Phân vùng nguy cơ trượt sụt đất khu vực Phong Xuân, Phong Điền, Thừa Thiên Huế theo phương pháp phân tích cấp bậc Saaty

Mục đích của bài báo này là sử dụng hệ thống thông tin ddịa lý (GIS) dựa trên các kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả đánh giá và phân vùng nguy cơ sụt đất trên vùng karst ở khu vực Phong Xuân, Phong Điền, Thừa Thiên Huế theo quy trình phân tích cấp bậc của Saaty (AHP).

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 19, Số (2021) PHÂN VÙNG NGUY CƠ TRƯỢT SỤT ĐẤT KHU VỰC PHONG XUÂN, PHONG ĐIỀN, THỪA THIÊN HUẾ THEO PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤP BẬC SAATY Trần Hữu Tuyên*, Nguyễn Thị Thủy, Hoàng Ngơ Tự Do, Hồng Hoa Thám Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế *Email: thtuyen@hueuni.edu.vn Ngày nhận bài: 25/6/2021; ngày hoàn thành phản biện: 25/6/2021; ngày duyệt đăng: 02/11/2021 TĨM TẮT Mục đích báo sử dụng hệ thống thông tin ddịa lý (GIS) dựa kết nghiên cứu nhóm tác giả đánh giá phân vùng nguy sụt đất vùng karst khu vực Phong Xuân, Phong Điền, Thừa Thiên Huế theo quy trình phân tích cấp bậc Saaty (AHP) Các liệu địa chất, thành phần thạch học trích xuất từ liệu đồ địa chất; đới nứt nẻ-karst từ liệu đo đạc địa vật lý, thủy văn địa chất thủy văn từ kết mô nước đất từ mơ hình MIKE SHE, rung chấn từ liệu giám sát nổ mìn xây dựng thành lớp liệu GIS Chỉ số cấp độ nguy (LSI), tính tốn GIS tổng hợp thành phần yếu tố trọng số chúng Từ đồ phân vùng nguy sụt đất cho thấy: Diện tích vùng nguy cao 108,3 ha, chiếm tỷ lệ 2%, vùng nguy cao 201,2 ha, có tỷ lệ 3,7% trung bình 179,8 có tỷ lệ 3,3% so với diện tích vùng nghiên cứu Từ khóa: AHP, Phong Xuân, Karst, Sụt đất MỞ ĐẦU Khu vực xã Phong Xuân (huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế) có dạng thung lũng địa hào cấu tạo từ thành tạo carbonat (đá vôi) phủ lớp mỏng lên thành tạo Đệ tứ Trong khứ, tượng sụt đất khu vực gần chưa ghi nhận, từ tháng 06/2014, tượng sụt lún mặt đất với hình thành hàng loạt hố sụt karst xảy diện tích đất nơng nghiệp người dân không ngừng mở rộng Cuối năm 2018 nay, hố sụt bắt đầu xuất khu dân cư, chủ yếu thơn Xn Lộc Mặc dù kích thước hố sụt nhỏ 0,6 m với số lượng 06 hố sụt, với xuất hố sụt cạnh sát nhà dân gây nên tâm lý bất an người dân địa phương Chính vậy, vấn đề nghiên cứu, phân vùng nguy cư sụt đất khu vực Phong Xuân, Phong Điền yêu cầu cấp thiết 179 Phân vùng nguy trượt sụt đất khu vực Phong Xuân, Phong Điền, Thừa Thiên Huế … Cho đến có nhiều cơng trình ứng dụng công nghệ viễn thám GIS nghiên cứu phân vùng nguy tai biến địa chất có sụt đất [2,3,7,8] Nhiều cơng trình sử dụng tư liệu viễn thám vào việc xác định đới phá hủy kiến tạo, trạng lớp phủ thực vật, hoạt động kinh tế cơng trình người yếu tố có ảnh hưởng đến q trình trượt lở đất, đồng thời áp dụng phương pháp nghiên cứu định lượng đại như: hồi quy logistic (logistic regression); tỷ số tần suất (frequency ratio) hay mạng thần kinh nhân tạo (Artificial Neural Network) với trợ giúp công nghệ GIS để phân vùng nguy sụt đất Ở Việt Nam, nghiên cứu trạng nguy dạng tai biến địa chất đặc biệt quan tâm [4-6, 8] Gần đây, nhiều tác giả [2, 3, 7] ứng dụng cơng nghệ viễn thám GIS việc tính tốn, xây dựng thơng tin thành phần sử dụng mơ hình đồ - tốn (Mathematic - Catorgaphical Modelling) việc đánh giá nhạy cảm phân vùng trượt lở đất Tuy nhiên, nghiên cứu phân vùng tượng sụt đất vùng karst ý Tiếp cận theo hướng sử dụng phương pháp nghiên cứu đại, nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá, phân vùng nguy sụt đất khu vực Phong Xuân, huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Xác định vị trí sụt đất xây dựng tiêu đánh giá 2.1.1 Xác định vị trí sụt trượt khu vực nghiên cứu Hình Sơ đồ trạng điểm sụt đất 180 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 19, Số (2021) Vị trí điểm sụt đất quan trọng nghiên cứu, đánh giá Với kích thước điểm sụt đất cơng tác điều tra thực địa kết hợp với thu thập tài liệu từ người dân, quyền địa phương Công ty Cổ phần Xi măng Đồng Lâm kế thừa dự án [1] cho kết cách xác Kết thống kê cho thấy có 107 điểm sụt đất khu vực nghiên cứu, xảy thời gian từ năm 2014 đến Nhìn chung kết phản ánh cách chi tiết trạng sụt đất khu vực nghiên cứu Sơ đồ phân bố vị trí điểm sụt đất khu vực (hình 1) cho thấy sụt đất xuất nhiều khu vực khác nhau, thường tập trung nhiều thôn Điền Lộc, Cổ Xuân Lộc Xuân Lộc xung quanh moong khai thác mỏ đá vôi Đồng Lâm Phần lớn điểm sụt đất thuộc loại hình xói sụt, lún sụt có kích thước nhỏ 1,0 m Tuy nhiên, số lượng điểm sụt trượt (loại hình sụt karst thực thụ), kích thước lớn (từ 2,0 m đến 6,0 m) chiếm số lượng đáng kể 2.1.2 Xây dựng tiêu đánh giá Qua nghiên cứu sụt đất khu vực Phong Xuân cho thấy nguyên nhân lâu dài chủ yếu q trình xói ngầm, dịng chảy nước đất tăng cao, lôi vật chất lấp nhét hang hốc karst gây sụt vỡ trần hang, dẫn đến sụt đất Nghiên cứu đưa số yếu tố chính, có độ phân hóa định lượng được, tác động trực tiếp đến hình thành phát triển trình sụt đất gồm: - Sự có mặt trầm tích carbonat, thấu kính xen kẹp đolomit phủ trầm tích Đệ tứ mỏng, nhiều nơi lộ mặt; - Sự hội tụ đới dập vỡ kiến tạo, khu vực có tiềm nước ngầm lớn địa hình thấp trũng nên chịu ảnh hưởng mạnh mẽ dòng chảy ngầm, dòng mặt yếu tố tự nhiên định việc hình thành tai biến sụt đất khu vực nghiên cứu; - Đất đá bị karst hóa, hình thành nên hang hốc karst Mặc dù mật độ hang không lớn, thường tập trung đới dập vỡ kiến tạo, thấu kính vơi sét nên nguy xảy sụt đất với qui mơ lớn xảy ra; - Hoạt động khai thác đá vôi (tháo khô moong khai thác, nổ mìn…) đóng vai trị xúc tác, kích hoạt thúc đẩy nhanh hình thành phát triển sụt đất Từ phân tích trên, tác giả chọn yếu tố sau có tác động trực tiếp đến phát triển tượng sụt đất khu vực nghiên cứu (Bảng 1) Bảng Các tiêu lựa chọn đánh giá nguy sụt đất TT Chỉ tiêu lựa chọn Nguồn liệu sử dụng Cấu trúc địa chất thành phần thạch Bản đồ địa chất khu vực nghiên cứu, tỷ lệ học lớp đất đá 1:10.000 Chỉ số mật độ dị thường karst Bản đồ số mật độ dị thường karst khu vực nghiên cứu, tỷ lệ 1:10.000 181 Phân vùng nguy trượt sụt đất khu vực Phong Xuân, Phong Điền, Thừa Thiên Huế … Các khu vực nứt nẻ, đới dập vỡ kiến Bản đồ khu vực nứt nẻ, đới dập vỡ tạo kiến tạo, tỷ lệ 1:10.000 Thay đổi cao độ mực nước ngầm Kết mô nước đất từ mơ hình Thay đổi dịng chảy nước đất MIKE SHE khu vực nghiên cứu Rung chấn Kết quan trắc rung chấn Việc lựa chọn thông số, việc xây dựng kịch tính tốn phục vụ cho việc xây dựng đồ phân vùng nguy sụt đất nên chọn thiên mức độ an toàn chuỗi số liệu cho phép Việc phân cấp yếu tố địa chất thủy văn dựa kết mô kịck nguy Trong kịch này, giá trị chọn thiên lớn chuỗi giá trị quan trắc Địa hình chọn cao độ địa hình moong khai thác -30 m, tương ứng mỏ hoàn thành Giá trị thấm lớp trầm tích carbonat 9,07x10-5 m/s [1], thấu kính dolomit 4,32x10-4 m/s [1], lớp khác giữ ngun kịch tính tốn trước 2.2 Nghiên cứu, đánh giá nguy sụt đất 2.2.1 Mơ hình đánh giá nguy sụt đất Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng mơ hình chồng ghép thơng tin GIS [7] Các thơng tin chuẩn hóa gắn trọng số theo mức độ quan trọng khác Mơ hình tốn tổng qt có dạng sau: Trong đó: S: số đánh giá tổng hợp; Xi: số đánh giá tiêu i; Wi: trọng số gắn cho tiêu i 2.2.2 Chuẩn hóa tiêu đánh giá Các tiêu đánh giá phải chuẩn hóa theo thang điểm chung để chúng so sánh với Q trình chia lớp tiêu thành 05 cấp nhạy cảm trình sụt đất là: thấp, thấp, trung bình, cao cao Về nguyên tắc, phân chia cấp nhạy cảm tiêu thực cách tính mật độ điểm sụt trượt điều tra hợp phần tiêu, sau dựa kết tính tốn mật độ đánh giá định tính theo 05 cấp nhạy cảm định Trong nghiên cứu này, tiêu lựa chọn định lượng phân hóa rõ ràng nên việc chuẩn hóa tiêu đánh giá thuận lợi Yếu tố trạng sụt sử dụng đánh giá mức độ chuẩn hóa độ xác đồ nguy sụt đất khu vực nghiên cứu Thang điểm đánh giá chuẩn theo bảng 182 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 19, Số (2021) Bảng Thang điểm chuẩn hóa Nhóm đối tượng Mức độ nhạy cảm Điểm đánh giá Nhóm Rất cao Nhóm Cao Nhóm Trung bình Nhóm Thấp Nhóm Rất thấp Dựa vào nguyên tắc đây, đánh giá chuẩn hóa tiêu lựa chọn theo bảng đến bảng đây: Bảng Về cấu trúc địa chất thành phần Bảng Về số mật độ dị thường karst thạch học Kiểu thạch học Mức độ nhạy Điểm Chỉ số cảm Thấu kính Trung bình Rất thấp carbonat Trầm tích lục Điểm cảm Rất cao dolomit Trầm tích Mức độ nhạy nguyên < 0,0 Rất thấp 0,1 – 0,2 Thấp 0,2-0,35 Trung bình 0,35 – 0,5 Cao > 0,5 Rất cao Bảng Về khu vực nứt nẻ, đới dập Bảng Về thay đổi nước ngầm so với tự vỡ kiến tạo nhiên, trước khai thác Mức độ dập vỡ Mức độ nhạy Điểm cảm Rất mạnh, bị Rất cao karst hóa Nứt nẻ mạnh Trung bình Ngun khối, Rất thấp nứt nẻ Bảng Về thay đổi lưu lượng dòng ngầm Mực nước ngầm Mức độ nhạy Điểm (m) cảm < 0,0 Rất thấp 0,0 – 1,0 Thấp 1,0 – 3,0 Trung bình 3,0 -10,0 Cao > 10,0 Rất cao Bảng Về rung chấn nổ mìn khai thác đá so với tự nhiên, trước khai thác Lưu lượng dòng Mức độ ngầm (m) nhạy cảm 0.0 Rất thấp 0.0E+00 – 8.54E-05 Điểm Vận tốc rung Mức độ chấn (m/s) nhạy cảm > 25 Rất cao Thấp 15 - 25 Cao 8.54E-05 – 1.71E-04 Trung bình 10 - 15 Trung bình 1.71E-04 – 5.98E-04 Cao 4 - 10 Thấp > 5.98E-04 Rất cao 10, mức trung bình > 5, mức thấp, thấp