Nghiên cứu xây dựng bản đồ nhạy cảm với trượt lở thành phố bắc cạn

LỜI CAM ĐOAN Dưới hướng dẫn nhiệt tình người hướng dẫn khoa học: TS Trần Thế Việt TS Nguyễn Hồng Trường, tơi hồn thành luận văn với đề tài: “Nghiên cứu xây dựng đồ nhạy cảm với trượt lở Thành phố Bắc Kạn” Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Hà Nội, tháng 12 năm 2020 Tác giả luận văn Đỗ Văn Vững i LỜI CÁM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu, luận văn thạc sỹ với đề tài: “Nghiên cứu xây dựng đồ nhạy cảm với trượt lở Thành phố Bắc Kạn” Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô trường Đại học Thủy lợi, Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ tác giả suốt trình thực luận văn Đặc biệt tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới người hướng dẫn khoa học: TS Trần Thế Việt TS Nguyễn Hồng Trường tận tình hướng dẫn, bảo cung cấp thông tin, tài liệu khoa học quý giá cho tác giả suốt trình luận văn Do kiến thức khoa học kinh nghiệm thực tế thân chưa nhiều nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp tận tình thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp Một lần tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, quan, đơn vị cá nhân giúp đỡ tác giả q trình học tập hồn thiện luận văn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii MỞ ĐẦU .1 I Tính cấp thiết đề tài II Mục đích đề tài .2 III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 3.1 Cách tiếp cận .3 3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.3 Bố cục luận văn IV Kết đạt CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRƯỢT LỞ ĐẤT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRƯỢT LỞ .5 1.1 Tổng quan trượt lở 1.1.1 Các khái niệm chung trượt lở 1.1.2 Phân loại trượt lở 1.2 Tình hình trượt lở đất Thế giới Việt Nam 10 1.2.1 Tình hình trượt lở đất Thế Giới 10 1.2.2 Hiện trạng trượt lở nghiên cứu trượt lở Việt Nam .13 1.2.3 Hiện trạng trượt lở khu vực nghiên cứu .19 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA PHƯƠNG PHÁP CHỈ SỐ THỐNG KÊ TRONG XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NHẠY CẢM VỚI TRƯỢT LỞ ĐẤT 25 2.1 Các phương pháp nghiên cứu trượt lở phổ biến giới Việt Nam .25 2.1.1 Phân tích phân bố điểm trượt lở 26 2.1.2 Phân tích hoạt động trượt lở 27 2.1.3 Phân tích hình thái địa mạo theo chủ quan 31 2.1.4 Phân tích đánh giá theo chủ quan 32 i 2.1.5 Phân tích đơn biến tương quan 32 2.1.6 Phân tích đơn biến theo xác suất 34 2.1.7 Phân tích đa biến theo xác suất 35 2.2 Tổng quan số phương pháp phân vùng nguy trượt lở đất đá 36 2.2.1 Phương pháp phân tích địa mạo 36 2.2.2 Phương pháp phân tích kiểm kê 36 2.2.3 Phương pháp dựa mơ hình địa kỹ thuật 37 2.2.4 Phương pháp đánh giá dựa kinh nghiệm (chỉ số kinh nghiệm ) 38 2.2.5 Phương pháp thống kê 38 2.3 Cơ sở lý thuyết phương pháp Chỉ số thống kê 39 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH CHỈ SỐ THỐNG KÊ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NHẠY CẢM VỚI TRƯỢT LỞ VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG TRƯỢT LỞ MÁI DỐC, THÀNH PHỐ BẮC KẠN .43 3.1 Đặc điểm tự nhiên thành phố Bắc Kạn .43 3.1.1 Vị trí địa lý 43 3.1.2 Đặc điểm địa hình – địa mạo .43 3.1.3 Đặc điểm cấu trúc địa chất 46 3.1.4 Đặc điểm vỏ phong hóa tính chất đất đá 49 3.1.5 Đặc điểm chế độ thủy văn 51 3.1.6 Đặc điểm khí hậu 52 3.2 Đặc điểm kinh tế xã hội thành phố Bắc Kạn 54 3.2.1 Đặc điểm phát triển đô thị 54 3.2.2 Đặc điểm dân cư 55 3.2.3 Nông nghiệp 55 3.2.4 Công nghiệp 56 3.2.5 Lâm ghiệp .56 3.2.6 Giao thông vận tải 56 i 3.3 Ứng dụng phương pháp Chỉ số thống kê xây dựng đồ nhạy cảm với trượt lở đất khu vực thành phố Bắc Kạn 56 3.4 Đánh giá vai trị nhân tố tác động đến trình trượt lở thành phố Bắc Kạn xây dựng đồ trọng số 58 3.4.1 Xây dựng đồ Hiện trạng trượt lở 58 3.4.2 Tác nhân Địa chất thạch học .59 3.4.3 Tác nhân Địa mạo 60 3.4.4 Tác nhân Vỏ phong hóa 62 3.4.5 Nhân tố Địa chất Cơng trình 63 3.4.6 Tác nhân Hiện trạng Sử dụng đất .64 3.4.7 Nhân tố địa hình 66 3.4.8 Quan hệ khả trượt lở với nhân tố gây trượt 71 3.5 Xây dựng đồ phân vùng nhạy cảm với trượt lở Bắc Kạn 72 3.5.1 Bản đồ Chỉ số nhạy cảm với trượt lở 72 3.5.2 Xây dựngBản đồ phân vùng nhạy cảm với trượt lở Bắc Kạn 77 3.5.3 Đánh giá mức độ xác mơ hình Chỉ số thống kê xây dựng đồ nhạy cảm với trượt lở khu vực Bắc Kạn 79 3.6 Đề xuất biện pháp phòng chống trượt lở mái dốc Bắc Kạn 81 3.6.1 Cơng trình điều tiết dòng chảy nước bề mặt 822 3.6.2 Sử dụng biện pháp cơng trình kiên cố 82 3.7 Một số cơng trình thực t.p Bắc Kạn 83 3.7.1 Cơng trình: Kè chống xói Nà Pục, xã Giáo Hiệu, huyện Pác Nặm .83 3.7.2 Khắc phục sạt lở khu dân cư Ủy ban nhân dân xã Xuất Hoá, thị xã Bắc Kạn… 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Các thuật ngữ mô tả khối trượt .6 Hình 2: Trượt xoay (rotational slides) .8 Hình 3: Trượt tịnh tiến (translational slides) .9 Hình 4: (a) Kiểu trượt trung gian hai loại trượt xoay trượt tịnh tiến (b) Trượt khối đất (trượt hỗn hợp – trung gian trượt quay trượt phẳng9 Hình 5: Phân bố tỷ lệ tử vong trượt lở đất tồn Thế Giới .10 Hình 6: Phân bố tổng thiệt hại kinh tế trượt lở đất toàn Thế Giới 11 Hình 7: Vụ trượt lở đất 9/2004 thơn Sùng Hoảng, xã Phìn Ngan (Bát Xát- Lào Cai) làm 23 người thiệt mạng 14 Hình 8: Các vị trí sạt lở huyện Tiên Phước 16 Hình 9: Phân vùng nguy tai biến trượt lở Việt Nam (N.T.Yêm nnk, 2006) 18 Hình 10: Hiện trạng cắt chân núi để xây nhà khu vực nghiên cứu 19 Hình 11: Sơ đồ phân bố khu vực tập trung tượng trượt lở khu vực Thành phố Bắc Kạn khu vực lân cận, vùng có màu đậm vùng tập trung trượt lở cao (Viện Khoa học Địa chất Khoáng Sản, 2014) 20 Hình 12: Taluy đoạn đường Quốc lộ phía Nam Bắc Kạn 20 Hình 13: Mặt trượt hỗn hợp Km18+400 đường 258 địa phận xã Vi Hương 21 Hình 14: Mặt trượt cung trịn vỏ phong hóa 21 Hình 15: Mặt trượt cung trịn phát triển vỏ phong hóa bề mặt đá gốc 22 Hình 16: Trượt hỗn hợp đường vành đai phía Đơng 23 Hình 1: Mơ hình Phân tích thống kê theo Van Westen (1997)[17] 40 Hình 1: Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu – thành phố Bắc Kạn 44 Hình 2: Bản đồ địa chất thành phố Bắc Kạn 49 Hình 3: Biểu đồ lượng mưa năm Bắc Kạn 54 Hình 4: Qui trình ứng dụng phương pháp Chỉ số thống kê xây dựng đồ nhạy cảm với trượt lở đất thành phố Bắc Kạn .57 Hình 5: Bản đồ trạng trượt lở Bắc Kạn 58 Hình 6: Bản đồ địa chất thạch học giá trị trọng số tương ứng 60 i Hình 7: Bản đồ địa mạo giá trị trọng số tương ứng 61 Hình 8: Bản đồ vỏ phong hóa giá trị trọng số tương ứng 62 Hình 9: Bản đồ phân loại sườn ĐCCT giá trị trọng số tương ứng .63 Hình 10: Bản đồ Hiện trạng Sử dụng đất giá trị trọng số tương ứng 64 Hình 11: Độ cao địa hình giá trị trọng số tương ứng 67 Hình 12: Độ dốc địa hình giá trị trọng số tương ứng 68 Hình 13: Mật độ dòng chảy (Phân cắt ngang địa hình) 69 Hình 14: Mật độ Phân cắt ngang giá trị trọng số tương ứng 70 Hình 15: Phân cắt sâu địa hình giá trị trọng số tương ứng 71 Hình 16: Bản đồ Raster thể số nhạy cảm với trượt lở LSI 77 Hình 17: Bản đồ Phân vùng Nhạy cảm với trượt lở Bắc Kạn 79 Hình 18: Đồ thị so sánh tương đối Mức bảo đảm dự báo trượt (%) với thông số khác (số điểm trượt vùng nhạy cảm với trượt lở) 81 Hình 19: Bình đồ Kè chống xói Nà Pục, xã Giáo Hiệu, huyện Pác Nặm .84 Hình 20: Cắt ngang điển hình Kè chống xói Nà Pục, xã Giáo Hiệu, huyện Pác Nặm85 Hình 21: Sơ đồ tính tốn ổn định kè 86 Hình 22: Mặt tổng kè Ủy ban nhân dân xã Xuất Hố, thị xã Bắc Kạn .90 Hình 23: Cắt ngang điển hình kè Ủy ban nhân dân xã Xuất Hố, thị xã Bắc Kạn…91 Hình 24: Cắt ngang điển hình kè Ủy ban nhân dân xã Xuất Hoá, thị xã Bắc Kạn…92 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Hệ thống phân loại trượt lở theo Varnes (1978, 1984) Bảng 2: Thống kê Ngân Hàng Thế Giới thiệt hại trượt lở toàn TG 10 Bảng 1: Tóm tắt đánh giá phương pháp xây dựng đồ khoanh vùng dự báo trượt lở 29 Bảng 1: Thành phần hóa Silicat sản phẩm vỏ phong hóa Bắc Kạn .50 Bảng 2: Nhiệt độ số khu vực tỉnh Bắc Kạn (TTKT-TV QG) .52 Bảng 3: Lượng mưa lớn nhỏ năm số khu vực tỉnh Bắc Kạn (TT KT-TV QG) 53 Bảng 4: Phân lớp địa chất thạch học giá trị trọng số tương ứng 59 Bảng 5: Phân lớp bề mặt địa mạo giá trị trọng số tương ứng .61 Bảng 6: Phân lớp vỏ phong hóa giá trị trọng số tương ứng 62 Bảng 7: Phân loại sườn ĐCCT giá trị trọng số tương ứng 63 Bảng 8: Phân loại sử dụng đất giá trị trọng số tương ứng 65 Bảng 9: Phân lớp theo độ cao địa hình giá trị trọng số tương ứng .66 Bảng 10: Phân loại độ dốc địa hình giá trị trọng số tương ứng 68 Bảng 11: Mật độ phân cắt ngang địa hình giá trị trọng số tương ứng 69 Bảng 12: Phân cắt sâu địa hình giá trị trọng số tương ứng 70 Bảng 13: Xác định nhạy cảm với trượt lở theo trọng số 74 Bảng 14: Tính Mức bảo đảm dự báo trượt (%) .80 Bảng 15: Kết tính ổn định tường (trường hợp tường cao Hmax =5,04 m) 88 v DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ĐC Địa chất ĐCTV Địa chất thủy văn ĐCCT Địa chất cơng trình BDĐC Bản đồ địa chất ĐCTV – ĐCCT Địa chất thủy văn – Địa chất cơng trình GIS Hệ thống thơng tin địa lý TLĐ Trượt lở đất TTKT-TV QG Trung tâm khí tượng – Thủy văn Quốc gia vii