ứng dụng hệ thông tin địa chất (GIS GES) đánh giá nguy cơ trượt lở đất, phục vụ phát triển biền vững kinh tế xã hội khu vực lòng hồ thủy điện sơn la sông đà, áp dụng trên các vùng mường lay, tủa chùa, tuần giáo, mường tè và

KHÁI QUÁT VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ DỰ BÁO TAI BIẾN TRƯỢT LỞ Trong nghiên cứu trượt lở đất hiện nay, các phương pháp đánh giá, phân vùng nguy cơ tai biến trượt lở đất nhìn chung đ

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

VIỆN KHOA HỌC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

-W X -

BÁO CÁO KẾT QUẢ

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

ỨNG DỤNG HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỊA CHẤT (GIS-GES) ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG KINH TẾ

XÃ HỘI KHU VỰC LÒNG HỒ THUỶ ĐIỆN SƠN LA – SÔNG ĐÀ, ÁP DỤNG TRÊN CÁC VÙNG MƯỜNG LAY, TỦA CHÙA, TUẦN GIÁO, MƯỜNG TÈ

VÀ SÌN HỒ

Chủ nhiệm: ThS Nguyễn Thị Hải Vân

HÀ NỘI, 2008

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

VIỆN KHOA HỌC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

-W X -

BÁO CÁO KẾT QUẢ

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

ỨNG DỤNG HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỊA CHẤT (GIS-GES) ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG KINH TẾ

XÃ HỘI KHU VỰC LÒNG HỒ THUỶ ĐIỆN SƠN LA – SÔNG ĐÀ, ÁP DỤNG TRÊN CÁC VÙNG MƯỜNG LAY, TỦA CHÙA, TUẦN GIÁO, MƯỜNG TÈ

VÀ SÌN HỒ

VIỆN TRƯỞNG VIỆN KHOA HỌC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

ThS Nguyễn Thị Hải Vân

HÀ NỘI, 2008

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

VIỆN KHOA HỌC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

-W X -

Tập thể tác giả : ThS Nguyễn Thị Hải Vân,

TS Nguyễn Thành Long, KS Nguyễn Thị Phin,

KS Trịnh Thị Hiền, KS Đỗ Minh Hiển,

ThS Nguyễn Quốc Khánh, TS Trần Ngọc Thái, ThS Nguyễn Thanh Tùng, ThS Lê Cảnh Tuân,

TS Phạm Vũ Luyến, ThS Nhữ Việt Hà,

ThS Đặng Thanh Mai, KS Nguyễn Huy Hoàng,

TS Lê Quốc Hùng

BÁO CÁO KẾT QUẢ

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

ỨNG DỤNG HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỊA CHẤT (GIS-GES) ĐÁNH GIÁ

NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG KINH TẾ

XÃ HỘI KHU VỰC LÒNG HỒ THUỶ ĐIỆN SƠN LA – SÔNG ĐÀ, ÁP DỤNG

TRÊN CÁC VÙNG MƯỜNG LAY, TỦA CHÙA, TUẦN GIÁO, MƯỜNG TÈ

VÀ SÌN HỒ

HÀ NỘI – 2008

MỤC LỤC

CÁC HÌNH VẼ 6

CÁC BIỂU BẢNG 9

MỞ ĐẦU 10

I MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 10

II KHÁI QUÁT VỀ TAI BIẾN TRƯỢT LỞ ĐẤT TẠI NƯỚC TA 10

III CÁC KHÁI NIỆM VỀ TRƯỢT LỞ ĐẤT 13

III.1 Các định nghĩa 13

III.2 Một số kiểu trượt thường gặp 15

III.2.1 Kiểu dịch chuyển dạng đổ 15

III.2.2 Kiểu dịch chuyển dạng rơi 16

III.2.3 Trượt xoay 16

III.2.4 Trượt tịnh tiến 17

III.2.5 Trượt hỗn hợp 17

III.2.6 Kiểu dịch chuyển trượt ngang 18

III.2.7 Kiểu dịch chuyển dạng dòng 18

IV NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TRƯỢT LỞ 19

IV.1 Các yếu tố địa chất 19

IV.2 Các yếu tố cơ học, hóa học và khoáng học của đất 20

IV.3 Các yếu tố địa mạo 20

IV.3.1 Độ dốc sườn 20

IV.3.2 Hình dạng sườn 21

IV.3.3 Hướng dốc 21

IV.3.4 Các yếu tố thủy văn 22

IV.4 Địa chấn 23

IV.5 Các yếu tố nhân tạo 24

V KHÁI QUÁT VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ DỰ BÁO TAI BIẾN TRƯỢT LỞ 24

V.1 Các vùng có nguy cơ trượt nhưng ít nguy cơ trượt dòng 24

V.1.1 Phân tích sự phân bố của các điểm trượt lở 25

V.1.2 Phân tích hoạt động của trượt lở 25

V.1.3 Phân tích mật độ các điểm trượt lở 26

V.1.4 Phân tích hình thái địa mạo theo chủ quan 26

V.1.5 Phân tích đánh giá theo chủ quan 27

V.1.6 Phân tích đơn biến tương quan 28

V.1.7 Phân tích đơn biến theo xác suất 29

V.1.8 Phân tích đa biến theo xác suất 30

V.1.9 Phân tích độ ổn định sườn 31

V.2 Khu vực trượt dòng 33

V.2.1 Phân tích hậu quả tai biến (Hazard consequence analysis) 34

V.2.2 Phân tích khu vực có dòng chảy (Runout zone analysis) 34

V.2.3 Phân tích các chuyển động dạng tuyến (Linear path movement analysis) 35

V.2.4 Phân tích chuyển động trượt lở đất (Landslide movement analysis) 36

VI CÁC PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT HIỆN NAY Ở VIỆT NAM 36

CHƯƠNG I - KHÁI QUÁT VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 39

I VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐIỀU KIỆN KINH TẾ – XÃ HỘI 39

I.1 Vị trí địa lý 39

I.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 40

II ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU – THỦY VĂN 41

II.1 Điều kiện khí hậu 41

II.2 Đặc điểm thủy văn 42

III ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT – KIẾN TẠO 43

III.1 Địa tầng 45

III.1.1 Phụ giới Neoproterozoi 45

III.1.2 Hệ Cambri thống trung – hệ Ordovic 45

III.1.3 Hệ Silur, thống thượng – hệ Devon thống hạ 46

III.1.4 Hệ Devon 46

III.1.5 Hệ Carbon – hệ Permi 47

III.1.6 Hệ Permi 47

III.1.7 Hệ Permi – hệ Trias 48

III.1.8 Hệ Trias 49

III.1.9 Hệ Jura 50

III.1.10 Hệ Creta 50

III.1.11 Hệ Paleogen 50

III.1.12 Hệ Đệ Tứ 51

III.1.13 Magma xâm nhập 51

III.2 Đứt gãy 53

III.2.1 Hệ thống á kinh tuyến 53

III.2.2 Hệ thống tây bắc - đông nam 53

III.2.3 Hệ thống đông bắc - tây nam 53

IV ĐẶC ĐIỂM VỎ PHONG HÓA 53

IV.1 Phân loại vỏ phong hoá 54

IV.1.1 Vỏ phong hoá 54

IV.1.2 Sản phẩm phong hoá và đới phong hoá 54

IV.1.3 Kiểu VPH 55

IV.2 Đặc điểm các kiểu VPH khu vực nghiên cứu và mối liên quan với tai biến trượt lở56 IV.2.1 Đặc điểm các kiểu VPH trên đá trầm tích và khả năng trượt lở của các kiểu VPH 56

IV.2.1.1 Nhóm đá trầm tích lục nguyên giàu alumosilicat và trầm tích lục nguyên xen phun trào 56

IV.2.1.2 Nhóm đá lục nguyên giàu thạch anh 59

IV.2.1.3 Nhóm đá carbonat 60

IV.2.2 Đặc điểm các kiểu VPH trên đá magma và khả năng trượt lở của các kiểu VPH 60

IV.2.2.1 Nhóm đá magma mafic - siêu mafic 60

IV.2.2.2 Nhóm đá magma axit - trung tính 62

IV.2.3 Đặc điểm các kiểu VPH trên đá biến chất và khả năng trượt lở của các kiểu VPH 64

IV.2.3.1 Nhóm đá biến chất giàu alumosilicat 64

IV.2.3.2 Nhóm đá biến chất giàu thạch anh 66

V ĐẶC ĐIỂM ĐỊA MẠO 67

V.1 Địa hình kiến tạo (TD) 68

V.2 Địa hình karst (KD) 68

V.3 Địa hình bóc mòn 69

V.4 Địa hình tích tụ 70

CHƯƠNG II - HIỆN TRẠNG TAI BIẾN TRƯỢT LỞ ĐẤT VÀ ỨNG DỤNG GIS TRONG PHÂN VÙNG DỰ BÁO TAI BIẾN TRƯỢT LỞ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 71

I CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HIỆN TRẠNG TRƯỢT LỞ ĐẤT VÀ ỨNG DỤNG CHO KHU VỰC NGHIÊN CỨU 71

I.1 Khái quát về các phương pháp xác định hiện trạng trượt lở đất 71

I.2 Hiện trạng trượt lở đất khu vực nghiên cứu 72

II LỰA CHỌN CÁC BẢN ĐỒ ĐẦU VÀO ĐỂ TÍNH TOÁN VÀ PHÂN VÙNG NGUY CƠ TAI BIẾN TRƯỢT LỞ ĐẤT CHO KHU VỰC NGHIÊN CỨU 78

III XÂY DỰNG CÁC BẢN ĐỒ THÀNH PHẦN VỀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG CHÍNH TỚI QUÁ TRÌNH TRƯỢT LỞ ĐẤT TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 79

III.1 Độ dốc địa hình 79

III.2 Địa chất 85

III.3 Địa mạo 85

III.4 Vỏ phong hóa 85

III.5 Mật độ lineament 85

III.5.1 Phương pháp thành lập sơ đồ phân bố lineament từ ảnh viễn thám 85

III.5.2 Số liệu đầu vào cho quá trình triết xuất lineament 86

III.5.3 Quá trình tiền xử lý ảnh (pre-processing) 87

III.5.3.1 Nắn chỉnh phổ 87

III.5.3.2 Nắn chỉnh hình học 88

III.5.4 Xử lý ảnh viễn thám (image processing) 89

III.5.4.1 Biến đổi ảnh thông qua các bộ lọc theo hướng 89

III.5.4.2 Triết xuất Lineament 91

III.5.5 Hậu xử lý (Post – Processing) 92

III.5.5.1 Loại bỏ các “giả” lineament 92

III.5.5.2 Lọc các lineament 93

III.5.6 Kết quả phân tích, xử lý ảnh viễn thám để thành lập sơ đồ phân bố lineament 93

III.5.7 Sử dụng các thuật toán thống kê trong GIS thành lập sơ đồ mật độ lineament 95

III.6 Lượng mưa 99

III.6.1 Số liệu đầu vào để thành lập sơ đồ phân bố lượng mưa của khu vực nghiên cứu 100

III.6.2 Áp dụng phương pháp thống kê thành lập sơ đồ phân bố lượng mưa của khu vực nghiên cứu 102

III.7 Thảm phủ 104

III.7.1 Tiền xử lý ảnh (preprocesing) 106

III.7.2 Xử lý ảnh viễn thám (Procesing) 106

III.7.3 Hậu xử lý (Post-procesing) 107

III.8 Mật độ sông suối 109

III.8.1 Hiệu chỉnh DEM trên cơ sở hệ thống sông suối thu thập từ tài liệu thực tế 110 III.8.2 Xác định dòng chảy 110

III.8.2.1 Loại bỏ địa hình trũng trên DEM 110

III.8.2.2 Xác định hướng của các dòng chảy 112

III.8.3 Xác định hệ số tích lũy dòng chảy 112

III.8.4 Chiết suất mạng lưới sông suối và lưu vực 113

III.8.4.1 Xác định các giới hạn để xác định diện tích dòng chảy 113

III.8.4.2 Chiết suất hệ thống dòng chảy 113

III.8.4.3 Phân hạng hệ thống dòng chảy 114

III.8.4.4 Chiết suất các lưu vực cung cấp nước 116

III.8.5 Thành lập sơ đồ mật độ dòng chảy 117

III.8.5.1 Tính toán các giá trị mật độ dòng chảy trên một đơn vị lưu vực 117

III.8.5.2 Thành lập sơ đồ hệ thống mật độ sông suối cho một vùng nghiên cứu 118 III.9 Độ cao địa hình 118

III.10 Nhân sinh 119

IV ỨNG DỤNG GIS TRONG PHÂN VÙNG DỰ BÁO TAI BIẾN TRƯỢT LỞ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 120

IV.1 Phương pháp phân vùng dự báo trượt lở đất trong hệ thống GIS 120

IV.2 Ứng dụng phương pháp chỉ số thống kê (statistical index method) tính toán nguy cơ tai biến trượt lở đất cho khu vực nghiên cứu 122

IV.3 Phân vùng nguy cơ tai biến trượt lở đất cho khu vực nghiên cứu 128

IV.4 Đánh giá mức độ chính xác của bản đồ kết quả phân vùng dự báo nguy cơ tai biến trượt lở đất của khu vực nghiên cứu 131

IV.5 Nhận xét về kết quả phân vùng nguy cơ tai biến trượt lở đất và các yếu tố hưởng hưởng tới qua trình trượt lở đất của khu vực nghiên cứu 133

CHƯƠNG III - ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ

PHÂN VÙNG NGUY CƠ TAI BIẾN TRƯỢT LỞ ĐẤT 137

I XÂY DỰNG QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ 137

I.1 Phân tích hiện trạng trượt lở 137

I.2 Thiết kế CSDL 139

I.3 Lựa chọn mô hình toán và phân vùng tai biến trượt lở 139

I.3.1 Phương pháp trọng số (index based) 140

I.3.2 Phương pháp phân tích cây hệ thống (Analytical Hierarchical Process) 141

I.3.3 Phương pháp xác suất (Probability) 142

I.3.4 Phương pháp phân tích nguy cơ tai biến trượt lở đất (landsslide susceptibility analysis) 143 I.3.5 Phương pháp trọng số bằng chứng (Weight of Evidence) 143

I.3.6 Phương pháp hệ số chắc chắn (Certainty factor) 146

I.3.7 Đánh giá kết quả dự báo nguy cơ tai biến trượt lở đất 146

II MỘT SỐ CHỨC NĂNG VÀ GIAO DIỆN CỦA PHẦN MỀM “LANDSLIDE SUSCEPTIBILITY MAPPING” ("THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NGUY CƠ TAI BIẾN TRƯỢT LỞ ĐẤT") 147

KẾT LUẬN 158

I MỘT SỐ KẾT LUẬN CHÍNH 158

II ĐỀ XUẤT MỘT SỐ BIỆN PHÁP NHẮM HẠN CHẾ VÀ GIẢM THIỂU THIỆT HẠI DO TRƯỢT LỞ ĐẤT GÂY RA PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG KINH TẾ XÃ HỘI CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 159

III KIẾN NGHỊ VÀ LỜI KẾT 165

TÀI LIỆU THAM KHẢO 167

PHỤ LỤC - BÁO CÁO KINH TẾ 182

CÁC HÌNH VẼ

Hình 1: Vụ trượt lở đất 9/2004 tại thôn Sùng Hoảng, xã Phìn Ngan (Bát Xát- Lào Cai)

làm 23 người thiệt mạng 11

Hình 2: Hàng trăm ôtô bị kẹt hơn 12 giờ vào ngày 26/11/2004 do sạt lở núi tại km262+512 quốc lộ 1A thuộc địa bàn huyện Nam Giang 13

Hình 3: Trượt lở đường Hồ Chí Minh 13

Hình 4: Các thuật ngữ mô tả thân trượt 15

Hình 5: Kiểu dịch chuyển đổ 15

Hình 6: Dịch chuyển dạng lật 16

Hình 7: Trượt xoay 17

Hình 8: Trượt tịnh tiến 17

Hình 9: Kiểu trượt trung gian giữa hai loại trượt xoay và trượt tịnh tiến và trượt hỗn hợp 18

Hình 10: Dịch chuyển tạo dòng 19

Hình 11: Các kiểu hình dạng sườn 21

Hình 12: Sơ đồ khu vực nghiên cứu 39

Hình 13: Sơ đồ địa chất khu vực nghiên cứu 44

Hình 14: Sơ đồ VPH khu vực nghiên cứu 56

Hình 15: Sơ đồ địa mạo của khu vực nghiên cứu 68

Hình 16: Qui trình xây dựng bản đồ hiện trạng trượt lở đất của khu vực nghiên cứu 72

Hình 17: Bình đồ không gian 3D ảnh hàng không của khu vực nghiên cứu 73

Hình 18: Ví dụ về điểm trượt lở đất xảy ra tại khu vực bản Mới, xã Mường Tùng, huyện Mường Lay 74

Hình 19: Ví dụ về điểm trượt lở đất xảy ra tại khu vực xã Ma Lù Thàng, huyện Mường Lay 74

Hình 20: Ví dụ về điểm trượt lở đất xảy ra tại một số khu vực thuộc tỉnh Điện Biên theo

tài liệu của Đỗ Tuyết và nnk (1999) 75

Hình 21: Một số điểm trượt lở đất mới xảy ra tại khu vực nghiên cứu đã quan sát được

ngoài thực địa 76

Hình 22: Sơ đồ hiện trạng trượt lở đất khu vực nghiên cứu 77

Hình 23: Sơ đồ phân bố độ cao của khu vực nghiên cứu 80

Hình 24: Ví dụ về một ma trận gồm 9 cell của một mô hình số độ cao 80

Hình 25: Mã hóa của một ma trận gồm 9 cell và 25 cell trong ILWIS 3.3 82

Hình 26: Sơ đồ độ dốc của khu vực nghiên cứu 83

Hình 27: Sơ đồ phân loại độ dốc của khu vực nghiên cứu 84

Hình 28: Qui trình triết suất bán tự động lineament từ ảnh viễn thám 86

Hình 29: Tổ hợp 741 từ ảnh LANDSAT TM5 của khu vực nghiên cứu 87

Hình 30: Bảng số liệu điểm khống chế mặt đất khu vực nghiên cứu 89

Hình 31: Các bộ lọc theo hướng 90

Hình 32: Các ảnh đã được nâng cao chất lượng sau khi sử dụng các bộ lọc Directional 91

Hình 33: Sơ đồ lineament thô của khu vực nghiên cứu 92

Hình 34: Giao diện một modul trong chương trình Lineament 6.0 93

Hình 35: Sơ đồ phân bố lineament của khu vực nghiên cứu 94

Hình 36: Giá trị thống kê theo chiều dài của lineament và các nhóm lineament theo độ dài 95

Hình 37: Các giá trị thống kê theo hướng của lineament và các nhóm lineament theo hướng 95

Hình 38: Các ô "cửa sổ" trượt và tâm cửa sổ 96

Hình 39: Sơ đồ mật độ lineament của khu vực nghiên cứu 98

Hình 40: Sơ đồ phân bố các nhóm lineament trong khu vực nghiên cứu 99

Hình 41: Sơ đồ vị trí các trạm khí tượng thủy văn được sử dụng để thành lập sơ đồ

phân bố lượng mưa của khu vực nghiên cứu 101

Hình 42: Sơ đồ phân bố tổng lượng mưa TB năm (thời gian quan trắc từ 1996 đến 2005) 103 Hình 43: Sơ đồ phân bố các lớp với tổng lượng mưa trung bình năm khác nhau trong

khoảng thời gian quan trắc từ 1996 đến 2005 104

Hình 44: Sơ đồ mô tả các bước đã sử dụng trong phân tích ảnh vệ tinh để thành lập sơ đồ thảm phủ thực vật của khu vực nghiên cứu 105

Hình 45: Qui trình thực hiện quá trình phân loại có kiểm định của khu vực nghiên cứu 107

Hình 46: Sơ đồ thảm phủ của khu vực nghiên cứu 109

Hình 47: Quy trình thành lập sơ đồ mật độ sông suối áp dụng cho vùng nghiên cứu 110

Hình 48: Tìm trũng chỉ bao gồm một pixel đơn lẻ trong ma trận số 111

Hình 49: Tìm trũng đầu tiên trong ma trận số 111

Hình 50: Ví dụ xác định hướng dòng chảy 113

Hình 51: Các bước xác định dòng chảy từ DEM 113

Hình 52: Xác định định sự tích tụ của hệ thống các dòng chảy 114

Hình 53: Ví dụ về quá trình phân hạng dòng chảy 115

Hình 54: Phân hạng nhánh sông suối theo nguyên tắc Strahler và Shreve 116

Hình 55: Ví dụ về quá trình phân hạng dòng chảy và triết suất các lưu vực (phụ lưu vực) 117 Hình 56: Các mối quan hệ giữa độ dài một dòng chảy, mật độ dòng chảy, độ dài sườn

và diện tích khu vực cung cấp nước 117

Hình 57: Sơ đồ mật độ sông suối của khu vực nghiên cứu 118

Hình 58: Sơ đồ phân chia độ cao địa hình của kkhu vực nghiên cứu 119

Hình 59: Sơ đồ khoảng cách từ đường giao thông 120

Hình 60: Sơ đồ mô tả giá trị chỉ số nguy cơ tai biến trượt lở đất của khu vực nghiên cứu 126

Hình 61: Biểu đồ tấn suất tích lũy của diện tích trượt lở quan sát được trên thực tế và giá trị chỉ số nguy cơ tai biến trượt lở đất của khu vực nghiên cứu 129

Hình 62: Phân vùng dự báo nguy cơ tai biến trượt lở đất của khu vực nghiên cứu 130

Hình 63: Ví dụ về một số điểm trượt lở đất được phủ chồng trên bản đồ kết quả khoanh vùng

dự báo nguy cơ tai biến trượt lở đất 131

Hình 64: Bản đồ phân vùng dự báo các nhóm nguy cơ tai biến trượt lở đất với các điểm trượt lở đất được dự báo “đúng” và “sai” 132

Hình 65: Sơ đồ tỷ lệ % diện tích của các nhóm độ dốc địa hình trong các nhóm nguy cơ tai biến trượt lở đất khác nhau 133

Hình 66: Sơ đồ tỷ lệ % diện tích của các khoảng cách từ đường giao thông trong các nhóm nguy cơ tai biến trượt lở đất khác nhau 134

Hình 67: Sơ đồ tỷ lệ % diện tích của các nhóm lượng mưa trung bình năm trong các nhóm nguy cơ tai biến trượt lở đất khác nhau 134

Hình 68: Sơ đồ tỷ lệ % diện tích của các loại thảm phủ trong các nhóm nguy cơ tai biến trượt lở đất cao và rất cao 135

Hình 69: Qui trình công nghệ phục vụ công tác đánh giá và phân vùng dự báo nguy cơ tai biến trượt lở đất 138

Hình 70: Cấu trúc chủ yếu của phần mềm“Landslide susceptibility mapping” 147

Hình 71: Menu để xây dựng hoặc mở một cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác thành lập bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ tai biến trượt lở đất 148

Hình 72: Giao diện của cửa sổ “Geodatabase” 149

Hình 73: CSDL địa lý ban đầu sử dụng để thành lập bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ tai biến trượt lở (cho một ví dụ cụ thể) 149

Hình 74: Giao diện đồ họa đặt tên các nhóm / lớp cho các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trượt lở đất 150

Hình 75: Menu mở các cửa sổ để thành lập bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ tai biến trượt lở đất theo các phương pháp thực nghiệm 151

Hình 76: Menu dùng để mở các cửa sổ tính toán thống kê để thành lập bản đồ phân vùng

dự báo nguy cơ tai biến trượt lở đất 151

Hình 77: Ví dụ về kết quả tính trong cửa sổ “statistical index approach” 152

Hình 78: Ví dụ về bản đồ kết quả tính toán, phân vùng dự báo nguy cơ tai biến trượt lở đất được thành lập theo phương pháp chỉ số thống kê 152

Hình 79: Tiện ích “File” trong Menu “Tools for GIS map” 153

Hình 80: Tiện ích “Edit” trong Menu “Tools for GIS map” 153

Hình 81: Tiện ích“Tools” trong Menu “Tools for GIS map” 153

Hình 82: Tiện ích “Objects” trong menu “Tools for GIS map” 154

Hình 83: Tiện ích “Query” trong menu “Tools for GIS map” 155

Hình 84: Tiện ích “Table” trong menu “Tools for GIS map” 155

Hình 85: Tiện ích “Options” trong Menu “Tools for GIS map” 156

Hình 86: Tiện ích “Windows” trong Menu “Tools for GIS map” 156

Hình 87: Tiện ích“Map” trong Menu “Tools for GIS map” 157

CÁC BIỂU BẢNG

Bảng 1: Hệ thống phân loại trượt lở theo Varnes 14

Bảng 2: Tóm tắt đánh giá các phương pháp xây dựng bản đồ khoanh vùng dự báo trượt lở cho khu vực hình thành trượt lở không bao gồm trượt lở dòng 32

Bảng 3: So sánh một số đặc trưng khí hậu của khu vực nghiên cứu với tiêu chuẩn nhiệt đới 42

Bảng 4: Diện phân bố, khối lượng, đặc điểm thạch học và tuổi của nhóm đá đá trầm tích lục nguyên giàu alumosilicat và trầm tích lục nguyên xen phun trào 57

Bảng 5: Mặt cắt đầy đủ của VPH phát triển trên đá trầm tích lục nguyên giàu alumosilicat và trầm tích lục nguyên xen phun trào 57

Bảng 6: Diện phân bố, khối lượng, đặc điểm thạch học và tuổi của nhóm đá carbonat 60

Bảng 7: Diện phân bố, khối lượng, đặc điểm thạch học và tuổi của nhóm đá magma 61

Bảng 8: Mặt cắt đầy đủ của VPH phát triển trên đá magma mafic - siêu mafic 61

Bảng 9: Diện phân bố, khối lượng, đặc điểm thạch học và tuổi của nhóm đá magma axit - trung tính 62

Bảng 10: Mặt cắt đầy đủ của VPH phát triển trên đá magma axit - trung tính 63

Bảng 11: Diện phân bố, khối lượng, đặc điểm thạch học và tuổi của nhóm 64

Bảng 12: Mặt cắt đầy đủ của VPH phát triển trên đá biến chất giàu alumosilicat 65

Bảng 13: Diện tích và phần trăm của mỗi loại hình sườn dốc trong khu vực nghiên cứu 84

Bảng 14: Tổng lượng mưa trung bình năm năm tại 14 trạm với thời gian quan trắc

10 năm 101

Bảng 15: Kết quả tính toán giá trị W ij của các lớp trong các yếu tố gây trượt lở đất 123

Bảng 16: Đánh giá mức độ chính xác của bản đồ dự báo trên cơ sở xem xét hiện trạng trượt lở đất 132

Bảng 17: Một số giá trị tỷ lệ khi so sánh hai đối tượng 141

Bảng 18: Chỉ số nhất quán ngẫu nhiên (Random Consistency Index - RI) 142

MỞ ĐẦU

I MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

Đề tài “Ứng dụng hệ thông tin địa lý địa chất (GIS-GES) đánh giá nguy cơ trượt lở đất phục

vụ phát triển bền vững kinh tế xã hội khu vực lòng hồ thuỷ điện Sơn La – Sông Đà, áp dụng trên các vùng Mường Lay, Tủa Chùa, Tuần Giáo, Mường Tè và Sìn Hồ” được phòng Viễn

Thám – Toán Địa chất, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản Việt Nam thực hiện trên cơ sở:

ƒ Hợp đồng số 07-ĐC-06/BTNMT-HĐKHCN giữa Bộ Tài Nguyên và Môi Trường và Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản ký ngày 24 tháng 4 năm 2006;

ƒ Và phiếu giao việc số 35/GV-VĐCKS của Ông Viện trưởng Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản ký ngày 5 tháng 5 năm 2006

Trong đó mục tiêu của đề tài được đặt ra:

ƒ Sử dụng hệ thống thông tin địa lý – địa chất kết hợp phân tích ảnh viễn thám, đồng thời kiểm tra thực địa nhằm điều tra hiện trạng, đánh giá nguyên nhân gây trượt lở đất khu vực lòng hồ thuỷ điện Sơn La và ngoại vi (giới hạn trong phạm vi các huyện Mường Lay, Tủa Chùa, Tuần Giáo, Mường Tè và Sìn Hồ)

ƒ Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý – địa chất và viễn thám vào việc đánh giá quy mô phát triển và phân vùng dự báo các khu vực có khả năng nguy cơ cao về tai biến trượt

lở đất cho các huyện Mường Lay, Tủa Chùa, Tuần Giáo, Mường Tè và Sìn Hồ

ƒ Đề xuất, xây dựng qui trình phân vùng dự báo các khu vực có khả năng nguy cơ cao

về tai biến trượt lở đất bằng công nghệ viễn thám và GIS

II KHÁI QUÁT VỀ TAI BIẾN TRƯỢT LỞ ĐẤT TẠI NƯỚC TA

Trong những năm gần đây, hầu hết các tỉnh và các khu vực trong cả nước thường xuyên phải hứng chịu nhiều thiên tai hết sức bất ngờ, trong đó đặc biệt nghiêm trọng là các sự cố trượt lở đất, gây ra nhiều thiệt hại và mất mát to lớn đối với con người, cơ sở vật chất và môi trường Những tổn thất về người và của ngày càng tăng, không những do ảnh hưởng của tự nhiên như những cơn bão mạnh và những trận mưa kéo dài, mà còn do các hoạt động nhân sinh của con người như các công trình xây dựng giao thông, các công trình thủy điện, thủy lợi, các hoạt động chặt phá rừng,

Đối với một số tỉnh miền núi phía Bắc, chỉ tính riêng trong năm 2005, cùng với các cơn bão mạnh, mưa lớn trên diện rộng đã kéo theo hàng loạt sự cố trượt lở, sạt lở, lũ bùn đá , phá hủy nhiều nhà cửa, cơ sở hạ tầng, làm chết người Đặc biệt, gần đây nhất, cơn bão số 7 xảy ra ngày 27/9/2005 đã kéo theo hàng trăm điểm trượt lở đất đá trong phạm vi toàn tỉnh Yên Bái, gây ra lũ quét trên diện rộng, tập trung lại ở Ba Khe (Cát Thịnh), làm chết 54 người Nhiều tuyến đường giao thông, thí dụ quốc lộ 32, bị hư hại, gián đoạn trong thời gian dài Nhiều khu vực dọc hai bờ sông Hồng, điển hình như một số điểm ngay trong phạm vi nội đô thành phố Yên Bái, bị xói lở nghiêm trọng, làm mất đất, mất đường, thậm chí đe dọa tính mạng của nhiều người dân

Ở các khu vực miền núi phía Bắc khác, do đặc điểm đất dốc, núi cao, cùng hoạt động khai

thác lãnh thổ không hợp lý, các sự cố trượt lở, sạt lở, lũ bùn đá xảy ra rất phổ biến Ước tính, gần 1/4 tổng diện tích miền núi phía Bắc có nguy cơ cao trước 3 loại tai biến địa chất là trượt

lở, lũ quét-lũ bùn đá và nứt - sụt đất, tập trung chủ yếu ở các tỉnh Lai Châu, Sơn La, Lào Cai, Yên Bái, Hà Giang và một phần tỉnh Tuyên Quang, Quảng Ninh Với một số các công trình giao thông trọng điểm, những nơi có các đặc điểm địa chất công trình phức tạp với những đoạn taluy dốc đứng, các sự cố trượt - sạt lở đất đá trong các mùa mưa là khó tránh khỏi

Đồng thời theo một nghiên cứu mới đây công bố của tiến sĩ Trần Trọng Huệ và các cộng sự Viện Địa chất, thuộc Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam thì có đến 70% huyện thị ở miền núi phía bắc có tai biến địa chất Do đặc điểm đất dốc, núi cao, cùng hoạt động khai thác lãnh thổ không hợp lý, những năm gần đây miền núi phía Bắc xuất hiện rầm rộ các loại hình tai biến địa chất, như trượt lở đất, lũ quét - lũ bùn đá, sạt lở bờ sông Trong số 135 huyện, thị của 14 tỉnh, tai biến đã xảy ra ở 98 huyện Khu vực miền núi phía Bắc bao gồm 14 tỉnh, là địa bàn kinh tế xã hội quan trọng của cả nước, gồm Lai Châu (cả tỉnh Điện Biên mới), Sơn La, Hòa Bình, Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Tuyên Quang, Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Quảng Ninh, Bắc Giang Trong số các loại tai biến địa chất xảy ra ở khu vực này, gây thiệt hại nặng nề nhất là hiện tượng trượt lở đất, lũ quét và xói lở bờ sông Đồng thời nghiên cứu cũng cho thấy, các vụ trượt lở đất liên tiếp từ thập niên 1990 đến nay đã vùi lấp nhiều nhà cửa của dân, bồi lấp đất canh tác, và cướp đi nhiều sinh mạng, đáng kể nhất là các vụ xảy ra ở Mường Lay, thị xã Lai Châu, Bát Xát - Lào Cai, thị xã Hòa Bình, Thái Nguyên, Bắc Kạn Đặc biệt trên các tuyến giao thông quan trọng ở Tây Bắc , trượt lở đất thường xuyên tái diễn trong mùa mưa với quy mô lớn, xảy ra đôi khi trên cả taluy dương và taluy âm, vì vậy nhiều đoạn đường bị phá hủy hoàn toàn Tai biến này diễn ra ngày càng phổ biến với quy mô ngày một lớn, làm mất đi hàng nghìn ha đất canh tác, phá hủy nhiều nhà cửa, làng mạc dọc theo một số con sông lớn Sạt lở mạnh nhất là ở hạ lưu đập thủy điện Hòa Bình

và khu vực giao nhau giữa sông Thao - Đà - Lô, tỉnh Phú Thọ

Hình 1: Vụ trượt lở đất 9/2004 tại thôn Sùng Hoảng, xã Phìn Ngan (Bát Xát- Lào Cai)

làm 23 người thiệt mạng

Theo bản đồ dự báo nguy cơ trượt lở và lũ quét, lũ bùn đá miền núi phía Bắc do Bộ Khoa học

và Công nghệ cùng với các Bộ, Ban ngành liên quan thành lập mới đây, nguy cơ về trượt lở,

lũ quét, lũ bùn đá tại khu vực miền núi phía Bắc bao gồm 5 cấp độ khác nhau, từ rất yếu (ít khả năng xảy ra) đến rất mạnh Các khu vực có nguy cơ cao về lũ quét, lũ bùn đá, trượt lở mạnh và rất mạnh, chủ yếu tập trung ở những khu vực các xã trong lưu vực sông Nậm Lay, Nậm Pô (hữu ngạn sông Đà) thuộc huyện Mường Chà, Mường Lay (Điện Biên), các xã trong lưu vực Nậm Lúa, Nậm Rõm, Nậm Nưa (chảy vào sông Mê Kông) thuộc Điện Biên, các xã trên thượng nguồn sông Mã, sông Cầu, lưu vực sông Ngân, hữu ngạn sông Hồng, hữu ngạn sông Đà, huyện Sa Pa, Bát Xát (Lào Cai), huyện Văn Yên (Yên Bái), Hàm Yên (Tuyên Quang), Xín Mần, Hoàng Su Phì, Yên Minh, Bắc Quang (Hà Giang)

Ở khu vực Miền Trung, từ giữa tháng 12/2005, triều cường bắt đầu xuất hiện và hoành hành mạnh nhất trong suốt một tuần tại các tỉnh từ Quảng Ngãi đến Bình Thuận Trong các ngày từ

18 đến 22/12, các tỉnh ven biển miền Trung có gần 30 điểm sạt lở, trong đó 2 tỉnh Quảng Ngãi

và Bình Ðịnh bị nhiều nhất, với 15 điểm sạt lở nặng Khu vực Bình Thuận ít khi bị triều cường nhưng trong năm 2005 cũng có 4 điểm sạt lở Tại Phú Yên, sau sự cố lở núi đã xảy ra đoạn sạt lở nghiêm trọng tại Km 1360 trên đèo Cả, gây hư hỏng nặng cho con đường và gây ách tắc bị giao thông nghiêm trọng ngày 25/12 Tại khu vực núi Khỉ, cao 1.500m thuộc thôn Đông, xã Trà Sơn, huyện miền núi Trà Bồng (tỉnh Quảng Ngãi) đã xuất hiện bốn vết nứt lớn

có tổng chiều dài khoảng 150m, rộng 0,5 - 6m và điểm sâu nhất tính từ mặt núi khoảng 9m Các vết nứt này đã lan rộng và do độ dốc của núi khá lớn nên có thể trượt lở bất kỳ lúc nào, đe dọa tính mạng và tài sản của 33 hộ dân với 169 nhân khẩu nằm dưới chân núi

Cũng là một dạng tai biến của trượt - sạt lở đất, một sự cố gần đây nhất là vấn đề sụt lún đất ở thôn Tân Hiệp, xã Cam Tuyền, huyện Cam Lộ, tỉnh Quảng Trị ngày 18/2/2006 đã gây hoang mang cho người dân và chính quyền địa phương Theo thống kê ban đầu của Sở Tài nguyên

& Môi trường tỉnh Quảng Trị, vụ sụt đất gây ảnh hưởng trên một vùng đất rộng khoảng nửa cây số vuông, trên đó có 122 hộ dân sinh sống Số hố sụp là 16; hàng chục căn nhà bị nứt, sập tường Nguyên nhân gây sụt đất được xác định do thôn Tân Hiệp nằm trong khu vực có "hoạt động kast ngầm" trong đá carbonat, dưới lớp phủ bở rời mỏng, dưới tác động của điều kiện thuỷ văn bất thường (mưa cường độ cao, tập trung thời gian ngắn)

Sau sự cố sụt lở ở xã Cam Tuyền, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã giao cho các Cục Địa chất

và Khoáng sản Việt Nam và Viện nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản tiến hành khảo sát đánh giá chi tiết hiện trạng, xác định nguyên nhân sụt, lở đất, trượt lở đất đá tại một số tỉnh thuộc Trung Bộ, tập trung vào một số khu vực dọc quốc lộ 9 và dọc sông Hiếu (đoạn từ xã Cam Tuyền đến ngã ba thị xã Đông Hà) tỉnh Quảng Trị; 13 đoạn đường trên tuyến đường Hồ Chí Minh, 4 đoạn trên tuyến quốc lộ số 1; khoanh định các diện tích có nguy cơ trượt, sụt lở và đề xuất các biện pháp phòng tránh Về vấn đề sạt lở tại Quảng Trị, kết quả khảo sát đã khoanh định các diện tích có nguy cơ sụt đất theo các cấp độ: rất nguy hiểm, nguy hiểm, và có nguy

cơ sụt đất theo mật độ hang hốc trong tầng đá vôi, bề dày lớp đất bở rời, đặc điểm địa chất thuỷ văn

Về trượt lở đất dọc đường Hồ Chí Minh và Quốc lộ 1, điều tra chi tiết ở 13 đoạn dọc đường

Hồ Chí Minh và 4 đoạn dọc Quốc lộ 1 cho thấy 9 đoạn có nguy cơ trượt lở đất rất cao và sẽ xảy ra thường xuyên vào mùa mưa Trượt lở vào lúc 1h30 sáng 26/11/2004, tại km262+512 thuộc địa bàn huyện Nam Giang, một mảng đất đá từ taluy dương hàng nghìn mét khối đã bất ngờ đổ ập vùi lấp một đoạn dài 50 m, làm hàng trăm ôtô đang lưu thông tránh lũ trên quốc lộ 1A qua địa bàn miền Trung ách tắc hơn 12 giờ đồng hồ

Hình 2: Hàng trăm ôtô bị kẹt hơn 12 giờ vào ngày 26/11/2004

do sạt lở núi tại km262+512 quốc lộ 1A thuộc địa bàn huyện Nam Giang

Nhìn chung đường Hồ Chí Minh đoạn qua địa bàn Quảng Nam, dài khoảng 175 km, luôn tiêm

ẩn những mối hiểm nguy từ sạt lở núi và tai nạn giao thông do địa hình phức tạp, địa chất

không ổn định, đường cong và độ dốc lớn

Tại km530 thuộc khu vực cầu A Tép, huyện Tây Giang, một mảng núi đổ ập xuống lòng đường,

gây ách tắc giao thông hoàn toàn trong nhiều ngày liền Điểm khác xảy ra vào lúc 13h ngày

3/12/2004, tại km262 thuộc địa bàn xã Cà Dy, huyện Nam Giang, đã vùi lấp mặt đường dài hơn

40 m, cùng hàng chục điểm sạt lở nặng trên đèo Lò Xo, thuộc địa bàn huyện Phước Sơn

Hình 3: Trượt lở đường Hồ Chí Minh

13h ngày 17/12/2004, trên quốc lộ 14D trở về, nhiều người thoát chết trong gang tấc do núi sạt

lở ngay trước đầu xe tại km2, km18 và km 22 thuộc địa bàn xã Tà Bing, Nam Giang Dọc

đường Hồ Chí Minh và các tuyến quốc lộ 14E, 14D đi qua dãy Trường Sơn nằm ở phía tây của

tỉnh Quảng Nam sau mỗi trận mưa là đường Hồ Chí Minh và các tuyến quốc lộ trên bị sạt lở

nghiêm trọng, gây ách tắc giao thông hoàn toàn

III CÁC KHÁI NIỆM VỀ TRƯỢT LỞ ĐẤT

III.1 Các định nghĩa

Trượt lở là một hiện tượng tai biến thiên nhiên, dưới tác dụng của các 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 mái dốc (vật chất), phá hủy mọi thứ liên quan trên đường đi của chúng Trượt

lở xảy ra khi khối đất đá bị mất cân bằng, các lực gây trượt vượt quá các lực giữ trượt Rõ ràng, các quá trình trượt lở là sản phẩm của các 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, quá trình sử dụng đất, 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 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

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 được đưa ra bởi Hutchinson (1968), Skempton và Hutchinson, 1969) và Varnes (1958, 1978, và 1984) Cả hai hệ thống đều phân nhóm theo

kiểu dịch chuyển nhưng khác nhau ở các trạng thái 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 cắt nhưng ở dạng sụt trượt thì sự dịch chuyển lại là sự chảy đùn, chảy dưới áp lực…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 Hệ thống phân loại

của Varnes dễ sử dụng, được thảo luận tại Hội địa chất công trình quốc tế (IAEG) về trượt lở

(1990) và sau đó xuất bản trong cuốn thuật ngữ trượt lở ở nhiều thứ tiếng Hệ thống phân loại

trượt lở theo Varnes (1978 và1984) 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 và kiểu dịch chuyển Phương pháp phân loại trượt được liệt kê trong bảng 1, và thân trượt được mô tả theo hình 4

Bảng 1: Hệ thống phân loại trượt lở theo Varnes (1978, 1984)

Chảy ngang Dịch ngang Mảnh vụn dịch ngang Đất dịch ngang

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

Chỏm

Vết nứt trên chỏm Vách trượt

chính

Vách trượt phụ Đỉnh trượt

Mặt trượt Thân trượt

Điểm cuối của mặt trượt

Điểm cuối của thân trượt Chân của thân trượt

Mặt phân cách

Vết nứt

tỏa tia

Sống ngang

Vết nứt ngang

Hình 4: Các thuật ngữ mô tả thân trượt

III.2 Một số kiểu trượt thường gặp

III.2.1 Kiểu dịch chuyển dạng đổ

Kiểu dịch chuyển đổ 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 đứt chân gây mất lực dính (Hình 5)

Hình 5: Kiểu dịch chuyển đổ (đá rơi, đá đổ)

Các mái dốc có độ dốc lớn thì đất, đá có khả năng rơi tự do Ngược lại, vật liệu sẽ rơi đập vào

bề mặt mái dốc rất mạnh nếu độ dốc nhỏ hơn giá trị này (Ritchie, 1963) Sự phá hủy dạng này phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, hệ số đàn hồi và rơi của phần vật liệu đổ xuống (Hungr

và Evans, 1988), phần đổ cũng có thể bị vỡ tan khi va chạm Trên những mái dốc dài, độ dốc

vừa phải, phần đổ sẽ di chuyển xuống theo dạng lăn kèm theo nảy ngắn và dần giảm phạm vi tác động xuống mái dốc phía dưới Tại những vị trí dốc cục bộ, một phần vật chất có thể nảy

mạnh ra ngoài tạo chuyển động rơi tự do kèm nảy và quay (Hungr và Evans, 1988)

III.2.2 Kiểu dịch chuyển dạng rơi (còn gọi là lật)

Kiểu dịch chuyển dạng rơi/lật 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 thành các khe nứt tạo góc dốc ngược hoặc dưới tác động của nước, băng tồn tại trong khối đất đá (Hình 6)

Hình 6: Dịch chuyển dạng lật

Lật phần chóp là những khối bị tách vỡ ở trên đỉnh lở xuống dưới khối trượt Lật sâu thường xảy ra trong các khối đá trầm tích, có độ dốc lớn có nguyên nhân từ sự trượt xoay của khối

đất, mảnh vụn tạo ra lực cắt bắt đầu từ đỉnh khối đá (Goodman và Bray, 1976) Lật dưới mũi

của bề mặt là hiện tượng gây ra sự đứt một phần mái dốc do trọng lượng của chính phần mái dốc tác động Sự phá hủy này còn được gọi là lở mũi mái Sự hình thành các vết rạn nứt trên

đỉnh của khối trượt là tác nhân gây lở cao và phát sinh các ứng suất gây lở (Goodman và Bray, 1976) Đây là dạng lở phức tạp, sự phá hủy theo dạng này không những xảy ra trong

các khối đá mà còn có thể xảy ra trong các khối đất dính bị khoét chân dưới tác dụng của dòng sông

III.2.3 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 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 7)

Trượt xoay xảy ra trong các vật liệu đồng nhất, thường sự tác động của chúng mãnh liệt hơn

so với các kiểu dịch chuyển khác Tuy nhiên, trong tự nhiên ít khi vật liệu đồng nhất hoàn toàn, mái dốc dịch chuyển trong các vật liệu này thường xảy ra không đồng đều và gián đoạn theo các lớp vật liệu Khi đào bỏ một phần mái dốc cũng có thể là nguyên nhân gây trượt Vách dốc chính ở đỉnh mặt trượt xoay gần như thẳng đứng, không có gì chống đỡ nên sự dịch chuyển khối trượt có thể làm đổ lở phần này

Đôi khi, các mép bên của bề mặt phá hủy có độ dốc lớn dẫn đến sự dịch chuyển của hai bên sườn xuống phía dưới, tăng thêm tải trọng cho khối trượt Sự thâm nhập của nước vào phần đầu cung trượt giúp tăng thêm độ ẩm của vật liệu, tạo điều kiện cho bề mặt phá hủy phát triển cũng như tăng trọng lượng khối trượt tạo điều kiện cho trượt dễ dàng xảy ra

Hình 7: Trượt xoay (rotational slides)

III.2.4 Trượt tịnh tiến

Trượt tịnh tiến là hiện tượng khối trượt dịch chuyển xuống qua bề mặt dạng mặt phẳng hoặc hơi gồ ghề Trượt tịnh tiến nhìn chung là nông hơn trượt xoay Tỷ số D/L của loại trượt này

xảy ra trong đất thường nhỏ hơn 0,1 (Skempton và Hutchinson, 1969) Các bề mặt phá hủy thường dạng hình lòng máng rộng theo mặt cắt ngang (Hutchinson, 1988) Ngược lại, mặt

trượt xoay có khuynh hướng khôi phục lại khối trượt về trạng thái cân bằng (Hình 8)

Trong kiểu trượt này, khối trượt dịch chuyển liên tục có thể bị đứt gãy ra từng phần nếu vận tốc di chuyển hoặc độ ẩm tăng, khối bị phá vỡ sau đó có thể biến thành dạng chảy, tạo ra các dòng mảnh vụn đúng hơn là trượt thuần túy Trượt tịnh tiến thường kèm theo các dấu hiệu không liên tục như đứt gãy, khe nứt, sự phân lớp hay lớp tiếp xúc giữa đá gốc là lớp phong hóa bên trên Trượt tịnh tiến không liên tục xảy ra dưới dạng đơn giản trên các khối đá được

gọi là trượt đá (Panet, 1969) hay trượt phẳng

Hình 8: Trượt tịnh tiến (translational slides)

III.2.5 Trượt hỗn hợp

Đây là kiểu trượt trung gian giữa hai loại trượt xoay và trượt tịnh tiến Tỷ số D/L cũng là

trung gian giữa hai loại (Skempton và Hutchinson, 1969) 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 (Hutchinson 1988) Tùy vào vật liệu và tính chất đặc thù của mái dốc

mà trượt hỗn hợp còn có tên gọi riêng là trượt bùn và trượt dòng

Hình 9: (a) Kiểu trượt trung gian giữa hai loại trượt xoay và trượt tịnh tiến (b) Trượt khối đất (trượt hỗn hợp – trung gian giữa trượt quay và trượt phẳng)

III.2.6 Kiểu dịch chuyển trượt ngang

Thuật ngữ trương nở đã được giới thiệu trong địa chất công trình bởi Terzaghi và Peck (1948)

để miêu tả sự dịch chuyển bất thình lình của dòng nước mang theo bùn và cát được bao bọc

bởi lớp sét đồng nhất Một trong các kiểu phá hủy này xảy khi một lớp sét hoặc cát ẩm trở nên

ẩm và mềm hơn tác dụng của dòng thấm và chịu nén hông bởi trọng lượng của những lớp bên

trên (Dana, 1877) Điều này giải thích hiện tượng một mái dốc thoải ổn định trong thời gian

dài có thể bị phá hủy và dịch chuyển bất ngờ Bề mặt phá hủy của dạng này không phải là bề

mặt có ứng lực cắt lớn nhất như trượt bình thường mà phá hủy do sự hóa lỏng hoặc chảy (đẩy

ra) của vật liệu mềm hơn bao bọc

III.2.7 Kiểu dịch chuyển dạng dòng

Kiểu dịch chuyển dòng là sự dịch chuyển liên tục theo không gian trong đó các dạng mặt cắt tồn tại

ngắn, không được duy trì lâu Đặc điểm phân bố vận tốc trong khối dịch chuyển gần giống với dạng

dòng chất lỏng sệt Sự biến đổi dần dần từ trượt tới chảy xảy ra phụ thuộc vào lượng nước trong đất,

tính lưu động và phạm vi phát triển của khối trượt Trượt, lở mảnh vụn có thể trở thành dòng mảnh

vụn có tốc độ cực nhanh trong các điều kiện nhất định

Varnes (1978) đã sử dụng các thuật ngữ dòng bùn đất (earth flow) và dòng bùn đất dịch

chuyển chậm (slow earth flow) để miêu tả các dòng đất khô di chuyển chậm hơn, sinh ra

trong đất dính (thường là sét hoặc sét phong hóa từ đá gốc) với mái dốc vừa phải, độ ẩm vừa

đủ Các dòng mảnh vụn mái dốc mở (open-slope debris flows) tạo nên đường dẫn để di

chuyển xuống thung lũng thành tạo nên địa hình dạng chân mái dốc thoải hay tạo ra các kênh

dẫn ngoằn nghèo Thông thường, các vật liệu dạng hạt thô có thể hình thành lòng dẫn hóa

hoặc hình thành như vỉa qua mái dốc Sự hình thành các dòng bùn đất thường liên quan đến

mưa lũ, có trận hình thành ngay sau những trận lũ do mưa bất thường, vật liệu di chuyển có

khi là các tảng lăn với đường kính hàng mét Đất trên các mái dốc lớn không tồn tại thảm thực

vật tạo điều kiện hình thành các dòng mảnh vụn qua quá trình xói mòn xuống lòng xuối, đôi

khi tạo ra các hốc chứa nước làm gia tăng năng lượng của dòng mảnh vụn này Quá trình dịch

chuyển đôi khi các vật liệu thô dồn dập tạo dạng đê tự nhiên hình thành các hệ thống treo, có

nguy cơ đổ ụp xuống dòng dẫn khi có các chấn động tác động Các dòng vật chất có thể mở

rộng tới nhiều km trước khi lắng đọng các hạt nhỏ lên toàn bộ dòng dẫn

Hình 10: Dịch chuyển tạo dòng (flow)

Dòng lở mảnh vụn (debris) là một dạng di chuyển dòng nhưng với qui mô lớn hơn, dồn dập hơn, tốc độ di chuyển nhanh hơn các dòng mảnh vụn mái dốc mở ở trên Trong lịch sử, trận lở mảnh vụn ở Huascaran (Peru) đã tạo ra từ 50 - 100 triệu mét khối đất,đá, băng, tuyết với tốc

độ lên tới 100m/s, hơi bụi bốc lên từ khối trượt phát tán ra cả vùng rộng lớn (Varnes, 1978)

Một dạng nữa của kiểu di chuyển này gọi là dòng đá gốc (bedrock flow), đặc trưng cho sự biến dạng liên lục theo không gian bề mặt trái đất như lở sâu, chúng dịch chuyển rất chậm dọc theo các bề mặt ứng suất cắt không kết nối với nhau do quá trình tạo nếp uốn tạo ra Rõ ràng rằng, sự dịch chuyển dòng còn có thể bắt đầu từ các quá trình trượt trên đá gốc hoặc khối đá phiến nên những loại này có thể phân loại là một dạng trượt hỗn hợp

Một dạng đặc biệt nữa của dịch chuyển dòng là các dòng mảnh vụn vật liệu núi lửa Được thành tạo từ tro bụi núi lửa tích đọng trên mái dốc núi lửa với mức độ cố kết thấp, vận động dưới tác dụng của dòng nước xuất phát từ các hồ đứt gãy, sự ngưng tụ hơi nước, kết quả kết

tủa các hạt phần tử nước cùng sự tan băng tuyết phía trên nón núi lửa (Voight, 1990)

IV NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TRƯỢT LỞ

Hiện tượng trượt lở đất được cho là có liên quan đến mối quan hệ giữa kháng lực của đất đá hình thành trên sườn dốc đối với trọng lực của chúng Một sự cố trượt sẽ xảy ra khi mà thế cân bằng của mối quan hệ đó nghiêng về phía trọng lực Mối quan hệ này có thể bị thay đối bởi những tác động do tự nhiên và do con người Các yếu tố có ảnh hưởng tới sự ổn định của sườn dốc và các sự cố trượt là rất đa dạng và rất khác nhau, chúng tương tác với nhau theo

cách rất phức tạp (Varnes, 1984) Theo Sidle và Ochiai (2006), các yếu tố tự nhiên có thể

được chia thành năm nhóm: độ bền của đất, hóa học đất, khoáng vật học; địa chất; địa mạo; thủy văn; và địa chấn

IV.1 Các yếu tố địa chất

Độ ổn định của sườn dốc có mối liên quan đến các kiểu thạch học khác nhau (Sidle và Ochiai, 2006), và mối quan hệ này mạnh hay yếu phụ thuộc rất lớn vào mỗi kiểu thạch học đó (Skempton và Delorey, 1957; Thomson, 1971; Sawnston, 1978; Shimokawa và nnk, 1989; Yokota và Iwamatsu, 1999; Derbyshire và nnk, 2000; D’Amato Avanzi và nnk, 2004;

Wakatsuki và nnk, 2005) 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 (Maharaj, 1995; Yokota và Iwamatsu, 1999; Chigira, 2002; Wakatsuki và nnk, 2005)

Một yếu tố địa chất quan trọng khác trong nghiên cứu tai biến trượt lở là trật tự phân lớp không ổn định Điều này xảy ra khi sự dịch chuyển của khối đất đá trên mặt phân lớp được kích hoạt khi mà áp suất lỗ hổng phát triển tại giao diện giữa hai lớp thạch học khác nhau (ví

dụ như giữa cát kết và sét kết), hoặc khi mà độ bền của lớp trầm tích sét bị yếu đi do nước

thấm qua lớp thạch học ở phía trên (Krejci và nnk, 2002) Do vậy các sự cố trượt lở đất

thường xảy ra mỗi khi có những cơn mưa lớn kéo dài Nhìn chung người ta xác định được bốn kiểu trật tự phân lớp không ổn định như sau: (1) phân lớp xen kẽ giữa các đá cứng và mềm; (2) Đất đá có thành phần bị biến đổi cao và khả năng thấm cao nằm trên một lớp đất đá có khả năng thấm thấp; (3) Các lớp đất mỏng nằm trên đá gốc; (4) Mũ đá (có nứt nẻ) nằm trên các đá phong hóa dày

Độ bền tương đối của đất đá chịu ảnh hưởng lớn bởi các hoạt động kiến tạo trong quá khứ và

quá trình phong hóa hiện thời (ví dụ trong các nghiên cứu của Julian và Anthony, 1996; El Khattabi và Carlier, 2004) Đặc biệt, các hoạt động tân kiến tạo cũng đóng một vai trò đối với

sự ổn định của sườn dốc thông qua các quá trình dập vỡ, đứt gãy, tách giãn và biến dạng cấu

trúc (Ibetsgerger, 1996; Pachauri và nnk, 1998) Các đứt gãy và các cấu trúc dạng tuyến

(lineament) thường được rất được quan tâm nghiên cứu trong các đánh giá tai biến trượt lở đất

IV.2 Các yếu tố cơ học, hóa học và khoáng học của đất

Các yếu tố cơ học, hóa học và khoáng học của đất có liên quan rất chặt chẽ đến các tính chất

tự nhiên và trạng thái cân bằng của đất Cường độ cắt là một trong những đặc tính cơ học rất quan trọng có ảnh hưởng lớn đến độ ổn định tự nhiên và nhân tạo của các sườn dốc Nó không

có một giá trị nhất định nhưng lại bị ảnh hưởng rất lớn bởi các hoạt động tải trọng xảy ra trên sườn mà nhất là do ảnh hưởng của lượng nước trong đất Cường độ cắt đất cơ bản được biểu diễn như là một hàm số của áp lực thẳng đứng lên mặt trượt (σ), lực cố kết (c), và góc ma sát trong (φ) Mối quan hệ giữa các thành phần này đối với các đặc tính tự nhiên khác của đất

cũng đã được giới thiệu trong rất nhiều các công trình như của Terzaghi và Peck (1967), Wu

và Sangrey (1978), Fredlund và Rahardjo (1993)

Một đặc tính tự nhiên quan trong khác nữa là hàm lượng sét trong đất Các khoáng chất sét là sản phẩm phong hóa hóa học của đất đá rất quan trọng Có rất nhiều các nghiên cứu đã thử nghiệm liên hệ giữa một số các khoáng chất sét cụ thể với các kiểu trượt và sự nhạy cảm đối

với trượt lở của các sườn dốc (Ví dụ trong các nghiên cứu của Yatsu, 1966; Duzgoren-Aydin

và nnk, 2002) Sự tích tụ sét trong các khe nứt tàn dư cũng được liên hệ với các sự cố trượt (ví

dụ trong các nghiên cứu của Prior và Ho, 1972; Parry và nnk, 2000) Khoáng học sét và hóa

học sét cũng có thể cung cấp những dấu hiệu liên quan đến các trạng thái của các mặt trượt

tiềm năng (Matsuura, 1985; Shuzui, 2001; Zheng và nnk, 2002; Wen và nnk, 2004)

IV.3 Các yếu tố địa mạo

Willington, 1975) Đôi khi người ta coi góc dốc của sườn 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

(O’Neill và Mark, 1987; Gao, 1993)

Ngoài ra, các yếu tố động lực môi trường cũng có ảnh hưởng rất lớn đối với trượt lở Ví dụ như các khối trượt nhanh và các dòng trượt vụn thậm chí có thể xuất hiện trong những khu vực có góc dốc thấp Điều này chứng tỏ rằng các yếu tố địa mạo, địa chất, thủy văn, thổ nhưỡng đều là những yếu tố quyết định đến sự ổn định của sườn

IV.3.2 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 Theo đơn vị địa mạo - thủy văn, có ba dạng sườn cơ bản: sườn lồi (divergent / convex), sườn phẳng (plannar / straight) và sườn lõm (convergent / concave) 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 bão hoặc trong những thời gian mưa keo 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 diểm nhạy cảm đối với sự khởi đầu của các khối trượt vụn hoặc các dòng trượt vụn

(Hack và Goodlett, 1960; Dietrich và Dunne, 1978; Benda, 1990)

(1) - Sườn lồi (2) - Sườn phẳng (3) - Sườn lõm

Các mối quan hệ thống kê giữa độ cao và các hiện tượng trượt lở đã được nghiên cứu trong

rất nhiều công trình (Ví dụ như các công trình của Pachauri và Pant, 1992; Lineback Gritzner

và nnk, 2001; Dai và Lee, 2002) Nói chung, độ cao thường có liên quan với các sự cố trượt

thông qua các yếu tố khác như độ dốc, thạch học, sự phong hóa, lượng nước mưa, sự chuyển động trên bề mặt, độ dày thổ nhưỡng và việc sử dụng đất Ví dụ, các vùng miền núi thường phải đối mặt với những lượng nước mưa rất lớn từ những cơn mưa

IV.3.4 Các yếu tố thủy văn

Yếu tố thủy văn cũng đóng vai trò quan trọng đối với sự khởi đầu các sự cố trượt Một số quá trình thủy văn đáng chú ý nhất là mưa (sự phân bố về không gian và thời gian của lượng mưa), sự thấm nước vào trong đất (và tiềm năng của các dòng chảy mặt), dịch chuyển ngang

và thẳng đứng trong thạch học, thoát-bốc hơi nước…

Mưa

Sự phân bố theo không gian của lượng mưa có quan hệ mật thiết với sự khởi đầu của các hiện

tượng trượt (Campbell, 1966; So, 1971, Starkel, 1976) thông qua ảnh hưởng của việc hình thành áp suất nước lỗ hổng trên các sườn không ổn định (Slide và Swanston, 1982; Slide, 1984; Iverson và Major, 1987; Tsukamoto và Ohta, 1988) Một số nhà khoa học thường coi

một trong bốn thuộc tính liên quan đến lượng mưa sau như là những yếu tố gây nên trượt: tổng lượng mưa, cường độ mưa trong một thời gian ngắn, lượng mưa rơi trong đợt mưa bão

và khoảng thời gian xảy ra mưa bão Tuy nhiên, người ta vẫn chưa xác định được kiểu thuộc tính về lượng mưa nào có mối liên quan nhất với các hiện tượng trượt lở Một số người đã cho rằng cường độ mưa trong một thời ngắn đóng vai trò quyết định nhất, một số khác lại cho rằng có mối liên hệ giữa các sự cố trượt với lượng mưa xảy ra trong một thời gian dài

Các đặc tính thủy văn của đất và đá gốc bị phong hóa

Các đặc tính thủy văn của đất gây ảnh hưởng đến sự ổn định của sườn dốc có thể chi phối tốc

độ di chuyển của nước vào sườn dốc cũng như khả năng giữ nước của nó Ngoài ra, cấu trúc, mật độ và hướng của các khe nứt trong đá gốc và trong các vật liệu bên dưới khác cũng có vai trò quyết định tới việc nước từ lớp đất bên trên thấm xuống dưới hay nước từ bên dưới thấm lên lớp đất bên trên

Ở vi tỷ lệ, tốc độ di chuyển của nước trong đất trên sườn được đặc trưng bởi khả năng di chuyển của nước trong đất (transmitivity - K), lượng nước chảy dưới bề mặt trên một đơn vi gradient thủy lực Đất sét và đất thịt với những lỗ rỗng rất nhỏ thường có các giá trị K nhỏ hơn rất nhiều so với các loại đất có cấu trúc thô hơn Hơn nữa, để diễn tả được tính thấm của đất trong những điều kiện ẩm ướt nhưng chưa bão hòa nước, người ta cần phải đánh giá được các giá trị K chưa bão hòa

Khả năng di chuyển của nước trong đất của một lớp bị giam hãm bên dưới những dạng địa hình không ổn định sẽ chi phối sự dẫn nước dài hạn và do đó cũng chi phối cả độ ẩm của lớp

vỏ ở phía trên (Sidle và nnk, 1985) Khi một lớp có khả năng thấm nước bị giữ lại trong một

chất nền có tính sét, áp suất lỗ hổng có thể được tích lại và dẫn đến sự mất ổn định của sườn

(Hardenbicker và Grunert, 2001) Ngoài ra, tính rỗng cao của những lớp đất nằm tương đối

sâu trên những sườn rất dốc có thể trở nên không ổn định sau những thời kỳ mưa kéo dài cho

dù áp suất lỗ hổng tăng (Sidle và Ochiai, 2006)

Sự thấm nước

Khái niệm tốc độ thấm có liên quan đến lượng nước thực sự đi vào trong đất và phụ thuộc vào các yếu tố vật lý, sinh học, địa hình và canh tác cũng như tốc độ phân phối nước (nghĩa là cường độ mưa hoặc tốc độ tan của tuyết) Khả năng thấm nước có quan hệ với lượng nước lớn nhất hay lượng nước tiềm năng chảy vào trong đất tại một thời điểm nhất định (khả năng thấm nước luôn luôn lớn hơn hoặc bằng với tốc độ thấm) Tốc độ thấm của nước vào trong đất bị ảnh hưởng rất nhiều bởi các đặc tính tự nhiên của đất (tức là độ lỗ hổng, khả năng di chuyển của nước trong đất, sự phân bố của kích thước lỗ hổng, mạng lưới dòng chảy thường xuyên),

thảm thực vật, tập quán canh tác, các hiện tượng băng giá, và điều kiện của địa hình Người ta

đã chứng minh được rằng tốc độ thấm của nước có một mối quan hệ gián tiếp tới độ ổn định

của sườn (Horton, 1993)

lớn lên sự phát triển của áp suất lỗ hổng trên các sườn dốc, và do đó có ảnh hưởng tới sự khởi đầu của các hiện tượng trượt lở

Áp suất nước lỗ hổng

Nói chung, áp suất lỗ hổng thường hình thành tạm thời trong các gương nước ngầm trong thạch học và có liên quan đến sự khởi đầu hoặc sự thúc đẩy các sự cố trượt Các trũng địa mạo có xảy ra các sự cố trượt thường đặc biệt nhạy cảm với sự phát triển của gương nước

ngầm do có sự hội tụ của các dòng chảy dưới lớp bề mặt (Anderson và Burt, 1978; Pierson, 1980b; Tsukamoto và nnk, 1982; Tsuboyama và nnk, 2000)

Sự ảnh hưởng của thực vật

Thực vật thường làm tăng độ ổn định của sườn theo hai con đường: (1) bằng cách loại bỏ sự

ẩm ướt trong đất thông qua sự thoát-bốc hơi nước, và (2) bằng cách tạo nên sự cố kết của rễ

cây vào đất (Gray và Megahan, 1981; O’Loughlin và Ziemer, 1982, Riestenberg và Sovornick-Dunford, 1983; Greenway, 1987) Do vậy, thực vật cũng được xem như một nhân

tố chính có ảnh hưởng tới các hiện tượng trượt lở Một số ảnh hưởng của thực vật tới các quá trình thủy văn và cơ học tác động đến sự ổn định của sườn bao gồm:

ƒ Sự hạn chế lượng mưa do tán thực vật, do vậy thúc đẩy sự bốc hơi nước và giảm đi

lượng nước thấm xuống đất (Satterlund, 1972; Greenway, 1987)

ƒ Hệ thống rễ hút nước từ đất do sinh lý (thông qua sự thoát hơi) dẫn đến việc làm giảm

đi độ ẩm trong đất (Dingman, 1994)

ƒ Hệ thống rễ của những cây gỗ lớn làm cho lớp vỏ bám chặt vào lớp nền ổn định hơn

ƒ Hệ thống rễ lớn liên kết các bề mặt yếu dọc theo sườn của các khối trượt tiềm năng

ƒ Hệ thống rễ tạo nên một lớp màng gia cố vào lớp vỏ, làm tăng cường độ cắt đất (Wu

và nnk, 1979; Gray và Megahan, 1981)

ƒ Hệ thống rễ của các cây gỗ bám vào lớp đá cứng tăng độ độ ổn định của sườn

ƒ Trọng lượng của cây cối làm tăng các lực thành phần xuống phía dưới sườn

IV.4 Địa chấn

Địa chấn cũng là một trong những yếu tố chính kích hoạt các sự cố trượt Phần lớn các sự cố trượt trong quá khứ được kích hoạt bởi yếu tố địa chấn và các sự cố đó xảy ra ngày càng nhiều và thường rất bất ngờ Kiểu trượt được kích hoạt bởi động đất phổ biến nhất là các hiện

tượng đá đổ, đá rơi thường phát triển trên các sườn dốc Thực tế bất cứ kiểu trượt nào cũng có thể xảy ra, bao gồm các hiện tượng đất đá rơi nhanh và vỡ thành mảnh vụn, trượt chậm dạng

kết dính, trượt khối và đất chảy, trượt dòng (Keefer, 2002) Các hiện tượng đá đổ, đá rơi dạng

vỡ vụn, trượt dòng là những hiện tượng trượt phổ biến nhất được kích hoạt do động đất, còn các hiện tượng trượt thành dòng có khả năng vận chuyển các vật liệu đi xa nhất Chỉ có một kiểu trượt được coi là duy nhất có liên quan tới động đất là hiện tượng trượt do trương nở; kiểu trượt này có thể gây nên sự nứt nẻ hoặc sụt lún của mặt đất Sự trương nở có liên quan đến sự tạm thời mất đi độ bền của các thành phần cát và mùn đóng vai trò như là dung dịch nhớt Chính điều này có thể tạo nên tác động tàn phá của những trận động đất lớn

Những hiện tượng trượt lở lớn nhất và tàn khốc nhất được biết đến thường có liên quan đến các núi lửa Chúng thường xảy ra khi có núi lửa phun hoặc là hậu quả của sự vận động của các trầm tích hình thành từ các hoạt động của núi lửa

IV.5 Các yếu tố nhân tạo

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 một 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 số các ví dụ như sau:

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

ƒ 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

ƒ Việc chặt cây, phá rừng làm tăng khả năng xói mòn đất và làm yếu đi khả năng giữ đất của rễ cây, do đó làm giảm đi khả năng thoát-bốc hơi nước

ƒ Những chấn rung xuất hiện do các hiện tượng tự nhiên (như động đất) hoặc do nhân tạo (do các hoạt động của máy móc, nổ mìn )

V KHÁI QUÁT VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ DỰ BÁO TAI BIẾN TRƯỢT LỞ

Trong nghiên cứu trượt lở đất hiện nay, các phương pháp đánh giá, phân vùng nguy cơ tai biến trượt lở đất nhìn chung đều qui về một vấn đề chính đó là thành lập bản đồ cảnh báo nguy cơ trượt lở hay phân vùng ổn định của sườn dốc Do có rất nhiều các thuộc tính và các yếu tố liên quan nên người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp để thành lập một bản đồ ổn định sườn Trong phần này chúng tôi sẽ đề cập đến 9 phương pháp được áp dụng cho các khu vực có thành tạo trượt thông thường, và 4 phương pháp khác áp dụng cho khu vực trượt dòng Các phương pháp thành lập các bản đồ ổn định sườn, bản đồ tai biến trượt lở và bản đồ về mức độ rủi ro có thể gây ra do hiện tượng trượt lở đất mà được trình bày trong các nghiên cứu

của nhiều tác giả như Hansen (1984), Brabb (1984), Varnes (1984), Brand (1988), Hartlen và Viberg (1988), Hutchinson (1992), Gee (1992), Van Westen (1993), Wu và nnk (1996), …

V.1 Các vùng có nguy cơ trượt nhưng ít nguy cơ trượt dòng

Trong các khu vực có nguy cơ thành tạo trượt, việc thành lập bản đồ tai biến trượt lở đất là phổ biến hơn cả mặc dù công tác thành lập bản đồ rủi ro do trượt lở đất cũng đã có lúc được tiến hành Xây dựng bản đồ tai biến trượt lở đất thường liên quan đến rất nhiều vấn đề, trong

đó có việc dự báo và thể hiện xác suất xảy ra một sự cố trượt lở Cách phương pháp tiếp cận rất khác nhau từ định tính cho đến định lượng Các phương pháp giới thiệu sau đây, từ

phương pháp 1 đến phương pháp 9, được bổ sung từ sự phân loại của tác giả Van Westen

(1993), sẽ được điểm lại những khía cạnh chính của các phương pháp

V.1.1 Phân tích sự phân bố của các điểm trượt lở

Phương pháp này đòi hỏi phải chuẩn bị một bản đồ hiện trạng cho mỗi loại trượt lở riêng biệt (như trượt vụn, trượt tạo dòng bùn lũ đá) hoặc cho một nhóm các loại trượt lở Đây là một bản

đồ đơn giản, khách quan, mang tính định lượng, và là một dạng của bản đồ tai biến trượt lở Bản đồ này thể hiện sự phân bố và cường độ của những sự cố trượt lở gần đây dựa trên số lượng và quy mô của chúng Nó có thể được sử dụng tiếp cho những phân tích sâu hơn về các tai biến trượt lở Nếu được sử dụng để hiệu chỉnh cho các loại bản đồ ổn định sườn hoặc cho chính loại bản đồ hiện trạng trượt lở đó thì chúng cần được sử dụng hết sức cẩn thận bởi vì các loại bản đồ này chỉ ghi lại những sự cố trượt lở xảy ra trong quá khứ trong một khoảng thời gian cụ thể Chúng không cung cấp bất kỳ thông tin nào về các vùng có tiềm năng trượt

lở khác ngoài những vùng đã trải qua các thảm họa trượt lở trong khoảng thời gian được nghiên cứu

Có một số loại trượt lở như những loại có liên quan đến sự phá hủy các lớp sườn tích mỏng thường có tính tuần hoàn theo tự nhiên Khi những hiện tượng trượt như vậy xuất hiện ở những vị trí cụ thể, khoảng thời gian ổn định sẽ tiếp sau bởi sự tái sinh của rừng và sự phát triển của thành phần vật chất mới trên bề mặt Phép phân tích sự phân bố của các điểm trượt

lở thường ghi lại những vị trí bị phá hủy gần đây và thường bỏ qua những nơi đã đủ điều kiện gây ra một sự kiện trượt Do đó, một đánh giá tai biến trượt lở được coi là chi tiết thì cần phải quan tâm tới nhiều yếu tố khác nữa ngoài vấn đề phân bố của các điểm trượt

Các phân tích về sự phân bố của các điểm trượt lở đặc biệt không mang tính xác thực nếu như thực hiện một dự báo về tai biến trượt lở cho một vùng có các điều kiện hiện trạng đã bị thay đổi, ví dụ như một dự báo tiếp sau một công trình xây dựng giao thông, một vụ chặt phá rừng triệt để hoặc một trận ngập lụt trong vùng hồ chứa Trong những trường hợp như vậy, nhất thiết phải sử dụng các phép ngoại suy theo thống kê hoặc theo phán đoán từ những khu vực đã từng trải qua những điều kiện thay đổi đó như được mô tả dưới đây về một phân tích xác suất đơn biến

Trong phần tài liệu tham khảo liệt kê khoảng 20 tài liệu đề cập một cách cụ thể tới các phép phân tích về sự phân bố các điểm trượt lở Các tài liệu đó bao gồm các loại bản đồ về các

điểm lở tuyết lớn, ví dụ của các tác giả Abele (1974) và Cruden (1988); hoặc các bản đồ về các sự cố trượt vỡ vụn, ví dụ của tác giả Rood (1984) hoặc các trận lở tuyết, ví dụ của tác giả Scheiss (1989)

V.1.2 Phân tích hoạt động của trượt lở

Phương pháp này là một sự cải tiến từ phép phân tích sự phân bố của các điểm trượt lở, mà dựa vào đó các thông tin thể hiện trên bản đồ hiện trạng trượt lở được ghi lại từ nhiều khoảng thời gian khác nhau Các bản đồ phân tích hoạt động của trượt lở thể hiện các thay đổi về vị trí của các điểm trượt theo thời gian Các thông tin mang tính khách quan và định lượng thường thu được từ các kết quả giải đoán ảnh hàng không qua các thời kỳ khác nhau Phép phân tích hoạt động của trượt lở không những nhận dạng được những vùng mà trượt lở hiện thời chưa hoạt động mà còn xác định được những vùng có tiềm tàng không ổn định đối với các hiện tượng trượt

Các phép phân tích này đặc biệt trở nên hữu hiệu khi được tiến hành trên những khu vực có những chuyển động chậm, đó là nơi phương pháp có thể giúp các nhà nghiên cứu phân biệt được các hoạt động kế tiếp của quá trình trượt Một ví dụ đối với phương pháp này trong

thành lập bản đồ được áp dụng cho việc quy hoạch sử dụng đất ở Thụy Sĩ do Bonnard và Noverraz đề xuất năm 1984 Một ứng dụng đặc biệt của phương pháp này là việc so sánh các

sự cố xuất hiện trượt trước và sau một hoạt động cụ thể nào đó, ví dụ như vấn đề đốn gỗ trong

nghiên cứu của Swanson và nnk (1982)

V.1.3 Phân tích mật độ các điểm trượt lở

Đây là có thể là giai đoạn thứ hai trong quá trình xử lý vấn đề phân bố các điểm trượt hoặc hoạt động của sự cố trượt Phương pháp này được dùng để tính toán một số dạng mật độ các điểm trượt và do đó, nó mang tính định lượng mặc dù cũng mang tính khách quan như hai phương pháp trước Công tác tính toán có thể được thực hiện theo ba cách như sau:

Tính trung bình số lượng các điểm trượt trên một đơn vị diện tích trong một đơn vị bản đồ, ví

dụ như trong nghiên cứu của Howes (1987); Tính tỷ lệ phần trăm diện tích khu vực không ổn định trong một đơn vị bản đồ, ví dụ trong một nghiên cứu của O'Loughlin (1972); Vẽ các đường đẳng trị mật độ các điểm trượt (isoleths), ví dụ trong các nghiên cứu của Wright và nnk (1974), DeGraff (1985), DeGraff và Canuti (1988),…

Cách tính toán thứ nhất phù hợp với công tác thành lập các bản đồ tỷ lệ nhỏ hoặc trung bình Cách thứ hai phù hợp hơn cho các bản đồ tỷ lệ lớn hơn, đặc biệt là khi phạm vi của các khu vực không ổn định khác nhau Phương pháp isopleth rất phù hợp với các khu vực đất đá yếu hoặc có thành phần cỡ hạt mịn, được đặc trưng bởi các điểm trượt tại chỗ tương đối sâu và kiểu trượt đa dạng Mật độ các điểm trượt đôi khi được gộp một cách chủ quan thành "các

nhóm nhạy cảm với trượt lở", ví dụ như trong nghiên cứu của Hicks và Smith (1981) Những

hạn chế của các phương pháp phân tích sự phân bố các điểm trượt và phân tích hoạt động của trượt lở cũng tương tự như đối với phương pháp phân tích mật độ các điểm trượt Vấn đề sử dụng quan trọng nhất đối với cả ba phương pháp nêu trên là thực hiện việc minh chứng bằng các văn liệu về các sự cố trong quá khứ và tiến hành việc hiệu chỉnh các công cụ dự báo trượt dựa trên các phương pháp thành lập các bản đồ ổn định sườn

V.1.4 Phân tích hình thái địa mạo theo chủ quan

Phương pháp này liên quan đến việc vẽ phác họa các khoanh vi hay polygon dựa trên một số thuộc tính địa hình thu được từ kết quả giải đoán ảnh máy bay và công tác thực địa Người thành lập bản đồ sẽ quy định một cách chủ quan một giá trị ổn sườn hình mang tính định lượng, hoặc một nhóm tai biến trượt lở cho mỗi một polygon trên bản đồ dựa vào kết quả giải đoán ảnh máy bay, hoặc dựa trên các quan sát ngoài thực địa, hay dựa theo kinh nghiệm của chính người chuyên gia đó Các nguyên tắc phân nhóm nói trên không được xác định rõ và có thể khác nhau giữa các polygon Việc nhận dạng hình thái địa mạo đối với các khu vực địa hình có tiềm năng không ổn định thường dựa chủ yếu vào các kết quả quan sát các điểm trượt đã biết Các bản đồ phân loại các nhóm độ dốc khác nhau bằng máy tính thường được chú trọng cho công tác thành lập bản đồ mang tính chủ quan Phân tích hình thái địa mạo theo chủ quan là một phương pháp khá linh hoạt và có vẻ rất hiệu quả ở nhiều tỷ lệ và mức độ nghiên cứu khác nhau Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là thiếu khả năng lặp lại và độ tin cậy phụ thuộc hoàn toàn vào

kỹ năng và kinh nghiệm của người thành lập bản đồ

Kienholz (1978) đã đưa ra một ví dụ cho phương pháp này Công tác thành lập bản độ được

thực hiện ở tỷ lệ lớn và được bổ sung bằng một hệ thống chi tiết hơn về các ký hiệu địa mạo Các bản đồ của Pháp ZERMOS ở tỷ lệ 1/25.000 cũng sử dụng một phương pháp phân tích

hình thái địa mạo theo chủ quan (Champetier de Ribes, 1987) Các kết quả đã được chuyển

thành một hệ thống phân vùng đèn hiệu giao thông bốn màu: hai sắc thái của màu đỏ dùng để phân biệt hai khu vực có tai biến trượt lở; màu da cam thể hiện cho các khu vực có tai biến tiềm năng, tai biến không chắc chắn hoặc tai biến nhỏ lẻ; và màu xanh lá cây mô tả các khu vực không quan sát thấy tai biến Việc xác định trên là khác nhau giữa các vùng Việc xây dựng bản đồ theo cách tương tự đã được tiến hành từ những năm 70 ở Mỹ do Sở Lâm nghiệp

thực hiện (Bailey, 1972 và 1974) và ở Anh do Bộ Giao thông thực hiện (Haughton, 1978)

Các phép phân tích hình thái địa mạo theo chủ quan đã được kết hợp đưa vào sách hướng dẫn nhận dạng các khu vực môi trường nhạy cảm do Bộ Lâm nghiệp Anh chỉ đạo (1992) Phương pháp thành lập bản đồ nhạy cảm môi trường cung cấp những hướng dẫn chung trợ giúp cho các quyết định mang tính chất chủ quan của mỗi cá nhân người thành lập bản đồ dựa trên lý thuyết địa mạo học và việc nhận dạng các hoạt động trượt lở trong quá khứ Phương pháp này gần đây đã được sửa đổi lại và hiện này đang được tham khảo như là một sự thử nghiệm

thành lập các bản đồ ổn định địa hình (Bộ Lâm nghiệp Anh, 1995a)

Các phép phân tích hình thái địa mạo theo chủ quan chiếm ưu thế trong công tác xây dựng các

bản đồ tai biến lở tuyết, ví dụ như trong các công trình của Ives và Bovis (1978), của Freer và Schaerer (1980) Phương pháp này có bổ sung thêm các phân tích về tần suất xuất hiện các sự

cố lở tuyết xảy ra trên những vị trí đã xác định trước

V.1.5 Phân tích đánh giá theo chủ quan

Đây là một sự phát triển nâng cao của phương pháp phân tích hình thái địa mạo theo chủ quan, trong đó một thuật toán xác định các nhóm có cùng sự ổn định sườn hoặc xác định các nhóm tai biến trượt lở sẽ được thiết lập cho toàn vùng nghiên cứu Việc quy định các nhóm này mang tính chất chủ quan dựa trên việc tính trọng số theo cách đánh giá của người thực hiện, ví dụ có

thể tham khảo phép tính trọng số của Gee (1992) Mặc dù các nhóm tai biến là cố định trong

một vùng nghiên cứu nhưng chúng lại có thể khác nhau giữa các vùng khác nhau

Các tính chất của sườn dốc có liên quan thường được quy định dựa trên cơ sở các polygon trong bản đồ Các thuộc tính được sử dụng nhiều nhất bao gồm gradient độ dốc, vật liệu bề mặt và các quá trình địa mạo Các nhân tố bổ sung khác bao gồm hệ thống sông suối, độ dầy thổ nhưỡng, và cũng có thể có cả lớp phủ thực vật Nhiều phép phân đánh giá loại theo chủ quan còn bao gồm cả sự có mặt của các sự cố trượt lở hiện tại như một nhân tố rất quan trọng Tính phức tạp của thuật toán có thể khác nhau đáng kể, từ những tổ hợp định tính đơn giản về các đặc tính của sườn dốc cho tới những bảng tính định lượng phức tạp về các nhân tố tính

trọng số Gee (1992) đã thấy rằng việc tăng tính phức tạp của thuật toán thường không phải

bao giờ cũng nâng cao độ tin cậy của các kết quả Việc xác định một thuật toán phân loại theo chủ quan đòi hỏi một sự hiểu biết và kinh nghiệm rất cao về đặc trưng của địa phương Theo

lý thuyết, khi một thuật toán đã được xác định bởi một người thành lập bản đồ có kinh nghiệm thì một người khác ít kinh nghiệm hơn có thể được giao trách nhiệm thu thập các thuộc tính địa hình và xác định các nhóm tai biến trượt lở Tuy nhiên, thuật toán lại thường rất linh hoạt

do vậy nó đòi hỏi có sự đánh giá liên tục và thuần thục Một số bất cập có thể sẽ xảy ra nếu người sử dụng đơn giản hóa quá mức các kết quả phân tích

Một ưu điểm của phép phân tích đánh giá theo chủ quan là mỗi bước xử lý đều được ghi lại và việc quy định các nhóm/lớp có thể được xem xét một cách độc lập Không nên thực hiện các thuật toán ngoài khu vực mà nó đã được phát triển và thử nghiệm

Có nhiều cách phân tích đánh giá theo chủ quan được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới Có

rất ít công trình chỉ thực hiện cho một kiểu trượt lở, ví dụ như Aulitzky (1980) nghiên cứu các hoạt động có liên quan tới các nón phóng vật do trượt vỡ vụn, trong khi đó, phần lớn các công trình đều quan tâm tới tất cả các kiểu trượt, ví dụ như nghiên cứu của Gee (1992) Phương pháp này hiện đang được áp dụng ở dạng đơn giản với tỉ lệ 1/50.000 cho Hệ thống Phân loại địa hình của Anh (Ryder và MacLean, 1980; Ủy ban Kiểm kê Tài nguyên, 1996a)

Một phương pháp phân tích đánh giá theo chủ quan khác đó là phương pháp “tiền - thu hoạch” (pre-harvest) Đây là phương pháp thành lập các bản đồ ổn định sườn ở tỷ lệ 1/20.000

do tập đoàn MacMillan Bloedel Limited phát triển trong những năm 70 (Bourgeois, 1978)

Trải qua nhiều năm, phương pháp này đã được nhiều tổ chức về lâm nghiệp khác và Bộ Lâm

nghiệp của Anh cải tiến và chấp nhận sử dụng (Bộ Lâm nghiệp Anh, 1995a) Các nhóm ổn

định sườn hay các nhóm tai biến trượt lở được xác định theo khả năng xuất hiện các sự cố trượt sau mỗi kỳ thu hoạch gỗ hoặc sau khi một công trình đường giao thông hoàn thành

V.1.6 Phân tích đơn biến tương quan

Phép phân tích này sử dụng các phương pháp thống kê tương quan để tạo ra một liên kết khách quan và định tính giữa các nhóm ổn định sườn hoặc các nhóm tai biến trượt lở với các quá trình sườn thực tế đã quan sát được Sự liên quan tương đối đó được dựa trên một giả định rằng: các đơn vị địa hình mang những đặc trưng chủ yếu về sườn, tương tự như những đặc trưng của các đơn vị địa hình đã bị phá huỷ trong quá khứ, sẽ có khả năng bị phá hủy trong tương lai

Phần lớn các phương pháp thống kê đã được giới thiệu trong các nghiên cứu trước đây đều là nhưng phương pháp tương quan Điều này chứng tỏ một thực tế là các sự cố trượt lở xảy ra không một cách thường xuyên và do đó, việc quy định giá trị số các xác suất xuất hiện trượt

lở dựa trên các phép thống kê chính xác là rất khó khăn Do vậy, phần lớn các phân tích tương quan sẽ phải dựa trên sự phân bố trong không gian các sự cố trượt lở, và chúng rất hữu ích trong việc thiết lập một xác suất xuất hiện tương đối cho nhiều vùng có nguy cơ trượt lở Dữ liệu về quá trình sườn quan sát được có thể có hai dạng:

• Mật độ các điểm trượt lở được thể hiện bằng số lượng các sự cố trượt trên một đơn vị diện tích (dạng này thích hợp với một số lượng tương đối lớn các sự cố tương đối nhỏ, đặc biệt thể hiện trên các bản đồ ở các tỷ lệ trung bình và nhỏ);

• Mật độ diện tích trượt được thể hiện bằng tỷ lệ phần trăm diện tích vùng không ổn định trên diện tích toàn vùng nghiên cứu (dạng này thích hợp với các sự cố lớn và ở các bản đồ tỷ lệ lớn)

Trong các phân tích đơn biến tương quan, mối quan hệ giữa các thông tin về quá trình xử lý với các thuộc tính sườn dốc sẽ được khảo sát một cách riêng lẻ cho mỗi thuộc tính Mối quan

hệ này thể hiện cho một tập hợp các yếu tố quan trọng được bổ sung hoặc được tổ hợp để tạo

ra một nhóm ổn định sườn tương đối hoặc một nhóm tai biến trượt lở tương đối, tương tự như cách phân tích phân loại theo chủ quan

Phân tích đơn biến tương quan là một phương pháp phân tích logic đơn giản, khi cần thiết có thể được mở rộng hơn để nghiên cứu thêm về các đặc trưng của sườn dốc Tuy nhiên, khối lượng công việc yêu cầu thực hiện chồng ghép các bản đồ tham số khác nhau và việc tổ hợp các giá trị trọng số là khá lớn Ngoài ra, các phân tích thường đòi hỏi một sự thống kê khá chi tiết về vấn đề trượt lở cùng với một lượng lớn các sự cố trượt, nếu không, sự hiệu chỉnh về mặt thống kê có thể không còn ý nghĩa nữa

Ưu điểm của phép phân tích đơn biến tương quan này là nó cho phép nghiên cứu cả sự ảnh hưởng của các thuộc tính của mỗi loại sườn dốc Do đó, nó rất hữu ích cho các nghiên cứu có

liên quan đến việc lựa chọn các thuộc tính của địa hình Van Westen (1993) đã trình bày một

phương pháp xây dựng một thuật toán bằng phương pháp thử và kiểm tra sai số Các trọng số của các thuộc tính của mỗi loại địa hình sẽ lần lượt được bổ sung vào mỗi nhóm tai biến trượt

lở Kết quả được kiểm tra dựa trên phép so sánh thống kê với các bản đồ mật độ các điểm trượt Những thuộc tính địa hình không làm tăng mức độ tương quan sẽ bị loại bỏ Nhược điểm của phép phân tích đơn biến tương quan là nó chỉ có thể ước lượng được các giá trị xác suất xuất hiện tương đối chứ không phải là các giá trị tuyệt đối

Một ví dụ về phương pháp phân tích đơn biến theo chủ quan được coi là đi đầu trong nghiên cứu theo hướng này, đó là sự thành lập bản đồ trượt lở cho thành phố San Mateo, bang

California do Brabb và nnk thực hiện (1972) Một bản đồ khảo sát địa chất chi tiết và một bản đồ

độ dốc của thành phố đã được xây dựng Các khu vực được phủ bởi các trầm tích do trượt lở trong phạm vi 35 đơn vị (bản đồ) địa chất đã được ước lượng theo đơn vị phần trăm diện tích dựa trên sự chồng ghép một lưới ô vuông Các đơn vị địa chất sau đó sẽ được nhóm lại theo 6 lớp: từ Lớp I với 0% diện tích được phủ bởi các trầm tích do trượt lở cho tới Lớp VI với khoảng 54-70% diện tích như vậy, một cách thể hiện cho các xác suất tương đối về các sự cố trượt lở được đánh giá là rất thấp (Lớp I) cho tới rất cao (Lớp VI) Chính các trầm tích do trượt lở đó cũng sẽ được biểu diễn như một lớp độc lập, Lớp L Mỗi một đơn vị bản đồ địa chất sau đó sẽ tiếp tục được đánh giá để xác định xem những thuộc tính địa hình nào là quan trọng đối với sự xuất hiện của trượt lở Ví dụ, nếu như có rất ít hoặc không hề có các trầm tích do trượt lở ở những sườn có độ dốc thấp thì giá trị số về nhóm đối với mỗi một đơn vị bản đồ địa chất sẽ được giảm xuống

Rollerson (1992) đã áp dụng một phép phân tích đơn biến tương quan cho một số lượng lớn

các mẫu trượt lở ở khu vực địa hình đồi núi trọc, xây dựng bản đồ ở tỷ lệ 1/20.000 cho vùng đảo Queen Charlotte Islands Có 9 thuộc tính địa hình đã được sử dụng bên cạnh các thuộc tính về mật độ các điểm trượt do tự nhiên và mật độ các điểm trượt do việc đốn gỗ Có khoảng 50-80% các thuộc tính địa hình khi khảo sát đã cho thấy chúng có ảnh hưởng rất lớn đối với các sự cố trượt do việc đốn gỗ Các thuộc tính địa hình khác nhau thường rất có ý nghĩa đối với các sự cố trượt ở những đồi núi trọc, trái ngược với với những phá hủy liên quan

đến các công trình giao thông Rollerson đã không kết hợp các giá trị trọng số của từng nhân

tố vào các nhóm tai biến Thay vào đó, ông đã thực hiện một phân loại thống kê theo nhiều tham số

V.1.7 Phân tích đơn biến theo xác suất

Phép phân tích này sử dụng các phương pháp thống kê xác xuất mang tính khách quan để tạo

ra một sự liên kết định lượng giữa các nhóm ổn định sườn hoặc các nhóm tai biến trượt lở với các quá trình sườn thực tế quan sát được Một mối tương quan định lượng sẽ mở rộng phép phân tích đơn biến tương quan bằng cách giả định rằng: xác suất xuất hiện các sự cố trượt lở trong tương lai có thể dự báo được dựa trên tần suất xuất hiện chúng trong khu vực có địa hình bị phá hủy tương tự trong một khoảng thời gian cụ thể nào đó

Phương pháp này sẽ thực hiện việc tìm kiếm mối tương quan có tính chất thống kê giữa xác suất xuất hiện trượt lở với một thuộc tính địa hình đơn lẻ, hoặc tìm kiếm một sự tổ hợp đã được quy định trước cho một số thuộc tính địa hình (phân loại theo nhiều tham số - multi-parameter classfication) Giá trị xác suất xuất hiện thường đề cập tới một sự phân bố trong không gian; tuy nhiên, trong một số trường hợp, khi một bản đồ mật độ các điểm trượt có thể được liên hệ với một khoảng thời gian nào đó, thì nó sẽ được thể hiện bằng giá trị xác suất xuất hiện theo thời gian Phép phân tích đơn biến theo xác suất thường được áp dụng dựa trên các khoanh vi sừơn dốc địa hình

Đây là một phương pháp rất thực tế vì nó rất đơn giản khi thực hiện và kiểm tra Tuy nhiên, việc lựa chọn các thuộc tính địa hình thích hợp và việc xác định các nhóm/lớp thường yêu cầu rất cẩn thận và kỹ lưỡng Các khả năng gây ra các sai số thông thường đối với tất cả các phương pháp thống kê, đó là chất lượng và sự chi tiết của các thông tin về tần suất xuất hiện trượt lở, mà dựa vào đó để tìm kiếm các mối tương quan Các sai số khác nữa liên quan đến quá trình vẽ và phân loại các polygon của người thành lập bản đồ trong giai đoạn thu thập số liệu Do tính nhậy cảm của việc thành lập bản đồ có thể làm ảnh hưởng tới tần số xuất hiện các trượt lở có tương quan với một nhóm địa hình cụ thể đã được phân loại theo nhiều tham số, việc kết hợp các kiểu địa hình riêng biệt thành các nhóm chung sẽ phần nào giải quyết được vấn đề này, và hướng tới việc làm giảm sự chênh lệch giữa những người thành lập bản đồ Phương pháp phân tích đơn biến theo xác suất hiện đang được sử dụng trong các lĩnh vực lâm

nghiệp ở British Columbia, ví dụ các nghiên cứu của Rollerson và Sondheim (1985), Howes (1987) và Rollerson (1992) Trong ngành công nghiệp rừng, các thông tin cơ bản còn bao

gồm cả sự xuất hiện của trượt lở trong khoảng thời gian 5-15 năm chủ yếu sau kỳ thu hoạch rừng Xác suất xuất hiện trượt lở theo không gian được dự báo có liên quan đến thời kỳ giống nhau nên nó có thể được chuyển đổi thành xác suất xuất hiện trượt lở theo thời gian

Việc lựa chọn các thuộc tính địa hình phù hợp và vấn đề sử dụng chúng trong việc thiết lập công tác phân loại theo nhiều tham số sẽ được thực hiện theo sự đánh giá hoặc theo phương pháp thử và kiểm tra sai số dựa vào công tác thử nghiệm các kết hợp khác nhau giữa các tham

số Việc lựa chọn các thuộc tính địa hình có thể được chỉ dẫn bởi các phân tích đơn biến

tương đối song song cho mỗi một thuộc tính địa hình riêng biệt Rollerson và Sondheim

(1985) đã thử nghiệm việc phân loại dựa trên độ dốc, hình thái sườn, vật chất bề mặt, hướng dốc và sự xuất hiện của các sự cố trượt lở tự nhiên, và đã phát hiện thấy rằng các phép phân loại khác nhau là rất cần thiết cho nghiên cứu vấn đề trượt lở ở những vùng đồi núi trọc và có

liên quan tới các công trình giao thông Howes (1987) đã xác định được 15 nhóm được phân

loại theo nhiều tham số dựa trên dạng địa hình, hệ thống dòng chảy mặt, độ dày thổ nhưỡng, góc dốc, hình thái học và sự hiện diện của các xói lở khe rãnh

V.1.8 Phân tích đa biến theo xác suất

Phương pháp này sử dụng các phương pháp hồi quy bội số khách quan để thiết lập một mối tương quan giữa xác suất xuất hiện trượt lở với một nhóm các thuộc tính địa hình Nó có thể

được áp dụng trên cơ sở một điểm trượt cụ thể như trong nghiên cứu của Pack (1985), hoặc trên cơ sở một polygon chồng phủ lên trên như trong nghiên cứu của Carrara (1983)

Một dạng đơn giản của phép phân tích đa biến theo xác suất là phương pháp ma trận đã được

DeGraff và Romesburg đề xuất (1984) Sử dụng việc chồng phủ các lớp bản đồ đã được phác

họa từ các polygon mang các thuộc tính địa hình, các tác giả đã xác định được một lớp riêng biệt cho mỗi một tổ hợp các thuộc tính địa hình độc lập Ví dụ như sử dụng 3 thuộc tính địa hình: đá mẹ, độ dốc và mật độ sông suối, mỗi thuộc tính bao gồm 4 nhóm, ma trận kết quả sẽ

có thể có 4x4x4=64 nhóm Mặc dù đơn giản về mặt khái niệm như vây, nhưng có một số lượng rất lớn các nhóm tổ hợp, mà chúng có khả năng tạo ra một số lượng rất ít các thuộc tính địa hình, lại yêu cầu một cơ sở dữ liệu rất chi tiết về sự xuất hiện của các sự cố trượt lở, dựa vào đó có thể xây dựng được một mối tương quan có ý nghĩa về mặt thống kê

Các phân tích hồi quy bội số và thống kê biệt thức chuẩn hơn dựa trên khoảng 25 thuộc tính

địa hình đã được Carrara (1983, 1991) tiến hành với công cụ GIS Van Westen (1993) đã thử

nghiệm các bước xử lý tương tự trên một vùng nghiên cứu khá chi tiết và nhưng đã không tạo

ra được một mối tương quan có ý nghĩa nào bởi vì các dữ liệu nhập không đủ đáp ứng về chất lượng Ông đã thấy rằng, với cùng một loại dữ liệu, cả hai phép phân tích đa biến tương quan

và đa biến theo xác suất đều tạo ra các kết quả như ý muốn

Nhược điểm chính của phép phân tích đa biến theo xác suất là nó loại trừ kinh nghiệm và khả năng đánh giá của người thành lập bản đồ trong quá trình xây dựng các mối tương quan Do vậy, các kết quả đạt được hoàn toàn phụ thuộc vào chất lượng của các dữ liệu

V.1.9 Phân tích độ ổn định sườn

Phương pháp này thường sử dụng một phương trình ổn định sườn vô hạn để trợ giúp công tác thành lập bản đồ Với một số lượng lớn các biến số, phương trình này sẽ xác định hệ số an toàn cho một đoạn sườn thấp nhưng tương đối dài mang các đặc điểm đồng nhất hoặc giả định Hệ số an toàn được sử dụng theo khía cạnh kỹ thuật như là một tỷ số mà ở đó, cường độ trượt cắt của vật chất sườn sẽ lớn hơn ứng suất trượt cắt của vật liệu sườn Một hệ số an toàn bằng 1 hoặc nhỏ hơn 1 sẽ cho biết sự phá hủy sườn đang sắp xảy ra Một số tác giả đã đề xuất việc sử dụng các đặc trưng cường độ vật chất bất biến cho một vùng nghiên cứu Điều này sẽ cho phép xây dựng bản đồ biến thiên cho các tai biến trượt lở về cơ bản như là một hàm số của độ dốc sườn Tuy nhiên, phương pháp này chỉ có ý nghĩa cho những diện tích rất nhỏ Các phép phân tích độ ổn định sườn trình bày hoặc là về sự phân bố của hệ số an toàn (phương pháp tiền định - deterministic method) hoặc là về sự phân bố xác suất của hệ số an toàn nhỏ hơn 1 (phương pháp xác suất - probabilistic method) Phương pháp tiền định phải được áp dụng tại các điểm lưới, còn phương pháp xác suất có thể được áp dụng cho các

polygon (Hall và nnk, 1994)

Các kết quả đạt được từ những phân tích nói trên phải được luận giải rất thận trọng Các chuyên gia địa kỹ thuật nên nhận thức được sự khó khăn để đạt được một hệ số an toàn mang tính thực tế, thậm chí tại một vị trí riêng lẻ mặc dù tại đó được lấy mẫu khá triệt để với trang thiết bị tốt Nguyên nhân là do có khó khăn khi xác định độ bền đất đá, các tham số về nước

bề mặt và cơ chế phá hủy sườn Việc phân tích theo xác suất cho các tham số thậm chí còn khó khăn hơn nhiều, và vấn đề tính toán xác suất đối cho sự biến thiên của hệ số an toàn trên một diện tích rộng phụ thuộc rất nhiều vào sự đánh giá và khả năng phán đoán giống như tất

cả các phương pháp đã đề cập trước đây

Ngoài ra, các phân tích độ ổn định sườn thường bỏ qua một số vấn đề như tính không đẳng hướng của một số đặc điểm sườn, áp suất thẩm thấu, sự có mặt và cường độ của các tầng mỏng và yếu, các hiệu ứng của mặt trượt không phẳng, và các hiệu ứng ba chiều Dù có những cảnh báo như vậy nhưng phép phân tích độ ổn định sườn vẫn là một công cụ hữu hiệu trong việc nâng cao vấn đề quy định theo cách phán đoán cho các nhóm tai biến trượt lở, tuy nhiên người ta cũng nên kiểm chứng so với kinh nghiệm và hiệu suất thực tế

"Phép phân tích độ ổn định bậc I" ("Level I Stability Analysis" - LISA) do Sở Lâm nghiệp

Hoa Kỳ xây dựng (Hammond và nnk, 1992) là một phương pháp thành lập bản đồ theo thống

kê bằng máy tính, được áp dụng cho các polygon, và là một sự phát triển cao nhất trong số các phương pháp ổn định sườn Vấn đề thành lập bản đồ bậc I dùng cho các mục đích xác định vị trí nguồn tài nguyên nói chung và thường chỉ bao gồm công tác kiểm chứng thực địa

có giới hạn Vấn đề thành lập bản đồ bậc II được thực hiện trong giai đoạn lập kế hoạch cho

dự án, dùng để dự báo các phản ứng của địa hình đối với những xử lý cụ thể, và đòi hỏi một công tác thực địa tương đối rộng Vấn đề thành lập bản đồ bậc III được sử dụng cho việc ổn định hóa vị trí trọng điểm trước và trong quá trình xây dựng, và đòi hỏi công tác thực địa rất

chi tiết cho một vị trí cụ thể (Hall và nnk, 1994)

Bảng 2: Tóm tắt đánh giá các phương pháp xây dựng bản đồ khoanh vùng dự báo trượt lở cho khu vực hình thành trượt lở không bao gồm trượt lở dòng

Phân tích sự phân bố của các

điểm trượt lở

(Landslide Distribution)

- Khách quan và định tính; dùng cho tỷ lệ nhỏ (<1:100.000)

- Cơ sở dữ liệu rất hữu ích về các sự cố trượt lở đất đang tồn tại

- Tính dự báo trung bình Phân tích hoạt động của trượt lở

(Landslide Activity)

- Khách quan và định tính; dùng cho tỷ lệ nhỏ (<1:50.000)

- Cơ sở dữ liệu rất hữu ích về các sự cố trượt lở đất tồn tại trong những khoảng thời gian khác nhau

- Tính dự báo trung bình Phân tích mật độ các điểm trượt lở

(Landslide Density)

- Khách quan và định tính, dùng cho tỷ lệ nhỏ (<1:50.000)

- Cơ sở dữ liệu rất hữu ích về các sự cố trượt lở đất

- Tính dự báo trung bình Phân tích hình thái địa mạo theo

- Yêu cầu các kỹ năng chuyên gia

- Cơ sở dữ liệu rất hữu ích về các sự cố trượt lở đất và

về một số thuộc tính của sườn dốc

- Rất khó khăn trong tổng hợp Phân tích đánh giá theo chủ quan

(Subjective Rating) - Chủ quan, định tính đến bán định lượng, dùng cho tỷ lệ nhỏ (<1:50.000)

- Linh hoạt nhưng các nhóm độ ổn định sườn không cụ thể/ các chỉ tiêu thành lập các lớp tai biến trượt lở không xác định

- Yêu cầu các kỹ năng chuyên gia

- Cơ sở dữ liệu hữu ích về nhiều thuộc tính sườn có liên quan

- Công việc có thể ủy thác và kiểm tra

- Có nguy cơ do đơn giản hóa quá mức Phân tích đơn biến tương quan

(Relative Univariate)

- Khách quan, định tính đến bán định lượng, dùng cho

tỷ lệ nhỏ (<1:50.000)

- Dựa theo thống kê tương đối

- Thể hiện ảnh hưởng của các thuộc tính của mỗi loại địa hình

- Phân tích khối lượng dữ liệu lớn

- Phụ thuộc vào dữ liệu có chất lượng Phân tích đơn biến theo xác suất

(Probabilistic Univariate) - Khách quan và định lượng, dùng cho tỷ lệ trung bình-lớn (1:100.000-1:50.000)

- Dựa theo xác suất thống kê

- Đơn giản khi thực hiện và khi sử dụng

- Nguy cơ lựa chọn nhầm các thuộc tính của sườn dốc cho bài toán trượt lở

- Phân tích khối lượng dữ liệu lớn

- Phụ thuộc vào dữ liệu có chất lượng Phân tích đa biến theo xác suất

(Probabilistic Multivariate)

- Khách quan và định lượng, chính xác, dùng cho tỷ lệ trung bình-lớn (1:50.000-1:10.000)

- Dựa theo xác suất thống kê

- Loại trừ ảnh hưởng về kinh nghiệm và óc phán đoán của người thành lập bản đồ;

- Phân tích khối lượng dữ liệu rất lớn

- Nguy cơ lựa chọn nhầm các thuộc tính của sườn dốc cho bài toán trượt lở

- Phụ thuộc vào dữ liệu chất lượng cao Phân tích độ ổn định sườn

(Slope Stability) - Khách quan và định lượng, chính xác; dùng cho tỷ lệ lớn (>1:10.000)

- Có thể tổng hợp

- Khó sử dụng khi xây dựng bản đồ cho một diện tích rộng lớn

- Thể hiện ảnh hưởng của các thuộc tính địa hình

- Yêu cầu những đánh giá ước lượng chính xác về hình thái sườn, các đặc trưng độ bền vật chất, các điều kiện

về nước mặt;

- Có nguy cơ do đơn giản hóa quá mức

- Có nguy cơ do thiếu thông tin đầy đủ về quá trình trượt

từ các bản đồ tai biến trượt lở bằng cách bổ sung các yếu tố chịu rủi ro, độ nhạy cảm với rủi

ro và hậu quả tai biến

Các phương pháp thành lập bản đồ ổn định sườn trong khu vực có dòng chảy hiện đang tương đối ít, nhưng cũng có thể chia thành 4 nhóm Phần dưới đây sẽ điểm qua những khía cạnh chính của các phương pháp này Cũng cần phải lưu ý rằng, công tác thành lập bản đồ tai biến trượt lở trong khu vực thành tạo trượt lở thông thường là một điều kiện tiên quyết cho cả hai công tác thành lập bản đồ tai biến trượt lở và rủi ro do trượt lở trong khu vực trựơt dòng

V.2.1 Phân tích hậu quả tai biến (Hazard consequence analysis)

Đây là một sự mở rộng chủ quan của công tác thành lập bản đồ tai biến trượt lở áp dụng cho khu vực thành tạo trượt thông thường, mà dựa vào đó, những khu vực này được chú dẫn để chỉ ra những tổn thất dưới sườn tiềm năng có thể có khi một sự cố trượt lở xảy ra Do vậy, không có một công tác thành lập bản đồ riêng biệt nào được yêu cầu ngoại trừ việc bổ sung một công tác đánh giá hậu quả cho một vùng hay một điểm tai biến trượt lở

Một ví dụ về một công tác phân loại hậu quả tai biến được Howes thực hiện năm 1987 đã đưa

ra một sự đánh giá tương đối về khả năng của các vật liệu vụn do trượt lở sẽ xâm nhập vào một dòng suối hoặc một khối nước nếu như có một sự cố trượt xảy ra trong phạm vi một polygon cụ thể Để chỉ ra được một hậu quả, sự hiểu biết về các đặc trưng dòng chảy đối với vấn đề trượt tiềm năng là cần thiết tuy không trực tiếp được thể hiện trên bản đồ

V.2.2 Phân tích khu vực có dòng chảy (Runout zone analysis)

Phương pháp này được sử dụng cho nhiều dự án thành lập bản đồ đánh giá rủi ro do trượt đất

và do lở tuyết, ở những nơi có tiềm năng lớn nhất về tổn thất trong vùng có dòng chảy Các khu vực khởi nguồn được nhận dạng và các dạng tai biến do trượt đất được xác định, tuy rằng các khu vực khởi nguồn có thể không xuất hiện trên bản đồ

Khu vực trượt lở đất có dòng chảy có thể được biểu diễn trên bản đồ ở dạng đơn giản như có hoặc không có tiềm năng bị ảnh hưởng bởi tai biến trượt lở đất, hoặc có thể được biểu diễn dựa trên các tham số về cường độ tai biến trượt lở đất như vận tốc, độ sâu của dòng chảy hoặc

độ dày của trầm tích, phạm vi ảnh hưởng của các ứng suất, hoặc một sự tổ hợp của nhiều tham số, và những giá trị xác suất kèm theo Ví dụ, một chuẩn quốc gia của Thụy Sỹ về công tác phân vùng lở tuyết đã sử dụng một sự tổ hợp các xác suất xuất hiện và ứng suất ảnh hưởng cực đại để xác định một hệ thống 3 lớp "đèn hiệu giao thông" Một hệ thống tương tự cũng đã

được Mear sử dụng để thành lập bản đồ cho dòng trượt vụn ở Colorado (1977)

Trong công tác khảo sát, các khu vực có dòng chảy có thể được xác định dựa trên một giá trị xác suất xuất hiện Tất cả các yếu tố nằm trong phạm vi của khu vực này đều được coi là các yếu tố chịu rủi ro cho đến khi thực hiện được những khảo sát chi tiết hơn tại những vị trí cụ thể Phương pháp thành lập bản đồ dòng chảy này đã được thực hiện ở British Columbia cho một số công tác quy hoạch cộng đồng chính quyền dân cư Một nghiên cứu chi tiết mới đây

về các tai biến dòng trượt vụn trên nón phóng vật Cheekeye Fan gần Squamish đã vạch được

ra 4 khu vực có dòng chảy (Hungr và Rawlings, 1995; Sobkowicz và nnk, 1995) Mỗi khu vực

được liên kết với một xác suất xuất hiện của ba quy mô về độ lớn khác nhau của các dòng đất

đá Mỗi quy mô về độ lớn lại được đặc trưng bởi các tính chất định tính và định lượng của hoạt động trượt và những hậu quả có thể có Những giá trị xác suất xuất hiện được sử dụng để

dự báo xác suất những thiệt hại về người trên mỗi một đơn vị diện tích và để ước lượng đánh giá xác suất những tổn thất về vật chất đối ở khu vực nón phóng vật đó

Có rất nhiều phương pháp khác nhau để dự báo xác suất xuất hiện, khoảng cách và đặc tính của các dòng chảy gây lở tuyết và trượt đất, bao gồm:

• Các phân tích dựa trên các dữ liệu đã quan sát được từ các sự kiện có tính chất lặp đi lặp lại ở hiện tại;

• Các phân tích dựa trên các bằng chứng trong quá khứ và có tính chất thời gian;

• Các phân tích dựa trên các bằng chứng địa mạo và địa tầng;

• Các mối quan hệ có tính chất thực nghiệm liên quan đến mô phỏng hình học của dòng

bùn luc đá;

• Các mối quan hệ có tính chất thực nghiệm liên quan đến mốt số tham số khác như vị trí khu vực và cường độ;

• Các mô hình về động lực của các dòng chảy

Các phương pháp dự báo dòng chảy hiện nay vẫn đang được cải tiến Một nghiên cứu tổng

quan về các vấn đề trượt đá lớn đã được Hungr và Evans (1993) thực hiện gần đây Nhiều tổ

chức địa kỹ thuật quốc tế (Hiệp hội Địa chất Công trình Quốc tế - International Association of Engineering Geology; Tổ chức Cơ học Đất và Công trình Hạ tầng Cơ sở Quốc tế - International Society of Soil Mechanics và Foundation Engineering; và Tổ chức Cơ học Đá Quốc tế - International Society of Rock Mechanics) đã thành lập được một nhóm nghiên cứu xây dựng một "phương án" để dự báo các chuyển động trượt nhanh trong các khu vực có dòng

chảy (Sassa, 1993)

V.2.3 Phân tích các chuyển động dạng tuyến (Linear path movement analysis)

Phương pháp này bao gồm công tác thành lập bản đồ cho các đặc trưng có dạng tuyến như đường trượt của các dòng đất đá mà nói chung thường đi theo những tuyến rất dễ dàng nhận thấy, và thể hiện những ảnh hưởng mà các chuyển động đó đem lại Trình tự đánh giá xói

mòn khe rãnh (Bộ Lâm nghiệp Anh, 1995b) được bắt đầu bằng việc xác định những sông suối

có tính chất nhạy cảm với các dòng bùn lũ đá Các kênh suối này sẽ được đánh giá theo:

• Độ dốc sườn và độ ổn định của tường chắn mà chúng là dấu hiệu nhận biết cho tiềm năng của sườn và tường chắn có thể tạo ra các trượt vụn hoặc dòng vụn;

• Độ ổn định của các kênh suối được xác định một cách định tính như là một sự tổ hợp của những vụn đá với khả năng vận chuyển chúng của các kênh suối;

• Những ảnh hưởng của các dòng vụn trong mối quan tâm với tiềm năng vận chuyển vụn xuống một dòng suối/nước

Phương pháp dùng để thành lập một bản đồ định lượng biểu diễn vị trí của đường vận chuyển dòng đất đá vào các hệ thống sông suối là có vẻ phù hợp nhất, ở đó dọc theo các dòng vụn đất

đá dường như là nơi khởi nguồn và có ảnh hưởng tiềm năng xuống bên dưới dòng chảy Một

sự mở rộng của hệ thống này có xem xét đến sự vận động của các sản phẩm do xói lở và sự

vận chuyển trầm tích trong các dòng suối hiện đang được Hogan và Wilford (1989) phát triển

và áp dụng cho toàn bộ một hệ thống dẫn nước

Ellen và nnk (1993) đã thực hiện một nghiên cứu ở tỷ lệ 1/30.000 trong GIS về các dòng chảy

vụn ở Hawaii Một bản đồ tai biến trượt lở cho khu vực có dòng chảy đã được xây dựng dựa trên một nghiên cứu đơn biến theo xác suất, với sự bổ sung các số liệu về tốc độ xói lở trung bình của một địa hình núi lửa trẻ Sau đó, thể hiện việc thiết lập một mối quan hệ giữa cường

độ với xác suất xuất hiện đối với sự hình thành của các dòng đất đá Trên bản đồ tai biến trượt

lở, tại một số điểm ngẫu nhiên được thử nghiệm để tạo ra các dòng vụn đất đá ngẫu nhiên chảy theo hệ thống dẫn nước hiện tại Mối quan hệ mang tính chất thực nghiệm giữa xói lở và tốc độ trầm tích theo đơn vị mét khối trên đơn vị mét vận chuyển, dựa trên góc dốc và độ tin cậy, đã được sử dụng để xác định độ dài của dòng chảy Các đường chuyển động được tạo ra sau đó sẽ được chuyển vào bản đồ để biểu diễn xác suất của những tổn thất do dòng đất đá gây ra tại các điểm khác nhau

V.2.4 Phân tích chuyển động trượt lở đất (Landslide movement analysis)

Phương pháp này mang tính khái quát hóa nhiều hơn phương pháp phân tích các chuyển động dạng tuyến ở khía cạnh là nó có thể được sử dụng cho tất cả các kiểu chuyển động trượt lở, dạng tuyến hay bất kỳ dạng nào khác Đây là một tổ hợp giữa công tác thành lập bản đồ tai biến trượt lở chi tiết trong khu vực hình thành trượt thông thường với công tác thành lập bản đồ rủi

ro do tai biến trượt lở chi tiết trong khu vực có dòng chảy Phân tích chuyển động trượt lở được thực hiện thường xuyên cho các các nghiên cứu mang tính hiệu lực với các văn liệu về các sự

cố trượt lở trong quá khứ hơn là công tác tiên phong dự báo các sự cố như vậy cùng với những ảnh hưởng có liên quan

Nói chung về nguyên tắc, sẽ không hề gặp khó khăn lớn nào trong việc kết hợp các bản đồ ổn định sườn cho khu vực hình thành trượt thông thường được xây dựng theo một trong các phương pháp đã trình bày trong phần I, với các bản đồ ổn định sườn cho các khu vực có dòng chảy được xây dựng như phần trình bày trên đây Tuy nhiên, rất hiếm khi người ta thực hiện việc xây dựng các bản đồ kết hợp như vậy, có lẽ là do có sự đòi hỏi khá lớn về những vấn đề cần thực hiện cho cả hai khu vực khởi nguồn và khu vực có dòng chảy

VI CÁC PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT HIỆN NAY Ở VIỆT NAM

Trên thế giới, việc nghiên cứu tai biến địa chất được đầu tư từ rất sớm và hiện đã áp dụng rất nhiều phương pháp có tính khoa học rất cao vào việc tính toán và dự báo Nhưng ở nước ta, vấn đề này mới chỉ được chú trọng trong mấy năm trở lại đây khi một số tai biến địa chất liên tục xảy ra hàng năm và gây ra rất nhiều thiệt hại nghiêm trọng về người và của Việc nghiên cứu, dự báo và khoanh vùng nguy cơ tai biến địa chất cũng rất hạn chế Các tiêu chí để xây dựng mô hình chưa gắn liền với điều kiện Việt Nam, chủ yếu sử dụng nguyên bản công nghệ

đã được áp dụng ở các vùng khác trên thế giới Một số công trình, đề tài, chương trình nghiên cứu có liên quan tới trượt lở đất, cũng chưa đồng bộ, đề xuất phòng tránh tai biến chưa hữu hiệu Mặt khác các phương pháp nghiên cứu, mô hình, các bản đồ dự báo nguy cơ tai biến địa chất cũng chưa theo kịp các công nghệ tiên tiến

Có thể kể đến một số nghiên cứu liên quan tới trượt lở đất trong một vài năm gần đây như:

1 Nghiên cứu “Điều tra tai biến địa chất vùng Tây Bắc” do TS Đào Văn Thịnh chủ

nhiệm (Liên đoàn BĐĐC miền Bắc) và nghiên cứu “Điều tra tai biến địa chất vùng

Tây Nguyên” do TS Phan Thanh Sáng chủ nhiệm (LĐ ĐCTV - ĐCCT miền Trung)

Các đề tài này đều là các nghiên cứu trên một phạm vi rộng ở tỷ lệ trung bình Mô hình tổng hợp thông tin theo cách truyền thống Hai đề tài đã cơ bản khoanh vùng nguy cơ tai biến địa chất của khu vực nghiên cứu trên cơ sở hiện trạng phân bố của các tai biến địa chất Tuy nhiên phương pháp phân vùng dựa trên cơ sở kinh nghiệm của tập thể tác giả

2 Một số đề tài nghiên cứu có liên quan tới trượt lở đã thực hiện phải kể đến nghiên cứu

“Điều tra tai biến địa chất vùng Đông Bắc” do TS Vũ Thanh Tâm chủ nhiệm (2007) hay nghiên cứu “Điều tra tai biến địa chất dọc đường Hồ Chí Minh” do TS Trần Tân Văn chủ nhiệm (2005) Các báo cáo này đã đưa ra 1 số phương pháp dự báo nguy cơ

trượt lở đất và khuyến cáo chung cho vùng nghiên cứu song chưa đủ tính khái quát khi

áp dụng cho nghiên cứu ở vùng miền núi

3 Ngoài ra còn có một số nghiên cứu khác liên quan tới trượt lở nhưng mức độ đầu tư,

và qui mô nghiên cứu, khảo sát hạn chế, như một số nghiên cứu về trượt lở tại khu vực

Bát Xát, Lào Cai do trường ĐH Mỏ Địa chất, hay một số nghiên cứu khác của Viện Địa chất – Viện KH VN, “Kết quả nghiên cứu ban đầu về trượt đất ở thị xã Sơn La”

của Đỗ Tuyết, “Đặc điểm địa mạo động lực và hiện tượng nứt đất, trượt đất năm 1994

ở vùng thác Ya Ly” của Phạm Khả Tùy.… Đồng thời một số bộ ngành khác như giao

thông cũng tiến hành nhiều nghiên cứu trượt lở, ổn định mái dốc taluy cho các tuyến đường giao thông… nhưng nghiên cứu đánh giá và phân vùng dự báo trượt lở hay đánh giá mức độ rủi ro còn chưa được quan tâm

4 Nghiên cứu “đánh giá tai biến địa chất ở các tỉnh ven biển miền trung từ Quảng Bình đến Phú Yên - hiện trạng, nguyên nhân, dự báo và đề xuất biện pháp phòng tránh,

giảm thiểu hậu quả” do TS Trần Tân Văn chủ nhiệm (2002) Đây là một đề tài nghiên

cứu qui mô lớn, tai biến trượt lở được đề cập trong nghiên cứu này là một phần trong

số các tai biến địa chất khác như nứt đất, động đất, lũ quét… Thành công lớn nhất của

dự án này là đã sử dụng các mô hình GIS để tổng hợp tài liệu và đưa ra được sơ đồ dự báo nguy cơ tai biến trượt lở đất với độ chính xác cao ở tỷ lệ 1/200.000 Tuy nhiên, khi nghiên cứu ở các vùng chi tiết (tỷ lệ 1/50.000) các mô hình tính toán, phân vùng cảnh báo nguy cơ trượt lở chưa được đề cập đến

Nhìn chung các nghiên cứu về trượt lở đất từ trước đến nay thường chỉ được coi là một phần nghiên cứu lồng ghép trong một nghiên cứu tổng thể về tai biến địa chất hoặc môi trường mà chưa được thực sự đánh giá đúng đắn mức độ nguy hiểm của nó Do vậy những nghiên cứu riêng, chuyên sâu về trượt lở là rất ít, quá trình đánh giá trượt lở thường chỉ được thực hiện kỹ cho các khối đất đá, hay các mặt trượt riêng lẻ… nơi có các công trình công cộng hoặc dân sinh quan trọng có liên quan Đặc biệt các nghiên cứu về phân vùng mức độ, khả năng xảy ra tai biến trượt lở đất lại càng hạn chế Các phương pháp tích hợp thông tin, mô hình hóa khả năng trượt lở còn rất nhiều hạn chế

Do vậy đòi hỏi nhất thiết phải có được một chương trình điều tra, quan trắc trượt lở đất đồng bộ, xây dựng một mô hình, một hệ phương pháp tiên tiến nhằm thành lập các bản đồ dự báo về trượt lở đất Đề án này được triển khai giúp cung cấp các tài liệu nghiên cứu mới nhất về hiện trạng và cảnh báo các khu vực có khả năng cao về trượt lở đất cho chính quyền địa phương, đồng thời phục vụ cho công tác hoạch định chính sách trong chiến lược phát triển kinh tế của vùng lòng hồ thuỷ điện Sơn La cũng như các khu tái định cư xung quanh khu vực này

Ở nước ta hiện nay việc áp dụng các phương pháp nghiên cứu trượt lở còn nhiều hạn chế Một

số phương pháp đã được áp dụng trong một vài nghiên cứu trượt lở ở nước ta gồm:

1 Phương pháp phân tích hình thái địa mạo

Phương pháp “Phân tích hình thái địa mạo theo”, bản đồ nguy cơ tai biến trượt lở đất được xây dựng hoàn toàn dựa trên quan điểm của các nhà địa mạo Các yếu tố địa chất, hình thái địa mạo theo quan điểm của nhà địa mạo thường được coi là nguyên nhân chính để phân vùng nguy cơ tai biến trượt lở đất Tuy nhiên một số yếu tố khác rất quan trọng ảnh hưởng tới quá trình trượt lở đất như lượng mưa, thảm phủ thực vật… thường bị xem nhẹ Mặt khác do bản

đồ nguy cơ tai biến trượt lở đất được xây dựng hoàn toàn dựa trên quan điểm của các nhà địa mạo nên nó mang nặng tính chủ quan của người thành lập

2 Phương pháp phân tích đánh giá trượt lở đất theo ý kiến chủ quan: Trong phương

pháp này, các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trượt lở đất sẽ được lựa chọn theo ý kiến chủ quan của nhà nghiên cứu Sau đó mức độ quan trọng của các yếu tố, và các đối tượng khác nhau trong từng yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trượt lở đất được chỉ định bằng con số theo ý kiến chủ quan của nhà nghiên cứu Bản đồ nguy cơ tai biến trượt lở đất sẽ được tính toán trên