Cơ sở khoa học xây dựng hệ thống quan trắc, giám sát các tai biến địa kỹ thuật môi trường đới động sông Hồng khu vực Hà Nội

Bài viết đưa ra cơ sở xây dựng hệ thống quan trắc, giám sát phục vụ phòng chống tai biến Địa kỹ thuật môi trường trên nguyên tắc xây dựng mạng lưới tuyến, điểm quan trắc từ đó đề xuất phương pháp đánh giá và thiết lập hệ thống quan trắc. Căn cứ cơ bản thiết lập bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ của từng tai biến khu vực Đới động sông Hồng Hà Nội phục vụ nghiên cứu, khai thác sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên.

ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUAN TRẮC, GIÁM SÁT CÁC TAI BIẾN ĐỊA KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG ĐỚI ĐỘNG SÔNG HỒNG KHU VỰC HÀ NỘI SCIENTIFIC BASIS BUILDING SYSTEM OF MONITORING AND SUPERVISION ENVIRONMENTAL GEOTECHNICAL HAZARDS OF THE RED RIVER DYNAMIC ZONE IN HANOI ThS NGUYỄN CÔNG KIÊN, TS ĐINH QUỐC DÂN Viện KHCN Xây dựng Tóm tắt: Bài báo đưa sở xây dựng hệ thống quan trắc, giám sát phục vụ phòng chống tai biến Địa kỹ thuật môi trường nguyên tắc xây dựng mạng lưới tuyến, điểm quan trắc từ đề xuất phương pháp đánh giá thiết lập hệ thống quan trắc Căn thiết lập đồ phân vùng dự báo nguy tai biến khu vực Đới động sông Hồng Hà Nội phục vụ nghiên cứu, khai thác sử dụng hiệu nguồn tài nguyên Từ khóa: Hệ thống quan trắc, Tai biến địa kỹ thuật môi trường Abstract: The article provides a basis for building a monitoring and monitoring system for the prevention of environmental geotechnical hazards on the principle of building a network of monitoring lines and points from which to propose a method of assessment and establishment of a monitoring system The fundamentals for establishing the zoning map to forecast the risk of each hazard in the Red River dynamic zone in Ha Noi to serve research, exploitation and efficient use of natural resources Key word: monitoring system, environmental geotechnical hazards Đặt vấn đề Quá trình tượng tai biến địa kỹ thuật hình thành phát triển sở yếu tố điều kiện yếu tố tác động, thông qua quan trắc xác định yếu tố tầm quan trọng yếu tố này, cung cấp thơng số đầu vào cho mơ hình phục vụ cho dự báo, cảnh báo nguy tai biến từ có giải pháp phịng chống tai biến phục vụ khai thác sử dụng hiệu khu vực Trên giới có nhiều nước như: Nga, Pháp, Mexico, Mỹ, Trung Quốc, Nhật bản, Thái Lan… có quan trắc địa kỹ thuật phục vụ dự báo đánh giá ảnh hưởng tai biến tự nhiên hoạt động tân kiến tạo (nâng, hạ địa phương), động 56 đất, sóng thần, lũ bùn đá, đến hoạt động người lún bề mặt đất khai thác nước đất, khai thác khoáng sản lòng đất, nghiên cứu ảnh hưởng bất lợi đến mơi trường địa chất cơng trình xây dựng xung quanh hố đào sâu, cơng trình san đắp cao diện rộng Đặc biệt quan trắc địa kỹ thuật môi trường thiếu khai thác không gian ngầm đô thị Paris, Maxcơva, Saint-Petersburg có hệ thống quan trắc địa kỹ thuật theo dõi tai biến địa kỹ thuật khai thác sử dụng hệ thống tuyến giao thông ngầm (metro, ôtô…) đô thị Tại Việt Nam, nghiên cứu áp dụng thực tế quan trắc địa kỹ thuật môi trường phần nhiều tập trung phạm vi công trình, dự án với loại hình cơng trình, dự án xây dựng cụ thể, phạm vi rộng liên quan đến vùng, khu vực vấn đề chưa đầy đủ chưa làm rõ tầm quan trọng, vai trò tác động, tự nhiên hoạt động từ người Các đánh giá thực tiễn quan trắc địa kỹ thuật môi trường phạm vi rộng thường thực cơng trình thuỷ điện phục vụ mục đích thi cơng khai thác an toàn đập hồ chứa Một số dự án lớn cơng trình san quy mô lớn, đoạn đường đắp cao hố móng đào sâu cho cơng trình dân dụng công nghiệp Đối với quan trắc địa kỹ thuật mơi trường có quy mơ kể đến hệ thống quan trắc nghiên cứu lún bề mặt đất Hà Nội bơm hút khai thác nước đất Tuy nhiên, quan trắc nêu giải số yếu tố tác động hậu kéo theo Đối với quan trắc hệ địa kỹ thuật cho đới động sông Hồng ảnh hưởng vùng Hà Nội cần mở rộng khơng gian địa chất thời gian tác động Tiến xa việc thu thập đánh giá số tập số liệu mà cần tổng quát sở lý luận thực tiễn để có đánh giá, cảnh báo giải pháp sử dụng quy hoạch vùng tốt phục vụ khai thác hợp Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2021 ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA lý, bền vững tài nguyên lãnh thổ [6] 2.1 Quy trình xây dựng hệ thống quan trắc Theo số liệu nghiên cứu cho thấy khu vực đới động sông Hồng Hà Nội có vị trí quan trọng quy hoạch xây dựng vùng Thủ đô nơi tồn tại, tiềm ẩn xảy tai biến địa kỹ thuật mơi trường cần có giải pháp xử lý biến dạng thấm đê, lún không đê, xói lở bờ tượng ngập lụt vào mùa lũ Các tai biến xảy để lại thiệt hại đáng kể người của, đe dọa ổn định tuyến đê an tồn vùng lõi thị Do vậy, xây dựng sở khoa học xây dựng hệ thống quan trắc, giám sát trình tai biến địa kỹ thuật môi trường đới động sông Hồng khu vực Hà Nội cần thiết, hướng đến sở vững nguyên tắc, phương pháp đánh giá phục vụ quy hoạch khai thác hợp lý lãnh thổ theo hướng bền vững, giảm thiểu thiệt hại tai biến gây ĐKTMT khu vực nghiên cứu Yêu cầu hệ thống quan trắc địa kỹ thuật môi trƣờng Mục tiêu thiết lập hệ thống quan trắc địa kỹ thuật môi trường (ĐKTMT) nhằm thu thập cách toàn diện, hệ thống, đồng thông số đặc trưng cho điều kiện ĐKTMT đảm bảo thơng tin cho q trình điều khiển hệ thống địa kỹ thuật, tối ưu hóa hoạt động chúng tất góc độ kỹ thuật, mơi trường, văn hóa – lịch sử thẩm mỹ Đây nhiệm vụ quan trọng chuỗi phân tích đánh giá tác động tai biến địa kỹ thuật khu vực Hợp phần quan trọng việc đánh giá, dự báo điều khiển hệ thống khu vực nghiên cứu việc xây dựng hệ thống quan trắc địa kỹ thuật, tiến hành theo nguyên tắc sở lý thuyết hệ thống Các yếu tố tác động hệ thống địa kỹ thuật khu vực nghiên cứu cần phân định xác định, bao gồm: Thứ yếu tố tác động môi trường xung quanh đến hệ thống đĩa kỹ thuật (ĐKT) (thủy quyển, sinh quyển, khí phần sâu thạch quyển); Thứ yếu tố tác động phụ Hệ thống kỹ thuật (các cơng trình nhân sinh) Tiếp đến đánh giá tác động tương hỗ hai nhóm yếu tố tác động đến cấu trúc, tính chất mơi trường địa chất hệ thống ĐKT khu vực nghiên cứu, từ xác định tai biến địa kỹ thuật mơi trường phát sinh, phát triển làm ảnh hưởng đến hệ thống ĐKT khu vực Khi xác định tai biến ĐKTMT ta tiến hành đánh giá nguy cơ, độ lớn tác động tai biến từ hình thành đồ phân vùng theo tai biến với mức độ khác Quy trình đánh giá xây dựng hệ thống quan trắc tổng thể ĐKTMT khu vực nghiên cứu thể Hình Hình Quy trình xây dựng hệ thống quan trắc ĐKTMT 2.2 Yêu cầu chung ta từ xa xưa đến cố gắng nghiên cứu Tai biến ĐKTMT thường xuyên tiềm ẩn khả tác động tích cực lẫn tiêu cực vào hệ ĐKTMT xảy mặt không gian thời gian hội biện pháp cơng trình tụ yếu tố điều kiện yếu tố tác động làm phát lúc hiệu Do đó, cần thiết thu thập sinh phát triển trình tai biến Mặc dù chúng thêm nhiều số liệu nhiều mặt hệ thống địa kỹ Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2021 57 ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA thuật khu vực nghiên cứu nhằm đánh giá quy luật vụ đánh giá dự báo điều kiện ĐKTMT khu chi phối trạng thái Hệ kiểm soát chúng theo vực nghiên cứu Tính thống điều hành hướng có lợi cho người Các số liệu thu đảm bảo tính tương thích, tính liên kết cao với cần đồng bộ, tồn diện, có hệ thống sở sử dụng thành tựu công nghệ tin cậy để xác định quy luật thơng tin, cụ thể thu thập tự động số liệu từ trạm khác thành phần hệ thống 2.3 Yêu cầu quan trắc Hệ thống quan trắc bao gồm phép đo biểu đạt thông số quan trọng điều kiện ĐKTMT khu vực đảm bảo độ phủ ba phụ hệ ĐKTMT đới động: phụ hệ thống kỹ thuật (quyển kỹ thuật), phụ hệ thống môi trường địa chất (thạch quyển) phụ hệ thống môi trường xung quanh (thủy quyển) truyền tin qua mạng 2G, 3G (GSM, GPRS) đến trạm trung tâm; Giám sát đồng thời nhiều trạm đo từ hệ thống trung tâm; Được trang bị phần mềm xử lý số liệu mạnh phù hợp phần mềm xử lý ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, phần mềm quản lý liệu thông tin địa lý GIS, phần mềm hiển thị đồ Google với độ phân giải cao; Được trang bị Hệ thống quan trắc phải xây dựng cho phép theo dõi phát đặc điểm riêng biệt theo khơng gian tồn hệ phần mềm xử lý số liệu đo từ thiết bị đo riêng Hệ thống quan trắc phải thực phép đo theo thời gian định sẵn, thu số liệu tin cậy, độ chuẩn xác thời gian dài thời điểm đo nhiều thơng số (tính đồng bộ) điểm đo khác khơng gian đới động hình tính tốn dự báo vấn đề khác liên Những thông số quan trắc đo phải đủ, tương thích phù hợp cho phép lập mơ hình tính tốn với phần mềm phục vụ tính tốn dự báo Hệ thống quan trắc thiết lập phải kế thừa, phải kết hợp sử dụng khai thác phép đo riêng lẻ có bổ sung hợp lý để trở thành hệ thống thống nhất, hoạt động hiệu Các thiết bị đo hệ thống quan trắc phải cập nhật đại, tự động hóa mức cao nhằm tăng độ xác tiết kiệm thời gian Các thiết bị quan trắc lắp đặt thực phép đo trạm đo Tập hợp phần mềm điều khiển thiết bị đo, lưu giữ, phân tích, tài liệu hóa số đo, xử lý số liệu đo theo hướng định sẵn cài đặt hệ thống máy tính trạm đo trung tâm 2.4 Yêu cầu quản lý vận hành Hệ thống quan trắc ĐKTMT tập hợp biệt, chiết xuất báo cáo, tra cứu tìm kiếm thơng tin xuất kết dạng tương thích với mơ quan đến khảo sát, cảnh báo tai biến có nguy xảy Các thiết bị, dụng cụ đo trạm quan trắc phải dễ dàng lắp đặt, bổ sung thay tương thích với hệ điều khiển tồn hệ, chuyển đổi để chuyển tín hiệu đo thành tín hiệu truyền tin Mục tiêu thiết lâp hệ thống quan trắc ĐKTMT khu vực nghiên cứu 3.1 Nguyên tắc xây dựng tuyến quan trắc Hệ thống tuyến, điểm quan trắc ĐKTMT nghiên cứu xây dựng dựa đồ phân vùng yếu tố điều kiện, yếu tố tác động phân vùng nguy tai biến ĐKTMT Hệ thống quan trắc gồm tuyến quan trắc thiết kế theo hướng biến đổi yếu tố điều kiện, yếu tố tác động tập trung khu vực có nguy cao Đảm bảo tiêu chí số điểm, khoảng cách tần xuất đo 3.2 Tính tốn số điểm khoảng cách điểm quan trắc [7] Cơ sở xác định số lượng điểm quan trắc phép đo với thiết bị phù hợp lắp đặt tiếp cận tới biến đổi thông số quan trắc mô vận hành địa điểm đại diện cho điều kiện tả phương pháp giải tích tức biểu ĐKTMT toàn khu vực nghiên cứu, phải diễn dạng phương trình đa thức vận hành thống nhất, tương thích, tập trung nghiên cứu kỹ lý thuyết điều nhằm thu thông số đặc trưng phục Bondarix G.K đưa Bảng 1: Bảng Bậc đa thức K số lượng hệ số Hàm đa thức bậc (K) Số lượng hệ số 58 I II III 10 IV 15 V 21 VI 28 VII 36 VIII 45 IX 55 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2021 ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA (a) Nếu biến đổi thông số quan trắc ổn định theo tuyến quan trắc, số lượng điểm quan trắc tuyến tính tốn sở giả thuyết rằng, hàm thông số quan trắc E (theo kết nghiên cứu) sai khác với kỳ vọng tốn học chúng đại lượng khơng lớn giá trị cho trước E0 tức E < E0 [ ] ∑ đó: [ ̇ Giá trị E0 khơng thể nhỏ độ xác tuyệt đối thiết bị phương pháp đo EM; E0 > EM Tuy nhiên E0 lớn giá trị giới hạn ΔEgh ̅ = S tα đó: ] - kỳ vọng toán học hàm nghiên cứu theo hướng biến đổi ξ (hướng tuyến quan trắc); ∑ - giá trị trung bình n giá trị quan trắc Ri Để tính khoảng cách điểm quan trắc Δξ, sử dụng công thức sau: | ̇ đó: thơng số quan trắc theo hướng ξ | ̇ | Rn - giá trị giới hạn dãy giá trị nghiên cứu thông số quan trắc; ̅ - giá trị trung bình giá trị lựa chọn để tính tốn; S - độ lệch bình phương trung bình lựa chọn; tα - giá trị tra bảng, phụ thuộc vào độ tin cậy lựa chọn khối lượng mẫu (số lượng giá trị lựa chọn để tính tốn) EM < E0 < ΔEgh | giá trị gradient lớn Hình Tính khoảng cách điểm quan trắc số liệu ổn định (b) Nếu biến động thông số quan trắc khơng ổn định theo tuyến quan trắc ξ việc tính tốn số lượng điểm quan trắc dựa cách tính sau: Ri - Ri-1 ≤ σgh σgh = (2 ÷ 3) σR đó: Ri Ri-1 - giá trị trung bình thơng số quan trắc tương ứng với ranh giới vùng tựa đồng nhất; σR - độ lệch bình phương trung bình giá trị đo thông số quan trắc; σgh - sai số cho phép Thực chất cách tính thông số quan trắc theo hướng ξ chia thành vùng tựa đồng có chiều rộng ΔLξ Trong phạm vi vùng chế độ biến đổi thơng số coi ổn định Hình Xác định khoảng cách điểm quan trắc số liệu khơng ổn định Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2021 59 ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA Xác định ΔLξ sau: ̅ ̅ ̅ Thay ̅ ̅ ̅ ̅ trắc Δt, sử dụng công thức sau: ̅ ̅ σgh biến số ̅ ∑ - giá trị trung bình thơng số Ri theo n giá trị đo (b) Để tính khoảng thời gian lần quan ̅ (Trường hợp quy luật biến đổi tuyến tính), đó: | ̇ | ̇ | | giá trị lớn tỷ số: ta có cơng thức sau: ̅ ̅ Hoặc: đối thiết bị phương pháp đo EM; E0 > EM Tuy ̅ ̅ 3.3 Tính tốn chu kỳ quan trắc Tần số (hay chu kỳ) quan trắc xác định chế biến động trình tai biến chế tác động yếu tố nguyên nhân Tần số quan trắc xác định xác định khoảng cách điểm quan trắc theo tuyến (a) Nếu chế tai biến tác động ổn định độ xác E0 chuỗi kết quan trắc phải thỏa mãn E0 < E [ ] ∑ đó: [ Giá trị E0 khơng thể nhỏ độ xác E0 lớn giá trị giới hạn ΔRgh EM < E0 < ΔRgh= S tα S tα = Rn - ̅ đó: Rn - giá trị giới hạn chuỗi quan trắc; ̅ - giá trị trung bình; S - độ lệch bình phương trung bình; tα - giá trị tra bảng (c) Nếu chế tai biến không ổn định Các tác động thể đồ thị biến động ] - kỳ vọng toán học chuỗi kết quan trắc; yếu tố cần quan trắc theo thời gian với vùng có quy luật biến đổi tuyến tính (hình 4) Hình Xác định tần số quan trắc điều kiện chế tai biến khơng ổn định Khi đó: vùng phát triển tai biến độc lập tác động trực tiếp đến hoạt động đới động đó: Ri+1, Ri - giá trị giới hạn, tương ứng với ranh giới vùng có chế biến đổi tuyến tính Áp dụng xây dựng hệ thống quan trắc ĐKTMT đới động sông Hồng khu vực Hà Nội sông Hồng gồm biến dạng thấm đê thời gian mưa lũ; độ lún không đê tải trọng thân; xói lở bờ sơng; tai biến ngập lụt khu vực đới động Hệ thống quan trắc đới động sông Hồng khu 4.1 Hệ thống quan trắc biến dạng thấm đê thời gian mưa lũ vực Hà Nội tổ hợp hệ thống quan trắc Quan trắc biến đổi yếu tố điều kiện, 60 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2021 ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA yếu tố tác động theo khơng gian thời gian nhằm kiểm sốt q trình biến dạng thấm đê thời gian mưa lũ Hình Bản đồ biến đổi áp lực thấm ΔH theo mức lũ (Tỷ lệ 1:50.000) Hệ thống quan trắc thiết kế sở đồ biến đổi áp lực thấm ΔH đồ phân vùng ổn định thấm đê thể Hình 5, [8] Hình Bản đồ phân vùng ổn định thấm đê Hệ thống quan trắc thiết lập nguyên trường bao gồm: (1) Biến động chiều dày tầng phủ tắc đánh giá đầy đủ đặc trưng gồm: Phụ hệ chống thấm đê (phía đồng) với phương pháp: thống Môi trường địa chất, phụ hệ thống kỹ thuật, thị sát trường giải đốn ảnh hàng khơng, ảnh phụ hệ thống mơi trường xung quanh đặc trưng vệ tinh chu kỳ quan trắc (1 lần/năm); (2) Mật độ tai biến biến dạng thấm đê thời gian mưa công trình xây dựng, giao thơng, Thủy lợi như: lũ; Với số điểm quan trắc tuyến điểm nhà cửa, cống, cửa xả, bến cảng, cầu, đường, trạm (Bảng 1) bố trí theo hướng vng góc với bơm hút nước với phương pháp: thị sát trường vùng nguy thấm cao, không ổn định thấm theo (đo đếm, thống kê cơng trình) giải đốn ảnh hướng giảm dần áp lực thấm ∆H Khoảng cách hàng không, ảnh vệ tinh chu kỳ quan trắc (1 điểm quan trắc bố trí vị trí có khả lần/năm); (3) Dao động mực nước sông với thiết xuất mạch đùn xủi, xa dần thân đê, cụ bị chuyên dụng (Máy đo Valdai, máy SGEAS, máy thể điểm cách chân đê 50m; điểm cách điểm ULM20) chu kỳ quan trắc (2 lần/ngày (7h 19h), 50m; điểm cách điểm 100m; điểm cách mùa lũ 4-8-12-24 lần/ngày mau tùy điểm 200m; điểm cách điểm 300m; theo yêu cầu lấy số liệu đặc biệt); (4) Áp lực nước điểm cách điểm 300m khu vực ảnh hưởng biến dạng thấm với Thông số quan trắc bao gồm thông số gây nên trình biến dạng thấm đê thời gian mưa lũ, thông số số liệu đầu vào cho mơ hình tích hợp yếu tố điều kiện địa kỹ thuật mơi Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2021 phương pháp Pizometer hệ thống hố khoan quan trắc chu kỳ quan trắc (2 lần/năm, lần vào mùa kiệt mùa lũ đo hàng ngày); (5) Các biểu biến dạng thấm thời gian mưa lũ (thẩm lậu, đùn 61 ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA đẩy…) hàm lượng vật liệu nước xuất lộ với Từ mục tiêu, nguyên tắc thực tế hệ thống phương pháp lấy mẫu nước phân tích chu kỳ quan trắc tai biến biến dạng thấm đê thiết quan trắc (Lấy mẫu mùa lũ xuất biến lập thành 30 tuyến thể đồ phần vùng dạng thấm lần/1 tuần) Hình Hình Vị trí tuyến quan trắc biến dạng thấm 4.2 Hệ thống quan trắc lún đê khu vực đới bố trí dọc theo tuyến đê vùng đồng động thời xuất lớp cát đến độ sâu 13m (lớp 7a, 7b, Quan trắc biến đổi yếu tố điều kiện, 13a nhậy cảm với tải trọng động) tác động yếu tố tác động theo không gian thời gian nhằm giao thông lớp đất yếu (lớp 5, lớp lớp 11 kiểm sốt q trình lún đê nhậy cảm với tải trọng tĩnh) vùng có giới hạn độ Hệ thống quan trắc thiết kế sở lún có giá trị S>1m đồ biến đổi độ lún tối đa đê tải trọng Thông số quan trắc bao gồm thông số gây thân tải trọng động tác động hoạt động nên trình biến dạng lún không đê, giao thông, mặt cắt địa chất lớp cát (7a, 7b, 13a có thơng số số liệu đầu vào cho mơ hình tích độ sâu đến 13 m) lớp đất yếu (lớp Ta, lớp 5, lớp hợp yếu tố điều kiện địa kỹ thuật môi trường, lớp 11) thể Hình 8, Đây gồm: (1) Dao động mực nước ngầm khu vực lớp đất chịu biến dạng lớn tác động tải ảnh hưởng với phương pháp đo Pizometer chu trọng Hệ thống quan trắc thiết lập kỳ quan trắc (2 lần/năm, lần vào mùa kiệt, lần nguyên tắc đánh giá đầy đủ đặc trưng cho phụ vào mùa mưa); (2) Cường độ xe chạy đơn vị/giờ hệ thống môi trường địa chất; phụ hệ thống kỹ với phương pháp khảo sát đo đạc mật độ xe lưu thuật; phụ hệ thống môi trường xung quanh đặc thông chu kỳ quan trắc (1 lần/năm khu vực trưng tai biến lún đê (bao gồm: lún nứt thân đê, có tượng lún cần quan trắc nhiều sạt trượt mái đê…) tùy theo tốc độ lún); (3) Các thông số kỹ thuật Số điểm quan trắc tuyến điểm thay đổi cấu trúc hình thái đê với phương pháp (Bảng 1) với số điểm quan trắc tuyến tùy trắc địa trường, khảo sát trường chu kỳ thuộc vào chiều dài vùng khoảng cách quan trắc (1 lần/1-2 tuần mau tùy theo tốc điểm từ 100m đến 500m Vị trí tuyến quan trắc độ lún điểm đo) 62 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2021 ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA Hình Bản đồ phân vùng lún tối đa đê tải trọng thân Hệ thống quan trắc lún đê thiết lập Hình Bản đồ vị trí lớp cát lớp đất yếu thành 33 tuyến thể đồ Hình 11 Hình 11 Vị trí tuyến quan trắc lún Đê 4.3 Hệ thống quan trắc xói lở bờ sơng Hồng khu vực đới động Quan trắc biến đổi yếu tố điều kiện, yếu tố tác động theo không gian thời gian nhằm kiểm sốt q trình xỏi lở bờ sơng Hệ thống quan trắc thiết kế sở đồ phân vùng nguy xói lở bờ sơng theo tiêu Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2021 tích hợp yếu tố điều kiện địa kỹ thuật mơi trường I∑ (Hình 12) IΣ  n g R i 1 i H i đó: gi - tỷ trọng yếu tố thứ I; 63 ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA H Ri - tham số điều kiện ĐKT yếu tố thứ i; n - số lượng yếu tố thứ i xem xét Hình 12 Bản đồ phân vùng xói lở theo giá trị (I∑) Hệ thống quan trắc thiết lập nguyên Pizometer hệ thống hố khoan quan trắc tắc đánh giá đầy đủ đặc trưng Phụ hệ thống chu kỳ quan trắc (2 lần/năm, lần vào mùa kiệt kể đặc trưng tai biến xói lở bờ sông Hồng mùa lũ đo hàng ngày); (3) Các cơng trình dọc hai bờ gồm quy mơ cường độ tai biến (diện tích, bề mặt sơng như: nhà cửa, cầu, cống, cửa xả, bến cảng, sạt trượt, thể tích khối trượt, chiều sâu sạt trượt) bến bãi khai thác tập kết cát phương pháp: thị Điểm quan trắc tuyến điểm (Bảng sát trường (đo đếm, thống kê cơng trình) 1) bố trí theo hướng vng góc với vùng nguy giải đốn ảnh hàng khơng, ảnh vệ tinh chu kỳ xói lở mạnh (với giá trị I∑ > 0.7) quan trắc (1 lần/năm); (4) Dao động mực nước Vị trí điểm quan trắc đặt sau: sông với phương pháp thiết bị đo chun điểm nằm ngồi sơng, điểm mép bờ sông, dụng (Máy đo Valdai, máy SGEAS, máy ULM20) điểm cốt báo động 1, điểm cốt báo động 2, chu kỳ quan trắc lần/ngày (7h 19h), mùa điểm cốt báo động 3, điểm cách sát chân đê lũ 4-8-12-24 lần/ngày mau tùy theo yêu Các thông số quan trắc bao gồm thông số gây nên q trình xói lở bờ sơng, thơng số số liệu đầu vào cho mơ hình tích hợp yếu tố điều kiện địa kỹ thuật môi trường, bao gồm: (1) Cao độ địa hình bờ sơng với phương pháp thị sát trường giải đoán ảnh hàng không, ảnh vệ tinh chu kỳ quan trắc (1 lần/năm); (2) Dao động mực nước ngầm khu vực ảnh hưởng phương pháp 64 cầu lấy số liệu đặc biệt; (5) Hình thái biến đổi lịng dẫn sông với phương pháp Máy đo sâu hồi âm kết hợp định vị GPS (Máy LMS 525CDF), phân tích liệu ảnh hàng khơng, ảnh vệ tinh chu kỳ quan trắc (2 lần/năm, lần vào mùa kiệt, lần vào mùa mưa) Hệ thống quan trắc lún đê thiết lập thành 46 tuyến thể đồ phân vùng Hình 13 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2021 ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA Hình 13 Vị trí tuyến quan trắc xói lở bờ 4.4 Hệ thống quan trắc ngập lụt khu vực đới động thoát lũ thời gian mưa lũ Hệ thống quan trắc thiết kế sở Quan trắc biến đổi yếu tố điều kiện, đồ mật độ xây dựng đồ ngập lụt mức yếu tố tác động theo không gian thời gian nhằm báo động 1, báo động báo động thể kiểm soát trình dâng mực nước khả Hình 14, Hình 14 Bản đồ phân vùng mật độ xây dựng Hệ thống quan trắc thiết lập nguyên tắc đánh giá đầy đủ đặc trưng phụ hệ thống đặc trưng tai biến ngập lụt gồm diện tích ngập lụt chiều sâu ngập Điểm quan trắc tuyến điểm (bảng 1) bố trí theo hướng vng góc với khu vực có mật độ xây dựng cao từ 70% đến 90% khu vực gây cản trở khả lũ cao Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2021 Hình 15 Bản đồ phân vùng ngập lụt Vị trí điểm quan trắc đặt sau: điểm nằm ngồi sơng, điểm bãi sông, điểm cốt ngập báo động 1, điểm cốt ngập báo động 2, điểm cốt ngập báo động 3, điểm sát chân đê Thông số quan trắc bao gồm thơng số gây nên q trình ngập lụt thời gian mưa lũ, thông số số liệu đầu vào cho mơ hình tích 65 ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA hợp yếu tố điều kiện địa kỹ thuật môi trường, gồm: (1) Biến động bề mặt địa hình bãi lịng sơng với phương pháp Phân tích liệu ảnh hàng khơng, ảnh vệ tinh chu kỳ quan trắc (1 lần/năm); (2) Mật độ công trình khu vực bãi lịng sơng như: nhà cửa, cống, cửa xả, bến cảng, bến bãi khai thác tập kết cát với phương thị sát đo đếm thống kê trường chu kỳ quan trắc (1 lần/năm); (3) Dao động mực nước sông với phương pháp Thiết bị đo chuyên dụng (Máy đo Valdai, máy SGEAS, máy ULM20) chu kỳ quan trắc 2lần/ngày (7h 19h), mùa lũ 4-8-12-24 lần/ngày mau tùy theo yêu cầu lấy số liệu đặc biệt; (4) Diện tích ngập lụt đo đạc với phân tích ảnh hàng khơng, ảnh vệ tinh chu kỳ quan trắc (2 lần/năm, trước sau ngập lụt) Kết thiết lập hệ thống quan trắc ngập lụt theo 20 tuyến thể đồ phân vùng (Hình 16) Hình 16 Vị trí tuyến quan trắc ngập lụt Kết luận Trên sở nghiên cứu cho thấy: nghiên cứu thơng qua mơ hình cảnh báo nhanh, cường độ tai biến xuất thông qua thông số yếu tố quan trắc gây tai biến Hệ thống quan trắc phòng chống tai biến địa kỹ thuật môi trường khu vực đới động sông Hồng khu Cơ sở khoa học xây dựng hệ thống quan trắc vực Hà Nội luận chứng sở đồ phục vụ phòng chống tai biến chủ yếu khu phân vùng dự báo nguy tai biến sở vực nghiên cứu làm sở để triển khai thực chồng chập đồ thành phần phân bố yếu tiễn xây dựng hệ thống quan trắc cung cấp liệu tố điều kiện yếu tố tác động làm phát sinh, phát phục vụ quy hoạch, đề xuất giải pháp giảm thiểu triển tai biến thiệt hại tai biến gây hỗ trợ khai thác bền Hệ thống quan trắc bao quát tác động, tương tác từ 04 phụ hệ thống ĐKTMT cho số tai biến cho thấy: Điều chỉnh trọng số yếu tố điều kiện, nguyên nhân gây tai biến mơ hình số thống kê tích hợp đa biến; Sử dụng mơ hình định lượng tiêu tích hợp yếu tố điều kiện nguyên nhân gây tai biến để dự báo phân vùng nguy tai biến khu vực nghiên cứu vững khu vực đới động sông Hồng Hà Nội Đồng Dữ liệu thu thông qua hệ thống quan trắc hệ thống địa kỹ thuật đê sông (HĐKTĐS) đồng thiết lập đảm bảo phục vụ đánh giá cảnh báo, đề Bắc Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng xuất giải pháp phịng ngừa tai biến ĐKTMT khu vực số 4, Hà Nội 66 thời, qua viết cho thấy cần có nghiên cứu sau hơn, tổng hợp đới động sông Hồng phát triển vùng Thủ đô TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Mạnh Liểu (2005) Một số sở nghiên cứu đánh giá trình địa thuỷ địa phát triển Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2021 ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA Đồn Thế Tường, Trần Mạnh Liểu, Nguyễn Cơng Kiên (2006) Nghiên cứu đánh giá điều kiện địa kỹ thuật môi trường kiến nghị phương hướng quy Matxcơva dạng thấm đê khu vực đới động sông Hồng Hà hoạch sử dụng đất hợp lý cho khu vực đới sơng ven Nội", Tạp chí Khoa học công nghệ xây dựng, Viện sông Hồng phạm vi Hà Nội Sở khoa học KHCN Xây dựng, vol công nghệ, Hà Nội Nguyễn Văn Tá, Trần Mạnh Liểu, Cao Thanh Tùng (2007) Phương pháp đánh giá dự báo khả sạt lở bờ sông theo tiêu tích hợp yếu tố điều kiện kỹ thuật - tự nhiên vùng ven sơng Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng số 01, Hà Nội Hà Quang Hà Nguyễn Ngọc Tuyến (2011), “Xói mịn bờ biển Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh điều kiện biến đổi khí hậu tồn cầu”, Tạp chí Phát triển KH&CN, vol 14, no M4 pp 17–28 10 Phan Kiều Diễm nnk (2013), “Đánh giá tình hình Nguyễn Văn Tá (2007) Phân vùng địa chất công sạt lở, bồi tụ khu vực ven biển tỉnh Cà Mau Bạc trình (ĐCCT) đới sơng ven sơng hồng khu vực Hà Nội Liêu từ 1995-2010 sử dụng viễn thám công nghệ phục vụ quy hoạch phát triển bền vững lãnh thổ Tạp GIS”, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, vol chí Địa Kỹ thuật số 03, Hà Nội 26, no Phần A: Khoa học Tự nhiên, Cơng nghệ Đồn Thế Tường, Trần Mạnh Liểu, Nguyễn Công Môi trường, pp 35–43 Kiên (2009) Luận chứng sở khoa học thiết lập 11 N A Otsu (1975), "Threshold selection method from hệ thống quan trắc địa kỹ thuật môi trường cho khu gray-level histograms", Automatica, 11, pp 23-27 vực đới động ven sông Hồng địa bàn Hà Nội Sở Nguyễn Công Kiên (2020), "Đánh giá nguy biến khoa học công nghệ Hà Nội Ngày nhận bài: 24/12/2021 Trần Mạnh Liểu (1998), Cơ sở lý thuyết phương Ngày nhận sửa:11/01/2022 pháp luận monitoring hệ thống địa kỹ thuật đô thị, Ngày chấp nhận đăng:18/01/2022 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2021 67 ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2021 ... vùng lõi thị Do vậy, xây dựng sở khoa học xây dựng hệ thống quan trắc, giám sát trình tai biến địa kỹ thuật môi trường đới động sông Hồng khu vực Hà Nội cần thiết, hướng đến sở vững nguyên tắc,... mơi trường khu vực đới động sông Hồng khu Cơ sở khoa học xây dựng hệ thống quan trắc vực Hà Nội luận chứng sở đồ phục vụ phòng chống tai biến chủ yếu khu phân vùng dự báo nguy tai biến sở vực. .. sông; tai biến ngập lụt khu vực đới động Hệ thống quan trắc đới động sông Hồng khu 4.1 Hệ thống quan trắc biến dạng thấm đê thời gian mưa lũ vực Hà Nội tổ hợp hệ thống quan trắc Quan trắc biến