Tên luận án:
ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TAI BIẾN MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN TẠI KHU VỰC HUYỆN BẢO THẮNG VÀ THÀNH PHỐ LÀO CAI, TỈNH LÀO CAI SỬ DỤNG CÁC MÔ HÌNH ĐỊA KHÔNG GIAN
Ngành:
Kỹ thuật môi trường
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án tập trung vào đánh giá nguy cơ tai biến môi trường tự nhiên tại khu vực huyện Bảo Thắng và thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai, sử dụng các mô hình địa không gian. Đây là khu vực thường xuyên chịu ảnh hưởng của các hiện tượng trượt lở và lũ quét/lũ bùn đá, với tần suất và cường độ ngày càng tăng, gây thiệt hại lớn cho kinh tế – xã hội. Mục tiêu chung của nghiên cứu là xác định các yếu tố nguy cơ, phân tích các dạng tai biến phổ biến, khoanh vùng nguy cơ và đề xuất các giải pháp giảm thiểu phù hợp.
Công trình đã xây dựng cơ sở dữ liệu tai biến môi trường tự nhiên, tập trung vào trượt lở và lũ quét/lũ bùn đá, thông qua việc khai thác tối đa các nguồn dữ liệu mở như ảnh viễn thám đa thời gian (Sentinel-2 A/B), dữ liệu đo mưa vệ tinh (GSMaP), độ ẩm đất (SMOPS), và hiện trạng sử dụng đất. Tổng cộng 428 vị trí tai biến đã được thu thập và xác định, bao gồm cả từ khảo sát thực địa và ảnh viễn thám.
Nghiên cứu áp dụng đa dạng các phương pháp tính toán định lượng và mô hình địa không gian. Đối với nguy cơ trượt lở, các mô hình thống kê (Bayes, Hệ số tin cậy, Hồi quy logistic) và mô hình dữ liệu lớn (Mạng nơron nhân tạo ANN, Vectơ hỗ trợ SVM, Cây quyết định DT) đã được sử dụng. Kết quả cho thấy mô hình ANN đạt độ chính xác cao nhất (>91%), với các khu vực nguy cơ rất cao chiếm 13,5% diện tích nhưng lại chứa hơn 42% các điểm trượt lở đã biết, chứng tỏ khả năng dự báo vượt trội so với các phương pháp thống kê truyền thống.
Đối với nguy cơ lũ quét/lũ bùn đá, luận án sử dụng chỉ số nguy cơ lũ quét (mFFPI) và phương pháp đánh giá đa tiêu chuẩn không gian (SMCE). Các yếu tố như độ dốc địa hình, độ ẩm đất (chịu ảnh hưởng lớn của lượng mưa) được xác định là quan trọng nhất, trong khi thảm phủ thực vật ít ảnh hưởng hơn. Mô hình Flow-R cũng được sử dụng để mô phỏng chi tiết quá trình di chuyển và động năng của dòng lũ tại các thung lũng có nguy cơ cao, điển hình là thung lũng Tả Phời.
Cuối cùng, các kết quả phân tích chi tiết được tích hợp để xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ tai biến môi trường tự nhiên, kết hợp với các tiêu chí kinh tế, xã hội, môi trường để đề xuất định hướng quy hoạch không gian và các giải pháp quản lý rủi ro, chính sách và khoa học công nghệ nhằm giảm thiểu tác động của tai biến.
Mục lục chi tiết:
- Chương 1: Tổng quan chung
- 1.1. Tổng quan về tai biến môi trường tự nhiên
- 1.1.1. Khái niệm chung về tai biến môi trường
- 1.1.2. Tổng quan về tình hình tai biến môi trường tự nhiên
- 1.2. Tình hình nghiên cứu tai biến môi trường trên thế giới và tại Việt Nam
- 1.3. Giới thiệu chung về vùng nghiên cứu
- 1.4. Tiểu kết chương 1
- Chương 2: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu
- 2.1. Cơ sở lý luận
- 2.1.1. Phương pháp tiếp cận trong nghiên cứu tai biến môi trường
- 2.1.2. Sử dụng các mô hình địa không gian trong đánh giá tai biến môi trường
- 2.1.3. Cơ sở lựa chọn các phương pháp nghiên cứu
- 2.2. Phương pháp nghiên cứu
- 2.2.1. Phương pháp phân tích ảnh viễn thám và GIS
- 2.2.1.1. Dữ liệu ảnh viễn thám
- 2.2.1.2. Công nghệ GIS
- 2.2.2. Các phương pháp thống kê cặp và thống kê đa biến
- 2.2.2.1. Mô hình thống kê Bayes (Bayes Statistics)
- 2.2.2.2. Mô hình Hệ số tin cậy (Centainty Factor)
- 2.2.2.3. Mô hình hồi quy logistic (Logistic Regression - LR)
- 2.2.3. Các mô hình phân tích dữ liệu lớn (big data)
- 2.2.3.1. Mạng nơron nhân tạo (Artificial Neural Networks)
- 2.2.3.2. Mô hình vector hỗ trợ (Support Vector Machine- SVM)
- 2.2.3.3. Mô hình cây quyết định (Decision Tree - DT)
- 2.2.4. Các phương pháp phân tích chỉ số và mô hình hóa
- 2.2.4.1. Phương pháp đánh giá đa chỉ tiêu không gian (SMCE)
- 2.2.4.2. Chỉ số nguy cơ lũ quét (Flash Flood Potential Index- FFPI)
- 2.2.4.3. Mô hình Flow-R mô phỏng quá trình di chuyển của dòng lũ
- 2.2.5. Phương pháp đánh giá độ tin cậy
- 2.3. Tiểu kết chương 2
- Chương 3: Hiện trạng và xây dựng cơ sở dữ liệu tai biến môi trường tự nhiên tại khu vực nghiên cứu
- 3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ tai biến môi trường tại khu vực nghiên cứu
- 3.1.1. Đặc điểm địa hình - địa mạo
- 3.1.2. Đặc điểm địa chất
- 3.1.3. Đặc điểm khí tượng thủy văn
- 3.1.4. Các hoạt động nhân sinh
- 3.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu tai biến môi trường tự nhiên tại khu vực huyện Bảo Thắng và TP. Lào Cai, tỉnh Lào Cai
- 3.2.1. Cơ sở nguồn tài liệu
- 3.3.2. CSDL các vị trí xảy ra tai biến
- 3.4. Tiểu kết chương 3
- Chương 4. Áp dụng mô hình địa không gian đánh giá nguy cơ tai biến môi trường tự nhiên tại khu vực nghiên cứu
- 4.1. Đánh giá nguy cơ xảy ra tai biến môi trường tự nhiên khu vực huyện Bảo Thắng và TP. Lào Cai, tỉnh Lào Cai
- 4.1.1. Đánh giá nguy cơ xảy ra trượt lở
- 4.1.1.2. Kết quả phân tích sử dụng các mô hình dữ liệu lớn (big data)
- 4.1.1.3. Kết quả so sánh mức độ chính xác của các mô hình dự báo trượt lở
- 4.1.2. Đánh giá nguy cơ xảy ra lũ quét
- 4.1.2.1. Kết quả đánh giá nguy cơ xảy ra lũ quét
- 4.1.2.2. Kết quả mô phỏng lũ quét tại thung lũng Tả Phời
- 4.2. Phân vùng dự báo nguy cơ tai biến môi trường tự nhiên tại khu vực nghiên cứu
- 4.2.1. Kết quả tích hợp và phân vùng nguy cơ xảy ra tai biến
- 4.2.2. Đánh giá mức độ tin cậy của kết quả phân vùng
- 4.3. Định hướng quy hoạch không gian hướng tới mục tiêu phòng tránh các tai biến môi trường tự nhiên tại khu vực nghiên cứu
- 4.3.1. Các tiêu chí phục vụ quy hoạch sử dụng đất
- 4.3.1.1. Nhóm tiêu chí về kinh tế
- 4.3.1.2. Nhóm tiêu chí về xã hội
- 4.3.1.3. Nhóm tiêu chí về môi trường
- 4.3.2. Đề xuất quy hoạch không gian nhằm phòng tránh và giảm nhẹ tai biến
- 4.3.2.1. Định hướng quy hoạch không gian nhằm phòng tránh nguy cơ xảy ra tai biến
- 4.3.2.2. Các giải pháp thực hiện nhằm giảm thiểu tác động do tai biến gây ra
- 4.4. Tiểu kết chương 4