Nghiên cứu xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở khu vực xã Bản Díu, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang bằng phương pháp phân tích thống kê đa biến

Việc nghiên cứu này còn làm sáng tỏ được mối quan hệ, trọng số của các yếu tố tác nhân gây trượt lở đất trong khu vực, làm cơ sở cho việc hoạch định quy hoạch không gian nhằm giảm thiểu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Bùi Bảo Trung

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGUY CƠ TRƯỢT LỞ KHU VỰC XÃ BẢN DÍU, HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỐNG KÊ ĐA BIẾN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội, 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Bùi Bảo Trung

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGUY CƠ TRƯỢT LỞ KHU VỰC XÃ BẢN DÍU, HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỐNG KÊ ĐA BIẾN

Chuyên ngành: Địa chất học

Mã số: 60440201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: HDC: TS Nguyễn Thị Thu Hà

HDP: PGS.TSKH Trần Mạnh Liểu

Hà Nội, 2014

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, emhọc viên xin được gửi lời cảm ơn đến tất cả các Quý thầy cô

tham gia giảng dạy trong Khoa Địa chất,-Trường Đại học Khoa học tự nhiên, -Đại học Quốc gia Hà Nội, những người đã truyền đạt cho em những kiến thức hữu ích

về Địa chất, Địa kỹ thuật, Địa môi trường làm cơ sở cho em thực hiện tốt luận văn

EmHọc viên xin chân thành cảm ơn PGS.TSKH Trần Mạnh Liểu, TS Nguyễn Thị Thu Hà người đã trực tiếp hướng dẫn em để hoàn thành luận văn này

EmHọc viên cũng xin cảm ơn anh chị emcác đồng nghiệp trong Trung tâm Nghiên cứu Đô thị, -Đại học Quốc gia Hà Nội đã nhiệt tình, tạo điều kiện giúp đỡ trong thời gian làm luận văn

EmHọc viên xin chân thành cảm ơn Chương trình SRV-10/0026 “Tăng cường năng lực và chuyển giao công nghệ phục vụ giảm thiểu tai biến ở Việt Nam trong bối cảnh Biến đổi khí hậu” phase 2 đã tạo điều kiện giúp đỡ emhọc viên hoàn thành luận văn

Sau cùng cho emhọc viên gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã luôn tạo điều kiện tốt nhất cho emhọc viên trong suốt quá trình học cũng như thực hiện luận văn

Xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Học viên

Bùi Bảo Trung

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 10

Chương 1: LỊCH SỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13

1.1 Tổng quan về trượt lở 13

1.1.1 Khái niệm 13

1.1.2 Phân loại 13

1.1.3 Các yếu tố gây trượt 19

1.2 Lịch sử nghiên cứu trượt lở 24

1.2.1 Trên thế giới 24

1.2.2 Tại Việt Nam 27

1.3 Phương pháp nghiên cứu 30

1.3.1 Phương pháp khảo sát và thu thập dữ liệu 30

1.3.2 Phương pháp phân tích chỉ số sử dụng cho mô hình thống kê đa biến 30

1.3.3 Phương pháp mô hình tính toán nguy cơ trượt 33

1.3.4 Quy trình lập bản đồ 34

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU 40

2.1 Điều kiện tự nhiên 40

2.1.1 Vị trí địa lý 40

2.1.2 Đặc điểm địa hình- địa mạo 41

2.1.3 Độ dốc địa hình 43

2.1.4 Cấu trúc địa chất 43

2.1.5 Hiện tượng phong hóa 49

2.1.6 Điều kiện khí hậu, thủy văn 50

2.2 Đặc trưng kinh tế - xã hội 51

2.3 Hiện tượng trượt lở và các yếu tố phát sinh trượt lở ở Bản Díu 55

Chương 3: SƠ ĐỒ NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT TẠI XÃ BẢN DÍU 61

3.1 Tính toán mật độ trượt cho từng lớp của mỗi bản đồ tác nhân 62

3.1.1 Sơ đồ hiện trạng trượt lở đất khu vực nghiên cứu 62

3.1.2 Thành lập sơ đồ giá trị trọng số lớp thạch học 65

3.1.3 Thành lập sơ đồ giá trị trọng số lớp địa mạo 68

3.1.6 Thành lập sơ đồ giá trị trọng số lớp hướng dốc(ASPECT) 81

3.1.7 Thành lập sơ đồ giá trị trọng số các nhóm phân cắt ngang 85

3.1.8 Thành lập sơ đồ giá trị trọng số các nhóm phân cắt sâu 88

3.2 Sơ đồ phân vùng khả năng trượt lở xã Bản Díu 92

3.2.1 Sơ đồ nguy cơ trượt lở: 92

3.2.2 Sơ đồ phân vùng nguy cơ trượt lở tại xã Bản Díu 95

Chương 4: CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG TRÁNH TRƯỢT LỞ TẠI BẢN DÍU 104

4.1 Quy hoạch và sử dụng hợp lý tài nguyên, phòng tránh trượt lở 105

4.2 Một số giải pháp khác 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO 112

LỜI MỞ ĐẦU 6

Chương 1:LỊCH SỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 8

1.1 Tổng quan về trượt lở 8

1.1.1 Khái niệm 8

1.1.2 Phân loại 8

1.1.3 Các yếu tố gây trượt 13

1.2 Lịch sử nghiên cứu trượt lở 18

1.2.1 Trên thế giới 18

1.2.2 Tại Việt Nam 20

1.3 Phương pháp nghiên cứu 23

1.3.1 Phương pháp phân tích chỉ số sử dụng cho mô hình thống kê đa biến 23

1.3.2 Phương pháp mô hình tính toán nguy cơ trượt 25

1.3.3 Quy trình lập bản đồ 26

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU 31

2.1 Điều kiện tự nhiên 31

2.1.1 Vị trí địa lý 31

2.1.2 Đặc điểm địa hình - địa mạo 32

2.1.3 Độ dốc địa hình 33

2.1.4 Cấu trúc địa chất 34

2.1.5 Hiện tượng phong hóa 38

2.1.6 Điều kiện khí hậu, thủy văn 39

2.2 Đặc trưng kinh tế - xã hội 40

2.3 Hiện tượng trượt lở và các yếu tố phát sinh trượt lở ở Bản Díu 43

Chương 3.SƠ ĐỒ NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT TẠI XÃ BẢN DÍU, XÍN MẦN, HÀ GIANG… 49

3.1 Tính toán mật độ trượt cho từng lớp của mỗi bản đồ tác nhân 49

3.1.1 Bản đồ hiện trạng trượt lở đất khu vực nghiên cứu 49

3.1.2 Thành lập bản đồ giá trị trọng số các lớp Địa chất thạch học 51

3.1.3 Thành lập bản đồ giá trị trọng số các lớp Địa mạo 52

3.1.4 Thành lập bản đồ giá trị trọng số các lớp DEM 55

3.1.6 Thành lập bản đồ giá trị trọng số các lớp hướng dốc (ASPECT) 60

3.1.7 Thành lập bản đồ giá trị trọng số các lớp phân cắt ngang 62

3.1.8 Thành lập bản đồ giá trị trọng số các lớp phân cắt sâu 64

3.2 Bản đồ phân vùng khả năng trượt lở xã Bản Díu 66

3.2.1 Bản đồ nguy cơ trượt lở: 66

3.2.2 Bản đồ phân vùng nguy cơ trượt lở tại xã Bản Díu 69

Chương 4.ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG TRÁNH TRƯỢT LỞ TẠI KHU VỰC XÃ BẢN DÍU- XÍN MẦN-HÀ GIANG 73

4.1 Quy hoạch và sử dụng hợp lý tài nguyên, phòng tránh trượt lở 74

4.2 Đẩy mạnh công tác tuyên truyền, giáo dục, nâng cao nhận thức của người dân khu vực nghiên cứu về trượt lở 74

KẾT LUẬN 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

Danh mục bảng

Bảng 1.1 Hệ thống phân loại trượt lở theo Varnes (1984) 14

Bảng 2.1 Lượng mưa trung bình tháng của Hà Giang (mm) 50

Bảng 2.2 Phân bố dân số xã Bản Díu, năm 2013 52

Bảng 2.3 Diện tích, sản lượng các loại cây trồng trong xã 53

Bảng 2.4 Số lượng gia súc, gia cầm của xã 54

Bảng 3.1 Phân lớp địa chất thạch học và giá trị trọng số tương ứng xã Bản Díu 50

Bảng 3.2 Phân lớp nhóm bề mặt địa mạo và giá trị trọng số tương ứng xã Bản Díu 52

Bảng 3.3 Phân lớp theo độ cao địa hình và giá trị trọng số tương ứng 55

Bảng 3.4 Phân loại độ dốc địa hình và giá trị trọng số tương ứng xã Bản Díu 58

Bảng 3.5 Phân loại hướng dốc địa hình và giá trị trọng số tương ứng 60

Bảng 3.6 Mật độ phân cắt ngang địa hình và giá trị trọng số tương ứng 62

Bảng 3.7 Phân cắt sâu địa hình và giá trị trọng số tương ứng 64

Bảng 3.8: Xác định nguy cơ trượt lở theo trọng số 66

Danh mục hình Hình 1.1 Thuật ngữ mô tả khối trượt điển hình 14

Hình 1.2 Kiểu dịch chuyển đổ (đá rơi, đá đổ) 15

Hình 1.3 Dịch chuyển dạng lật 15

Hình 1.4 Trượt xoay 16

Hình 1.5 Trượt tịnh tiến 17

Hình 1.6 Trượt hỗn hợp 18

Hình 1.7 Dịch chuyển tạo dòng 19

Hình 1.8 Các kiểu hình dạng sườn 21

Hình 1.9: Mô hình Phân tích thống kê của Van Westen (1997) 32

Hình 1.10 Quy trình chung áp dụng mô hình thống kê đa biến xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở đất 33

Hình 1.11 Quy trình thành lập các bản đồ nguy cơ trượt lở đất tại xã Bản Díu 28 Hình 1.12: Quy trình lập bản đồ các tác nhân gây trượt lở tại xã Bản Díu 38

Hình 2.1 : Vị trí khu vực nghiên cứu trong tỉnh Hà Giang và huyện Xín Mần 41

Hình 2.2 Bản đồ địa mạo xã Bản Díu, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 42

Hình 2.3 Bản đồ địa chất thạch học khu vực xã Bản Díu, huyện Xín Mần 46

Hình 2.4: Bản đồ các điểm khảo sát trượt lở trọng điểm khu vực nghiên cứu 56

Hình 2.5 : Khối trượt thôn Mào Phố 58

Hình 2.6 : Mặt cắt khối trượt thôn Mào Phố .46

Hình 2.7: Khối trượt thôn Na Lũng 59

Hình 2.8.: Mặt cắt khối trượt thôn Na Lũng .47

Hình 2.9 Khối trượt thôn Díu Thượng, xã Bản Díu 47

Hình 2.10 Khối trượt thôn Díu Hạ, xã Bản Díu 48

Hình 2.11 Khối trượt thôn Chúng Trải, xã Bản Díu 48

Hình 3.1: Bản đồ hiện trạng trượt xã Bản Díu (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:10.000) 50

Hình 3.2: Bản đồ giá trị trọng số lớp địa chất thạch học xã Bản Díu 52

Hình 3.3: Bản đồ giá trị trọng số lớp địa mạo xã Bản Díu 54

Hình 3.4: Biểu đồ phần trăm diện tích trượt lở trong phân lớp địa mạo tại xã Bản Díu 54

Hình 3.5: Phân loại DEM đã hiệu chỉnh 55

Hình 3.6: Bản đồ giá trị trọng số lớp DEM xã Bản Díu 56

Hình 3.7: Biểu đồ phần trăm diện tích trượt lở trong lớp DEM 57

Hình 3.8: Phân loại độ dốc theo tham khảo chuyên gia 58

Hình 3.9: Bản đồ giá trị trọng số lớp độ dốc địa hình xã Bản Díu 60

Hình 3.10: Biểu đồ phần trăm diện tích trượt lở trong lớp độ dốc địa hình xã Bản Díu 60

Hình 3.11: Bản đồ giá trị trọng số các lớp hướng phơi sườn xã Bản Díu 61

Hình 3.12 Biểu đồ phần trăm diện tích trượt lở trong hướng dốc địa hình 61

Hình 3.13: Bản đồ giá trị trọng số các lớp phân cắt ngang xã Bản Díu 63

Hình 3.14 Biểu đồ phần trăm diện tích trượt lở trong phân cắt ngang 63

Hình 3.15: Bản đồ giá trị trọng số các lớp nhóm phân cắt sâu xã Bản Díu 65

Hình 3.16 Biểu đồ phần trăm diện tích trượt lở đất trong lớpnhóm phân cắt

sâu 65

Hình 3.17: Bản đồ Raster thể hiện chỉ số nguy cơ trượt lở đất xã Bản Díu 68 Hình 3.18: Các phương pháp phân loại phổ biến trong phần mềm GIS

ra

Xã Bản Díu, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang là một xã nằm ở biên giới Việt Nam và Trung Quốcphía Bắc Việt Nam., Đđây là khu vực hàng năm vào mùa mưa thường xảy ra trượt lở đấtgây thiệt hại tự nhiên, đặc biệt nghiêm trọng gây thiệt hại

về người và tài sản của nhân dân, ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển kinh tế-xã hội của xã Mặc dù, chính quyền địa phương đã tiến hành xử lý các sự cố tạm thời như gia công và xây dựng các kè đập, đào hố thoát nước ngầm nhằm hạn chế tác hại của trượt lở, song các biện pháp này thường chỉáp dụngở những nơi đã xảy ra trượt

lở nên chưa có hiệu quả cao chưa có sự nghiên cứu, đánh giá đúng về các trượt, các đặc trưng trượt, ngutrong việc phòng tránh và giảm nhẹ tai biếnyên nhân trượt lở dẫn đến việc giải quyết các sự cố đạt hiệu quả còn thấp

Để xây dựng cơ sở khoa họccó những cho việc đánh giá về tổn thương, thiệt hại và rủi ro do trượt lở đất gây ra, hướng tới quy hoạch phát triển bền vững vùng biên giới này đòi hỏi phải có những tính toán, dự báo tin cậy về khả năng phát triển tai biến Do đó, việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở khu vực xã Bản Díu, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang là rất cần thiết Việc nghiên cứu này còn làm sáng tỏ được mối quan hệ, trọng số của các yếu tố tác nhân gây trượt lở đất trong khu vực, làm cơ sở cho việc hoạch định quy hoạch không gian nhằm giảm thiểu tai biến tại đây.mở rộng nghiên cứu những vùng trượt khác ngoài phạm vi nghiên cứu

Vì vậyDựa trên những yêu cầu thực tế nêu trên, học viên chọn đề tài

“Nghiên cứu xây dựng bản bảnđồ nguy cơ trượt lở khu vực xã Bản Díu, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang bằng phương pháp phân tích thống kê đa biến” được chọn làm luận văn khoa học, nhằm góp phần làm rõ những yếu tố gây tai biến trượt

lở trong khu vực nghiên cứu Đồng thời là tiền đề cho cho đánh giá rủi ro, tổn thương do trượt lở gây ra tại khu vực nghiên cứu

Luận văn bao gồm 4 chương không kể phần mở đầu và kết luận, cụ thể là: Chương 1: Lịch sử và phương pháp nghiên cứu

Chương 2: Tổng quan về vùng nghiên cứu

Chương 3: Bản đồ phân vùng nguy cơ trượt lở đất tại xã Bản Díu, Xín Mần,

Vương quốc Na Uy - Đại học Quốc gia Hà Nội về chương trình “Tăng cường năng lực và chuyển giao công nghệ phục vụ giảm thiểu địa tai biến ở Việt Nam trong bối cảnh biến đổi khí hậu”, trong đó bản thân học viên được tham gia trực tiếp từ các công tác khảo sát hiện trường, tổng hợp, xử lý, báo cáothu thậpdữ liệu, thành lập sơ

đồ và báo cáo tổng kết

Chương 1 LỊCH SỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về trượt lở

 1.1.1 Khái niệm

Trượt lở là hiện tượng mất ổn định và dịch chuyển xuống phía dưới của đất

đá dưới tác động của trọng lực theo một hoặc nhiều mặt yếu tồn tại trong mái dốc Trong thực tế, trượt xảy ra khá phổ biến, đặc biệt là ở vùng núi Trượt xảy ra

có thể gây ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động kinh tế, công trình và cả sinh mạng con

người nên có thể được xem là một trong những tai biến địa chất nghiêm trọng

Theo Patrick L.Abbott (2005), trượt lở đất là một hiện tượng tai biến thiên nhiên, dưới tác dụng của quá trình địa chất động lực, công trình, gây mất ổn định mái dốc, sườn dốc hay vách dốc (gọi chung là mái dốc) tạo ra sự dịch chuyển vật chất, phá hủy mọi thứ liên quan trên đường đi của chúng Trượt lở xảy ra khi khối đất bị mất cân bằng, các lực gây ra trượt vượt quá các lực giữ trượt

Các quá trình trượt đất là sản phẩm của các sự thay đổi của các điều kiện hình thái địa mạo, thủy văn và địa chất Sự thay đổi những điều kiện được thực hiện bởi các quá trình địa động lực, phát triển của thực vật, các hoạt động nhân sinh, cũng như tần suất, cường độ lắng đọng trầm tích và chấn động

Theo Varnes (1984), thuật ngữ “trượt lở” bao gồm tất cả các hiện tượng di chuyển của khối trượt trên bề mặt dốc Các hiện tượng này bao gồm cả các hiện tượng không thực sự trượt như đá đổ, đá rơi và dòng bùn đá

 1.1.2 Phân loại

Có nhiều hệ thống phân loại trượt lở trong đó có hai hệ thống được sử dụng

rộng rãi, đặc biệt ở các nước phương Tây là hệ thống đưa ra bởi Skempton và Hutchinson (, 1969) và Varnes (1984) Cả hai hệ thống đều phân loại theo kiểu dịch chuyển nhưng khác nhau ở trạng thái của dòng dịch chuyển Sự dịch chuyển mái dốc nhìn chung bắt đầu từ sự phá hủy của lực cắt, tạo ra các bề mặt trượt là ranh giới của đới phá hủy Việc lựa chọn hệ thống phân loại phụ thuộc vào mục đích

nghiên cứu là phân tích điều kiện phá hủy khối trượt hay luận giải kết quả dịch chuyển của khối trượt

Trong luận văn này, hệ thống phân loại theo Varnes (1984) (bảng 1.1) được

sử dụng vì hệ thống này làm nổi bật được kiểu dịch chuyển và kiểu vật chất Trong thực tế, bất kỳ khối trượt nào cũng được phân loại và mô tả bằng hai cụm từ vật liệu

ngang

Mảnh vụn dịch

Trượt hỗn hợp bao gồm 2 hoặc nhiều hơn kiểu dịch chuyển cùng xảy ra

Hình 1.1 Thuật ngữ mô tả khối trượt điển hình

Theo hệ thống phân loại nêu trên, một số kiểu trượt thường gặp trong vùng

nghiên cứu bao gồm:

- Kiểu dịch chuyển dạng đổ:

Kiểu dịch chuyển đổ (hình 1.2) bắt đầu với sự tách, vỡ của đất, đá từ mái dốc đứng theo mặt tách mà ở đó cường độ kháng cắt rất yếu hoặc không có Vật chất sau đó rơi theo trọng lực, có thể kèm theo chuyển động quay với tốc độ nhanh Quá trình đổ sẽ lần lượt từ những mặt tách nhỏ hoặc lật đổ từng phần vật chất hoặc khi phần mũi của vách đá nhô ra biển dưới tác dụng của sóng hay lòng sông bị xói mòn dẫn đến bị mất chân gây mất lực dính

Hình 1.2 Kiểu dịch chuyển đổ (đá rơi, đá đổ)

- Kiểu dịch chuyển dạng rơi (dạng lật):

Kiểu dịch chuyển dạng rơi/lật (hình 1.3) là hiện tượng khi một phần mái dốc (đất, đá) bị lật quay, rơi ra khỏi mái dốc với trọng tâm quay quanh một điểm hay một trục giả định Quá trình rơi/lật có thể bị tác động bởi trọng lực vào phần khối lở

ở những vật liệu hình hành các khe nứt tạo góc dốc ngược hoặc dưới tác động của nước, băng tồn tại trong khối đất đá

Hình 1.3 Dịch chuyển dạng lật

- Trượt xoay:

Trượt xoay là hiện tượng các khối đất, đá được dịch chuyển theo bề mặt phá

hủy dạng mặt cong lõm giả định (hình 1.4) Nếu bề mặt phá hủy (theo mặt cắt

ngang) có dạng cung trượt hình trụ hay cycloit thì trong quá trình trượt, biến dạng

bên trong khối trượt ít, thành phần đất đá cơ bản không bị xáo động Khi trượt xảy

ra, phần đầu khối trượt dịch chuyển chủ yếu theo chiều thẳng đứng, phần bề mặt

mái dốc phía trên khối trượt có khuynh hướng tạo ra độ nghiêng dốc ngược với mái

dốc

Hình 1.4 Trượt xoay

- Trượt tịnh tiến:

Trượt tịnh tiến là hiện tượng khối trượt dịch chuyển xuống qua bề mặt dạng

mặt phẳng hoặc hơi gồ ghề (hình 1.5) Trượt tịnh tiến nhìn chung là nông hơn trượt

xoay Các bề mặt phá hủy thường dạng hình lòng máng rộng theo mặt cắt ngang

Ngược lại, mặt trượt xoay có khuynh hướng khôi phục lại khối trượt về trạng thái

Hình 1.5 Trượt tịnh tiến

- Trượt hỗn hợp:

Đây là kiểu trượt trung gian giữa hai loại trượt xoay và trượt tịnh tiến Bề

mặt phá hủy ở loại này có vách dốc chính dốc hơn nhưng chiều sâu mỏng hơn Mặt

trượt có dạng đường cong gãy khúc phức tạp, phụ thuộc vào biến dạng bên trong và

ứng lực cắt dọc bề mặt trong phạm vi vật liệu dịch chuyển và những kết quả trong

sự hình thành những vách dốc trung gian, độ dốc của nó giảm đột ngột, trên bề mặt

vật liệu bị biến dạng, lún xuống tạo ra các địa hào và vùng chịu nén Kiểu trượt này

thường xuất hiện khi trong cấu tạo của khối trượt có sự hiện diện của lớp đất yếu

hay đới sét phong hóa, tạo ra các mặt trượt trung gian điều khiển quá trình dịch

chuyển và tạo ra mặt trượt hỗn hợp Tùy vào vật liệu và tính đặc thù của mái dốc

mà trượt hỗn hợp còn có tên gọi riêng là trượt bùn và trượt dòng (hình 1.6) Thực tế,

ở nhiều nơi, rất hiếm khi có thể quan sát thấy các khối trượt xảy ra riêng biệt mà

phần lớn là kết hợp cả hai quá trình trên

Roman, 13 pt

Kết quả điều tra kh

ợt hỗn hợp (a) Kiểu hỗn hợp đá đổ và trượt đất; (a

ỗn hợp giữa hai loại trượt xoay và trượt tịnh tiến

i đất (trượt hỗn hợp-trung gian giữa trượt quay và trư

ch chuyển dạng dòng:

ch chuyển dòng là sự dịch chuyển liên tục theo không gian trong đó

n tại ngắn, không được duy trì lâu Đặc đi

ển dần giống với dạng dòng chất lỏng sệt (hình 1.7) S

ới chảy xảy ra phụ thuộc vào lượng nướ

m vi phát triển của khối trượt Trượt lở mảnh vụn có th

ực nhanh trong các điều kiện nhất định

Field Code Changed

Formatted: Font: (Default) Roman, 13 pt

(Default) Times New Changed

(Default) Times New

quá trình tạo nếp uốn t

từ các quá trình trượt trên đá g

p hơn, tốc độ di chuyển nhanh hơn các dòng m

a của kiểu di chuyển này gọi là dòng đá gốc (

ng liên tục theo không gian bề mặt trái đấ

m dọc theo các bề mặt ứng suất cắt không k

n tạo ra Rõ ràng rằng, sự dịch chuyển dòng còn có th

t trên đá gốc hoặc khối đá phiến nên những lo

t hỗn hợp

ếu tố gây trượt

nh hưởng đến sự thành tạo trượt bao gồm các đi

ng làm cho các lực phá hoại sự cân bằng cdàng Quá trình trượt là kết quả tổng hợp tác đ

n đánh giá đúng các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu d

n pháp phòng tránh thích hợp Đối với vùng nghiên cứu thì các y

ng loại này có thể phân

m các điều kiện tự nhiên

ng của khối đất đá hoạt

p tác động đồng thời của

u dẫn đến trượt để có

u thì các yếu tố gây trượt

Roman, 13 pt

Đặc điểm khí hậu bao gồm các đặc điểm về lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm không khí… tức là các yếu tố tự nhiên liên quan đến môi trường khí quyển, trong

đó quan trọng nhất là lượng mưa

Lượng mưa lớn kéo dài là nguồn bổ sung quan trọng cho nước dưới đất, nước mưa ngấm xuống sâu làm bão hòa đất đá ở sườn dốc dẫn đến độ bền đất đá giảm, từ đó thúc đẩy quá trình trượt Một phần nước mưa không kịp ngấm xuống dưới sẽ chảy tràn trên mặt đất làm xói mòn đất đá, gây ra hiện tượng mương xói và rãnh xói gây mất ổn định sườn dốc Nước mưa còn thúc đẩy quá trình phong hóa hóa học, đất trở lên tơi xốp kém ổn định và dễ dàng dịch chuyển xuống dưới sườn dốc

Đối với cùng khí hậu khô nóng có lượng mưa ít, tổng lượng bốc hơi lớn hơn tổng lượng nước ngấm xuống nên độ bền của đất đá tăng, làm tăng độ ổn định của sườn dốc

 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Điều kiện quan trọng nhất có tác dụng hỗ trợ sự thành tạo trượt là địa hình khu vực Sự phân bố địa lý và vị trí địa mạo là bằng chứng rõ ràng cho kết luận đó Nhiều số liệu quan sát đã chứng tỏ rằng trượt thường phân bố rộng rãi nhất ở trong vùng núi, những khu vực có địa hình phân cắt mạnh trên sườn cao và dốc của thung lũng sông suối, trên các sườn ven bờ biểnbi, trên mái dốc và công trường khai thác

lộ thiên Nói chung, địa hình mặt đất tạo ra những dự trữ thế năng tiềm tàng hỗ trợ cho sự phát triển hiện trạng trượt Một số yếu tố địa hình quan trọng trong đánh giá nguy cơ trượt lở bao gồm:

- Độ dốc sườn: Độ dốc sườn có liên quan rất chặt chẽ đến sự khởi đầu của các sự cố trượt Trong phần lớn các nghiên cứu về trượt lở, độ dốc sườn được xem như là một yếu tố gây trượt hoặc kích hoạt trượt chính Đôi khi người ta coi góc dốc của sương như là một chỉ số của sự ổn định sườn và trong GIS nó có thể được tính toán dưới dạng số và có thể mô tả theo không gian

- Hình dạng sườn: Hình dạng sườn có một ảnh hưởng rất lớn đến độ ổn định sườn trong những vùng địa hình dốc do sự tập trung nước hay phân chia nước trên

bề mặt sườn và lớp dưới bề mặt sườn Có 3 dạng sườn cơ bản đó là: Sườn lồi

(divergent/convex), sườn phẳng (plannar/straight) và sườn lõm (convergent/concave) (hình 1.8) Nhìn chung, dạng sườn lồi là dạng sườn ổn định nhất trong vùng địa hình dốc, ít ổn định hơn là dạng sườn phẳng và kém ổn định nhất là dạng sườn lõm Nguyên nhân là do cấu trúc địa hình có ảnh hưởng rất rộng lớn đến sự tập trung hay phân chia nước trên bề mặt sườn và lớp dưới bề mặt sườn Dạng sườn lõm có xu hướng tập trung nước ở lớp dưới bề mặt sườn vào những khu vực nhỏ của sườn và do đó làm cho áp suất của nước trong các lỗ hổng tăng lên một cách nhanh chóng khi có mưa kéo dài Khi áp suất lỗ hổng hình thành trong các lỗ rỗng, lực cắt đất sẽ giảm xuống một giá trị tới hạn và một sự cố trượt có thể sẽ xảy

ra Như vậy, các lỗ rỗng là những điểm nhạy cảm đối với sự khởi đầu của các khối trượt vụn hoặc cách dòng trượt vụn

Hình 1.8 Các kiểu hình dạng sườn

- Hướng dốc: Hướng dốc có ảnh hưởng rất mạnh mẽ đến quá trình thủy văn thông qua sự thoát- bốc hơi nước, và do đó có ảnh hưởng đến các quá trình phong hóa và sự phát triển của thực vật trên sườn, đặc biệt là đối với môi trường khô hạn Những đặc điểm như vậy có khả năng làm tăng sự mất ổn định sườn

Các mối quan hệ thống kê giữa độ cao và các hiện tượng trượt lở đã được nghiên cứu trong rất nhiều công trình Nói chung, độ cao thường có liên quan với các sự cố trượt thông qua các yếu tố khác như độ dốc, thạch học…

 Đặc điểm địa chất

Độ ổn định của sườn dốc có mối liên quan đến các kiểu thạch học khác nhau

và mối quan hệ này mạnh hay yếu phụ thuộc rất lớn vào mỗi kiểu thạch học đó Sự phong hóa thường làm biến đổi các thuộc tính cơ lý, khoáng vật và thủy văn của

thạch học, do đó sự phong hóa cũng là một yếu tố quan trọng đối với độ ổn định sườn trong mọi hoàn cảnh môi trường

Sự trùng hợp trượt với những sườn dốc và mái dốc có cấu trúc địa chất nhất định rất hay gặp trong thực tế Ta cCó thể nhận thấy các bề mặt và các đới yếu nghiêng về phía chân sườn dốc làm cho lực cắt tác động dễ dàng và ngược lại, nếu các mặt và đới yếu đó nghiêng vào phía trong sườn dốc, sẽ gây khó khăn hoặc không hỗ trợ cho tác động của lực cắt nói trên

Trong nhiều trường hợp, trượt phân bố ở những sườn dốc cấu tạo từ đất đá loại sét hoặc trong tầng đất đá cấu tạo nên sườn dốc có những lớp xen kẹp, đới đất

đá loại sét, vật chất sét lấp nhét hoặc những loại đá khác dễ tạo nên những mặt và đới yếu (các lớp than, muội than, các mặt và đới khe nứt, phá hủy kiến tạo….) và cuối cùng là những nơi trên sườn dốc có thành tạo các loại sét eluvi, deluvi, proluvi dày Phân tích điều kiện thành tạo trượt trong đá cứng cho thấy vật chất sắt lấp nhét khe nứt, bôi trơn bề mặt khe nứt cũng tạo điều kiện rất dễ dàng cho sự phá hủy cân bằng các khối đá Sự thành tạo trượt có nhiều khả năng nhất ở những nơi trong cấu trúc địa chất của sườn dốc hay mái dốc tồn tại các mặt trượt ẩn, định hướng bất lợi, tức là có hướng nghiêng về chân sườn dốc

Những khu vực bị nâng lên do các chuyển động kiến tạo mới và hiện đại luôn luôn đổi mới dữ trự thế năng tiềm tàng hỗ trợ cho sự thành tạo trượt Những vùng núi hay xảy ra động đất cũng có nguy cơ cao bị trượt Thành phần của đất đá, đặc biệt là thành phần khoáng vật quyết định đến tính chất cơ lý của nó, do đó ảnh hưởng đến quá trình trượt

 Điều kiện địa chất thủy văn

Những sườn dốc cấu tạo bởi đất đá sũng bão hoà nước bao gồm các phức hệ, tầng và đới bão hòa nước ngầm, các đới ẩm ướt, bão hòa thường xuyên hay tạm thời đối với sự thành tạo trượt sẽ thuận lợi hơn nhiều so với các sườn dốc cấu tạo từ đất

đá thoát nước tốt Do đó, khi nhận xét và đánh giá độ ổn định sườn dốc (hay mái dốc) và điều kiện thành tạo trượt, cần phải xem xét nước dưới đất như một trong những yếu tố tự nhiên quan trọng nhất

Trong nhiều trường hợp sự thành tạo trượt thường có liên quan không phải với mức độ ẩm ướt, với lượng ẩm thâm nhập vào đất đá, cũng không phải với mức

độ chứa nước của chúng, mà liên quan với chính yếu tố tẩm ướt Yếu tố ẩm ướt ở đây chính là hiện tượng bôi trơn bề mặt hoặc bôi trơn ở các đới yếu trong đất đá, làm giảm đột ngột sức chống cắt của chúng và trở thành nguyên nhân làm mất ổn định Từ đó cần phải xem yếu tố bôi trơn đất đá như một trong nhiều dạng ảnh hưởng của nước dưới đất đối với sự thành tạo trượt

 Sự phát triển các quá trình và hiện tượng địa chất ngoại sinh kèm theo

Các quá trình và hiện tượng địa chất ngoại sinh bao gồm quá trình phong hóa, mương xói, rãnh xói, xói ngầm, vận động kiến tạo mới và hiện đại, động đất và nhiều hiện tượng địa chất hiện đại khác, thường chuẩn bị điều kiện làm dễ dàng cho

sự tác động của lực cắt Vì vậy khi thực hiện các biện pháp chống trượt, thường không nhằm tác động trực tiếp đến quá trình trượt mà là tác động đến các quá trình

và hiện tượng chuẩn bị cho quá trình trượt

Đi kèm với sự phát sinh và phát triển trượt thường gặp nhất là quá trình phong hóa đất đá Phong hóa là quá trình làm thay đổi và phá hủy đất đá trên bề mặt

và gắn bề mặt của vỏ Ttrái đĐất, do ảnh hưởng của sự dao động nhiệt độ không khí, nước mưa, nước dưới đất, khí CO2, O2 và của sinh vật Nói cách khác, phong hóa là nguyên nhân phá hoại làm thay đổi cấu trúc, thành phần và tính chất đất đá Quá trình phong hóa được chia làm ba loại là quá trình phong hóa vật lý, phong hóa hóa học và quá trình phong hóa sinh học Trong điều kiện khí hậu á nhiệt đới ẩm ướt,

ẩm, nóng và thừa ẩm, trong điều kiện thực vật phong phú, đa dạng và các quá trình sinh hóa mãnh liệt như ở nước ta thì phong hóa hóa học phát triển ưu thế

 Thảm thực vật :

Thảm thực vật trên bề mặt địa hình có tác dụng bảo vệ sự xói mòn đất của nước mưa, hạn chế nước mưa ngấm vào trong đất Đối với những cây lớn, rễ cây bám sâu xuống lòng đất sẽ làm tăng sức kháng cắt của đất Vì vậy, những vùng có thảm thực vật dày thì nguy cơ trượt cũng sẽ giảm

 Hoạt động kinh tế- công trình của con người

Các hiện tượng trượt lở có thể là kết quả trực tiếp hay gián tiếp liên quan đến các hoạt động của con người Chưa có môt nghiên cứu đầy đủ nào đề cập được hết các tác động của con người gây nên các hiện tượng trượt lở Có thể nêu ra một vài tác hoạt động của con người gây nên các hiện tượng trượt lở như sau:

- Các hoạt động xẻ núi làm đường, làm tăng độ dốc của sườn tăng khả năng làm mất ổn định sườn dốc;

- Các hoạt động làm tăng tải trọng trên các sườn dốc, phổ biến là việc xây dựng nhà cửa, tăng khả năng làm mất ổn định sườn, làm thay đổi chế độ thủy văn trên sườn và do đó gây tác động xấu đến sự ổn định của sườn;

- Các hoạt động đổ thải từ khai thác khoáng sản Các vật liệu bở rời do khai thác khoáng sản được tập trung lại thành đồi, khi gặp mưa lớn, hiện tượng trượt lở đất xảy ra rất mạnh mẽ

1.2 Lịch sử nghiên cứu trượt lở

 1.2.1 Trên thế giới

Việc ứng dụng các mô hình Viễn phân tích không gian trongthám và GIS (Hệ thông tin địa lý) trong nghiên cứu trượt lở đã được giới thiệu chi tiết về cơ sở lý thuyết và nghiên cứu thí điểm ở nhiều vùng trên thế giới Từ cuối những năm 80 thế

kỷ trước, khi những công trình ứng dụng hệ thông tin địa lýGIS bắt đầu được dử dụng để nghiên cứu tai biến và trượt lở đất, có nhiều mô hình xây dựng trên nền GIS để phân tích và cảnh báo tai biến được hình thành và phát triển

Trong những thập kỷ gần đây, việc đánh giá trượt lở đất đã được chứng kiến những bước tiến quan trọng trong khoa học máy tính, công nghệ và cuối cùng dẫn đến GIS Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học, GIS được chú ý nhiều hơn, đặc biệt trong các ngành liên quan đến phân tích dữ liệu và mô hình hoá không gian- tính năng, một sự phát triển khoa học nhanh chóng diễn ra về không gian và tính năng hình thành những khả nanwg mới cho việc thao tác dữ liệu tốt hơn và tạo cơ hội cho những mô hình tiên tiến hơn (Carrara & Pike, 2008) Điều này đặc biệt áp dụng cho các nghiên cứu trong khu vực sạt trượt lở đất, nơi mà các biến yếu tố địa chất, địa mạo và sử dụng đất được lựa chọn làm yếu tốthông số đầu

vào, không giống như việc, khác biệt hoàn toàn với việc nghiên cứu các thông số cụ thể về địa kỹ thuật, các phép đo và kiểm tra trong phòng thí nghiệm Một mối quan

hệ bền vững giữa sạt trượt lở đất và điều kiện các yếu tố,được thực hiện thông qua các đặc tính hình thái của bề mặt địa hình Như vậy, sự phát triển của DEM (mô hình số độ cao) thông qua công nghệ viễn thám (RS) và hệ thống thông tin địa lý (GIS) dẫn đến cuộc cách mạng hình thái địa hình bằng cách giới thiệu các tiinsh năngtính năng khai thác, tạo lớp không gian theo các chủ đề có sẵn, những yếu tố không thể thực hiện được thì được thông qua quy ước và ký hiệu Một vấn đề mới

là tính năng địa môi trường đã được định dạng thành kỹ thuật số, xuất hiện như là một lớp trong môi trường GIS Các tính năng thể hiện trong GIS được trình bày thông qua điểm, đường, vectơ đa giác hoặc chia vạch trong trường hợp định dạng raster, có thể phân tích, kết hợp và hoạt động trong không gian (Bonham-Carter, 1994) Tuy nhiên, với khả năng như vậy nhưng GIS vẫn gặp khó khăn lớn khi dữ liệu nghiên cứu cho một nghiên cứu cụ thể về các nguồn dữ liệu, các loại dữ liệu, quy mô, chất lượng dữ liệu và vấn đề tương thích của dữ liệu là một vấn đề cần lưu

ý tới

Phương pháp viễn thám và GIS hiện nay được xem là một trong những phương pháp có hiệu quả cao nhất Phương pháp này cũng là chủ đề được các nhà khoa học rất quan tâm và đem ra bàn luận ở các hội nghị Viễn thám Châu Á – Thái Bình Dương Tại đây, quá trình ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu trượt lở đất đã được giới thiệu rất chi tiết về cơ sở lý thuyết và đã được nghiên cứu thí điểm ở nhiều vùng trên thế giới Trên nền GIS, một số mô hình dùng để phân tích và dự báo tai biến của Jade và Sarkar (1993), Montgomery và Dietrich Carrara (1994), Chung và Fabbri (2001) đã được xây dựng và phát triển Van Westen tại ITC (1996) cũng đã ứng dụng công nghệ GIS để phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới trượt lở đất tại thành phố Manizales, Columbia bằng cách sử dụng phương pháp chỉ số trượt lở đất (Landslide Index) kết hợp với phần mềm ILWIS Trên cơ sở đó phân vùng nguy cơ trượt lở đất thành 3 mức độ khác nhau, đồng thời

xác định vùng nguy cơ trượt lở đất dựa trên cơ sở tính hệ số an toàn của trượt lở đất trong vùng

Đa số các mô –đunmô hình trên nền tảng GIS thiết kế bằng mô hình không gian, kỹ thuật hiện có, bao gồm thời gian, phần mềm, phần cứng đòi hỏi phải có kỹ thuật Những kỹ thuật đặc biệt như các phương pháp hồi quy, học máy và các thuật toán Điều quan trọng là đề cập đến định dạng raster là một bước đột phá lớn cho việc thực hiện các phương pháp tiên tiến trong tương lai Sau khi chuẩn bị đầy đủ các dữ liệu mong muốn, định dạng raster với số lượng thông tin không gian đủ lớn thì việc thành lập, chỉnh sửa các mô-đun khác nhau bao gồm lọc, tìm kiếm và tính toán rất đơn giản trong khi vẫn giữ nguyên tham chiếu không gian phù hợp Kết thúc việc này, những khả dụng trong GIS được thực hiện để tổng hợp nhiều hơn và phức tạp hơn thông qua các thuật toán trong môi trường GIS

Khía cạnh quan trọng nhất đối với GIS trong đánh giá trượt lở được trình bày bên trên và GIS được biết đến như một cuộc các mạng trong không gian, bắt đầu với các cấu trúc dữ liệu Nó cho phép xác định mỗi đầu vào dữ liệu trong một lớp thông tin, cũng như thường xuyên chỉnh sửa, cập nhật, kết nối và lưu trữ Nó cũng cho các phép gán số, gán lượng thực tế các thông tin để có một dữ liệu đầu vào duy nhất trong mỗi lớp thông tin trong đó đã đáp ứng được ngay cả các kết quả đầu ra yêu cầu khó khăn Điều tương tự này cũng được áp dụng cho bất kỳ lớp thông tin được kết nối trong khi không gian, thông tin hình học trong các lớp vẫn còn chưa thống nhất GIS đặc biệt quan trọng để thực hiện trên các chuỗi thời gian trong các tình huống đánh giá mức độ nguy hiểm, nguy cơ và rủi ro của các tai biến Sự nhất quán này được thông qua công cụ “Georeferencing” trong ArcGIS, tức là phép gán thông tin rời rạc làm cho đúng với vị trí trong không gian và cho tương thích với các dữ liệu khác Đặc biệt hơn, GIS còn có sự kết hợp với các hệ thống Web-GIS toàn cầu (GoogleEarth, BingMaps) hoặc các cổng thông tin GIS của địa phương phục vụ cho các mục đích khác nhau

Việc thống nhất viễn thám, thống kê và GIS thông qua mã nguồn mở (Ví dụ SagaGIS, GrassGIS, ILWIS, R, SEXTANTE ) Điều này có lợi cho việc mở rộng

ứng dụng phân tích của một thông tin hoặc sự kết hợp liên ngành để đạt được hiệu quả cao, khả năng tương tác tốt hơn và kết quả cuối cùng đầu ra tốt hơn (Carrara & Pike 2008)

 1.2.2 Tại Việt Nam

Hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu gây mưa lớn cùng với các hoạt động nhân sinh (phá rừng, khai khoáng, xây dựng công trình ….) thúc đẩy quá trình trượt

lở phát triển mạnh mẽ, quy mô ngày càng lớn, mức độ thiệt hại ngày càng tăng, đe dọa đến an sinh cộng đồng Trên hầu khắp các tỉnh miền núi Việt Nam như Cao Bằng, Hà Giang, Lào Cao, Yên Bái, Lai Châu, Điện Biên, Thừa Thiên Huế, Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi và một số khu vực trên địa bàn Tây Nguyên nằm trong vùng có nguy cơ trượt lở mạnh và rất mạnh Tuy vậy, công tác phòng tránh và giảm nhẹ tai biến trượt lở vẫn còn bị động Không có sự phối hợp giữa các cơ quan trong công tác phòng tránh và giảm nhẹ thiệt hại Điều đó dẫn đến nhận thức và khả năng phòng tránh thiên tai trượt lở đất đá ở Việt nam chưa đáp ứng được yêu cầu của xã hội, thiếu sự điều phối thống nhất cấp Nhà nước

Các công trình nghiên cứu theo hướng áp dụng công nghệ viễn thám –GIS về trượt lở đất ở Việt Nam đã có nhiều tác giả thực hiện, các kết quả thu được là các bản đồ nguy cơ trượt lở đất Có thể tổng hợp các nghiên cứu đó theo các hướng chủ yếu sau:

- Xác định các trọng số cho từng lớp dữ liệu theo hướng chủ quan trên cơ sở phân tích tầm quan trọng và sự ảnh hưởng của từng loại dữ liệu đầu vào, sau đó tích hợp GIS theo mô hình phân tích nhân tố mà không sử dụng mô hình toán học Hạn chế của các nghiên cứu theo phương pháp này là không thể xác định được chính xác

hệ số của từng nhân tố ảnh hưởng

- Có sử dụng các mô hình toán học nhưng việc ứng dụng viễn thám vẫn còn hạn chế như ảnh vệ tinh độ phân giải thấp (chủ yếu là dùng ảnh Landsat) và ứng dụng chủ yếu là thành lập bản đồ lớp phủ và hầu hết là thành lập bản đồ nguy cơ trượt lở đất ở tỷ lệ nhỏ, các tham số của tự nhiên chưa được xem xét đầy đủ

Hướng nghiên cứu tích hợp công nghệ viễn thám và GIS, hoặc hướng giám sát theo thời gian thực các tai biến chưa được các nhà khoa học quan tâm chi tiết Trong số các công trình nghiên cứu đã công bố, có thể đề cập đến một số các công trình tiêu biểu sau:

- Nguyễn Ngọc Thạch (2002), Trung tâm ứng dụng Viễn thám và GIS, Trường Đại học Quốc gia Hà Nội đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng Viễn thám và GIS để cảnh báo các tai biến thiên nhiên trong đó có trượt lở đất tại tỉnh Hòa Bình Trong đó, tác giả đã sử dụng ảnh vệ tinh Landsat TM kết hợp với các nguồn thông tin khác như cấu trúc địa chất, địa mạo, lớp phủ thực vật, độ dốc và hướng dốc (chiết tách từ DEM), hệ thống thủy văn và kết quả khảo sát thực địa Từng lớp thông tin về các đối tượng trong khu vực nghiên cứu được đánh giá và phân loại theo các chỉ số nhạy cảm với tai biến trượt lở đất thông qua kinh nghiệm và phân tích định tính mà không sử dụng mô hình toán học Tỷ lệ bản đồ nguy cơ trượt lở đất tỷ lệ 1:100.000

- Lại Vĩnh Cẩm và các đồng nghiệp (2005) tại Viện Địa lý, Viện Khoa học

và Công nghệ Việt Nam đã ứng dụng Công nghệ GIS thành lập bản đồ nguy cơ trượt lở đất tỷ lệ 1/50.000 cho tỉnh Quảng Bình Trong đó tác giả đã áp dụng mô hình SINMAP-Mô hình chỉ số độ ổn định để đánh giá nguy cơ trượt lở đất tại khu vực nghiên cứu Một nguồn tư liệu hết sức quan trọng trong công tác này là Mô hình số địa hình (DEM) được tác giả xây dựng từ bản đồ địa hình Trong báo cáo này tác giả cũng chưa sử dụng công nghệ viễn thám để xác định các thông số đầu vào của mô hình SINMAP

- Mai Trọng Nhuận và Đỗ Minh Đức (2012) tại Đại học Quốc gia Hà Nội, cũng đã ứng dụng mô hình lý thuyết tích hợp với các nguồn thông tin khác trong đó

có tư liệu Viễn thám và GIS để dự đoán nguy cơ trượt lở đất ở khu vực Bắc Kạn Trong báo cáo này các tác giả chủ yếu dựa trên sự phân tích định tính trọng số của các nguồn tư liệu đầu vào kết hợp với mô hình lý thuyết là mô hình tích hợp GIS

- Năm 2005, Nguyễn Trọng Yêm, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

đã hoàn thành đề tài cấp Nhà nước, Đề tài KC 08-01 về thành lập bản đồ cảnh báo

về trượt lở đất, lũ quét, lũ bùn đá ở khu vực vùng núi phía Bắc Đây là đề tài đã đưa

ra một cái nhìn tổng thể về tình hình xảy ra trượt lở ở vùng núi phía Bắc Việt Nam

Đề tài cũng đã có những phân tích nguyên nhân gây ra trượt lở đất và đề xuất phương pháp luận nghiên cứu công tác cảnh báo Tuy nhiên, do vùng nghiên cứu rộng, tỷ lệ bản đồ nhỏ (1:200.000) nên đề tài mang tính giải quyết tổng quan

- Nguyễn Thành Long (2009), Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản đã hoàn thành đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nước về xây dựng phương pháp đánh giá độ rủi ro do tai biến địa chất ở những khu vực đô thị miền núi phía Bắc Việt Nam bằng việc kết hợp mô hình RS&GIS Thử nghiệm ở thành phố Yên Bái Trong đề tài này tác giả sử dụng mô hình RS&GIS, chủ yếu dựa vào việc phân tích các ảnh viễn thám để làm cơ sở phương pháp đánh giá, thành lập bản đồ phân vùng rủi ro tỷ lệ 1:10.000 Đề tài đã thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ tai biến trượt lở đất thông qua hệ số ổn định sườn dốc, chưa thể hiện việc tích hợp các chỉ số thống

kê

- Nguyễn Thám, Nguyễn Đăng Độ, Uông Đình Khanh (2012), Đại học Sư phạm, Đại học Huế đã thực hiện đề tài xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở đất tỉnh Quảng Trị tỷ lệ 1/100.000 bằng phương pháp tích hợp mô hình phân tích thứ bậc (AHP) chạy trong môi trường GIS khá đồng bộ về cả nội dung và tỷ lệ bản đồ Song trong đề tài việc tính toán trọng số để xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở đất chủ yếu dựa vào các ý kiến của các chuyên gia là chủ yếu, chưa có công thức chung tính toán trọng số của các yếu tố đầu vào

- PGS.TSKH Trần Mạnh Liểu, ThS Nguyễn Quang Huy, KS Nguyễn Thị Khang ThS Hoàng Đình Thiện, CN Bùi Bảo Trung (2013), Trung tâm Nghiên cứu

Đô thị, -Đại học Quốc gia Hà Nội đã ứng dụng công nghệ GIS để Dự dự báo nguy

cơ và cường độ phát triển tai biến trượt lở khu vực thị xã Bắc Kạn tỷ lệ 1:10.000 Kết quả nghiên cứu đã giới thiệu cơ sở phương pháp và quy trình áp dụng mô hình chỉ số thống kê tích hợp đa biến, song trong phương pháp tính toán phân vùng nguy

cơ trượt lở, kết quả trọng số được tính toán theo phương pháp chuyên gia, là phương pháp phổ biến hiện nay Tính toán trọng số theo phương pháp chuyên gia

cũng còn nhiều hạn chế Việc tính trọng số cho các yếu tố đầu vào cần có một cách tính toán chung và áp dụng cho việc thành lập bản đồ nguy cơ trượt lở đất cho các khu vực nghiên cứu rộng lớn hơn

Nghiên cứu trong luận văn là một trong những ứng dụng các mô hìnhcủa GIS để xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở đất theo hướng nêu trên áp dụng cho vùng núi cao Hà Giang, nơi điều kiện địa hình, địa chất là những yếu tố chính quyết định nguy cơ gây trượt lở

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Công tác khảo sát thực địa được tiến hành tại vùng nghiên cứu trong 2 đợt: tháng 6/2014 và tháng 8/2014 Mục đích khảo sát thực địa nhằm điều tra các đặc điểm kinh tế - xã hội, điều kiện tự nhiên (địa hình, địa mạo, thuỷ văn, lớp phủ thực vật và điều kiện khí hậu) và các thiên tai (động đất, mưa, lũ) Từ đó xác định, đánh giá các yếu tố tự nhiên và nhân sinh gây ra và cường hoá trượt lở tại Bản Díu Trong quá trình khảo, các hộ dân chịu thiệt hại do trượt lở cũng được phỏng vấn nhằm bổ sung thông tin cho việc xác định các yếu tố gây trượt lở

Bên cạnh các báo cáo chi tiết thu thập được từ địa phương, các công trình nghiên cứu được xuất bản cũng được sử dụng tham chiếu, đặc biệt là các hệ thống bản đồ như bản đồ địa hình, bản đồ địa mạo, bản đồ địa chất Kết quả của phương pháp này cung cấp dữ liệu đầu vào cho việc xây dựng sơ đồ nguy cơ trượt lở của luận văn

1.3 12 Phương pháp phân tích sử dụng cho mô hình thống kê đa biến

Mô hình phân tích thống kê đa biến được sử dụng phổ biến là mô hình của tác giả Van Westen (1997) (Hình 1.9)

Trong phương pháp thống kê đa biến, giá trị trọng số cho một lớp thông số ảnh hưởng tới quá trình trượt lở đất được định nghĩa là logarit tự nhiên của mật độ

trượt lở trong lớp trên mật độ trượt lở trong toàn bản đồ Công thức này được Van Westen (1997) đưa ra như sau:

(1)

trong đó:

Wij Trọng số của lớp i thuộc tác nhân gây trượt lở j

Dij Mật độ trượt lở trong lớp i thuộc tác nhân gây trượt lở j

D Mật độ trượt lở trên toàn bộ bản đồ

Npix(Si) Số pixel (số ô hay diện tích) trượt lở trong lớp i thuộc tác nhân

gây trượt lở j Npix(Ni) Tổng số pixel (số ô hay diện tích) của lớp i thuộc tác nhân gây

Hình 1.9: Mô hình Phân tích thống kê của Van Westen (1997)

Trong luận văn này, phần mềm ArcGIS được sử dụng để tính các giá trị trọng số (Wij) cho mỗi lớp của từng tác nhân gây trượt lở theo công thức (1) Trọng

số (Wj) được tính theo công thức (3) cho mỗi tác nhân gây trượt lở Bản đồ nguy cơ

trượt lở sẽ được tính bằng công thức (2) và phân vùng dự báo nguy cơ trượt lở bằng phần mềm ArcGIS (hHình 1.10)

Hình 1.10 Quy trình chung áp dụng Mô mô hình thống kê đa biến

xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở đất

1.3 23 Phương pháp mô hình tính toán nguy cơ trượt

Bản đồ giá trị nguy cơ trượt lở đất được tính toán trong hệ thống GIS cho một khu vực dựa trên công thức của Voogd (1983) sau đây:

(2)

trong đó:

LSI: Chỉ số nguy cơ xảy ra tai biến trượt lở đất

Wij: Trọng số của lớp i thuộc tác nhân gây trượt lở j

Wj: Trọng số của tác nhân gây trượt lở j xác định bởi công thức như sau (Trần Mạnh Liểu &nnk, 2013):

n: Số lượng tác nhân gây trượt lở của khu vực nghiên cứu

j: Độ lệch chuẩn của hàm phân bố trượt ứng với từng tác nhân

Maxj: Giá trị lớn nhất ghi nhận được của mỗi tác nhân trong vùng trượt tương ứng của tác nhân đó

Bản đồ nguy cơ trượt đất được xây dựng dựa trên sự hiểu biết về các chuyển động phức tạp trên sườn và về các yếu tố gây ra trượt lở Việc khoanh vẽ các khu vực hiện thời chưa bị tác động của trượt lở được dựa trên giả định rằng, quá trình trượt lở trong tương lai sẽ diễn ra trong cùng một điều kiện với các vụ trượt lở quan sát được đã xảy ra trước đó Việc phân chia ranh giới của các vùng nguy cơ trượt lở xuất phát từ xác suất xảy ra hiện tượng, từ sự tương đồng của các yếu tố tác động phát sinh trượt lở như: độ dốc, đặc điểm địa chất, địa mạo, các hoạt động kinh tế-xã hội của con người Mặt khác, việc định lượng cấp độ nguy cơ trượt lở là kết quả của

sự tích lũy các yếu tố tác động phát sinh trượt lở được tính theo công thức (2), trong

đó LSI là chỉ số nguy cơ xảy ra tai biến trượt lở đất; Wij là trọng số của lớp i thuộc tác nhân gây trượt lở j; Wj là trọng số của tác nhân gây trượt lở j

Như vậy, phương pháp khảo sát thực tế kết hợp với phân tích các dữ liệu viễn thám là quan trọng, bởi lẽ có xác lập chi tiết hiện trạng tai biến trượt lở một cách đầy đủ thì mới phân vùng cảnh báo nguy cơ trượt lở đất đạt độ chính xác cao, phù hợp với thực tiễn Phương pháp phân tích trọng số và phân tích không gian trong môi trường GIS được ứng dụng để phân vùng cảnh báo nguy cơ trượt lở sẽ đáp ứng được nhu cầu thực tiễn đặt ra, làm cơ sở khoa học cho việc phân vùng quy hoạch phát triển bền vững kinh tế-xã hội, tính toán tổn thương cho khu vực xã Bản Díu-, huyện Xín Mần-, tỉnh Hà Giang

1.3 34 Quy trình lập bản đồ

Các quá trình tai biến địa chất (trong đó có trượt lở) phát sinh và phát triển dưới ảnh hưởng của nhiều yếu tố, có những yếu tố giữ vai trò rất quan trọng, có những yếu tố mà ảnh hưởng của chúng không nhận rõ được Tất cả các yếu tố đó

được gọi là các yếu tố hình thành và phát triển tai biến và chia thành hai nhóm: nhóm các yếu tố điều kiện và nhóm các yếu tố nguyên nhân của tai biến

Điều kiện của tai biến là tổ hợp các yếu tố về cấu trúc và tính chất của Môi trường địa chất cần nhưng chưa đủ để phát sinh tai biến đó Như vậy yếu tố điều kiện của môt tai biến không thể chỉ có một mà một tổ hợp các yếu tố Tuy nhiên không phải vai trò của tất cả các yếu tố đều như nhau

Nguyên nhân của tai biến bao giờ cũng là một quá trình khác phát triển ở môi trường bên ngoài, hoặc bên trong môi trường địa chất, tương tác với các yếu tố điều kiện của tai biến đó Nguyên nhân của một tai biến thường không chỉ có một,

mà là một số, trong đó vai trò của các nguyên nhân cũng không phải như nhau Ví

dụ, nguyên nhân trượt lở có thể do quá trình mưa lớn liên tục, có thể do quá trình vận động của dòng ngầm hoặc cũng có thể do quá trình cắt xén mái dốc

Các yếu tố theo theo khả năng quyết định bản chất, đặc điểm phát triển tai biến được phân chia thành 3 nhóm:

- Các yếu tố quyết định đặc điểm nguồn gốc và cường độ phát triển của tai biến Đây là các yếu tố không biến động theo thời gian vật lý Thuộc nhóm này bao gồm các yếu tố cấu trúc địa chất (kiến tạo, địa tầng, thạch học) và địa mạo

- Các yếu tố quyết định xu thế phát triển của tai biến Đây là các yếu tố biến đổi chậm Thuộc nhóm này bao gồm các yếu tố: chuyển động kiến tạo hiện đại (đứng và ngang); điều kiện khí hậu, biến đổi mực nước biển; thảm thực vật và đất trồng

- Các yếu tố quyết định chế độ phát triển tai biến Đây là các yếu tố biến động nhanh Nhóm yếu tố này bao gồm: khí tượng (lượng mưa, nhiệt độ, gió, ); thuỷ văn (lưu lượng nước sông, mực nước biển, sóng hồ, sóng biển,….); địa chấn; dòng nước mặt; độ ẩm của đất; mực nước ngầm; độ bền và biến dạng của đất đá và các hoạt động kinh tế của con người

Căn cứ vào điều kiện cụ thể của vùng nghiên cứu, các nhân tố đặc trưng được lựa chọn bao trùm lên các nhân tố khác để xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lởtại Bản Díu là: độ dốc, thạch học, độ phân cắt sâu, độ phân cắt ngang, hướng dốc,

mô hình độ cao (DEM) và hiện trạng trượt lở (hình 1.11)

Độ phân cắt sâu

Độ phân cắt ngang Hướng đốc

Hệ thống cơ sở dữ liệu

Xử lý GIS

Tính toán trọng số các lớp bản

đồ Tích hợp GIS

BẢN ĐỒ DỰ BÁO TRƯỢT LỞ

Hình 1.11 Quy trình thành lập sơ đồ nguy cơ trượt lở đất tại xã Bản Díu

Theo đó, dữ liệu cung cấp các tác nhân ảnh hưởng đến trượt lở của xã Bản Díu-huyện Xín Mần được thể hiện dưới dạng bản đồ (hình 1.12) bao gồm:

Nhóm các bản đồ xây dựng trực tiếp: gồm các bản đồ theo từng chuyên đề

nghiên cứu có liên quan đến trượt lở, được thu thập khảo sát từ thực địa như các bản

đồ địa hình, thạch học, địa mạo, hiện trạng trượt lở,

Bản đồ hiện trạng trượt lở được xây dựng trên bản đồ nền địa hình tỉ lệ 1/10.000 theo các khoảnh chìa khóa (KCK) là các khối trượt thực tế

Nhóm các bản đồ xây dựng gián tiếp: Nội suy từ các điểm độ cao và đường

đồng mức địa hình tạo ra Mô hình số độ cao (DEM) và các bản đồ thành phần như

độ dốc, hướng phơi sườn, độ phân cắt sâu, độ phân cắt ngang được chiết tách từ DEM và ảnh Vệ tinh ASTER GLOBAL DEM

Các bản đồ tác nhân khi xây dựng trên khuôn dạng ArcGIS đều phải chỉnh sửa làm sạch và số hóa theo đúng chuẩn Cơ sở dữ liệu, đảm bảo khi tiến hành phân tích không gian sẽ không bị lỗi hình học

Hình 1.12: Quy trình lập bản đồ các tác nhân gây trượt lở tại xã Bản Díu Phương pháp xây dựng trọngChỉ số thống kê cho phép đánh giá mật độ trượt

lở theo từng lớp thông số đưa vào trên diện tích của chính lớp ấy trên bản đồ, và việc tính trọng số cho các lớp của từng tác nhân là hoàn toàn độc lập nên diện tích các bản đồ tác nhân khác nhau cũng không ảnh hưởng đến kết quả Mặt khác khi chồng ghép các bản đồ dạng raster theo hàm tính toán trong ArcGIS với lớp thông tin quan trọng là bản đồ hiện trạng trượt lở thì các diện tích bên ngoài phạm vi nghiên cứu cũng không được thể hiện Bởi vậy tôi đã cắt một số bản đồ tác nhân theo ranh giới vùng nghiên cứu trước khi tiến hành tính toán theo mô hình thống kê

đa biến

Tất cả các bản đồ tác nhân đều được thể hiện trong phạm vi nghiên cứu trong diện tích 767x574 ô lưới (pixels) của xã Bản Díu, với kích thước ô lưới là 10x10m

và đều được đưa về cùng hệ tọa độ quốc tế UTM (WGS 1984_ZONE 48N) trong phần mềm ArcGIS ArcGIS là phần mềm GIS cho phép phân tích không gian rất mạnh với cả các dạng dữ liệu Vector và Raster, đã được rất nhiều nhà nghiên cứu trượt lở trên thế giới và Việt Nam sử dụng để giải bài toán xác định khả năng xảy ra các hiện tượng tai biến thiên nhiên

+ Phía Đông giáp x

+ Phía Nam giáp xã Nàng

+ Phía Tây giáp xã Thèn Phàng

n Díu được chia thành các thôn bản: Díu Hạ, Na L

i, Ngam Lim, Quán Thèn, Cốc Tủm, Díu Thượng