộng lớn. Ngày nay, sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghệ thông tin đã mở ra một hướng đi hoàn toàn mới trong nghiên cứu lưu vực: nghiên cứu lưu vực sông với sự hỗ trợ của Hệ Thống Thông Tin Địa Lý (GIS). Năm 1957, sự ra đời của khái niệm cấp Strahler và định luật Horton-Strahler đã tạo cơ sở cho việc hình thành thuật toán xác định mạng dòng chảy và phân chia ranh giới lưu vực sông [6]. Cấp Strahler (Strahler order) là một thuộc tính được gán cho mọi đoạn sông trong một mạng lưới dòng chảy. Một chuỗi các đoạn sông có cùng cấp Strahler tạo thành một dòng Strahler (Strahler stream). Cấp của dòng Strahler được xem như một thước đo để đánh giá kích cỡ và sự phức tạp về cấu trúc của một mạng dòng chảy [9]. Theo định luật Horton-Strahler, giá trị cơ sở của cấp Strahler là cấp 1, khi 2 dòng Strahler cùng cấp gặp nhau sẽ tạo ra một dòng Strahler lớn hơn 1 cấp (xem hình 2.1) [6]. Hình 2.1 Phương pháp xác định bậc Strahler Từ những khái niệm cơ sở ban đầu, các tác giả đã phát triển thành nhiều thuật toán xác định mạng lưới dòng chảy khác nhau, trong số đó có 2 thuật toán tiêu biểu sau: O’Callaghan và Mark (1984) đã xây dựng mô hình mạng dòng chảy D8 (hình 2.2). Trong mô hình này, các dòng chảy sẽ có 8 hướng chính, đó là các hướng: Bắc, Đông Bắc, Đông, Đông Nam, Nam, Tây Nam, Tây, Tây Bắc [9]. David Tarboton (2000) đã xây dựng mô hình mạng dòng chảy D-Infinity. Khác với mô hình D8, mô hình D-Infinity quy định số hướng dòng chảy là vô hạn [7]. Hình 2.2 Mô hình D8 – mô hình mạng dòng chảy sử dụng trong đề tài Trên thế giới, hoạt động nghiên cứu lưu vực đã được thực hiện rộng rãi, phục vụ cho nhiều mục đích khoa học khác nhau. Tiêu biểu có thể kể đến một số nghiên cứu sau: Các tác giả Zhou Lin và Takashi Oguchi (Đại học Tokyo, Nhật) sử dụng 2 tiêu chí là mật độ dòng chảy và góc dốc địa hình để xác định các dạng tiểu lưu vực đặc trưng của 3 vùng có cấu trúc địa chất khác nhau: vùng Kusatsu-Shirane, vùng Aka-Kuzure và vùng Usu. Các tác giả Thomas Kohler và Thomas Breu đã lập một hệ thống tiêu chuẩn để phân loại các lưu vực ở hạ nguồn sông Mekong. Tác giả Andreas Heinimann (Đại học Berne, Thụy Sĩ) thực hiện phân loại lưu vực tại nước Lào và đề xuất các biện pháp sử dụng hợp lý lưu vực. Tại Việt Nam, hoạt động nghiên cứu lưu vực sông cũng rất được chú trọng, đã có nhiều đề tài nghiên cứu lưu vực sông có giá trị được thực hiện, tiêu biểu có thể kể đến: Đề tài “Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học phục vụ quản lý thống nhất và tổng hợp nguồn nước lưu vực sông Đồng Nai” của Viện Môi Trường Và Tài Nguyên – Đại Học Quốc Gia Tp.HCM. Đề tài “Phân tích diễn biến chế độ dòng chảy ở hạ lưu sông Bé sau khi có công trình thủy điện Thác Mơ” của Phân viện khí tượng thủy văn và môi trường khu vực phía Nam. Đề tài “Viễn Thám và GIS: khả năng ứng dụng thành lập bản đồ nguy cơ tai biến trên lưu vực sông Bé” của tác giả Trần Tuấn Tú – Khoa Môi Trường, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM. 2.2 MỘT SỐ KỸ THUẬT KHÁC SỬ DỤNG TRONG KHÓA LUẬN 2.2.1 Nắn chỉnh hình học ảnh Nắn chỉnh hình học là kỹ thuật được thực hiện để loại bỏ những biến dạng hình học trên ảnh bằng cách thiết lập mối quan hệ giữa hệ tọa độ ảnh và hệ tọa độ địa lý của các điểm khống chế [4]. Trong khóa luận, kỹ thuật nắn chỉnh hình học sẽ được thực hiện để chuyển dữ liệu SRTM DEM từ hệ quy chiếu Latitude/Longitude sang hệ quy chiếu VN2000. 2.2.2 Lọc ảnh bằng ma trận lẻ Quá trình lọc ảnh sẽ được thực hiện bởi một cửa sổ trượt, với ma trận toán tử (n×n) là một số lẻ (3×3); (5×5) hay (9×9). Để tiến hành phép lọc, giá trị của pixel trung tâm của cửa sổ trượt sẽ được tính từ giá trị của các pixel xung quanh ở vị trí tương ứng với ảnh gốc. Kỹ thuật lọc ảnh sẽ được dùng để tính giá trị phân cắt sâu của khu vực nghiên cứu. 2.2.3 Kỹ thuật tái phân loại ảnh Kỹ thuật tái phân loại ảnh được thực hiện bằng các gán giá trị mới cho các khoảng cấp độ xám nhất định, thuộc một nhóm đối tượng nào đó có các tính chất tương đối đồng nhất nhằm phân biệt các nhóm đó với nhau trong khuôn khổ của dữ liệu ảnh [4]. Trong phạm vi khóa luận, kỹ thuật tái phân loại sẽ được sử dụng để: Xác định hướng sườn của khu vực nghiên cứu. Phân loại độ cao, độ dốc, phân cắt sâu để tạo bản đồ nguy cơ tai biến lũ quét. 2.2.4 Kỹ thuật tính toán trên dữ liệu raster Kỹ thuật này bao gồm các phép tính thông thường như cộng, trừ, nhân, chia, các phép tính lũy thừa, logarite… thực hiện trên dữ liệu dạng raster. Kỹ thuật tính toán trên raster sẽ được sử dụng để cắt ảnh và tạo bản đồ nguy cơ tai biến lũ quét. 2.2.5 Kỹ thuật thống kê dữ liệu raster Trong khóa luận, kỹ thuật thống kê thông tin từ dữ liệu raster sẽ được sử dụng để thống kê các đặc điểm địa hình từ mô hình DEM của khu vực nghiên cứu (độ cao, độ dốc, hướng sườn, phân cắt sâu). 2.3 ĐỊNH HƯỚNG PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN TRONG KHÓA LUẬN Trong phạm vi khóa luận, tác giả sẽ sử dụng công cụ GIS để phân chia ranh giới lưu vực, xác định mạng dòng chảy, các yếu tố hình thái và địa hình của các tiểu lưu vực nằm trong khu vực nghiên cứu, mà cụ thể là các tiểu lưu vực cấp 5 trong lưu vực sông La Ngà, lưu vực sông Bé, vùng thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai. Từ kết quả phân tích lưu vực đã thực hiện, tác giả sẽ tiến hành phân loại các dạng tiểu lưu vực trong vùng dựa trên các đặc điểm đặc trưng của chúng (xem hình 2.3). Hình 2.3 Khái quát các bước thực hiện phân loại dạng lưu vực (watershed classification) Chương 3 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH ĐẶC ĐIỂM CÁC LƯU VỰC TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU Trong chương này, tác giả sẽ trình bày 2 nội dung chính: Kết quả phân tích các đặc điểm hình thái, mạng dòng chảy và địa hình của 3 lưu vực sông chính: lưu vực sông La Ngà, phần thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai và lưu vực sông Bé. Kết quả tính toán thực hiện trên các tiểu lưu vực cấp 5 thuộc KVNC. 3.1 THỐNG KÊ ĐẶC ĐIỂM 3 LƯU VỰC SÔNG CHÍNH 3.1.1 Đặc điểm về hình thái của 3 lưu vực sông chính Thực hiện tính toán diện tích, đường kính, chu vi và chỉ số hình dạng lưu vực từ lớp dữ liệu lưu vực vừa tạo thành, ta có kết quả như bảng 3.1 sau đây: Bảng 3.1: Đặc điểm hình thái các lưu vực chính LƯU VỰC DIỆN TÍCH LƯU VỰC (km2) ĐƯỜNG KÍNH LƯU VỰC (km) CHU VI LƯU VỰC (km) CHỈ SỐ HÌNH DẠNG LƯU VỰC Sông La Ngà 4.084,18 128,136 559,349 0,4987 Sông Đồng Nai 10.598,78 224,5 1.095,85 0,4586 Sông Bé 7.770,648 149,992 587,382 0,588 Trong 3 lưu vực trên, lưu vực sông Đồng Nai có diện tích và chu vi lớn nhất, còn lưu vực sông La Ngà là lưu vực có diện tích và chu vi nhỏ nhất. Xét trên yếu tố hình dạng lưu vực, ta thấy 2 lưu vực sông Đồng Nai và La Ngà có hình dạng kéo dài theo hướng Đông Bắc – Tây Nam, còn lưu vực sông Bé lại có xu hướng trải dài theo hướng Bắc – Nam. 3.1.2 Đặc điểm mạng dòng chảy của 3 lưu vực sông chính Sau khi sử dụng mô hình D8 để xác định mạng dòng chảy từ dữ liệu SRTM DEM, ta có kết quả như trong hình 3.1. Hình 3.1 Hệ thống mạng dòng chảy của các lưu vực chính Thực hiện tính toán tổng chiều dài dòng chảy, mật độ dòng chảy và thống kê các đặc điểm hướng dòng chảy, dạng mạng dòng chảy, ta có kết quả như bảng 3.2 sau đây. Bảng 3.2: Đặc điểm mạng dòng chảy trong các lưu vực chính LƯU VỰC TỔNG CHIỀU DÀI DÒNG CHẢY TRONG LƯU VỰC (km) HƯỚNG DÒNG CHẢY CHÍNH DẠNG MẠNG LƯỚI DÒNG CHẢY MẬT ĐỘ DÒNG CHẢY TB (km/km2) Sông La Ngà 2.019,8 Đông Bắc - Tây Nam Dạng nhánh cây 0,4945 Sông Đồng Nai 5.164,17 Đông Bắc - Tây Nam Dạng nhánh cây 0,4872 Sông Bé 3.916,276 Đông Bắc - Tây Nam Dạng nhánh cây 0,504 Dựa vào kết quả thống kê, ta thấy cả 3 lưu vực đều có dạng mạng lưới dòng chảy dạng nhánh cây và đều có hướng dòng chảy chính là hướng Đông Bắc – Tây Nam. Trong 3 lưu vực, lưu vực sông Bé là lưu vực có mật độ dòng chảy lớn nhất (0,504 km/km2). 3.1.3 Đặc điểm địa hình của 3 lưu vực sông chính 3.1.3.1 Đặc điểm độ cao địa hình (độ cao tuyệt đối) Biểu diễn dữ liệu SRTM DEM của khu vực nghiên cứu bằng phần mềm MapINFO, ta được kết quả như hình 3.2 sau đây: Hình 3.2 Bản đồ độ cao địa hình của khu vực nghiên cứu Thực hiện kỹ thuật thống kê raster trên lớp dữ liệu độ cao địa hình của khu vực, ta có kết quả như trong bảng 3.3. Bảng 3.3: Đặc điểm độ cao địa hình của các lưu vực chính LƯU VỰC Giá trị độ cao nhỏ nhất (m) Giá trị độ cao lớn nhất (m) Giá trị độ cao trung bình (m) Độ lệch chuẩn Sông La Ngà 53 1.787 457,912 367,958 Sông Đồng Nai 13 2.285 720,256 447,232 Sông Bé 13 983 230,234 198,693 * Nhận xét: Lưu vực sông La Ngà: Dựa vào bản đồ thể hiện độ cao (hình 3.2) và đồ thị tần suất (biểu đồ 3.1), ta thấy độ cao địa hình của lưu vực sông La Ngà tập trung chủ yếu trong 2 khoảng: một khoảng từ 53 – 200 m, một khoảng từ 200 m đến trên 2000 m. Khu vực có độ cao địa hình thấp (53 – 200 m) tập trung chủ yếu ở phần trung tâm và phần phía Tây Nam của lưu vực, ứng với vùng đồng bằng. Còn khu vực có độ cao địa hình lớn (200 m đến trên 2000 m) thì lại tập trung ở phần Đông Bắc của lưu vực. Giữa 2 khu vực này có sự chênh lệch về độ cao khá lớn. Xét trên tổng thể toàn lưu vực, ta thấy độ cao địa hình của lưu vực sông La Ngà có xu hướng cao ở Đông Bắc, và giảm dần theo hướng từ Đông Bắc đến Tây Nam. Biểu đồ 3.1 Đồ thị tần suất độ cao địa hình lưu vực sông La Ngà Lưu vực sông Đồng Nai: Dựa vào bản đồ thể hiện độ cao (hình 3.2) và đồ thị kết quả (biểu đồ 3.2), ta thấy độ cao địa hình của vùng thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai chia thành 3 khoảng độ cao rõ rệt: từ 50 – 250 m, từ 250 – 800 m, từ 800 m đến trên 2000 m. 3 khoảng độ cao trên ứng với 3 bộ phận địa hình đặc trưng của vùng: Vùng có độ cao địa hình thấp (50 – 250 m): tập trung tại phía Tây Nam của khu vực, đặc trưng cho địa hình vùng đồng bằng. Vùng có độ cao địa hình trung bình (250 – 800 m): tập trung tại vùng trung tâm của khu vực, đặc trưng cho địa hình vùng cao nguyên và chuyển tiếp đồng bằng – cao nguyên. Vùng có độ cao trung bình lớn (800 m đến trên 2000 m): tập trung tại phía Đông Bắc của khu vực, đặc trưng cho địa hình vùng đồi núi cao. Cũng như lưu vực sông La Ngà, ta thấy độ cao địa hình của vùng thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai có xu hướng cao ở Đông Bắc, và giảm dần theo hướng từ Đông Bắc đến Tây Nam. Biểu đồ 3.2 Đồ thị tần suất độ cao địa hình lưu vực sông Đồng Nai Lưu vực sông Bé: Qua đồ thị tần suất (biểu đồ 3.3), ta thấy độ cao địa hình của lưu vực sông Bé cũng chia thành 3 khoảng rõ rệt: từ 10 – 200 m, từ 200 – 500 m, từ 500 m đến trên 900 m. Trong đó, khoảng độ cao từ 10 – 200 m chiếm phần lớn diện tích vùng (phía Nam), tiếp đến là khoảng độ cao từ 200-500 m (khu vực trung tâm lưu vực), còn khoảng độ cao từ 500 – 900 m chiếm diện tích khá nhỏ (phía Bắc và Đông Bắc). Cũng như 2 lưu vực La Ngà và Đồng Nai, độ cao lưu vực sông Bé cũng có xu hướng giảm dần từ Đông Bắc xuống Tây Nam. Biểu đồ 3.3 Đồ thị tần suất độ cao địa hình lưu vực sông Bé 3.1.3.2 Đặc điểm độ dốc địa hình Tiến hành tính toán và thống kê độ dốc địa hình dựa vào dữ liệu SRTM DEM của khu vực nghiên cứu, ta có kết quả như trong hình 3.3 và bảng 3.4 sau đây: Bảng 3.4: Đặc điểm độ dốc địa hình của các lưu vực chính LƯU VỰC Giá trị độ dốc nhỏ nhất (deg) Giá trị độ dốc lớn nhất (deg) Giá trị độ dốc trung bình (deg) Độ lệch chuẩn Sông La Ngà 0 48,530 6,354 7,424 Sông Đồng Nai 0 55,243 8,599 6,902 Sông Bé 0 52,873 4,615 4,353 Hình 3.3 Bản đồ độ dốc địa hình của khu vực nghiên cứu * Nhận xét: Lưu vực sông La Ngà: Độ dốc của lưu vực sông La Ngà chủ yếu tập trung trong khoảng từ 0-5 độ (61%). Các khu vực có độ dốc thấp tập trung chủ yếu tại vùng đồng bằng gần hồ Trị An. Còn các khu vực có độ dốc cao lại tập trung ở các khu vực chuyển tiếp giữa vùng đồng bằng và cao nguyên ở trung tâm lưu vực sông La Ngà và vùng chuyển tiếp giữa cao nguyên và núi cao trên phía Đông Bắc lưu vực sông La Ngà. Biểu đồ 3.4 Biểu đồ tròn thể hiện cơ cấu độ dốc địa hình lưu vực sông La Ngà Lưu vực sông Đồng Nai: Dựa vào biểu đồ tròn, ta thấy độ dốc của vùng thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai chủ yếu tập trung trong 3 khoảng từ 0-5 độ (37%), từ 6-10 độ (27%), từ 11-20 độ (28%). Những nơi có độ dốc thấp tập trung chủ yếu tại khu vực đồng bằng phía Tây Nam, những nơi có độ dốc cao tập trung tại những vùng chuyển tiếp giữa đồng bằng với cao nguyên tại khu vực trung tâm của vùng. Biểu đồ 3.5 Biểu đồ tròn thể hiện cơ cấu độ dốc địa hình lưu vực sông Đồng Nai Lưu vực sông Bé: Nhìn chung, lưu vực sông Bé có độ dốc thấp hơn 2 lưu vực La Ngà và Đồng Nai, trong đó phần diện tích có độ dốc từ 0 – 5 độ chiếm đến 66%, tiếp theo là phần diện tích có độ dốc từ 6 – 10 độ chiếm 23%, phần diện tích còn lại có độ dốc từ 11 – 30 độ chủ yếu tập trung ở phía Bắc của vùng. Biểu đồ 3.6 Biểu đồ tròn thể hiện cơ cấu độ dốc địa hình lưu vực sông Bé 3.1.3.3 Đặc điểm hướng sườn Tiến hành tính toán và thống kê hướng sườn dựa vào dữ liệu SRTM DEM của khu vực nghiên cứu, ta có kết quả như trong hình 3.4 và bảng 3.5 sau đây. Hình 3.4 Bản đồ hướng sườn của khu vực nghiên cứu Bảng 3.5: Đặc điểm hướng sườn của các lưu vực chính HƯỚNG SƯỜN (%) Lưu vực sông La Ngà Lưu vực sông Đồng Nai Lưu vực sông Bé Bắc 12,03% 11,22% 11,66% Đông Bắc 10,81% 9,96% 9,17% Đông 12,93% 12,95% 11,82% Đông Nam 12,41% 13,19% 13,52% Nam 12,80% 13,14% 14,00% Tây Nam 12,39% 12,22% 12,30% Tây 14,36% 14,48% 14,19% Tây Bắc 12,26% 12,84% 13,34% * Nhận xét: Lưu vực sông La Ngà: Dựa vào các số liệu thống kê và biểu đồ kết quả (biểu đồ 3.7), ta thấy hướng sườn chủ yếu của lưu vực sông La Ngà là hướng Tây – Đông. Biểu đồ 3.7 Biểu đồ radar thể hiện hướng sườn của lưu vực sông La Ngà Lưu vực sông Đồng Nai: Dựa vào các số liệu thống kê và biểu đồ kết quả (biểu đồ 3.8), ta thấy hướng sườn chủ yếu của vùng thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai cũng là hướng Tây – Đông cũng như lưu vực sông La Ngà. Biểu đồ 3.8 Biểu đồ radar thể hiện hướng sườn của lưu vực sông Đồng Nai Lưu vực sông Bé: Dựa vào biểu đồ radar (biểu đồ 3.9), ta thấy hướng sườn chủ yếu của lưu vực sông Bé là Tây Bắc – Đông Nam và Tây – Đông. Biểu đồ 3.9 Biểu đồ radar thể hiện hướng sườn của lưu vực sông Bé 3.1.3.4 Đặc điểm phân cắt sâu địa hình Sử dụng phương pháp lọc ma trận và tính toán trên raster, ta tính được giá trị phân cắt sâu của khu vực nghiên cứu như hình 3.5 và bảng 3.6 sau đây: Hình 3.5 Bản đồ phân cắt sâu của khu vực nghiên cứu Bảng 3.6: Đặc điểm phân cắt sâu của các lưu vực chính LƯU VỰC Giá trị nhỏ nhất (m/km2) Giá trị lớn nhất (m/km2) Giá trị trung bình (m/km2) Độ lệch chuẩn Sông La Ngà 0 552 66,21 76,23 Sông Đồng Nai 0 528 85,33 63,43 Sông Bé 0 359 44,54 36,65 * Nhận xét: Lưu vực sông La Ngà: Dựa vào bản đô thể hiện giá trị phân cắt sâu, ta thấy khu vực có giá trị phân cắt sâu lớn tập trung chủ yếu tại khu vực chuyển tiếp giữa vùng đồng bằng với vùng núi và cao nguyên (khu vực trung tâm của lưu vực sông La Ngà), kết qủa này phù hợp với kết quả phân tích độ dốc đã thực hiện. Điều đó chứng tỏ, tại các khu vực chuyển tiếp, mức độ phân cắt địa hình lớn. Lưu vực sông Đồng Nai: Dựa vào bản đô thể hiện giá trị phân cắt sâu, ta thấy khu vực có giá trị phân cắt sâu lớn tập trung chủ yếu tại khu vực trung tâm và khu vực phía Đông Bắc của vùng thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai. Khu vực có giá trị phân cắt sâu nhỏ tập trung tại khu vực gần hồ Trị An. Lưu vực sông Bé: Khu vực có giá trị phân cắt sâu lớn chủ yếu tập trung tại phía Bắc và Đông Bắc lưu vực sông Bé, chiếm diện tích khá nhỏ so với diện tích toàn vùng. Khu vực trung tâm vùng có giá trị phân cắt sâu dao động từ 30 – 80 m/km2. Khu vực phía Nam của vùng có độ phân cắt sâu tương đối nhỏ (từ 0 – 20 m/km2). 3.2 THỐNG KÊ ĐẶC ĐIỂM TIỂU LƯU VỰC CẤP 5 TRONG KVNC 3.2.1 Đặc điểm hình thái của các tiểu lưu vực cấp 5 Tiến hành xác định các tiểu lưu vực cấp 5 trong KVNC bằng phần mềm RiverTools, ta có ranh giới và hình thái các tiểu lưu vực cấp 5 như trong hình 3.6. Hình 3.6 Kết quả xác định các tiểu lưu vực cấp 5 trong khu vực nghiên cứu Lưu vực sông La Ngà: Dựa kết quả thống kê, ta thấy mức độ dao động về diện tích của các tiểu lưu vực cấp 5 tại lưu vực sông La Ngà trong khoảng từ 34,8452 km2 (LN5_01) đến 273,884 km2 (LN5_08). Dựa vào chỉ số hình dạng, ta nhận thấy hình dạng chủ yếu của các tiểu lưu vực cấp 5 trong lưu vực sông La Ngà có dạng tròn (11 tiểu lưu vực), các tiểu lưu vực cấp 5 dạng kéo dài chỉ có 8 tiểu lưu vực. Ngoài ra, ta còn nhận thấy các tiểu lưu vực cấp 5 có diện tích lớn tập trung chủ yếu ở phần thượng lưu sông La Ngà. Lưu vực sông Đồng Nai: Mức độ dao động về diện tích của các tiểu lưu vực cấp 5 tại lưu vực sông Đồng Nai trong khoảng từ 26,68 km2 (DN5_26) đến 385,794 km2 (DN5_37). Dựa vào chỉ số hình dạng, ta nhận thấy hình dạng chủ yếu của các tiểu lưu vực cấp 5 trong lưu vực sông Đồng Nai có dạng tròn (24 tiểu lưu vực), các tiểu lưu vực cấp 5 dạng kéo dài chỉ có 14 tiểu lưu vực. Lưu vực sông Bé: Qua kết quả thống kê, ta thấy mức độ dao động về diện tích của các tiểu lưu vực cấp 5 trong lưu vực sông Bé là khá lớn, từ 29,48 km2 (SB5_27) đến 791,66 km2 (SB5_09). Các tiểu lưu vực cấp 5 có diện tích lớn tập trung chủ yếu ở vùng thượng lưu sông Bé, còn các tiểu lưu vực cấp 5 có diện tích nhỏ tập trung chủ yếu tại phần trung lưu sông Bé. Các tiểu lưu vực cấp 5 tại lưu vực sông Bé có hình dạng chủ yếu là dạng kéo dài theo hướng Đông Bắc – Tây Nam. (Kết quả tính toán chi tiết các chỉ số đặc điểm hình thái của từng lưu vực cấp 5 được thể hiện trong phụ lục 11) 3.2.2 Đặc điểm mạng dòng chảy của các tiểu lưu vực cấp 5 Kết hợp dữ liệu các tiểu lưu vực cấp 5 đã thành lập và dữ liệu bản đồ mạng dòng chảy tại KVNC, ta xây dựng được bản đồ mạng dòng chảy của các TLV cấp 5 tại KVNC như hình 3.7 sau đây. Hình 3.7 Đặc điểm mạng dòng chảy các tiểu lưu vực cấp 5 trong khu vực nghiên cứu Lưu vực sông La Ngà: Mật độ dòng chảy của các tiểu lưu vực cấp 5 thuộc lưu vực sông La Ngà dao động trong khoảng từ 0,39107 km/km2 (LN5_05) đến 0,63596 km/km2 (LN5_04). Hướng dòng chảy chủ yếu của các tiểu lưu vực cấp 5 trong lưu vực sông La Ngà là hướng Đông Bắc - Tây Nam, còn dạng dòng chảy chủ yếu của các tiểu lưu vực này là dạng nhánh cây (xem hình 3.7). Lưu vực sông Đồng Nai: Mật độ dòng chảy của các tiểu lưu vực cấp 5 thuộc lưu vực sông Đồng Nai dao động trong khoảng từ 0,3944 km/km2 (DN5_37) đến 0,63268 km/km2 (DN5_11). Hướng dòng chảy chủ yếu của các tiểu lưu vực cấp 6 trong lưu vực sông Đồng Nai là hướng Đông Bắc – Tây Nam, còn dạng dòng chảy chủ yếu của các tiểu lưu vực này là dạng nhánh cây (xem hình 3.7). Lưu vực sông Bé: Dựa vào kết quả thống kê, ta thấy được toàn bộ các tiểu lưu vực cấp 5 trong lưu vực sông Bé đều có mạng dòng chảy dạng nhánh cây. Mật độ dòng chảy của các tiểu lưu vực cấp 5 dao động từ 0,417 km/km2 (SB5_24) đến 0,629 km/km2 (SB5_27). Kết quả thống kê còn cho thấy các tiểu lưu vực cấp 5 ở vùng thượng lưu sông Bé có hướng dòng chảy là Đông Bắc – Tây Nam, một số tiểu lưu vực cấp 5 ở vùng trung lưu và hạ lưu sông Bé lại có hướng dòng chảy Bắc – Nam theo hình vòng cung rất đặc biệt. Ngoài ra còn có một số tiểu lưu vực cấp 5 có hướng dòng chảy là Tây Bắc – Đông Nam và Tây – Đông nhưng số lượng rất ít (xem hình 3.7). (Kết quả tính toán chi tiết các chỉ số đặc điểm mạng dòng chảy của từng lưu vực cấp 5 được thể hiện trong phụ lục 12) 3.2.3 Đặc điểm địa hình của các tiểu lưu vực cấp 5 Lưu vực sông La Ngà: Trong lưu vực sông La Ngà, ta thấy giá trị độ cao trung bình của các tiểu lưu vực cấp 5 dao động từ 108,4 m (LN5_19) đến 1019,188 m (LN5_10), giá trị độ dốc trung bình dao động từ 1,275 độ (LN5_03) đến 17,913 độ (LN5_05), giá trị phân cắt sâu trung bình dao động từ 12,366 m/km2 (LN5_16) đến 204,033 m/km2 (LN5_05). Kết quả thống kê cho ta thấy có sự chênh lệch rõ nét về độ cao địa hình của các tiểu lưu vực cấp 5 trong lưu vực sông La Ngà. Lưu vực sông Đồng Nai: Trong vùng thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai, ta thấy giá trị độ cao trung bình của các tiểu lưu vực cấp 5 dao động từ 126,304 m (DN5_38) đến 1604,937 m (DN5_14), giá trị độ dốc trung bình dao động từ 2,226 độ (DN5_38) đến 16,29 độ (DN5_37), giá trị phân cắt sâu trung bình dao động từ 23,878 m/km2 (DN5_38) đến 183,844 m/km2 (DN5_37). Mức độ chênh lệch về độ cao giữa các tiểu lưu vực tại nơi đây là rất lớn. Lưu vực sông Bé: Tại lưu vực sông Bé, ta thấy giá trị độ cao trung bình của các tiểu lưu vực cấp 5 dao động từ 56,12 m (SB5_02) đến 628,65 m (SB5_12), giá trị độ dốc trung bình dao động từ 1,322 độ (SB5_02) đến 10,665 độ (SB5_12), giá trị phân cắt sâu trung bình dao động từ 12,441 m/km2 (SB5_02) đến 108,045 m/km2 (SB5_12). Kết quả thống kê cho ta thấy có sự chênh lệch về độ cao địa hình của các tiểu lưu vực cấp 5 trong lưu vực sông Bé, nhưng sự chênh lệch này không lớn. Điều đó chứng tỏ mức độ phân cắt địa hình tại lưu vực sông Bé nhỏ hơn lưu vực sông La Ngà và Đồng Nai. (Kết quả tính toán chi tiết các chỉ số đặc điểm địa hình của từng lưu vực cấp 5 được thể hiện trong phụ lục 13) Chương 4 PHÂN LOẠI CÁC TIỂU LƯU VỰC CẤP 5 TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU Trong chương này, tác giả sẽ trình bày 3 nội dung chính sau: Kết quả phân loại các tiểu lưu vực cấp 5 trong khu vực nghiên cứu. Kết quả đánh giá nguy cơ xảy ra lũ quét dựa vào các yếu tố địa hình của khu vực nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu mối liên hệ giữa các dạng lưu vực đã phân loại với nguy cơ xảy ra lũ quét. 4.1 PHÂN LOẠI CÁC LƯU VỰC CẤP 5 TRÊN KVNC 4.1.1 Nguyên tắc chọn đối tượng lưu vực cần phân loại Trong khóa luận này, tác giả sẽ thực hiện phân loại dạng lưu vực trên đối tượng là các tiểu lưu vực cấp 5 nằm trong khu vực nghiên cứu. Sở dĩ tác giả chọn các tiểu lưu vực cấp 5 vì các tiểu lưu vực này thể hiện được những đặc trưng cơ bản của địa hình và môi trường của khu vực nghiên cứu và phù hợp với độ phân giải của dữ liệu SRTM DEM sử dụng. Các tiểu lưu vực có cấp nhỏ hơn 5 không được chọn để phân loại là bởi lý do sau: Các tiểu lưu vực này có diện tích khá nhỏ, lại nằm trên 1 phạm vi hẹp nên những đặc điểm của các tiểu lưu vực này khá cục bộ, không thể hiện được một cách khái quát các đặc trưng địa hình và môi trường vùng. Việc phân chia các tiểu lưu vực cấp 1, 2, 3, 4 sẽ gây ra sai số đáng kể, không đảm bảo kết quả phân loại. Ngoài ra, tác giả không thực hiện phân loại các tiểu lưu vực có cấp nhỏ hơn 5 còn vì hạn chế của thời gian thực hiện khóa luận. Các tiểu lưu vực có cấp nhỏ hơn 5 có số lượng rất lớn, khoảng trên 2000 tiểu lưu vực. Để có thể tiến hành phân loại chúng cần có một khoảng thời gian thực hiện dài. Bên cạnh đó, các tiểu lưu vực có cấp lớn hơn 5 cũng không được chọn để phân loại là do: Các tiểu lưu vực cấp 6, 7 có diện tích lớn, nằm trên 1 phạm vi rộng, trải dài trên nhiều dạng tiểu địa hình của vùng, chịu sự chi phối của rất nhiều yếu tố môi trường, nên việc xác định đặc trưng của các tiểu lưu vực này là rất khó. Số lượng các tiểu lưu vực có cấp lớn hơn 5 nhỏ (toàn vùng chỉ có 22 tiểu lưu vực), nên khó xác định được sự liên quan giữa các đặc điểm phân loại với từng dạng tiểu lưu vực. 4.1.2 Nguyên tắc xác định đặc điểm phân loại Để phù hợp với mục tiêu phân loại dạng lưu vực, trong khóa luận này, tác giả sẽ sử dụng 2 yếu tố chính (khóa chính) của việc phân loại là độ cao địa hình trung bình và độ dốc địa hình trung bình của các tiểu lưu vực cấp 5. Với khóa phân loại là địa hình trung bình, tác giả sẽ chia các tiểu lưu vực cấp 5 trong khu vực nghiên cứu thành 4 nhóm sau (xem hình 4.1): Nhóm có độ cao trung bình từ 50 – 150 m. Nhóm có độ cao trung bình từ 150 – 320 m. Nhóm có độ cao trung bình từ 320 – 820 m. Nhóm có độ cao trung bình từ 820 – 1610 m. Với khóa phân loại là độ dốc trung bình, tác giả sẽ chia các tiểu lưu vực cấp 5 trong khu vực nghiên cứu thành 3 nhóm sau (xem hình 4.2): Nhóm có độ dốc trung bình từ 1,2 – 4,5 độ. Nhóm có độ dốc trung bình từ 4,5 – 10 độ. Nhóm có độ dốc trung bình từ 10 – 18 độ. Hình 4.1 Các tiểu lưu vực cấp 5 phân theo 4 nhóm độ cao trung bình Hình 4.2 Các tiểu lưu vực cấp 5 phân theo 3 nhóm độ dốc trung bình Trong quá trình phân loại, cả 2 yếu tố độ cao trung bình và độ dốc trung bình sẽ cùng được sử dụng để quyết định xem 1 tiểu lưu vực thuộc dạng nào. Tiến hành kết hợp 2 yếu tố độ cao và độ dốc địa hình, ta sẽ có bảng tiêu chuẩn phân loại sau: Bảng 4.1: Bảng tiêu chuẩn phân loại các tiểu lưu vực cấp 5 DẠNG LƯU VỰC ĐẶC ĐIỂM PHÂN LOẠI Lưu vực nhóm I Có độ cao địa hình TB từ 50-150 m và độ dốc TB từ 1,2-4,5 độ. Lưu vực nhóm II Có độ cao địa hình TB từ 150-320 m và độ dốc TB từ 1,2-4,5 độ. Lưu vực nhóm III Có độ cao địa hình TB từ 150-320 m và độ dốc TB từ 4,5-10 độ. Lưu vực nhóm IV Có độ cao địa hình TB từ 320-820 m và độ dốc TB từ 4,5-10 độ. Lưu vực nhóm V Có độ cao địa hình TB từ 320-820 m và độ dốc TB từ 10-18 độ. Lưu vực nhóm VI Có độ cao địa hình TB từ 820-1610 m và độ dốc TB 4,5-10 độ. Lưu vực nhóm VII Có độ cao địa hình TB từ 820-1610 m và độ dốc TB từ 10-18 độ. Dù các yếu tố chỉ số hình dạng lưu vực, hướng dòng chảy và phân cắt sâu không được sử dụng trong quá trình phân loại, nhưng các yếu tố này cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các đặc điểm của các tiểu lưu vực. 4.1.3 Kết quả phân loại các tiểu lưu vực cấp 5 Dựa vào các nguyên tắc phân loại đã xác định ở phần trên, chúng ta sẽ tiến hành phân loại các tiểu lưu vực cấp 5 trong khu vực nghiên cứu. Kết quả phân loại các tiểu lưu vực cấp 5 tại khu vực nghiên cứu như sau (xem bảng 4.2 và hình 4.3): Bảng 4.2: Số lượng các tiểu lưu vực chia theo các nhóm NHÓM LƯU VỰC SỐ LƯỢNG LƯU VỰC TÊN TIỂU LƯU VỰC I 31 DN5_01, DN5_03, DN5_38, LN5_01, LN5_02, LN5_03, LN5_14, LN5_15, LN5_16, LN5_19, SB5_01, SB5_02, SB5_03, SB5_04, SB5_05, SB5_06, SB5_07, SB5_08, SB5_21, SB5_22, SB5_23, SB5_27, SB5_28, SB5_29, SB5_30, SB5_31, SB5_32, SB5_34, SB5_35, SB5_37, SB5_38. II 6 LN5_17, LN5_18, SB5_10, SB5_15, SB5_20, SB5_33. III 12 DN5_02, DN5_04, DN5_05, DN5_36, LN5_04, LN5_13, SB5_18, SB5_19, SB5_24, SB5_25, SB5_26, SB5_36. IV 12 DN5_06, DN5_07, DN5_08, DN5_09, DN5_10, DN5_11, DN5_13, SB5_09, SB5_11, SB5_14, SB5_16, SB5_17. V 10 DN5_29, DN5_30, DN5_31, DN5_32, DN5_33, DN5_37, LN5_05, LN5_06, SB5_12, SB5_13. VI 13 DN5_12, DN5_17, DN5_23, DN5_26, DN5_27, DN5_28, DN5_34, DN5_35, LN5_07, LN5_08, LN5_09, LN5_10, LN5_11. VII 11 DN5_14, DN5_15, DN5_16, DN5_18, DN5_19, DN5_20, DN5_21, DN5_22, DN5_24, DN5_25, LN5_12. Hình 4.3 Kết quả phân loại các tiểu lưu vực cấp 5 * Nhóm I (31 tiểu lưu vực): Các tiểu lưu vực này tập trung chủ yếu ở phần hạ lưu của sông La Ngà, hạ lưu sông Bé và trung lưu sông Đồng Nai. Nhóm lưu vực này xuất hiện ở vùng đồng bằng bằng phẳng, có độ dốc và giá trị phân cắt sâu nhỏ. Đây là nhóm lưu vực có số lượng lớn nhất (31 tiểu lưu vực) trong khu vực nghiên cứu. Tại phần hạ lưu sông Bé các tiểu lưu vực nhóm I có hình dạng kéo dài là chủ yếu. Tuy nhiên, tại phần hạ lưu sông La Ngà và trung lưu sông Đồng Nai thì các tiểu lưu vực này lại có hình dạng chính là hình tròn. Hướng dòng chảy chính của các tiểu lưu vực nhóm I khá phức tạp. Tại phần trung lưu sông Bé, trung lưu sông Đồng Nai và hạ lưu sông La Ngà, hướng dòng chảy chính của các tiểu lưu vực nhóm I là hướng Đông Bắc – Tây Nam. Tại phần hạ lưu sông Bé, hướng dòng chảy chính của các tiểu lưu vực này lại có dạng rất đặc biệt, dạng vòng cung theo hướng Bắc – Nam. Hình 4.4 Hình dạng một số tiểu lưu vực nhóm I * Nhóm II (6 tiểu lưu vực): Số lượng tiểu lưu vực nhóm II rất ít, chỉ có 6 tiểu lưu vực tập trung tại trung lưu sông Bé và hạ lưu sông La Ngà. Hình dạng chủ yếu của chúng là dạng kéo dài, hướng dòng chảy chủ yếu là 2 hướng Bắc – Nam và Đông Bắc – Tây Nam. Nhóm lưu vực này xuất hiện chủ yếu ở khu vực chuyển tiếp giữa vùng đồng bằng và cao nguyên. Hình 4.5 Hình dạng một số tiểu lưu vực nhóm II * Nhóm III (12 tiểu lưu vực): Các tiểu lưu vực nhóm III nằm rải rác tại phần trung lưu sông Bé, trung lưu sông Đồng Nai và trung lưu sông La Ngà. Hình dạng chủ yếu của chúng là dạng tròn, hướng dòng chảy chủ yếu là hướng Bắc – Nam và Tây – Đông. Ở nhóm lưu vực này, ta nhận thấy bắt đầu xuất hiện sự phân cắt địa hình lớn. Hình 4.6 Hình dạng một số tiểu lưu vực nhóm III * Nhóm IV (12 tiểu lưu vực): Các tiểu lưu vực nhóm IV tập trung chủ yếu tại thượng lưu sông Bé và khu vực tiếp giáp giữa lưu vực sông Bé và lưu vực sông Đồng Nai. Cả 12 tiểu lưu vực nhóm IV đều có hình dạng kéo dài. Điểm đặc biệt của các tiểu lưu vực nhóm IV này là tại phần tiếp giáp giữa thượng lưu sông Bé và lưu vực sông Đồng Nai có sự đối nhau về hướng dòng chảy: các tiểu lưu vực nhóm IV nằm bên phần thượng lưu sông Bé có hướng dòng chảy là Đông Bắc – Tây Nam, còn các tiểu lưu vực nhóm IV nằm bên phần lưu vực sông Đồng Nai lại hướng dòng chảy là Tây Bắc – Đông Nam. Điều này cho biết tại phần tiếp giáp giữa thượng lưu sông Bé và lưu vực sông Đồng Nai có thể có đứt gãy địa chất. Mức độ phân cắt địa hình trong nhóm lưu vực này khá lớn. Hình 4.7 Hình dạng một số tiểu lưu vực nhóm IV * Nhóm V (10 tiểu lưu vực): Các tiểu lưu vực nhóm V tập trung tại 3 khu vực chính: phần thượng lưu sông Bé, trung lưu sông Đồng Nai và sông La Ngà. Đặc điểm nổi bật của các tiểu lưu vực dạng này là chúng nằm chủ yếu tại vùng chuyển tiếp giữa đồng bằng và đồi núi nên tất cả các tiểu lưu vực nhóm V có giá trị phân cắt sâu lớn. Hình dạng của các tiểu lưu vực này có cả dạng dài và dạng tròn. Hướng dòng chảy chính của các tiểu lưu vực nhóm V chủ yếu là Đông Bắc – Tây Nam. Tuy nhiên tại lưu vực sông La Ngà, các tiểu lưu vực này lại có hướng dòng chảy chính là hướng Bắc Nam. Các tiểu lưu vực nhóm V được xem là một trong những dạng tiểu lưu vực có nguy cơ rủi ro về môi trường cao do có giá trị phân cắt sâu khá lớn. Hình 4.8 Hình dạng một số tiểu lưu vực nhóm V * Nhóm VI (13 tiểu lưu vực): Các tiểu lưu vực nhóm VI chỉ có ở trung lưu sông Đồng Nai và thượng lưu sông La Ngà. Nhìn chung, các lưu vực này đều nằm trên khu vực có độ cao địa hình lớn. Các tiểu lưu vực này có 2 hướng dòng chảy chính, đó là hướng Tây Bắc – Đông Nam và Đông Bắc – Tây Nam. Hình dạng lưu vực của chúng chủ yếu là dạng kéo dài. Các tiểu lưu vực nhóm VI cũng được xem là một trong những dạng tiểu lưu vực có nguy cơ rủi ro về môi trường cao. Hình 4.9 Hình dạng một số tiểu lưu vực nhóm VI * Nhóm VII (11 tiểu lưu vực): Các tiểu lưu vực nhóm VII phân bố chủ yếu ở phần thượng nguồn sông Đồng Nai. Các tiểu lưu vực nhóm này chỉ xuất hiện tại khu vực có đồi núi cao, hiểm trở, phân cắt địa hình rất mạnh. Đây là dạng lưu vực có độ cao trung bình và độ dốc trung bình lớn nhất. Các tiểu lưu vực này có hình dạng chủ yếu là dạng kéo dài theo hướng Đông Bắc – Tây Nam, hướng dòng chảy chính cũng là hướng Đông Bắc – Tây Nam. Đây chính là dạng lưu vực được đánh giá là có nguy cơ rủi ro về môi trường cao nhất trong 7 dạng lưu vực được phân loại. Hình 4.10 Hình dạng một số tiểu lưu vực nhóm VII 4.2 XÁC ĐỊNH MỐI LIÊN QUAN GIỮA DẠNG LƯU VỰC VỚI TAI BIẾN LŨ QUÉT 4.2.1 Xây dựng bản đồ nguy cơ xảy ra lũ quét tại khu vực nghiên cứu Lũ quét là một hiện tượng thiên tai có tính chất và đặc điểm khác biệt với lũ sông là lũ diễn biến nhanh, mang tính bất thần và khốc liệt, mỗi trận xảy ra trên một diện hẹp và phạm vi tác động cũng hẹp hơn lũ sông [1]. Lũ quét thường xảy ra ở vùng núi, nơi có địa hình đồi núi cao xen kẽ với thung lũng và sông suối thấp [1]. Lũ quét được hình thành do ảnh hưởng của nhiều nhân tố: độ cao lớn, độ dốc lớn, phân cắt địa hình mạnh, mưa lớn, mặt đệm lưu vực (mật độ lưới sông, đất, lớp phủ.v.v…) và hoạt động của con người trên lưu vực [1]. Trong các nhân tố gây lũ quét có các yếu tố thay đổi nhanh, có yếu tố thay đổi chậm và có yếu tố hầu như không thay đổi. Các yếu tố này liên quan với nhau và sự kết hợp ở một mức độ nhất định sẽ gây ra lũ quét [1]. Trong phạm vi khóa luận này, do hạn chế về dữ liệu nghiên cứu, tác giả sẽ chỉ tiến hành đánh giá nguy cơ tai biến lũ quét dựa trên các yếu tố địa hình. Các yếu tố địa hình được chọn để đánh giá và xây dựng bản đồ nguy cơ lũ quét là 3 yếu tố sau: độ cao địa hình, độ dốc địa hình và phân cắt sâu. Bản đồ nguy cơ lũ quét sẽ được thực hiện bằng phương pháp chấm điểm các yếu tố liên quan dựa trên kỹ thuật tái phân loại dữ liệu (reclass) [5]. * Bước 1: Chấm điểm yếu tố độ cao địa hình Sự hình thành lũ quét có liên quan mật thiết đến độ cao địa hình của khu vực. Những khu vực có độ cao lớn thì tiềm năng xảy ra lũ quét càng cao [1]. Mức điểm nguy cơ lũ quét xét trên yếu tố độ cao địa hình được xác định như trong bảng sau: Bảng 4.3: Mức điểm ứng với yếu tố độ cao địa hình STT Giá trị độ cao Điểm 1 < 50 m 1 2 50 - 100 m 2 3 100 - 200 m 3 4 200 - 300 m 4 5 300 - 400 m 5 6 400 - 800 m 6 7 800 - 1000 m 7 8 1000 - 1500 m 8 9 1500 - 2000 m 9 10 >= 2000 m 10 Kết quả chấm điểm yếu tố độ cao địa hình được thể hiện qua hình 4.11 sau đây: Hình 4.11 Kết quả phân loại độ cao theo mức điểm của KVNC * Bước 2: Chấm điểm yếu tố độ dốc địa hình Sự hình thành lũ quét còn được quyết định bởi yếu tố độ dốc địa hình của khu vực nghiên cứu. Mức điểm nguy cơ lũ quét xét trên yếu tố độ dốc địa hình được xác định như trong bảng sau: Bảng 4.4: Mức điểm ứng với yếu tố độ dốc địa hình STT Giá trị độ dốc (độ) Điểm 1 < 5 1 2 5 – 10 2 3 10 – 15 3 4 15 – 20 4 5 20 – 25 5 6 25 – 30 6 7 30 – 35 7 8 35 – 40 8 9 40 – 45 9 10 >= 45 10 Kết quả chấm điểm yếu tố độ dốc địa hình được thể hiện qua hình 4.12 sau đây: Hình 4.12 Kết quả phân loại độ dốc theo mức điểm của KVNC * Bước 3: Chấm điểm yếu tố phân cắt sâu địa hình Nguy cơ xảy ra lũ quét còn được xác định bởi một yếu tố quan trọng nữa là đặc điểm phân cắt sâu của khu vực nghiên cứu. Mức điểm nguy cơ lũ quét xét trên yếu tố phân cắt sâu địa hình được xác định như trong bảng sau: Bảng 4.5: Mức điểm ứng với yếu tố phân cắt sâu STT Giá trị phân cắt sâu (m/km2) Điểm 1 < 10 1 2 10 – 20 2 3 20 – 40 3 4 40 – 60 4 5 60 – 80 5 6 80 – 100 6 7 100 – 200 7 8 200 – 300 8 9 300 – 400 9 10 >= 400 10 Kết quả chấm điểm yếu tố phân cắt sâu địa hình được thể hiện qua hình 4.13 sau đây: Hình 4.13 Kết quả phân loại giá trị phân cắt sâu theo mức điểm của KVNC * Bước 4: Tạo bản đồ nguy cơ lũ quét của khu vực nghiên cứu Sau khi đã có được dữ liệu raster tái phân loại từ các yếu tố độ cao, độ dốc và phân cắt sâu, ta sử dụng kỹ thuật cộng raster cộng các lớp dữ liệu đã thực hiện lại với nhau, ta sẽ có được bản đồ nguy cơ lũ quét xét trên các yếu tố địa hình của khu vực nghiên cứu. Giá trị nguy cơ xảy ra lũ quét có giới hạn từ 0 – 30, giá trị càng lớn biểu hiện nguy cơ xảy ra lũ quét càng cao (xem hình 4.14). Dựa vào bản đồ nguy cơ lũ quét thành lập được, ta thấy các khu vực có nguy cơ xảy ra lũ quét cao chủ yếu tập trung tại: vùng thượng lưu của lưu vực sông Bé, vùng thượng lưu của lưu vực sông Đồng Nai, vùng thượng lưu của lưu vực sông La Ngà và những khu vực có địa hình tiếp giáp giữa đồi núi và đồng bằng tập trung tại trung tâm của khu vực nghiên cứu. Tiến hành so sánh bản đồ nguy cơ lũ quét vừa xây dựng với bản đồ “Các khu vực đã xảy ra lũ quét ở Việt Nam giai đoạn 1953 – 2005” do Viện Khoa Học Khí Tượng Thủy Văn Và Môi Trường thành lập [15], ta thấy những khu vực có nguy cơ lũ quét cao trùng với những khu vực thường xuyên xảy ra lũ quét trong giai đoạn 1953 – 2005 (so sánh hình 4.14 với hình 4.15). Điều đó chứng tỏ bản đồ nguy cơ lũ quét vừa xây dựng được có tính phù hợp với thực tế. Hình 4.14 Bản đồ nguy cơ lũ quét của khu vực nghiên cứu (xây dựng từ yếu tố địa hình) (Bản đồ từ trang web của Viện Khoa Học Thủy Văn và Môi Trường www.imh.ac.vn) Hình 4.15 Các khu vực đã xảy ra lũ quét ở Việt Nam giai đoạn 1953 – 2005 4.2.2 Xác định mối liên hệ giữa các nhóm lưu vực với nguy cơ xảy ra lũ quét Để xác định mối liên hệ giữa các dạng lưu vực được phân loại với nguy cơ xảy ra tai biến lũ quét, chúng ta sẽ tính giá trị trung bình biểu hiện nguy cơ lũ quét của từng nhóm lưu vực được phân loại dựa trên lớp dữ liệu nguy cơ lũ quét đã xây dựng ở trên. Kết quả tính toán giá trị nguy cơ lũ quét trung bình cho các nhóm lưu vực được thể hiện trong bảng sau: Bảng 4.6: Điểm nguy cơ lũ quét theo dạng lưu vực DẠNG LƯU VỰC Nhóm I Nhóm II Nhóm III Nhóm IV Nhóm V Nhóm VI Nhóm VII ĐIỂM NGUY CƠ LŨ QUÉT 6,18 8,01 9,46 12,36 15,05 13,98 17,19 (Kết quả tính toán nguy cơ lũ quét cụ thể trên từng tiểu lưu vực cấp 5 được thể hiện trong phụ lục 14) Dựa vào kết quả thực hiện được, ta thấy có 3 nhóm lưu vực có nguy cơ xảy ra lũ quét cao, đó là các nhóm lưu vực V, VI, VII. Trong số 3 nhóm trên, nhóm VII là nhóm có nguy cơ xảy ra lũ quét lớn nhất (17,19), tiếp theo là nhóm V (15,05). Xét theo vị trí, ta thấy các dạng lưu vực có nguy cơ xảy ra lũ quét lớn đều thuộc phần thượng lưu sông (sông Bé, sông La Ngà, sông Đồng Nai) hoặc tại nơi tiếp giáp giữa đồng bằng và vùng đồi núi – những vùng có phân bậc địa hình rõ nét, độ dốc và phân cắt sâu lớn. Điều này phù hợp với điều kiện hình thành lũ quét. Một đặc điểm đáng chú ý nữa là các dạng lưu vực có nguy cơ xảy ra lũ quét lớn thường có hình dạng kéo dài và diện tích tương đối nhỏ. Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * Kết luận: Qua quá trình thực hiện khóa luận, tác giả rút ra được những kết luận sau đây: Khóa luận cho thấy việc nghiên cứu, phân tích và phân loại các tiểu lưu vực trong lưu vực sông Đồng Nai là hết sức cần thiết để tạo cơ sở cho việc sử dụng hợp lý các tiểu lưu vực, giảm thiểu tác động của các tai biến môi trường diễn ra trong khu vực này. Việc ứng dụng các công cụ GIS trong nghiên cứu lưu vực mang lại những hiệu quả rõ rệt. Nó giúp chúng ta nhanh chóng tiếp cận được những thông tin khái quát về các lưu vực hơn là phương pháp điều tra thực tế truyền thống. Ngoài ra, với việc kết hợp các công cụ hỗ trợ khác của GIS, quá trình xử lý thông tin khi thực hiện nghiên cứu lưu vực trở nên dễ dàng hơn. Tác giả bước đầu đã đạt được mục tiêu đề ra ban đầu khi thực hiện khóa luận. Cụ thể, khóa luận đã đạt được những kết quả chính sau: Xác định và thống kê được các đặc điểm hình thái, mạng dòng chảy và địa hình của 95 tiểu lưu vực cấp 5 (LV sông La Ngà: 19, LV sông Đồng Nai: 38, LV sông Bé: 38) trong khu vực nghiên cứu. Phân loại 95 tiểu lưu vực cấp 5 trong khu vực nghiên cứu thành 7 nhóm chính dựa vào những đặc điểm độ cao và độ dốc địa hình của chúng. Mỗi nhóm có sự liên quan mật thiết đến từng kiểu địa hình khác nhau của vùng. Bước đầu xác định được mối liên hệ giữa các dạng lưu vực đã phân loại được với nguy cơ xảy ra lũ quét. Cụ thể nếu chia theo nguy cơ xảy ra lũ quét, ta thấy 2 nhóm lưu vực I, II có nguy cơ xảy ra lũ quét ít nhất, các lưu vực nhóm III, IV có nguy cơ xảy ra lũ quét trung bình, còn các lưu vực nhóm V, VI, VII có nguy cơ xảy ra lũ quét cao nhất. Dù khóa luận bước đầu đã thực hiện được mục tiêu đề ra, nhưng tác giả nhận thấy còn một số điểm cần phát triển thêm như sau: Độ phân giải của dữ liệu SRTM DEM thấp nên việc xác định các dòng chảy và lưu vực có cấp nhỏ hơn 5 gây ra những sai số lớn. Để tăng độ phù hợp của kết quả cần sử dụng nguồn dữ liệu có độ phân giải cao hơn. Cần tăng số lượng các yếu tố phân loại để làm việc phân loại linh hoạt hơn. Cần xét tính ưu tiên của các yếu tố phân loại để có được kết quả phân loại phù hợp với mục đích đề ra. Việc tính toán nguy cơ xảy ra lũ quét đã không tính đến các yếu tố có tính thay đổi thường xuyên chẳng hạn như đặc điểm lớp phủ thực vật, đặc điểm khí tượng. * Kiến nghị: Sau khi thực hiện đề tài, tác giả xin được đề xuất một số ý kiến sau: Cần thực hiện một công trình nghiên cứu khoa học quy mô lớn nhằm phân loại lưu vực tại hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai dựa trên nhiều nhóm yếu tố cụ thể hơn. Từ đó, đề ra phương án khai thác và quản lý các dạng lưu vực theo hướng hợp lý nhất để vừa nâng cao hiệu quả sử dụng, vừa bảo vệ được nguồn tài nguyên nước quý báu. Tại những nơi có nguy cơ xảy ra lũ quét cao, cần có những biện pháp cụ thể để phòng chống. Ví dụ như trồng rừng đầu nguồn, di dời dân ở những vùng có nguy cơ lớn. Cần thiết lập một hệ thống cảnh báo lũ quét sớm để có kế hoạch sơ tán kịp thời dân cư, giảm thiệt hại về vật chất và nhân mạng. TÀI LIỆU THAM KHẢO * Tài liệu tham khảo tiếng Việt [1] Cao Đăng Dư (1995), Nghiên cứu nguyên nhân hình thành và các biện pháp phòng chống lũ quét, Đề tài khoa học cấp nhà nước, Viện Khoa Học Khí Tượng Thủy Văn Và Môi Trường, Hà Nội. [2] Hà Quang Hải, Trần Tuấn Tú (2007), Bản đồ học và hệ thông tin địa lý, NXB Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh. [3] Lâm Minh Triết và nnk (2000), Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học phục vụ quản lý thống nhất và tổng hợp nguồn nước lưu vực sông Đồng Nai, Đề tài khoa học cấp nhà nước, Viện Môi Trường Và Tài Nguyên, Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh. [4] Lê Văn Trung (2005), Viễn Thám, NXB Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh. [5] Trần Tuấn Tú (2005), Viễn Thám và GIS: khả năng ứng dụng thành lập bản đồ nguy cơ tai biến trên lưu vực sông Bé, Báo cáo khoa học, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.Hồ Chí Minh. * Tài liệu tham khảo tiếng Anh [6] ESRI (2008), ArcGIS Desktop Tutorial, ArcGIS 9.3. [7] David Tarboton (2004), Terrain Analysis Using Digital Elevation Models in Hydrology, Utah State University. [8] Clark Labs (2006), IDRISI Manual and IDRISI Tutorial, IDRISI Andes, Clark University. [9] Rivix LLC (2002), RiverTools Tutorial, RiverTools 2.4. * Tài liệu tham khảo từ Internet [10] Trang web cung cấp dữ liệu SRTM DEM của tổ chức CGIAR: [11] Bài giảng hướng dẫn phương pháp tính độ dốc, hướng sườn từ dữ liệu DEM của Đại Học Bang Oregon (Oregon State University): [12] Trang web của Tổng Cục Thống Kê: [13] Trang web Wikipedia Tiếng Anh: [14] Trang web Wikipedia Tiếng Việt: [15] Trang web của Viện Khoa Học Khí Tượng Thủy Văn Và Môi Trường: [16] Trang web về quản lý Lưu vực sông Đồng Nai của Tổng Cục Môi Trường: