Đánh giá độ rủi ro động đất và ước lượng thiệt hại về nhà cửa và người cho các Quận 4,7 và Nhà Bè, TP.HCM sử dụng công GIS

Đối với cộng đồng đô thị thành phố Hồ Chí Minh, rủi ro địa chấn lại có thể đến từ một góc độ khác, đó là sự lan truyền chấn động địa chấn từ các trận động đất mạnh ở phạm vi khu vực, và

MỤC LỤC

Trang

Mở đầu 1

Chương I Các vấn đề chung 5

1 Các khái niệm cơ bản 5

2 Các tai biến tiềm ẩn do khoa học Trái Đất xác định 6

3 Đánh giá độ rủi ro động đất đô thị 7

4 Phương pháp luận đánh giá độ rủi ro động đất đô thị 7

5 Quy trình đánh giá độ rủi ro động đất đô thị 9

Chương II Xây dựng cơ sở dữ liệu tổng hợp 11

1 Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS 11

2 Công tác khảo sát, đo đạc và thu thập dữ liệu thực địa 15

3 Đưa dữ liệu thực địa vào cơ sở dữ liệu GIS 21

4 Các cơ sở dữ liệu chuyên đề phục vụ đề tài 26

Chương III Đánh giá khả năng rung động nền và hiệu ứng khuếch đại rung động nền tại khu vực các quận 4, 7 và huyện Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh……… 32

1 Đánh giá khả năng rung động nền bằng phương pháp xác suất 32

2 Đánh giá hiệu ứng khuếch đại rung động nền 49

3 Xây dựng đồ thị phổ phản ứng chuẩn cho các loại nền đất khu vực thành phố Hồ Chí Minh ……… 59

Chương IV Đánh giá chi tiết khả năng phá huỷ nền tại khu vực các quận 4, 7 và huyện Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh 64

1 Đặc điểm địa chất công trình khu vực các quận 4, 7 và huyện Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh 64

7 và huyện Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh 87

3 Đánh giá khả năng trượt lở nền khu vực các quận 4, 7 và huyện Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh 91

4 Đánh giá khả năng hoá lỏng nền đất khu vực các quận 4, 7 và huyện Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh 97

Chương V Xây dựng các mô hình nguồn động đất và hệ thống công cụ đánh giá rủi ro động đất bằng công nghệ GIS ……… 109

1 Xây dựng mô hình nguồn tuyến phát sinh động đất …… 109

2 Xây dựng các kịch bản động đất ……… 114

3 Xây dựng hệ thống hỗ trợ ra quyết định đánh giá rủi ro động đất cho thành phố Hồ Chí Minh 116

Chương VI Đánh giá thiệt hại trực tiếp do động đất gây ra đối với nhà cửa tại các quận 4, 7 và huyện Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh 126

1 Cơ sở lý thuyết 126

2 Số liệu về nhà cửa sử dụng 130

3 Đánh giá thiệt hại 138

4 Kết quả đánh giá thiệt hại nhà cửa do động đất 141

Chương VII Đánh giá thiệt hại về người do động đất gây ra tại các quận 4, 7 và huyện Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh 150

1 Cơ sở lý thuyết 150

2 Số liệu về dân số sử dụng 153

3 Đánh giá thiệt hại 155

Chương VIII Phương án tổng thể quản lý rủi ro động đất cho thành phố Hồ Chí Minh 162

1 Mở đầu 162

2 Mục tiêu và nhiệm vụ 163

3 Triển khai thực hiện 166

Kết luận và kiến nghị 170

Tài liệu tham khảo 173

CÁC TỪ VIẾT TẮT

KN&CN Khoa học và Công nghệ

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH

Trang

Hình 1.1.Quy trình đánh giá độ rủi ro động đất đô thị áp dụng cho

Hình 2.3 Sơ đồ đo sóng địa chấn theo phương pháp địa chấn khúc xạ 16

Hình 2.4 Nguyên lý chồng chập và nhận biết sóng ngang 17

Hình 2.5 Dạng băng ghi sóng ngang tại điểm đo 47 m sau khi chồng

Hình 2.6 Mô hình mặt cắt vận tốc thu được sau khi xử lý tài liệu 18

Hình 2.7 Mặt cắt vận tốc được xây dựng bằng các công cụ Pickwin

Hình 2.8 Vị trí các điểm đo địa vật lý được xác định trên Google

Hình 2.9 Hiển thị kết quả đo địa chấn trong cơ sở dữ liệu 5 quận 23

Hình 2.10 Bảng chọn chính của cơ sở dữ liệu khảo sát nhà cửa

Hình 2.16.Truy cập vào cơ sở dữ liệu khảo sát nhà cửa từ Lệnh đơn

Hình 2.17 Chọn một kịch bản từ cửa sổ Cơ sở dữ liệu Kịch bản 31

Hình 2.18 Xem báo biểu trong cơ sở dữ liệu Kịch bản 31

Hình 3.1 Bản đồ phân bố các vùng nguồn chấn động khu vực thành

Hình 3.2 Bản đồ phân bố gia tốc cực đại nền PGA dự báo cho chu kỳ

Hình 3.3 Bản đồ phân bố gia tốc cực đại nền PGA dự báo cho chu kỳ

Hình 3.4 Bản đồ phân bố gia tốc cực đại nền PGA dự báo cho chu kỳ

500 năm tại khu vực năm quận 1, 3, 4, 7 và huyện Nhà Bè 47 Hình 3.5 Bản đồ phân bố gia tốc cực đại nền PGA dự báo cho chu kỳ

1000 năm tại khu vực năm quận 1, 3, 4, 7 và huyện Nhà Bè 48

Hình 3.6 Sơ đồ phân bố các điểm đo địa chấn và các hố khoan trên

Hình 3.7 Bản đồ phân loại nền 5 quận nghiên cứu, thành phố Hồ

Hình 3.8 Bản đồ phổ gia tốc nền các quận nghiên cứu, chu kỳ 0,3

Hình 3.9 Bản đồ phổ gia tốc nền các quận nghiên cứu, chu kỳ 1,0

Hình 3.11 Đồ thị phổ phản ứng xây dựng cho các loại nền B, C, D và

E tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh (tính theo Campbell,

Hình 4.8 Bản đồ độ nhạy cảm hoá lỏng nền cho khu vực các quận 4,

Hình 4.9 Bản đồ xác suất hoá lỏng nền cho khu vực các quận 4, 7 và

Hình 4.10 Tương quan giữa dịch chuyển nền theo chiều ngang do

Hình 4.11 Bản đồ dịch chuyển ngang do hoá lỏng nền khu vực các

quận 4, 7 và huyện Nhà Bè (gộp với bản đồ cùng tên thành lập cho các quận 1 và 3), thành phố Hồ Chí Minh 107 Hình 4.12 Bản đồ lún nền do hoá lỏng khu vực các quận 4, 7 và

huyện Nhà Bè (gộp với bản đồ cùng tên thành lập cho các

Hình 5.1 Sơ đồ các hệ thống đứt gẫy sinh chấn sử dụng để xây dựng

mô hình nguồn tuyến áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh 112

Hình 5.2 Chấn tâm các động đất kịch bản có độ lớn M=5,5 giả thiết

được phát sinh trên các hệ đứt gẫy Sông Vàm Cỏ Đông và

Hình 5.3 Quy trình đánh giá độ rủi ro động đất đô thị bằng Hệ

Hình 5.7 Cửa sổ cho phép chỉnh sửa các tham số của nguồn tuyến 122

Hình 5.8 Cửa sổ cho phép chỉnh sửa các tham số của nguồn điểm tuỳ

Hình 6.1 Đường cong biểu thị các trạng thái phá huỷ nhẹ, trung

Hình 6.2 Ví dụ về đồ thị khả năng chịu lực của một toà nhà 129

Hình 6.3 Xác định phản ứng cực đại của một toà nhà bằng các đồ thị

Hình 6.4 Ví dụ về xác định phản ứng cực đại cho nhà loại URML 139

Hình 6.5 Đánh giá trạng thái phá huỷ cho nhà loại URML bằng

Hình 6.6 Đồ thị biểu diễn xác suất phá huỷ nhà loại URML 141

Hình 6.7 Phân bố giá trị rung động nền (PGA) tại khu vực nghiên

cứu do động đất kịch bản Sông Sài Gòn (a) và động đất kịch bản Sông Vàm Cỏ Đông (b) gây ra Cả hai động đất kịch bản đều có độ lớn 5,5 và độ sâu chấn tiêu là 12 km 142

Hình 6.8 Thiệt hại nhà cửa mức nhẹ (a) và trung bình (b) tại các

quận 4 và 7 do động đất kịch bản Sông Sài Gòn gây ra 148 Hình 6.9 Thiệt hại nhà cửa mức nhẹ (a) và trung bình (b) tại các

quận 4 và 7 do động đất kịch bản Sông Vàm Cỏ Đông gây

Hình 7.1 Mô hình hoá thương vong bằng cây sự kiện 152

Hình 7.2 Dự báo thiệt hại về người tại các quận 4,7 và Nhà bè ở mức

1 (a) và 2 (b) vào lúc 2 giờ sáng theo kịch bản Sông Sài

Hình 7.2 Dự báo thiệt hại về người tại các quận 4,7 và Nhà bè ở mức

1 (c) và 2 (d) vào lúc 14 giờ theo kịch bản Sông Sài Gòn 159 Hình 7.2 Dự báo thiệt hại về người tại các quận 4,7 và Nhà bè ở mức

1 (e) và 2 (f) vào lúc 17 giờ theo kịch bản Sông Sài Gòn 160

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Trang

Bảng 3.1 Tham số nguy hiểm động đất của các vùng nguồn phát

sinh động đất khu vực thành phố Hồ Chí Minh và lân cận 42

Bảng 3.2 Giá trị của các hệ số dùng để tính thành phần nằm ngang

Bảng 3.3 Phân loại nền đất địa phương theo tiêu chuẩn NEHRP

Bảng 4.1 Các chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất cơ lý của kiểu thạch

học bùn sét, bùn sét pha và sét thuộc phức hệ thạch học nguồn gốc sông biển đầm lầy (ambCOQ2)

Bảng 4.6 Các chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất cơ lý của kiểu thạch

học bùn sét, thuộc phức hệ thạch học nguồn gốc sông

Bảng 4.7 Các chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất cơ lý của kiểu thạch

Bảng 4.11 Các chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất cơ lý của kiểu thạch

Bảng 4.16 Tỉ lệ diện tích vùng có khả năng trượt lở nền đất 94

Bảng 4.17 Mức độ nhạy cảm hoá lỏng nền trong động đất của trầm

Bảng 4.18 Tỷ lệ của đơn vị bản đồ nhạy cảm đối với hoá lỏng nền 101

Bảng 4.19 Mối tương quan giữa xác suất có điều kiện và cấp độ

Bảng 4.20 Giá trị ngưỡng của gia tốc nền PGA(t) ứng với các giá trị

Bảng 4.21 Biên độ lún nền đặc trưng cho các cấp độ nhạy cảm hoá

Bảng 5.1: Đặc trưng cơ bản của các đới đứt gãy hoạt động chính

Bảng 5.2 Các hệ số hồi quy trong biểu thức quan hệ giữa magnitude

và độ dài đoạn đứt gẫy phá huỷ của Wells và Copersmith

Bảng 5.3 Các phương trình tắt dần chấn động sử dụng cho mô hình

Bảng 5.4 Quan hệ giữa gia tốc nền PGA và cấp chấn động I (theo

Bảng 5.5 Thông số của các động đất kịch bản theo nguồn tuyến sử

dụng trong tính toán rủi ro cho thành phố Hồ Chí Minh 115

Bảng 6.1 Phân loại nhà theo kết cấu và chiều cao 131

Bảng 6.3 Thiệt hại nhà cửa theo phường tại khu vực các quận 4, 7

và huyện Nhà Bè theo kịch bản động đất Sông Sài Gòn

Bảng 6.4 Thiệt hại nhà cửa theo phường tại khu vực các quận 4, 7

và huyện Nhà Bè theo kịch bản động đất Sông Vàm Cỏ

Bảng 6.5 So sánh giá trị cường độ chấn động trên mặt I (thang

MSK-64) gây ra bởi các trận động đất ngoài khơi Vũng Tàu ngày

5-6/8, 17/10 và 8/11năm 2005 từ các kết quả điều tra thực địa (theo

[4])với các giá trị I tương ứng tính toán theo kịch bản 146 Bảng 7.1 Thang phân cấp mức độ thương vong do động đất 150

Bảng 7.2 Tỷ lệ ngầm định để xác định phân bố dân cư 154

Bảng 7.3 Số người bị thiệt hại theo phường tại các quận 4, 7 và Nhà

Bè, thành phố Hồ Chí Minh theo kịch bản Sông Sài Gòn

Bảng 7.4 Số người bị thiệt hại theo phường tại các quận 4, 7 và Nhà

Bè, thành phố Hồ Chí Minh theo kịch bản Sông Vàm Cỏ

MỞ ĐẦU

Nằm trên lãnh thổ miền Nam Việt Nam, thành phố Hồ Chí Minh từ lâu nay vẫn được đánh giá là khu vực an toàn về mặt địa chấn Các số liệu quan trắc động đất đều cho thấy tính địa chấn không cao tại khu vực thành phố Động đất cực đại ghi nhận được năm 1968 là một trận động đất xảy ra

ở ngoài khơi, có chấn tâm nằm cách ranh giới thành phố Hồ Chí Minh khoảng 15 km về phía nam, với magnitude đạt 4,8 độ Rích ter Trên địa bàn thành phố, mạng lưới trạm quan trắc mới bắt đầu hoạt động từ năm 2006 chỉ ghi nhận được những trận động đất nhỏ có magnitude không vượt quá 3,0 độ Rích ter

Song, tính địa chấn thấp không phải là yếu tố duy nhất quyết định sự

an toàn về mặt địa chấn cho một khu vực Đối với cộng đồng đô thị thành

phố Hồ Chí Minh, rủi ro địa chấn lại có thể đến từ một góc độ khác, đó là sự lan truyền chấn động địa chấn từ các trận động đất mạnh ở phạm vi khu vực, và sự khuếch đại rung động nền do các hiệu ứng nền địa phương gây ra

dưới tải trọng của động đất Trên thực tế, nền đất yếu tại khu vực thành phố

Hồ Chí Minh có thể là một yếu tố góp phần không nhỏ vào sự khuếch đại rung động địa chấn gây ra bởi các trận động đất ở cả phạm vi khu vực lẫn địa phương Những chấn động làm rung chuyển các toà nhà cao tầng tại thành phố Hồ Chí Minh vào năm 2005 là những bằng chứng rõ ràng nhất về

sự lan truyền chấn động, do chúng được gây ra bởi hai trận động đất có độ lớn trung bình (M=5,1 và M=5,5) và có chấn tâm nằm trên thềm lục địa, cách thành phố Hồ Chí Minh khoảng 150 km về phía đông nam Mặc dù cả hai trận động đất này đều có độ lớn trung bình, và chấn động mà chúng tác động tới các khu vực đô thị chỉ lên tới cấp 5 tại Vũng Tàu và cấp 3 tại thành phố Hồ Chí Minh, nhưng ảnh hưởng của chúng gây ra đối với cộng đồng đô thị là hoàn toàn không nhỏ Tại thành phố Hồ Chí Minh, chấn động lan truyền từ các trận động đất đã làm rung chuyển các toà nhà cao tầng, gây hoảng loạn trong nhân dân Rung động của động đất được cảm nhận tại một khu vực rộng lớn của miền Trung Nam bộ và Nam bộ, cả trên đất liền lẫn ngoài khơi Tại huyện đảo Phú Quý, cửa sổ nhiều ngôi nhà bị bật tung, tại các giàn khoan ở mỏ Bạch hổ, động đất cũng đã làm cho giàn khoan số 6 bị chao nghiêng

Như vậy, có thể thấy đối với thành phố Hồ Chí Minh, vấn đề quản lý

rộng rãi Công việc quan trọng và rất thiết thực này dựa một phần rất lớn vào các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt

là trong lĩnh vực các khoa học về Trái Đất

Đề tài “Đánh giá độ rủi ro động đất và ước lượng thiệt hại về nhà cửa và người cho các quận 4, 7 và Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh sử dụng công nghệ GIS" là sự kế thừa của đề tài đã hoàn thành và được nghiệm thu năm 2008 nhan đề “Đánh giá độ rủi ro động đất cho thành phố Hồ Chí Minh trên cơ sở sử dụng GIS và các mô hình toán”, với cùng một phương

pháp luận được áp dụng nhưng ở mức độ chi tiết hơn và với phạm vi nghiên cứu được mở rộng thêm cho các quận mới là các quận 4, 7 và huyện Nhà Bè Kết quả của đề tài sẽ là những mảnh ghép bổ sung cho bức tranh toàn cảnh

về độ rủi ro động đất tại thành phố Hồ chí minh, đóng góp đáng kể trong việc phòng chống và giảm nhẹ hậu quả do động đất gây ra cho cộng đồng đô thị, làm cơ sở để lập dự án xây dựng bản đồ phân vùng và quản lý rủi ro động đất cho toàn bộ thành phố Hồ Chí Minh

Đề tài “Đánh giá độ rủi ro động đất và ước lượng thiệt hại về nhà cửa và người cho các quận 4, 7 và Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh sử dụng công nghệ GIS" do Viện nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật địa chất và dầu khí,

Tổng hội xây dựng Việt Nam chủ trì, Viện Vật lý địa cầu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam phối hợp thực hiện Đề tài được thực hiện trong thời gian hơn hai năm, từ giữa năm 2010 đến tháng 11 năm 2012, thu hút sự tham gia của đông đảo các nhà khoa học và cán bộ của hai cơ quan chính là Viện nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật địa chất và dầu khí, Tổng hội xây dựng Việt Nam và Trung tâm báo tin động đất và cảnh báo sóng thần, Viện Vật lý Địa cầu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam Ngoài ra, đề tài cũng

có sự đóng góp của các cơ quan khác như Khoa kỹ thuật địa chất và dầu khí, trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh, Liên đoàn Bản đồ địa chất miền Nam, Liên đoàn Địa chất công trình và địa chất thuỷ văn miền Nam, Công ty khảo sát xây dựng Sài Gòn, Trung tâm GIS Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh và nhiều cá nhân, các chuyên gia, các nhà khoa học khác

Báo cáo này tổng kết các kết quả thực hiện đề tài Ngoài phần Mở đầu

và phần Kết luận và Kiến nghị, các kết quả được trình bày trong 8 chương với các nội dung chính như sau Chương I giải thích một số khái niệm cơ sở

sử dụng trong đề tài, đồng thời giới thiệu khái quát nội dung và các bước thực hiện phương pháp luận đánh giá độ rủi ro động đất trong khuôn khổ đề tài Chương II mô tả việc xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ cho đề tài

Chương III trình bày các kết quả đánh giá khả năng rung động nền cho khu vực thành phố Hồ Chí Minh Chương IV trình bày các kết quả đánh giá chi tiết khả năng phá huỷ nền do động đất tại các quận 4, 7 và huyện Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh Chương V trình bày việc xây dựng các mô hình và công cụ tính toán trên môi trường GIS Các chương VI và VII trình bày phương pháp luận đánh giá thiệt hại do động đất gây ra đối với nhà cửa và người tại các quận nghiên cứu Chương VIII đề xuất một Phương án cụ thể quản lý rủi ro và giảm nhẹ thiệt hại do động đất cho thành phố Hồ Chí Minh Toàn bộ báo cáo tổng kết do PGS.TS Nguyễn Hồng Phương viết trên cơ sở tham khảo các báo cáo chuyên đề của đề tài

Thay mặt ban chủ nhiệm đề tài, chúng tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ khoa học và chuyên gia đã trực tiếp tham gia thực hiện và có những đóng góp lớn lao vào thành công của đề tài:

Nhóm chuyên gia tại Viện Vật lý Địa cầu, Viện KH&CN Việt Nam:

CN Phạm Thế Truyền, Viện Vật lý Địa cầu, Viện KH&CN VN;

KS Nguyễn Thanh Tùng, Viện Vật lý Địa cầu, Viện KH&CN VN;

Nhóm chuyên gia tại Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh:

Ths Hoàng Thị Hồng Hạnh, Khoa kỹ thuật Địa chất và Dầu khí;

Ths Trần Anh Tú, Khoa kỹ thuật Địa chất và Dầu khí;

TS Nguyễn Đình Tứ, Khoa kỹ thuật Địa chất và Dầu khí;

TS Nguyễn Minh Trung, Khoa kỹ thuật Địa chất và Dầu khí;

Nhóm chuyên gia tại Liên đoàn bản đồ địa chất miền Nam:

chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các đồng chí lãnh đạo, các chuyên gia và các nhà khoa học đã hỗ trợ và tạo điều kiện tốt cho việc thực hiện đề tài:

Sở khoa học và công nghệ thành phố Hồ Chí Minh

PGS TS Phan Minh Tân, Giám đốc Sở;

ThS Nguyễn Khắc Thanh, Trung tâm GIS;

ThS Phạm Trung Chính, chuyên viên

Cuối cùng, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất cả các đồng nghiệp, các cán bộ các cơ quan ở Trung ương và thành phố Hồ Chí Minh, những người đã trực tiếp hay gián tiếp đóng góp vào những thành quả của đề tài này

Chương I CÁC VẤN ĐỀ CHUNG

1 Các khái niệm cơ bản

Cho đến nay, các nguyên lý cơ bản của quy trình đấu tranh với các dạng thức thiên tai khác nhau đó được hình thành ở hầu khắp các quốc gia trên thế giới Trên cơ sở các nguyên lý này, các phương pháp đề ra nhằm giảm nhẹ thiệt hại của từng loại thiên tai cũng được xây dựng Trong lĩnh vực nghiên cứu động đất, việc đánh giá dự báo mức độ rủi ro nhằm giảm nhẹ thiệt hại do động đất gây ra cho một khu vực đô thị dựa trên ba khái niệm cơ bản và quan trọng

bao gồm Độ nguy hiểm động đất, Khả năng bị tổn thương do động đất và Độ rủi ro động đất

Độ nguy hiểm động đất

Độ nguy hiểm động đất là xác suất xuất hiện của một chấn động địa chấn

do động đất gây ra tại một vùng cho trước trong một khoảng thời gian cho trước Chấn động địa chấn có thể được đo bằng cường độ theo thang cấp độ mạnh, biên độ rung động nền hay các tham số khác sử dụng trong thiết kế xây dựng kháng chấn Trong đề tài này, hai thông số rung động nền được sử dụng

để biểu thị độ nguy hiểm động đất là gia tốc cực đại nền (PGA) và phổ gia tốc nền (SA)

Khả năng bị tổn thương do động đất

Khái niệm này còn được gọi là Điểm yếu hay Độ nhạy cảm thiệt hại, là

đại lượng không phụ thuộc vào đơn vị tiền tệ, và thường được xét tương ứng

với mỗi một Yếu tố chịu rủi ro Ở đây các Yếu tố chịu rủi ro được hiểu là tất

cả các đối tượng có mặt trên khu vực nghiên cứu, bao gồm cả những đối tượng trực tiếp của động đất như nhà cửa, đê điều và các hệ thống giao thông, thông tin liên lạc, hay gián tiếp như những tổn thất về kinh tế hay xã hội

Độ rủi ro động đất

Độ rủi ro động đất là xác suất xảy ra những tổn thất về kinh tế xã hội do động đất gây ra tại một khu vực cho trước, trong một khoảng thời gian cho trước

Độ rủi ro động đất, độ nguy hiểm động đất, khả năng bị tổn thương của các yếu tố chịu rủi ro liên hệ với nhau bởi biểu thức:

n

i i

i V E H

R (I.1)

ở đây E là yếu tố chịu rủi ro; V là khả năng bị tổn thương, biểu thị số đo của những tổn thất thành phần của giá trị; và H là độ nguy hiểm động đất Ký hiệu i biểu thị loại yếu tố rủi ro

Phương pháp luận của đề tài chỉ giới hạn phạm vi nghiên cứu cho hai yếu

tố chịu rủi ro là nhà cửa và người

2 Các tai biến tiềm ẩn do khoa học Trái Đất xác định

Trong đề tài này, các loại hình tai biến có nguồn gốc từ động đất được

coi là các tác nhân gây ra tổn thất cho cộng đồng được gọi chung là các tai biến

tiềm ẩn do khoa học trái đất xác định Chúng sẽ được nghiên cứu kỹ từ góc độ

khoa học để có thể áp dụng các công cụ và phương pháp hiệu quả nhằm đánh giá những rủi ro có thể có, xác định các biện pháp ngăn ngừa và giảm nhẹ thiệt hại mà các tai biến này có thể gây ra đối với cộng đồng

Các tai biến tiềm ẩn do khoa học Trái Đất xác định được xét đến trong đề tài này bao gồm:

1) Các đứt gẫy phá huỷ: là tác nhân gây ra rung động nền, tạo ra trên

mặt đất các đới phá huỷ hẹp chứa các đứt gẫy địa chất có kích thước khác nhau

2) Hoá lỏng nền đất: là hiện tượng nền đất bị suy giảm độ cứng và lực

gắn kết một cách đột ngột, thường xuất hiện khi nền đất chặt và bão hoà nước

bị rung động rất mạnh, kéo theo sự sụt lún và các chuyển động nền theo chiều nằm ngang

3) Trượt lở đất: là sự chuyển động của đất đá dọc theo sườn dốc địa hình

khi bị chấn động mạnh, có tác động phá huỷ đối với mọi đối tượng gặp trên quỹ đạo chuyển động của mình

Ngoài các hiện tượng đã nêu ở trên, sóng thần và triều giả tại các

hồ chứa cũng là các tai biến có nguồn gốc động đất Tuy nhiên, ảnh hưởng của

hai hiện tượng này sẽ không được xét đến trong khuôn khổ của đề tài này

3 Đánh giá độ rủi ro động đất đô thị

Một khu vực đô thị được hiểu là nơi tập trung nhiều dân cư và các hoạt

động xã hội (chính trị, kinh tế hay công nghiệp, v.v…) Trong một số trường hợp, khái niệm này không đồng nghĩa với khái niệm về một thành phố, mặc dù

tất cả các thành phố đều được coi là các khu vực đô thị Từ đây, độ rủi ro động đất đô thị có thể được định nghĩa như là khả năng bị thiệt hại của các yếu tố chịu rủi ro, tức là các yếu tố chịu ảnh hưởng của rung động do động đất gây ra

nằm trong khu vực đô thị đang xét

Đánh giá độ rủi ro động đất cho một khu vực đô thị về bản chất là việc ước lượng mức độ thiệt hại mà động đất có thể gây ra cho cộng đồng tại khu vực nghiên cứu Việc đánh giá độ rủi ro động đất đô thị sẽ cho kết quả đầu ra là một bức tranh toàn cảnh (dự báo) về những thiệt hại mà một trận động đất có thể gây ra cho cộng đồng đô thị Độ tin cậy và tính định lượng của các kết quả này phụ thuộc rât lớn vào dữ liệu sử dụng ban đầu và phương pháp luận áp dụng

4 Phương pháp luận đánh giá độ rủi ro động đất đô thị

Phương pháp luận đánh giá rủi ro động đất cho thành phố Hồ Chí Minh (dưới đây sẽ được gọi tắt là Phương pháp luận) bao gồm bốn nội dung chính, được mô tả dưới đây

4.1 Đánh giá khả năng rung động nền

Phương pháp luận hướng dẫn quy trình đánh giá khả năng rung động nền đất khu vực nghiên cứu và được trình bày theo các chuyên đề riêng biệt sau đây:

Cơ sở về rung động nền do động đất và việc xây dựng các bản đồ nguy hiểm động đất: căn cứ vào số liệu động đất và các kết quả nghiên cứu về

tính địa chấn của khu vực nghiên cứu cho đến thời điểm hiện tại, phương pháp luận đưa ra những chuẩn mực để tính toán và thành lập các bản đồ

rung động nền đất cho khu vực nghiên cứu

Xác định quy luật tắt dần chấn động: phương pháp luận lựa chọn phương

trình tắt dần chấn động biểu thị mối tương quan giữa các thông số dao

động nền đất với magnitude (hay cường độ chấn động) động đất thích

hợp nhất cho một kịch bản cụ thể tại khu vực nghiên cứu Đối với khu vực thành phố Hồ Chí Minh, chuyên đề này được thực hiện như một trong các bước thực hiện của quy trình thành lập bản đồ rung động nền

đất

4.2 Đánh giá hiệu ứng nền

Đánh giá điều kiện nền và các hiệu ứng khuếch đại rung động nền địa phương: phương pháp luận trình bày cơ sở phân loại nền đất và phương

pháp xác định các hệ số khuếch đại cho các nền đất địa phương, dựa trên

các tiêu chuẩn địa chất công trình và địa chất thuỷ văn

Xây dựng đồ thị phổ phản ứng chuẩn cho các loại nền: phương pháp

luận mô tả quy trình xác định mối tương quan giữa phổ gia tốc, phổ dịch chuyển và các chu kỳ dao động nền đặc trưng cho khu vực nghiên cứu Đây là các thông số rung động nền quan trọng sẽ được sử dụng trong các

tính toán độ rủi ro động đất

4.3 Đánh giá khả năng phá huỷ nền

Đề tài nghiên cứu ba loại phá huỷ nền do động đất gây ra là đứt gẫy phá huỷ trên mặt, sự trượt lở đất và sự hoá lỏng nền đất Phương pháp luận trình bày những lý thuyết cơ sở về các hiện tượng này, đồng thời cũng mô tả các tiêu chuẩn và phương pháp đánh giá khả năng xảy ra các hiện tượng này tại khu vực nghiên cứu bằng công nghệ GIS kết hợp với việc sử dụng các tài liệu địa chất công trình và viễn thám

4.4 Đánh giá tổn thất trực tiếp do động đất gây ra đối với nhà cửa

Kết quả đánh giá độ nguy hiểm động đất dưới dạng các thông số dao động nền như gia tốc cực đại nền, vận tốc hạt cực đại, phổ gia tốc và phổ dịch chuyển được sử dụng để tính xác suất gây ra thiệt hại đối với nhà cửa tại Hồ

Chí Minh Sự thiệt hại này được biểu thị qua năm trạng thái phá huỷ là Không

bị phá huỷ, Nhẹ, Trung bình, Nặng và Bị phá huỷ hoàn toàn và được tính toán

bằng các phương pháp xác suất Để có được các kết quả này với độ tin cậy cao, vấn đề rất quan trọng là phải xây dựng được một cơ sở dữ liệu về hiện trạng nhà cửa tại Hồ Chí Minh với độ chi tiết và độ chính xác cao (tỷ lệ từ 1:5000 đến 1:2000), và phải có các xử lý chi tiết đối với các dữ liệu này để phân loại các công trình xây dựng tại Hồ Chí Minh theo các tiêu chuẩn quốc tế về kết cấu

và chức năng sử dụng Phương pháp luận mô tả tiêu chuẩn phân loại được sử dụng cho Hồ Chí Minh và hướng dẫn khảo sát, đối sánh và cập nhật các dữ liệu hiện tại cho phù hợp với các tiêu chuẩn phân loại đã chọn Đồng thời, để xác định cụ thể nguồn gây thiệt hại, vấn đề lựa chọn những “kịch bản”động đất khác nhau, với những khả năng xuất hiện và mức độ tàn phá khác nhau tại khu

vực nghiên cứu cũng được xem xét

4.5 Đánh giá tổn thất về người do động đất

Phương pháp luận mô tả phương pháp xác định những thiệt hại về người

do một trận động đất gây ra tại khu vực nghiên cứu, với giả thiết rằng con số thiệt hại và mức độ nghiêm trọng của thiệt hại loại này có liên quan trực tiếp tới những tổn thất về nhà cửa Con số thiệt hại về người do nhà đổ sẽ được ước lượng theo hai yếu tố là: 1) thời điểm xảy ra động đất trong một ngày, căn cứ vào tiêu chuẩn về chức năng sử dụng của ngôi nhà, và 2) kết cấu của từng loại nhà Tuy nhiên, cũng cần nhấn mạnh rằng các dữ liệu về thiệt hại do động đất gây ra đối với nhà cửa và cộng đồng ở nước ta hiện nay còn rất hạn chế, đặc biệt là các số liệu về mối tương quan giữa độ mạnh của động đất, kết cấu của công trình và số lượng người bị thiệt hại, do đó việc xây dựng một phương pháp luận có tính chuẩn hoá đối với thể loại thiệt hại này sẽ còn phải được tiếp tục nghiên cứu trong nhiều năm tới

5 Quy trình đánh giá độ rủi ro động đất đô thị

Trên hình 1.1 minh hoạ quy trình thực hiện phương pháp luận theo các nội dung đã mô tả ở trên Đây là quy trình tổng quát, có thể được áp dụng không chỉ cho thành phố Hồ Chí Minh, mà còn cả các thành phố lớn nằm trong vùng bị ảnh hưởng động đất trên toàn đất nước

Từ hình 1.1, có thể thấy quá trình đánh giá độ nguy hiểm động đất bao gồm hai nội dung chính là: 1a) đánh giá khả năng rung động nền và 1b) đánh giá khả năng phá huỷ nền cho khu vực nghiên cứu Còn việc đánh giá độ rủi ro động đất lại bao gồm hai nội dung chính là: 2a) đánh giá tổn thất trực tiếp do động đất gây ra đối với nhà cửa và 2b) đánh giá thiệt hại về người do động đất Các nội dung chính của quy trình được thực hiện lần lượt, theo trình tự chỉ ra bằng các mũi tên Theo quy trình này, có thể thấy giữa các thành phần của toàn

bộ cấu trúc có mối quan hệ nhân quả với nhau, tức là các kết quả của mỗi giai đoạn có thể được xem như là số liệu đầu vào trực tiếp cho giai đoạn tiếp theo

Đánh giá khả năng phá huỷ nền

2 ĐÁNH GIÁ ĐỘ RỦI RO ĐỘNG ĐẤT

Chương II XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU TỔNG HỢP

1 Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS

1.1 Thiết kế cơ sở dữ liệu

Đánh giá rủi ro động đất đô thị là một quy trình phức tạp bao gồm nhiều bước thực hiện, với nhiều phương pháp nghiên cứu và công cụ khác nhau được áp dụng Công việc này đòi hỏi sự đóng góp của nhiều chuyên gia trong những lĩnh vực rất chuyên sâu như động đất, địa chất kiến tạo, địa công trình, công nghệ thông tin, GIS, v.v Chính vì vậy, tập hợp các số liệu thu thập được trong quá trình thực hiện đề tài không chỉ phong phú về thể loại và khuôn dạng, mà còn rất đồ sộ về khối lượng Ngoài ra, các kết quả tính toán thiệt hại do động đất gây ra cũng chiếm thể tích không nhỏ và cần được đưa vào lưu trữ trong cơ sở dữ liệu

Do phạm vi nghiên cứu thay đổi theo từng nội dung nghiên cứu, khuôn khổ các bản đồ chuyên đề trong cơ sở dữ liệu cũng rất khác nhau Trong khi việc đánh giá độ nguy hiểm động đất khu vực thành phố Hồ Chí Minh đòi hỏi một phạm vi nghiên cứu rộng bao trùm cả vùng lãnh thổ và thềm lục địa miền Nam Việt Nam thì việc đánh giá rủi ro động đất đô thị chỉ giới hạn trong khuôn khổ các quận 4, quận 7 và huyện Nhà Bè (từ đây trong báo cáo này sẽ được gọi ngắn gọn là các quận nghiên cứu)

Xuất phát từ yêu cầu chuyên môn và lưu ý tới những đặc điểm nêu trên, hai cơ sở dữ liệu được thiết kế để phục vụ cho đề tài Cơ sở dữ liệu thứ

nhất mang tên 5 quận, được thiết kế để lưu trữ toàn bộ các dữ liệu đầu vào

phục vụ cho các tính toán thiệt rủi ro của đề tài Ngoài các dữ liệu mới thu thập được cho các quận nghiên cứu trong khuôn khổ đề tài này, toàn bộ các

dữ liệu của quận Một và quận Ba đã thu thập được trong đề tài trước đây cũng được gộp vào cơ sở dữ liệu Chính vì thế mà cơ sở dữ liệu được mang

tên là 5 quận Cơ sở dữ liệu thứ hai có tên gọi là Kịch bản, được thiết kế để

lưu trữ toàn bộ các kết quả đầu ra sau khi tính toán thiệt hại theo các kịch bản động đất

Trên hình 2.1 minh hoạ sơ đồ cấu trúc tổng quát của cơ sở dữ liệu 5 quận Từ giao diện chính của cơ sở dữ liệu, người sử dụng có thể truy cập

chuyên đề Giao diện chính của cơ sở dữ liệu được tuỳ biến, với các lệnh

đơn (Menu) được tạo thêm đại diện cho các nhóm chuyên chính Mỗi lệnh

đơn lại bao gồm một danh sách các mục nhỏ (Item), trong đó mỗi mục của

lệnh đơn ứng với một bản đồ chuyên đề Các mũi tên trên hình vẽ biểu thị

hướng truy cập từ giao diện chính tới các bản đồ chuyên đề Cấu trúc này tạo

ra cơ chế mở và cho phép bổ sung vào cơ sở dữ liệu các chuyên đề và các

bản đồ mới trong tương lai (các hình chữ nhật có dấu ba chấm)

Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc của cơ sở dữ liệu 5 Quận

Từ hình 2.1 có thể thấy cấu trúc mềm dẻo của cơ sở dữ liệu 5 Quận

còn cho phép cập nhật các dữ liệu mới cả trong trường hợp phạm vi nghiên

cứu được mở rộng sang các quận khác Khi đó, phạm vi các bản đồ chuyên

đề cũng được mở rộng theo, và cơ sở dữ liệu có thể mang tên gọi mới, chẳng

hạn 7 Quận, 9 Quận, v.v cho đến khi phạm vi nghiên cứu phủ kín toàn bộ

các quận của thành phố Hồ Chí Minh

Khởi động CSDL 5 Quận

Trên hình 2.2 minh hoạ sơ đồ cấu trúc của cơ sở dữ liệu Kịch bản Về

cơ bản, cấu trúc của cơ sở dữ liệu này cũng giống như cấu trúc của cơ sở dữ

liệu 5 Quận, trừ hai điểm khác biệt Khác biệt thứ nhất là trong cơ sở dữ liệu

Kịch bản có hai giao diện đồ hoạ Giao diện bên ngoài là một bảng chọn

chính chứa danh sách các kịch bản đã tính sẵn Sau khi đã chọn một kịch

bản, người sử dụng mới truy cập tới giao diện bên trong, từ đây mọi thao tác

diễn ra giống như trong cơ sở dữ liệu 5 Quận Khác biệt thứ hai là ngoài các

bản đồ chuyên đề, cơ sở dữ liệu Kịch bản còn chứa cả danh sách các Báo

biểu mô tả thiệt hại về nhà cửa và người

Khởi động CSDL Kịch bản

Giao diện chính: Bản đồ rung động nền

Menu: Chuyên đề 1 Menu: Chuyên đề 2 … Menu: Chuyên đề cuối

Item: Báo biểu 1

Item: Báo biểu 2

Item: Báo biểu cuối

1.2 Các nguồn dữ liệu

Cho đến nay, toàn bộ số liệu của đề tài được thu thập chủ yếu bằng hai phương thức Phương thức thứ nhất là khai thác dữ liệu từ những nguồn hiện có, bao gồm kết quả của các công trình nghiên cứu trước đây cho Thành phố Hồ Chí Minh trong những lĩnh vực có liên quan như động đất, địa vật lý, địa chất kiến tạo, địa chất công trình, xây dựng, v.v Phương thức thứ hai là khảo sát thực địa và đo đạc tại hiện trường khu vực nghiên cứu

Về nội dung, toàn bộ số liệu của đề tài có thể được phân thành 8 nhóm chính, trong đó 5 nhóm đầu chủ yếu được khai thác từ các đề tài trước đây

[5, 9, 16, 17], bao gồm:

1) Số liệu địa chất kiến tạo và địa động lực khu vực thành phố Hồ Chí Minh và lân cận;

2) Số liệu động đất khu vực thành phố Hồ Chí Minh và lân cận;

3) Số liệu địa chất công trình và địa chất thuỷ văn thành phố Hồ Chí Minh;

4) Số liệu về hành chính và kinh tế xã hội thành phố Hồ Chí Minh; 5) Số liệu về nhà cửa tại thành phố Hồ Chí Minh

Ba nhóm số liệu mới được hoàn thành trong khuôn khổ đề tài này bao

3) Số liệu về các kịch bản rủi ro động đất và ước lượng thiệt hại cho các quận 4, 7 và huyện Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh

1.3 Công cụ

Công nghệ Hệ thông tin địa lý được áp dụng để xây dựngcác cơ sở dữ liệu chuyên đề có cấu trúc của các cơ sở dữ liệu GIS tổng hợp, cho phép lưu trữ nhiều dạng số liệu thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau trong môi trường GIS

và khi cần có thể được sử dụng một cách hiệu quả nhất cho các tính toán định lượng và công tác nghiên cứu của đề tài

Phần mềm ArcView GIS, một phần mềm GIS với nhiều chức năng

mạnh về quản lý và xử lý đồ họa được lựa chọn làm công cụ và môi trường hiển thị cơ sở dữ liệu và các kết quả ứng dụng trên máy tính Ngôn ngữ lập

trình Avenue của phần mềm này cũng được sử dụng để viết các chương trình

tạo ra các công cụ xử lý chuyên biệt và tuỳ biến giao diện của cơ sở dữ liệu tổng hợp Cơ chế mở của các cơ sở dữ liệu GIS cho phép dễ dàng bổ sung và cập nhật các dữ liệu mới theo thời gian

2 Công tác khảo sát, đo đạc và thu thập dữ liệu thực địa

Trong khuôn khổ đề tài, công tác thực địa được tổ chức với hai nội dung khác nhau

Trong nội dung thứ nhất, để phục vụ cho các đánh giá định lượng về khả năng phá huỷ nền đất, phương pháp địa vật lý thăm dò được áp dụng với

độ chi tiết cao tại các quận 4, 7 và huyện Nhà Bè để dùng máy đo xác định các giá trị vận tốc sóng ngang nằm trong các lớp đất nền trong khoảng 30 m

từ trên mặt xuống (VS30) Các giá trị này sẽ là một trong những tham số quan trọng cho phép phân loại nền đất theo các độ cứng khác nhau, từ đó đánh giá các hiệu ứng nền địa phương và phản ứng của nền đất trước tác động của động đất

Trong nội dung thứ hai, lưu ý tới sự thay đổi hiện trạng nhà cửa do tốc

độ xây dựng hiện nay tại thành phố Hồ Chí Minh, công tác thực địa được tổ chức quy mô tại các quận 4, 7 và huyện Nhà Bè để khảo sát, đối sánh và cập nhật những biến động về dữ liệu nhà cửa Đây là hình thức khảo sát thực địa

dưới dạng "dạo trên hè phố" (sidewalk), đòi hỏi nhiều thời gian, sự kiên

nhẫn của cán bộ khảo sát và sự hợp tác của các cơ quan và chủ nhà Các dữ liệu về nhà cửa được đưa vào cơ sở dữ liệu, được khai thác để tính toán thiệt hại do động đất và sẽ được cập nhật thường xuyên để đảm bảo độ tin cậy cho các kết quả đánh giá rủi ro trong tương lai

Đo đạc và xử lý các dữ liệu địa vật lý

Trong khuôn khổ đề tài, hai phương pháp địa vật lý thăm dò là phương pháp địa chấn khúc xạ và phưong pháp vi địa chấn khúc xạ được áp dụng để xác định vận tốc sóng ngang trong các lớp trầm tích phân bố từ trên

mặt đất tới độ sâu 30 m [15]

a Phương pháp địa chấn khúc xạ

Phương pháp địa chấn khúc xạ dựa trên việc tạo dao động, thu nhận

và phân tích sóng đàn hồi truyền trực tiếp từ nguồn rung động và sóng khúc

xạ từ các ranh giới phân chia vận tốc tới các máy thu Hình 2.3 biểu diễn nguyên lý của phương pháp địa chấn khúc xạ

Hình 2.3 Sơ đồ đo sóng địa chấn theo phương pháp địa chấn khúc xạ

Để tạo rung động có sóng ngang, người ta sử dụng một thanh gỗ rộng bản tương đối dài và tác động lên nó một tải trọng lớn bằng cách dùng búa tạ đập vào hai đầu của thanh gỗ tạo nguồn kích động rung động ngang Trong khi

đó, trục nhậy của máy thu chấn sẽ được thiết kế sao cho có thể thu rung động theo phương nằm ngang và được đặt song song với chiều của thanh gỗ làm cho chúng ghi ưu tiên dao động ngang kích động tại đầu thanh gỗ Để khẳng định lại rung động nhận được là sóng ngang, chuyển sang đầu bên kia của thanh gỗ kích động theo chiều ngược lại Rung động nhận được lúc này sẽ ngược pha với rung động nhận được lúc trước Sóng ngang nhận được khi đập

ở một đầu thanh gỗ sẽ ngược pha với sóng ngang nhận được khi đập ở phía đối diện Đây là tiêu chuẩn để xác định rung động của sóng ngang S Phương pháp này cho phép sử dụng nhiều máy thu chấn và xử lý số liệu hoàn toàn giống như trong phương pháp địa chấn phản xạ thông thường Nói chung,

bằng phương pháp như vậy, bức tranh sóng sẽ đơn giản hơn do trên băng ghi

sẽ không có các sóng phản xạ nhiều lần Hình 2.4 minh hoạ dao dộng sóng S nhận được bằng phương pháp đã nêu

Hình 2.4 Nguyên lý chồng chập và nhận biết sóng ngang

Phương pháp phân tích số liệu dựa trên việc xây dựng các biểu đồ thời khoảng của các sóng S thu nhậntại khu vực nghiên cứu Từ các băng ghi

sóng thu nhận từ thực địa trên cùng một tuyến, chương trình xử lý PikWin

cho phép xây dựng một băng ghi chồng chập của hai băng sóng đơn lẻ ghi được khi đập ở hai phía thanh gỗ để dễ dàng nhận biết sóng ngang và đánh dấu các thời điểm tới đầu tiên của sóng, thiết lập nên biểu đồ thời khoảng cho điểm đó (hình 2.5) Bằng cách làm tương tự đối với các điểm nổ khác nhau trên tuyến, một biểu đồ thời khoảng chung cho toàn tuyến đo được xây

dựng Qua chương trình xử lý PLOTRA, bức tranh về mặt cắt vận tốc khu

vực nghiên cứu sẽ được tạo nên (hình 2.6)

Hình 2.5 Dạng băng ghi sóng ngang tại điểm đo 47 m sau khi chồng

chập

Hình 2.6 Mô hình mặt cắt vận tốc thu được sau khi xử lý tài liệu

b Phương pháp vi địa chấn khúc xạ

Phương pháp vi địa chấn khúc xạ ReMi (Reffrection microtremor Method) dựa trên hai giả thiết ban đầu cơ bản Thứ nhất là thiết bị ghi địa chấn khúc xạ thông thường được thiết lập giống như trong phương pháp địa chấn thăm dò nông đối với sóng dọc P có thể ghi được một cách hiệu quả các sóng mặt tại các tần số thấp Thư hai là sự biến đổi tần số trong mô hình

2 chiều đơn giản của đường ghi vi địa chấn có thể tách các sóng Rayleigh khỏi các sóng địa chấn đến khác và cho phép nhận biết vận tốc pha ngược với các vận tốc biểu kiến Ưu điểm của phương pháp này là nó cho phép làm việc tốt trong trường hợp có nhiễu địa chấn tại các khu công nghiệp, đô thị Các phương tiện giao thông và các xe vận tải, và thậm chí cả gió tác động đến cây cối, nhà cửa và các nguồn gây sóng mặt khác đều ít có ảnh hưởng đến các kết quả đo trong phương pháp này

Nguồn số liệu sử dụng để tính mặt cắt vận tốc cho các điểm đo cũng chính là nguồn số liệu thu nhận qua các băng ghi địa chấn đã tiến hành trong phương pháp địa chấn khúc xạ đã mô tả ở trên Để áp dụng phương pháp ReMi, chỉ có các băng ghi tại các điểm kích động bố trí tại các điểm 0 và 48

m được sử dụng Qua các phần mềm xử lý Pickwin và MASW1 mặt cắt vận tốc tại các điểm khảo sát tại khu vực nghiên cứu được xây dựng (hình 2.7)

Hình 2.7 Mặt cắt vận tốc được xây dựng bằng các công cụ Pickwin

và MASW1

c Công tác thực địa và kết quả xử lý dữ liệu

Trên cơ sở các tài liệu địa chất công trình có được, dựa trên tình hình thực tế ngoài hiện trường đã tiến hành đo đạc địa chấn thăm dò tại các quận

4, quận 7 và huyện Nhà Bè thành phố Hồ Chí Minh Các điểm đo này ngoài yêu cầu về mặt bằng (phải đủ rộng dài khoảng 200 m), phải cách xa các đường giao thông, các khu công nghiệp gây nhiễu ảnh hưởng đến các kết quả đo Do khu vực nghiên cứu vừa nằm trong khu vực đô thị lại là vùng trước kia có hệ thống kênh rạch phân bố nhiều nên những vị trí có thể thực hiện được công tác địa chấn thăm dò gặp nhiều khó khăn nhất là tại khu vực quận 4 Số tuyến thực hiện được tại khu vực nghiên cứu là 30 tuyến, trong

đó Quận 4 có 2 tuyến, quận 7 thực hiện 15 tuyến và huyện Nhà Bè 13 tuyến Trên hình 2.8 minh họa vị trí các tuyến đo và toạ độ các điểm đo được xác

định trước trên Google Earth tại quận 7

Hình 2.8 Vị trí các điểm đo địa vật lý được xác định trên Google Earth

Kết quả xử lý dưới dạng mặt cắt vận tốc tại từng điểm và trên các tuyến đo tại khu vực nghiên cứu được trình bày trong phần phụ lục của báo cáo Các kết quả xử lý dữ liệu bằng cả hai phương pháp địa chấn khúc xạ và

vi địa chấn khúc xạ cho thấy các mặt cắt thu được tại mỗi địa điểm đo tương đối phù hợp nhau Sự kết hợp hai phương pháp này sẽ cho một kết quả tốt nhất về mặt cắt vận tốc thu được từ mỗi điểm đo Các kết quả này sẽ được sử dụng trực tiếp vào việc phân loại nền đất tại khu vực nghiên cứu theo các tiêu chuẩn đã xác định trong phương pháp luận

Khảo sát và thu thập các dữ liệu về hiện trạng nhà cửa

Trên cơ sở bản đồ về hiện trạng nhà cửa, cơ sở hạ tầng được số hoá ở

tỷ lệ 1:2000 do Trung tâm GIS của Sở Khoa học và Công nghệ thành phố

Hồ Chí Minh cung cấp, các cuộc khảo sát thực địa đã được tiến hành nhằm đối sánh, bổ sung và phân loại nhà cửa tại các quận 4, 7 và huyện Nhà Bè,

thành phố Hồ Chí Minh [3, 17]

Đoàn khảo sát được chia thành nhiều tổ dưới sự kiểm tra hướng dẫn của các chuyên gia Các cán bộ khảo sát đã tiến hành khảo sát các công trình xây dựng trên toàn bộ các khu phố, các ngõ phố, các cụm dân cư trên địa bàn theo mẫu phiếu điều tra đã lập sẵn Khi đến địa bàn, các tiêu chuẩn trong phiếu điều tra được các cán bộ tham gia ghi lên phiếu và đồng thời thể hiện trực tiếp lên trên bản đồ Các phiếu thực địa được tập hợp và đóng thành quyển báo cáo thực địa và được giao nộp như sản phẩm của đề tài Các dữ liệu về nhà cửa tại khu vực nghiên cứu được trình bày chi tiết trong chương

VI của báo cáo này

3 Đƣa dữ liệu thực địa vào cơ sở dữ liệu GIS

Trong khuôn khổ đề tài, một khối lượng lớn các dữ liệu mới được thu thập từ các chuyến khảo sát thực địa đã được xử lý và đưa vào lưu trữ trong

cơ sở dữ liệu 5 quận Dưới đây mô tả việc nối kết các dữ liệu đo địa vật lý

và khảo sát phân loại nhà cửa tại các quận 4, 7 và Huyện Nhà Bè , thành phố

Hồ Chí Minh vào môi trường GIS và xây dựng các công cụ hỗ trợ cho công tác quản lý và xử lý các cơ sở dữ liệu thành phần

3.1 Nối kết các kết quả khảo sát địa vật lý vào cơ sở dữ liệu 5 quận

Các dữ liệu gốc nhận được từ các phép đo địa vật lý được đưa vào lưu trữ trong cơ sở dữ liệu GIS tổng hợp của đề tài Ngôn ngữ Avenue được sử dụng để viết các chương trình cho phép tuỳ biến giao diện và chạy các phần mềm chuyên dụng để hiển thị và xử lý các dữ liệu gốc ngay trong môi

trường phần mềm Arcview GIS, là môi trường chung của cơ sở dữ liệu 5 quận

Toàn bộ các dữ liệu đo địa vật lý được đưa lên bản đồ địa chất công

trình trong mục Địa chất của cơ sở dữ liệu GIS tổng hợp Để truy cập vào

các dữ liệu đo địa vật lý, người sử dụng cần kích hoạt lớp thông tin Điểm đo địa chấn của bản đồ này, sau đó chọn công cụ Hot Link và kích tiếp trỏ

chuột vào một điểm đo bất kỳ trên bản đồ Lúc đó một cửa sổ sẽ được mở ra hiển thị các kết quả đo và mặt cắt vận tốc tại điểm đo vừa chọn (hình 2.9)

3.2 Xây dựng công cụ nhập, quản lý và tra vấn các dữ liệu về nhà cửa

Công cụ nhập, quản lý và tra vấn các dữ liệu về nhà cửa của đề tài

được xây dựng bằng các chương trình viết trên ngôn ngữ Avenue cho phép

thực hiện các thao tác ngay trên môi trường của cơ sở dữ liệu 5 quận

3.2.1 Truy cập vào cơ sở dữ liệu

Để truy cập vào Cơ sở dữ liệu khảo sát nhà cửa, người sử dụng cần

chọn lệnh đơn Xây dựng rồi chọn “Cơ sở dữ liệu khảo sát hiện trạng nhà cửa“ Thao tác này sẽ mở ra bảng chọn chính của cơ sở dữ liệu, bao gồm ba

lựa chọn chính là: truy cập vào cơ sở dữ liệu, tra vấn dữ liệu và thoát khỏi cơ

sở dữ liệu (hình 2.10)

Để mở cơ sở dữ liệu khảo sát nhà cửa, người sử dụng chỉ cần nhắp

chuột vào nút “Cơ sở dữ liệu nhà cửa” trong bảng chọn chính Khi đó cửa

sổ “Cơ sở dữ liệu“ sẽ hiện ra như minh hoạ trên hình 2.11

3.2.2 Nhập/chỉnh sửa dữ liệu

Cửa sổ cơ sở dữ liệu hiển thị một bảng chứa toàn bộ cơ sở dữ liệu khảo sát nhà cửa, với các trường được xây dựng từ các mục của phiếu điều tra Người sử dụng có thể xem dữ liệu chứa trong bảng bằng cách sử dụng các thanh cuộn nằm ở phía dưới và bên phải màn hình Cũng từ đây, người

sử dụng có thể chọn nút “Start edit“ để thực hiện một trong các thao tác sau

đây:

a) xoá một bản ghi đã đánh dấu từ cơ sở dữ liệu Để làm việc này, người sử

dụng chỉ cần nhắp chuột vào thanh ghi định xoá rồi nhấn phím “Delete”; b) nhập một thanh ghi mới vào cơ sở dữ liệu

c) Thoát khỏi cửa sổ nhập liệu bằng cách nhấn nút “Close”

Để thực hiện bước thao tác b), trước hết người sử dụng cần nhắp

chuột vào phím ”Input” để truy cập vào cửa sổ nhập liệu Tại đây, người sử

dụng có thể thực hiện các thao tác nhập dữ liệu theo các mục của phiếu điều tra thực địa Các hộp danh sách sổ với các giá trị ngầm định giúp cho người nhập dữ liệu có thể thao tác nhanh và dễ dàng chỉ bằng thao tác nhấn chuột, đồng thời tránh được những nhầm lẫn và sai sót của thao tác gõ ký tự Trên hình 2.12 minh hoạ một trong những hộp danh sách được thành lập theo tiêu chuẩn của phương pháp luận, cho phép chọn một chuỗi ký tự để nhập vào cơ

sở dữ liệu thay vì gõ vào

Hình 2.9 Hiển thị kết quả đo địa chấn trong cơ sở dữ liệu 5 quận

Hình 2.10 Bảng chọn chính của cơ sở dữ liệu khảo sát nhà cửa

Thành phố Hồ Chí Minh

Hình 2.11 Cửa sổ “Cơ sở dữ liệu”

Hình 2.12 Cửa sổ nhập dữ liệu 3.2.3 Tra vấn dữ liệu

Chức năng tra vấn dữ liệu cho phép người sử dụng tìm kiếm các dữ liệu có cùng thuộc tính theo một tiêu chí (từ khoá) nào đó và kết xuất ra một tập dữ liệu mới Công cụ tra vấn cho phép chọn cùng một lúc một vài tiêu chí để thực hiện kết xuất dữ liệu Chức năng tra vấn dữ liệu được thực hiện

bằng cách nhấn nút “Tìm kiếm dữ liệu” trên bảng chọn chính (hình 2.10)

Do cơ sở dữ liệu được quản lý bằng phần mềm ArcView, mọi thao tác

với cơ sở dữ liệu được thực hiện dễ dàng và thuận tiện trong môi trường của phần mềm này Người sử dụng có thể sử dụng các công cụ và chức năng

ngầm định của ArcView để hiển thị, cập nhật, chỉnh sửa và in các sản phẩm

đồ họa từ cơ sở dữ liệu ra máy in với độ chính xác, hình thức đẹp và chất lượng cao

4 Các cơ sở dữ liệu chuyên đề phục vụ đề tài

Hai cơ sở dữ liệu chuyên đề được xây dựng, có tên gọi là 5 quận và Kịch bản, được thiết kế để làm việc trên môi trường của phần mềm ArcView GIS

4.1 Cơ sở dữ liệu 5 quận

Cơ sở dữ liệu 5 quận chứa toàn bộ các bản đồ chuyên đề được xây

dựng cho các quận phạm vi nghiên cứu là các quận 4, 7 và huyện Nhà Bè , đồng thời các dữ liệu mới được gộp vào trong cùng khuôn dạng với các kết quả xử lý dữ liệu của đề tài trước đây với các dữ liệu được thu thập từ hai quận 1 và 3, thành phố Hồ Chí Minh Toàn bộ các bản đồ được nhóm theo chuyên đề và được thiết kế để có thể truy cập từ bảng chọn chính của cơ sở

dữ liệu qua các lệnh đơn được tuỳ biến trên giao diện của phần mềm ArcView GIS Các lệnh đơn đại diện cho từng chuyên đề được mô tả chi tiết dưới đây

4.1.1 Lệnh đơn Địa chất

Lệnh đơn này được minh hoạ trên hình 2.13 Khi chọn lệnh đơn này, người sử dụng có thể truy cập tới các bản đồ thuộc chuyên đề địa chất, đã được số hoá và thành lập cho các quận nghiên cứu Chuyên đề này gồm ba bản đồ: bản đồ địa chất thuỷ văn, bản đồ địa chất công trình và bản đồ phân loại nền

4.1.2 Lệnh đơn Khả năng rung động nền

Lệnh đơn Khả năng rung động nền quản lý các dữ liệu và kết quả nghiên cứu động đất và đánh giá khả năng rung động nền đất tại năm quận, trong đó có các quận nghiên cứu (hình 2.14) Từ lệnh đơn này, người sử dụng có thể mở bản đồ địa chấn kiến tạo cho khu vực Nam Bộ, hoặc truy cập vào các tập bản đồ gia tốc cực đại nền (PGA) tính bằng phương pháp xác suất cho các chu kỳ thời gian lần lượt bằng 250, 500 và 1000 năm Ngoài ra, các bản đồ phổ gia tốc nền (SA) xây dựng cho năm quận nghiên cứu với các chu kỳ dao động bằng 0,3 và 1,0 giây và chu kỳ thời gian lần lượt bằng 250, 500 và 1000 năm cũng được lưu trữ tại đây Đây là các dữ liệu đầu vào quan trọng cho các tính toán thiệt hại về nhà cửa và người tại khu vực các quận nghiên cứu

Hình 2.13 Lệnh đơn Địa chất

4.1.3 Lệnh đơn Khả năng phá huỷ nền

Lệnh đơn này được thiết kế để quản lý toàn bộ các kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng phá huỷ nền đất tại khu vực các quận nghiên cứu (hình 2.15) Toàn bộ nhóm chuyên đề bao gồm 8 bản đồ, được liệt kê theo tên gọi dưới đây:

kê theo tên gọi bao gồm :

1) Bản đồ phân loại nhà cửa theo chức năng sử dụng

2) Bản đồ phân loại nhà cửa theo mức độ kháng chấn

3) Bản đồ phân loại nhà cửa theo kết cấu

Hình 2.15 Lệnh đơn Khả năng phá huỷ nền

Hình 2.16 Truy cập vào cơ sở dữ liệu khảo sát nhà cửa từ Lệnh đơn

Xây dựng

4.2 Cơ sở dữ liệu Kịch bản

Cơ sở dữ liệu Kịch bản chứa toàn bộ các kết quả tính thiệt hại về nhà

cửa và người tại mỗi quận trong khu vực nghiên cứu theo các kịch bản động đất được giả thiết là phát sinh trên các hệ đứt gẫy sinh chấn chạy cắt qua hoặc gần địa bàn thành phố Hồ Chí Minh Các kết quả tính rủi ro cho từng kịch bản động đất được trình bày cho từng quận dưới dạng các bản đồ chuyên đề sau:

Ngoài ra, các báo biểu đã lập sẵn liệt kê các con số thống kê về thiệt hại nhà cửa và người cho từng kịch bản cũng được lưu trữ trong cơ sở dữ

liệu Kịch bản Các báo biểu được xây dựng sẵn theo mẫu bao gồm:

1) Báo cáo về thiệt hại nhà cửa theo kết cấu;

2) Báo cáo về thiệt hại nhà cửa theo phường;

3) Báo cáo về thiệt hại người tại thời điểm 2 h;

4) Báo cáo về thiệt hại người tại thời điểm 14 h;

5) Báo cáo về thiệt hại người tại thời điểm 17 h

Trên hình 2.17 minh hoạ bản đồ rung động nền của một kịch bản đã tính sẵn Giao diện đồ hoạ cho phép truy cập tới các bản đồ và báo biểu minh hoạ kết quả tính rủi ro cho kịch bản vừa chọn Hình 2.18 minh hoạ một báo biểu thống kê những thiệt hại về nhà cửa theo phường Các bản đồ và báo biểu được truy cập từ các lệnh đơn trên giao diện chính của cơ sở dữ liệu Các công cụ đã xây dựng cũng cho phép tra vấn các thông tin thuộc tính tại một điểm bất kỳ trên bản đồ và in ra các bản đồ và báo biểu kết quả