NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐỘNG ĐẤT KHU VỰC ĐÔ THỊ THÀNH PHỐ HÀ NỘI TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ ĐỊA CẦU

Mục tiêu của Luận án: - Hoàn thiện công cụ đánh giá rủi ro động đất đô thị ở Việt Nam trên cơ sở những tiến bộ mới về phương pháp luận và công cụ đánh giá rủi ro động đất trên thế giới,

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Công trình được hoàn thành tại: Viện Vật lý địa cầu - Viện Hàn lâm Khoa học

và Công nghệ Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Nguyễn Hồng Phương

Người hướng dẫn khoa học 2: GS.TS Wen Kuo-Liang

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ

- Thư viện Viện Vật lý địa cầu

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA NGHIÊN CỨU SINH

LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

Trong quá trình thực hiện luận án, nghiên cứu sinh đã công bố 01 bài bào trên tạp chí quốc tế uy tín (SCI-E) và 05 bài báo trong tạp chí quốc gia Thông tin chi tiết về kết quả công

bố được liệt kê dưới đây

1) 01 Bài báo trên tạp chí quốc tế SCI-E

1 Hong Phuong Nguyen, The Truyen Pham, Ta Nam Nguyen, 2019 Investigation of long-term and short-term seismicity in Vietnam Journal of Seismology, 23(5): 951–966

Doi: 10.1007/s10950-019-09846-x (SCI-E)

2 Nguyen Hong Phuong, Pham The Truyen, Nguyen Tien Hung, Bùi Thị Nhung,

Nguyen Thi Mai, Vu Van Phong, 2020 Seismic Risk Assessment and Loss Estimation

for Hanoi city Soil Dynamics and Earthquake Engineering - Journal – Elsevier (Hoàn

thiện bản thảo, SCI)

2) 05 Bài báo trên các tạp chí quốc gia

1 Pham The Truyen, Nguyen Hong Phuong, 2019 Probabilistic seismic hazard

assessment for Hanoi city Vietnam Journal of Earth Sciences, 41(4), 321-338

2 Bui Thi Nhung, Nguyen Hong Phuong, Pham The Truyen, Nguyen Ta Nam, 2018

Assessment of Earthquake-induced liquefaction hazard in Urban areas of Hanoi city using LPI-Based method Vietnam Journal of Earth Sciences, 40(1), 78-96, DOI:

10.15625/0866-7187/40/1/10972

3 Nguyen Hong Phuong, Nguyen Ta Nam, Pham The Truyen, 2018 Development of a

Web-GIS based Decision Support System for earthquake warning service in Vietnam

Vietnam Journal of Earth Sciences, 40(3), 193-206, DOI: 7187/40/3/12638

10.15625/0866-4 Nguyen Hong Phuong, Pham The Truyen, Nguyen Ta Nam, 2016 Probabilistic seismic

hazard assessment for the Tranh River hydropower plant No2 site, Quang Nam province

Vietnam Journal of Earth Sciences, 38(2), 188-201, DOI: 10.15625/0866-7187/38/2/8601

5 Nguyễn Hồng Phương, Phạm Thế Truyền, 2015 Tập bản đồ xác suất nguy hiểm động

đất Việt Nam và Biển Đông Tạp chí Khoa học và Công nghệ biển, tập 15 số 1; 2015:

77-90, DOI: 10.15625/1859-3097/15/1/6083

MỞ ĐẦU

Hà Nội, thủ đô của nước Việt Nam, là trung tâm chính trị, văn hóa, giáo dục và khoa học kỹ thuật của cả nước Từ năm 2008, thành phố Hà Nội (Hà Nội) được mở rộng và trở thành thành phố có diện tích lớn nhất cả nước, đồng thời cũng là địa phương đứng thứ nhì về dân số trong cả nước Theo số liệu thống kê năm 2019, Hà Nội có diện tích 3.324,92 km², nằm trong 17 thủ đô lớn nhất thế giới, với hơn 8 triệu dân Mật độ dân số trung bình của Hà Nội là 2.398 người/km2, cao gấp 8.2 lần so với mật độ trung bình của cả nước Bên cạnh mật

độ dân số lớn, quá trình đô thị hóa của thủ đô cũng diễn ra rất nhanh trong những năm gần đây Hà Nội dường như trở thành một đại công trường với hàng loạt các

dự án phát triển cơ sở hạ tầng và xây dựng các khu đô thị

Xét về điều kiện tự nhiên, Hà Nội dễ bị tổn thương trước các tai biến thiên nhiên Một trong những hiểm họa thiên nhiên có khả năng đe dọa Hà Nội là động đất Theo kết quả nghiên cứu của các nhà địa chấn cho thấy Hà Nội nằm trên đới đứt gãy Sông Hồng, Sông Chảy, Sông Lô và nằm trong vùng động đất cấp VIII trên bản đồ phân vùng động đất toàn lãnh thổ Việt Nam trên nền loại B Hơn nữa,

Hà Nội lại nằm trên vùng đất yếu, do đó nếu rung động địa chấn tác động đến khu vực thành phố Hà Nội sẽ được khuếch đại lên do hiệu ứng nền địa phương, gây ra những thiệt hại về nhà cửa và người

Trong những năm gần đây phương pháp đánh giá độ nguy hiểm động đất

và đánh giá rủi ro động đất trên thế giới đã có những bước phát triển vượt bậc Trong đó có thể kể đến như: sau hàng loạt các thảm họa động đất xảy ra gần đây các phương trình tắt dần chấn động đất cũng được cập nhật và xây dựng mới phù hợp với các phân vùng kiến tạo điển hình là dự án NGA-WEST1, NGA-WEST2

và SHARE; các mô hình đánh giá và ước lượng thiệt hại nhà cửa và người cũng được cập nhật trên thế giới

Trên cơ sở những vấn đề đã nêu, nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá rủi ro động đất khu vực đô thị thành phố Hà Nội”, nhằm nâng cao năng lực nghiên cứu chuyên sâu về chủ đề đánh giá rủi ro động đất đô thị Trên cơ sở kế thừa các tài liệu từ các nghiên cứu trước đây, kết hợp với các dữ liệu mới được thu thập và cập nhật, đồng thời áp dụng những tiến bộ mới về phương pháp luận đánh giá rủi ro động đất trên thế giới và công nghệ tính toán hiện đại được thực hiện trên môi trường GIS để tiến hành thực hiện đánh giá rủi

ro động đất cho khu vực nghiên cứu

Mục tiêu của Luận án:

- Hoàn thiện công cụ đánh giá rủi ro động đất đô thị ở Việt Nam trên cơ sở những tiến bộ mới về phương pháp luận và công cụ đánh giá rủi ro động đất trên thế giới, kết hợp với kế thừa các kết quả nghiên cứu trước đây

- Xây dựng một bức tranh toàn cảnh về mức độ rủi ro động đất đô thị thành phố Hà Nội trên cơ sở những cập nhật mới về phương pháp luận đánh giá rủi ro động đất và cơ sở dữ liệu

Nội dung nghiên cứu chính của luận án:

- Khảo sát tính địa chấn khu vực thành phố Hà Nội và lân cận

- Đánh giá độ nguy hiểm động đất khu vực thành phố Hà Nội

- Hiệu chỉnh khuếch đại rung động nền khu vực đô thị thành phố Hà Nội

- Đánh giá rủi ro động đất cho khu vực đô thị thành phố Hà Nội theo hai cách tiếp cận xác suất và tất định

Những điểm mới của luận án:

- Cập nhật và hoàn thiện công cụ đánh giá rủi ro động đất đô thị có chức năng của một Hệ thống hỗ trợ ra quyết định mang tên ArcRisk vận hành trên môi trường GIS ArcRisk được xây dựng trên cơ sở kết hợp những ưu điểm của các phương pháp luận đang được sử dụng rộng rãi nhất trên Thế giới như HAZUS-

MH, OpenQuake và những đổi mới cho phù hợp với các điều kiện áp dụng ở Việt Nam như việc áp dụng các phương trình tắt dần chấn động được kiểm nghiệm phù hợp với số liệu Việt Nam, áp dụng Tiêu chuẩn Việt Nam trong các công đoạn của quy trình thực hiện, sử dụng số liệu điều tra dân số được cập nhật năm 2019

- Xây dựng tập bản đồ gia tốc phổ nền chu kỳ ngắn 0.3 giây và chu kỳ dài 1.0 giây khu vực thành phố Hà Nội ứng với chu kỳ lặp lại 475, 975, 2475 và 9975 năm

- Áp dụng kỹ thuật hiệu chỉnh trực tiếp khuếch đại rung động nền theo sơ

đồ phân bố Vs30 phục vụ đánh giá rủi ro động đất

- Các kết quả đánh giá và ước lượng thiệt hại về nhà cửa và người tại năm quận đông dân nhất của thành phố Hà Nội được tiến hành một cách toàn diện theo hai cách tiếp cận được áp dụng phổ biến trên thế giới là xác suất và tất định đưa ra một bức tranh hiện thực về hiểm họa động đất đối với cộng đồng đô thị

Cấu trúc của luận án:

Cấu trúc của luận án ngoài phần mở đầu và kết luận gồm 5 Chương:

Chương 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu

Chương 2 Cơ sở phương pháp luận, dữ liệu và công cụ đánh giá rủi ro động đất đô thị

Chương 3 Đặc điểm địa chấn kiến tạo khu vực thành phố Hà Nội và lân cận Chương 4 Đánh giá độ nguy hiểm động đất cho khu vực thành phố Hà Nội Chương 5 Đánh giá rủi ro động đất cho khu vực đô thị thành phố Hà Nội

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

Trong Chương này sẽ giới thiệu tổng quan tình hình nghiên cứu đánh giá nguy hiểm và rủi ro động đất trên thế giới và ở Việt Nam

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.1.1 Nghiên cứu đánh giá độ nguy hiểm động đất

Cho đến nay trên thế giới có hai cách tiếp cận chủ đạo trong đánh giá độ nguy hiểm động đất: (1) cách tiếp cận xác suất (PSHA) và (2) cách tiếp cận tất định (DHSA)

Trong đó, cách tiếp cận đánh giá độ nguy hiểm động đất theo phương pháp xác suất (PSHA) được đề xuất đồng thời bởi hai nhà khoa học là Cornell và Esteva vào năm 1968, sau đó được McGuire (1976, 2004) kế thừa và phát triển Trong những thập niên gần đây, PSHA đã có những tiến bộ lớn với việc chi tiết hóa và mở rộng thêm các yếu tố đánh giá như đánh giá phân tách các nguồn nguy

cơ địa chấn, phân tích điểm phản hồi phi tuyến, giá trị véc tơ PSHA, hiệu ứng gần nguồn, độ nguy hiểm dư chấn Đồng thời, tính bất định trong PSHA cũng được xem xét và áp dụng các giải pháp nhằm giảm thiểu tính bất định đối với các tham số tính toán như tần suất lặp lại động đất, mô hình nguồn phát sinh, mô hình tắt dần chấn động và hiệu ứng nền địa phương

Phương pháp tất định đánh giá độ nguy hiểm động đất (DSHA) bắt đầu được áp dụng trên thế giới từ đầu thế kỷ 20 Cơ sở của DSHA là xây dựng các kịch bản động đất được xác định bởi độ lớn động đất và khoảng cách ảnh hưởng đến địa điểm được xem xét Các kết quả rung động nền tại địa điểm nhận được

từ việc tính toán dựa trên trận động đất kịch bản và mô hình tắt dần chấn động Các kết quả chính của phương pháp tất định thường được trình bày dưới dạng các bản đồ phân vùng động đất, được thành lập ở phạm vi quốc gia hay khu vực, biểu diễn ranh giới những vùng có đặc trưng rung động nền ở các cấp độ khác nhau tại khu vực nghiên cứu

1.1.2 Nghiên cứu đánh giá rủi ro động đất

Độ rủi ro động đất được định nghĩa là xác suất xảy ra những tổn thất về người và tài sản phụ thuộc vào mức độ phơi nhiễm và tính dễ bị tổn thương trước

độ nguy hiểm động đất Cho đến nay, đã có nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới tiến hành đánh giá rủi ro động đất Việc đánh giá rủi ro động đất được áp dụng rộng rãi không phân biệt khu vực nghiên cứu có tính địa chấn cao hay thấp Phạm vi nghiên cứu của các dự án đánh giá rủi ro động đất cũng rất khác nhau,

từ thành phố (RADIUS, 1999; Risk-UE, 2003), đến quốc gia (HAZUS, 1999,

2003, 2017), khu vực (ESRM20, 2020) hay toàn cầu (Open Quake, 2020)

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước

1.2.1 Đánh giá độ nguy hiểm động đất

Ở Việt Nam, ngay từ những năm 1960 đã có những công trình nghiên cứu

về đánh giá độ nguy hiểm động đất Tuy nhiên phải đến năm 1985, bản đồ phân vùng động đất lãnh thổ Việt Nam mới lần đầu tiên được công bố bởi Phạm Văn Thục Và Nguyễn Đình Xuyên, đến năm 1989 trong khuôn khổ chương trình hợp tác Việt Nam – Liên Xô, bản đồ này được cập nhật lại Các nghiên cứu đánh giá

độ nguy hiểm động đất ở phạm vi quốc gia tiếp tục được thực hiện và công bố

trong những năm tiếp theo như Nguyễn Hồng Phương (1993), Nguyễn Đình Xuyên (1996), Nguyễn Hồng Phương (1997), Trần Thị Mỹ Thành (2002), Nguyễn Đình Xuyên (2004), Cao Đình Triều (2008), Nguyễn Hồng Phương (2010), và Nguyễn Hồng Phương và Phạm Thế Truyền (2015)

Các kết quả nghiên cứu đánh giá nguy hiểm động đất ở Việt Nam luôn phản ánh kịp thời những tiến bộ của nền khoa học thế giới Tuy nhiên, phần lớn các kết quả nghiên cứu được thực hiện bởi các nhóm nghiên cứu độc lập, bản đồ nguy hiểm động đất quốc gia gần nhất được thành lập năm 2004 và sử dụng trong Tiêu chuẩn TCXDVN 9386:2012 Trong khi đó, các nước trên thế giới thường cập nhật bản đồ nguy hiểm động đất quốc gia theo định kỳ hoặc sau các trận động đất

lớn để làm cơ sở cho việc cập nhật tiêu chuẩn kháng chấn xây dựng

1.2.2 Đánh giá rủi ro động đất đô thị ở Việt Nam

Năm 2001, phương pháp luận đánh giá rủi ro động đất đô thị đầu tiên cho Việt Nam được Nguyễn Hồng Phương xây dựng trên cơ sở phương pháp luận HAZUS99 của Mỹ có lưu ý đến các điều kiện của Việt Nam và áp dụng đánh giá rủi ro động đất cho khu vực quận Hoàn Kiếm Trên cơ sở thành công đạt được từ

đề tài nghiên cứu trên, Nguyễn Hồng Phương và cộng sự đã tiến hành đánh giá rủi ro động đất cho một số quận trung tâm của thành phố Hà Nội và thành phố

Hồ Chí Minh vào các năm 2006, 2008, 2010 và 2012

Các nghiên cứu đánh giá rủi ro động đất ở Việt Nam đã được thực hiện từ những năm 2000 với phương pháp luận và công nghệ hiện đại tại thời điểm đó Tuy nhiên, để tiếp cận với sự phát triển trong nghiên cứu đánh rủi ro động đất trên thế giới, một số điểm sau đây cần được cập nhật và hoàn thiện:

Thứ nhất, như đã trình bày tại mục 1.1.1 với việc các mô hình tắt dần chấn động được nghiên cứu và cập nhật gần đây sẽ giảm thiểu được tính bất định trong đánh giá khả năng rung động nền tại khu vực nghiên cứu

Thứ hai, xuyên suốt phương pháp luận đánh giá rủi ro động đất ở Việt Nam, các giá trị rung động nền được tính toán dựa trên các động đất kịch bản ứng với nền đá loại B theo tiêu chuẩn của Mỹ Các giá trị này sẽ được hiệu chỉnh dựa trên bản đồ phân loại nền đất theo tiêu chuẩn của Mỹ cho khu vực nghiên cứu theo các hệ số tương ứng Tuy nhiên, năm 2012 Việt Nam đã đưa ra Tiêu chuẩn phân loại nền và hệ số khuếch đại nền tương ứng phục vụ việc hiệu chỉnh giá trị rung động nền

Thứ ba, trong các nghiên cứu nêu trên mới dừng lại việc đánh giá rủi ro động đất dựa trên các kịch bản động đất mà chưa xem xét đến đánh giá rủi ro

động đất theo cách tiếp cận xác suất

Thứ tư, các kết quả ước lượng thiệt hại người dựa theo phương pháp luận HAZUS99, do đó việc tính toán thiệt hại người mới chỉ dừng lại ở việc xem xét thiệt hại bên trong khối nhà

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP LUẬN, DỮ LIỆU VÀ CÔNG CỤ

ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐỘNG ĐẤT ĐÔ THỊ

Đánh giá độ rủi ro động đất đô thị về bản chất là việc ước lượng mức độ thiệt hại do động đất gây ra đối với cộng đồng tại khu vực nghiên cứu Quy trình đánh giá độ rủi ro động đất đô thị được mô tả trên hình 2.1 Đây là quy trình tổng

quát, có thể được áp dụng không chỉ cho thành phố Hà Nội, mà còn cả các thành phố khác nằm trong vùng bị ảnh hưởng của động đất

Hình 2 1 Quy trình đánh giá rủi ro động đất áp dụng cho thành phố Hà Nội

2.1 Đánh giá độ nguy hiểm động đất

2.1.1 Đánh giá xác suất độ nguy hiểm động đất

Trên cơ sở thuật toán của phương pháp Cornell, năm 1976, R.K McGuire

đã xây dựng chương trình EQRISK làm công cụ tính toán và vẽ bản đồ độ nguy hiểm động đất, theo đó độ nguy hiểm động đất được tính bởi công thức [65]:

dMdr r f m f r M A P A

P[ ] [ , ] ( ) ( ) (2 1)

trong đó P là ký hiệu chỉ xác suất, A là biến cố có xác suất cần tìm và M, r là các biến ngẫu nhiên liên tục có ảnh hưởng tới biến cố A Như vậy, nếu coi A là giá trị rung động nền tại điểm đang xét, M là giá trị độ lớn động đất (hay cường độ chấn động trên mặt), và r là khoảng cách từ nguồn tới điểm đang xét, thì từ (2.1) ta có xác suất để cho rung động tại điểm đang xét đạt giá trị A khi động đất xảy ra, tính được bằng phép lấy tích phân theo M và r của tích giữa xác suất có điều kiện của

A (khi cho trước M và r) với các xác suất độc lập của M và r Phép tích phân theo

độ lớn được đưa về dạng giải tích, còn hàm mật độ xác suất của khoảng cách f R (r)

được cho bởi biểu thức lan truyền chấn động giữa nguồn và điểm đang xét (2.1)

2.1.2 Đánh giá tất định độ nguy hiểm động đất

Trong đánh giá nguy hiểm động đất, phương pháp tất định truyền thống còn được gọi là phương pháp đánh giá độ nguy hiểm động đất trên cơ sở các kịch

bản Phương pháp tất định đánh giá rung động nền tại một điểm cho trước chỉ xét hiệu ứng rung động nền của một trận động đất đơn lẻ (còn gọi là động đất kịch bản) gây ra bởi một nguồn chấn động xác định trên khu vực nghiên cứu

Bốn bước thực hiện chính của quy trình đánh giá độ nguy hiểm động đất theo cách tiếp cận tất định được minh hoạ trên hình 2.2:

Hình 2 2 Quy trình đánh giá độ nguy hiểm động đất bằng phương pháp tất định

2.2 Hiệu chỉnh giá trị khuếch đại rung động nền

Ở Việt Nam, các giá trị rung động nền thông thường được xác định theo PSHA hay DSHA Các giá trị này thường được tính cho nền loại A theo Tiêu chuẩn Việt Nam 9386:2012, sau đó các giá trị rung động nền được hiệu chỉnh theo các loại nền tương ứng Đây được gọi là cách hiệu chỉnh gián tiếp giá trị rung động nền (Hình 2.3)

Hiện nay trên thế giới, việc hiệu chỉnh trực tiếp giá trị rung động nền thông qua bản đồ Vs30 cũng được áp dụng khá phổ biến Trên sơ đồ hình 2.3 mô tả quy trình hiệu chỉnh giá trị rung động nền

Hình 2 3 Sơ đồ quy trình hiệu chỉnh giá khuếch đại rung động nền

2.3 Đánh giá rủi ro động đất đô thị

2.3.1 Cơ sở lý thuyết đánh giá thiệt hại nhà cửa do động đất

Các kết quả hiệu chỉnh giá trị khuếch đại rung động nền theo hai cách trực tiếp và gián tiếp sẽ được sử dụng làm đầu vào cho các tính toán đánh giá thiệt hại nhà cửa Quy trình đánh giá thiệt hại nhà cửa được xây dựng theo cách tiếp cận của HAZUS-MH, bao gồm hai bước chính được mô tả dưới đây

Trong bước thứ nhất của quy trình, phương pháp phổ năng lực được áp dụng để xác định phản ứng cực đại của một toà nhà đối với những rung động nền

do động đất gây ra (Mahaney et al., 1993; FEMA, 1996; SSC, 1996; Freeman et al., 1998) Theo phương pháp này, phản ứng cực đại của một tòa nhà có kết cấu xác định dưới tác động của động đất được xác định bằng cách so sánh đại lượng dịch chuyển nền biểu diễn trên đồ thị khả năng chịu lực của tòa nhà đó với đồ thị phổ phản ứng của rung động nền do động đất kịch bản gây ra tại chân tòa nhà Ở đây đồ thị khả năng chịu lực của một toà nhà đặc trưng cho phản ứng của toà nhà

đó đối với những lực tác động do động đất gây ra, còn đồ thị phổ phản ứng được xây dựng từ các bản đồ phổ gia tốc nền tại khu vực nghiên cứu

Trong bước thứ hai của quy trình, trạng thái phá huỷ của mỗi loại nhà do động đất gây ra tại khu vực nghiên cứu ở các mức độ khác nhau được xác định Phá huỷ kết cấu của mỗi loại nhà dưới tải trọng của động đất có thể biểu diễn dưới dạng các hàm phân bố chuẩn lô ga Đồ thị của các hàm này thường còn được gọi là các đồ thị trạng thái phá huỷ, biểu diễn mối tương quan giữa xác suất để cho một toà nhà rơi vào một trong các trạng thái phá huỷ, và phổ dịch chuyển nền Phổ dịch chuyển nền Sd xác định giá trị ngưỡng của một trạng thái phá huỷ

ds được tính bởi công thức:

Sd = S d,ds ε ds (2.4)

ở đây: S d,ds là giá trị mêđian của phổ dịch chuyển gây ra trạng thái phá huỷ ds,

và ε ds là biến ngẫu nhiên có phân bố chuẩn lôga có mêđian bằng đơn vị và độ lệch

chuẩn lô ga rít là β ds Xác suất có điều kiện để cho một trạng thái phá huỷ ds cho trước xảy ra hay bị vượt quá được xác định bởi hàm tích luỹ của phân bố chuẩn lôga Đối với phá huỷ cấu trúc, nếu cho trước đại lượng phổ dịch chuyển Sd, xác suất để cho một trạng thái phá huỷ ds xảy ra hay bị vượt quá là:

𝑃[(𝑑𝑠|𝑆𝑑)] = Ф [ 1

𝛽𝑑𝑠𝑙𝑛 ( 𝑆𝑑

𝑆̅𝑑,𝑑𝑠)] (2.5)

ở đây: S d,ds là giá trị mêđian của phổ dịch chuyển, tại đó công trình xây dựng đạt

tới giá trị cận trên ds của trạng thái phá huỷ, β ds là độ lệch chuẩn của lô ga rít tự

nhiên của phổ dịch chuyển của trạng thái phá huỷ ds, và Ф là hàm phân bố tích

luỹ của phân bố chuẩn

2.3.2 Cơ sở lý thuyết ước lượng thiệt hại về người do động đất

Trong nghiên cứu này, mô hình do Stojanovski và Dong (1994) đề nghị

được sử dụng để đánh giá thiệt hại về người do động đất cho khu vực nghiên cứu

Mô hình thương vong về người do động đất sử dụng các kết quả đánh giá thiệt hại nhà cửa đã mô tả trong mục trước làm dữ liệu đầu vào Số nạn nhân do động đất được tính bằng tích của tỷ lệ thương vong xác định trước cho từng trạng thái thiệt hại nhà và từng loại nhà khi động đất xảy ra Kết quả cuối cùng là số người

bị thương vong do động đất ở bốn mức độ khác nhau (C1- bị thương nhẹ, không phải nằm bệnh viện; C2- bị thương, phải nằm bệnh viện; C3 - bị thương nặng; và C4 - Chết), tại ba thời điểm trong ngày 02h00, 14h00 và 17h00

2.4 Cơ sở dữ liệu

- Cơ sở dữ liệu về địa chấn kiến tạo được kế thừa từ các đề tài nghiên cứu

và các công trình trước đây Cụ thể, các sơ đồ đứt gãy, sơ đồ các vùng nguồn chấn động, độ sâu các đới sinh chấn

- Số liệu động đất được thu thập từ năm 1903 đến năm 2019 với phạm vi φ=18,0-23.5,0oN; λ=102-108.5oE

- Bản đồ phân khu địa chất công trình Hà Nội tỷ lệ 1:25000

- Giá trị Vs30 xác định được tại 191 điểm đo địa chấn thăm dò và 181 điểm

đo vi địa chấn trên địa bàn thành phố cũng được sử dụng để phân loại nền

- Dữ liệu nhà cửa được kế thừa từ các số liệu điều tra khảo sát trong các đề tài nghiên cứu trước đây được minh họa trên hình 2.2

- Số liệu dân cư được thu thập từ nguồn điều tra của Tổng cục điều tra dân

số năm 2019 được minh họa trên hình 2.3 Trong đó dân số tại các quận Hoàn Kiếm, Ba Đình, Hai Bà Trưng, Đống Đa và Thanh Xuân chi tiết tới cấp phường được sử dụng tính thiệt hại về người do động đất

Hình 2.2 Bản đồ phân loại nhà cửa theo kết cấu tại 5 quận Hoàn kiếm,

Ba Đình, Hai Bà Trưng, Đống Đa và Thanh Xuân

Hình 2.3 Phân bố mật độ dân số theo Phường tại thành phố Hà Nội cập nhật

đến năm 2019

2.5 Công cụ đánh giá rủi ro động đất đô thị

Quy trình đánh giá độ rủi ro động đất đô thị được thực hiện trong chương trình ArcRisk bao gồm các bước minh họa trên hình 2.1 Quy trình được thực hiện qua nhiều giai đoạn, trong đó các giai đoạn lại có mối liên hệ “nhân quả” với nhau, hay nói cách khác, kết quả thực hiện mỗi giai đoạn được sử dụng làm số liệu đầu vào cho giai đoạn tiếp theo ArcRisk được phát triển trên môi trường GIS bao gồm ba mô đun chính: Mô đun 1 - Xác định vùng nghiên cứu; Mô đun

2 - Đánh giá khả năng rung động nền; Mô đun 3 - Ước lượng tổn thất Mỗi mô đun mô phỏng một bước thực hiện trong quy trình đánh giá độ rủi ro động đất được minh họa trên hình 2.1

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤN KIẾN TẠO KHU VỰC THÀNH

PHỐ HÀ NỘI VÀ LÂN CẬN

Để xây dựng mô hình nguồn chấn động phục vụ đánh giá độ nguy hiểm địa chấn cho thành phố Hà Nội, phạm vi nghiên cứu được mở rộng ra khu vực miền Bắc Việt Nam để có thể bao gồm được tất cả các nguồn chấn động cả xa lẫn gần

có khả năng gây ra nguy hiểm địa chấn cho thành phố Trên hình 3.1 minh họa bản đồ các đới đứt gãy cấp I-II và chấn tâm động đất khu vực miền Bắc Việt Nam và lân cận, được thành lập trên cơ sở tổng hợp những kiến thức cập nhật về

hệ thống các đứt gãy sinh chấn và dữ liệu động đất quan trắc được cập nhật tới hết năm 2019

Hình 3 1 Bản đồ các đới đứt gãy sinh chấn và chấn tâm động đất khu vực miền

Bắc Việt Nam và lân cận

3.1 Các đới đứt gãy hoạt động

Trên lãnh thổ Việt Nam, đới đứt gãy Sông Hồng được đặc trưng bởi đới biến chất dãy núi Con Voi, kéo dài từ biên giới Việt - Trung tới Việt Trì, được coi như là “tuyến trục” của đới, bề rộng chừng 10 km và được giới hạn bởi đứt gãy Sông Hồng và đứt gãy Sông Chảy Theo các tài liệu địa vật lý và địa chất thì đứt gãy Sông Hồng là đứt gãy sâu xuyên Moho, có chiều sâu trung bình đạt trên

30 km [96] Mặt trượt của đứt gãy cắm về đông bắc với góc cắm 78 - 80o và trong giai đoạn hiện đại là trượt bằng thuận hoặc thuận phải

Đứt gãy Sông Chảy cũng được xác định là một đứt gãy sâu xuyên vỏ, chạy dọc theo rìa phía ĐB của đới biến chất dãy núi Con Voi, kéo dài thành một đường thẳng từ Lào Cai tới Việt Trì, với chiều dài hàng trăm km Phương trượt của đới đứt gãy nghiêng về phía đông bắc với góc cắm rất khác nhau, từ 64-800

Nằm về phía đông bắc và chạy gần như song song với đứt gãy Sông Chảy

là đứt gãy Sông Lô Đứt gãy này xuất hiện từ Paleozoi sớm và có lịch sử phát