BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG *** NGUYỄN CÔNG KIÊN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG VÀ THIẾT LẬP HỆ THỐNG QUAN TRẮC PHỤC VỤ PHÒNG CHỐNG TAI B[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG *** NGUYỄN CÔNG KIÊN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG VÀ THIẾT LẬP HỆ THỐNG QUAN TRẮC PHỤC VỤ PHÒNG CHỐNG TAI BIẾN VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG ĐỚI ĐỘNG SÔNG HỒNG KHU VỰC HÀ NỘI TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH Mã số : Kỹ thuật địa chất : 9520501 Hà Nội - Năm 2023 Luận án hồn thành VIỆN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ XÂY DỰNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TSKH Trần Mạnh Liểu Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội TS Đinh Quốc Dân Viện Khoa học công nghệ xây dựng Phản biện 1: Phản biện 2: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Cơ sở Viện Khoa học công nghê xây dựng, 81 Trần Cung, Phường Nghĩa Tân, Quận Cầu Giấy, Hà Nội, vào hồi 13 30 ngày 10 tháng 07 năm 2023 Có thể tìm luận án tại: Thư viện Quốca Gia Việt Nam Thư viện Viện Khoa học Công nghê Xây dựng CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ [1] Nguyễn Cơng Kiên, “Scientific basis for setting up a monitoring network for geotechnical environment for disaster prevention and sustainable development of Red River Dynamic zone in Hanoi”, Proceeding of the 4th International Conference VietGeo 2018, Quảng Bình, 21-22 September, 2018 (ISBN: 978-604-67-1141-4) [2] Nguyễn Công Kiên, "Đặc điểm, trạng thái hệ thống Địa kỹ thuật Đới động sông Hồng khu vực Hà Nội," Tạp chí Khoa học cơng nghệ Xây dựng, vol 1, 2019 [3] Nguyễn Công Kiên, "Đánh giá nguy biến dạng thấm đê khu vực Đới động sông Hồng Hà Nội," Tạp chí Khoa học cơng nghệ Xây dựng, vol 4, 2020 [4] Nguyễn Công Kiên, Đinh Quốc Dân, “Cơ sở khoa học xây dựng hệ thống quan trắc, giám sát tai biến địa kỹ thuật môi trường đới động sông Hồng khu vực Hà Nội”, Tạp chí Khoa học cơng nghệ Xây dựng, vol 4, năm 2021 MỞ ĐẦU Tính cấp thiệt đề tài Hà Nội thủ Văn hóa - Kinh tế - Xã hội nước, nơi có tốc độ phát triển thị hóa nhanh thập niên vừa qua năm 37.000 khu đất hai đê sơng Hồng có đầy tiềm quy hoạch sử dụng cách hiệu chứa đựng phức tạp đánh giá điều kiện địa kỹ thuật môi trường thiết lập hệ thống quan trắc phục vụ phòng chống tai biến để phát triển bền vững khu vực Việc kiến nghị quy hoạch khai thác sử dụng đề xuất như: Dự án Trấn Sông Hồng năm 1994, đề xuất nhà đầu tư đến từ Singapore Năm 2006, lãnh đạo Hà Nội thị trưởng thành phố Seuol (Hàn Quốc) ký thỏa thuận hợp tác quy hoạch, cải tạo phát triển hai bền bờ sơng Hồng với dự án có tên gọi “Thành phố bên sông” Năm 2018, ba Công ty lớn bất động sản nước tiếp tục tự góp vốn kinh phí nghiên cứu quy hoạch hai bên bờ sông Hồng dự án dừng lại ý tường kiến nghị Thực tế cho thấy, Đới động đánh giá tiềm ẩn nhiều nguy phát sinh phát triển tai biến địa kỹ thuật môi trường tư hoạt động tương tác đa dạng loại hình, biến đổi bất thường đặc tính theo thời gian, không gian gắn liền với hoạt động khai thác người, kèm biến đổi lịng sơng với cấu trúc địa chất bất đồng nhất, có đặc trưng chất địa chất cơng trình biến đổi mạnh theo diện chiều sâu, dẫn đến tính động sử dụng Địa hình thay đổi trạng thái cân với q trình tích tụ xói lở đan xen, sơng Hồng trở thành sông "treo" gây ổn định bờ sông đe doạ đến ổn định toàn tuyến đê (vỡ đê) nước lũ dâng cao Bên cạnh đó, việc nghiên cứu sử dụng đới động cịn khó khan quy định Luật đê điều, đồng thời hệ thống trạm quan trắc cung cấp số liệu cịn rời rạc, thơng số đo phục vụ tính tốn dự báo cịn chưa đầy đủ đồng Xuất phát từ mục tiêu khai thác sử dụng bền vững khu vực cần phải nghiên cứu đánh giá điều kiện địa kỹ thuật môi trường đặc trưng đới động, đồng thời xác định tai biến địa kỹ thuật môi trường (ĐKTMT) phát sinh phát triển gây rủi ro cho hoạt động kinh tế người Một hệ thống quan trắc địa kỹ thuật môi trường nhằm cung cấp thông số đầu vào cho mô hình tính tốn dự báo đề biện pháp phịng chống tai biến địa kỹ thuật mơi trường với đầy đủ sở khoa học nhằm phát triển bền vững đới động thật cần thiết Luận án “Nghiên cứu đánh giá điều kiện địa kỹ thuật môi trường thiết lập hệ thống quan trắc phục vụ phòng chống tai biến phát triển bền vững đới động sông Hồng khu vực Hà Nội” đặt nhu cầu cấp thiết, hai góc độ khoa học thực tế Mục tiêu nghiên cứu - Làm sáng tỏ điều kiện địa kỹ thuật môi trường đới động sông Hồng khu vực Hà Nội phục vụ khai thác bền vững đới động - Thiết lập sở xây dựng hệ thống quan trắc phục vụ mơ hình dự báo, phòng chống tai biến phát triển bền vững đới động Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu điều kiện địa kỹ thuật môi trường đới động sông Hồng khu vực Hà Nội hệ thống quan trắc tương ứng - Phạm vi nghiên cứu đới động sông Hồng khu vực Hà Nội gồm phần lãnh thổ hai đê vùng ảnh hưởng Khu vực nghiên cứu có diện tích 37.000 ha, trải dài khoảng 117 Km, từ xã Thái Hịa huyện Ba Vì đến Km 117 xã Quang Lãng huyện Phú Xuyên với chiều sâu hết vùng trầm tích Đệ tứ Nội dung nghiên cứu Nhằm hoàn thành nhiệm vụ nêu trên, luận án tập trung nghiên cứu nội dung sau: 1) Nghiên cứu tổng quan Địa kỹ thuật môi trường, sở lý thuyết hệ thống kỹ thuật - tự nhiên hệ thống quan trắc phục vụ phòng chống tai biến 2) Nghiên cứu đăc điểm hình thành, cấu trúc, tính chất, hoạt động điều kiện ĐKTMT hệ thống kỹ thuật - tự nhiên đới động sông Hồng khu vực Hà Nội 3) Nghiên cứu phân tích, đánh giá thiết lập đồ đánh giá nguy tai biến làm sở cho việc thiết lập hệ thống quan trắc ĐKTMT đới động 4) Luận chứng sở thiết lập hệ thống quan trắc ĐKTMT nhằm dự báo phòng chống tai biến phát triển bền vững đới động sông Hồng khu vực Hà Nội Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 5.1 Cách tiếp cận - Tiếp cận hệ thống: Đới động sông Hồng xem xét hệ thống tương tác thống hợp phần: hệ thống kỹ thuật, môi trường địa chất môi trường xung quanh - Tiếp cận tổng hợp (kế thừa - phát triển - áp dụng): Kế thừa quy chuẩn, tiêu chuẩn, dẫn kỹ thuật kết nghiên cứu có liên quan ngồi nước 5.2 Phương pháp nghiên cứu: Để giải nhiệm vụ luận án, phương pháp nghiên cứu bao gồm: Phương pháp lý thuyết hệ thống; Phương phát hồi cứu; Phương pháp chuyên gia; Phương pháp giải tích phương pháp số (phân tích, xử lý số liệu, lập đồ, GIS, phân tích ảnh máy bay, vệ tinh, Geoslope, ArcGIS, ENVI); Luận điểm bảo vệ Luận án tập trung bảo vệ luận điểm sau: Luận điểm 1: Điều kiện địa kỹ thuật môi trường đới động sông Hồng khu vực Hà Nội phức tạp, biến đổi mạnh theo không gian thời gian, đặc trưng bởi: Môi trường địa chất bất đồng (với 23 phân vị địa tầng phân chia), nhạy cảm với loại tác động Các yếu tố tác động từ hoạt động kinh tế - xây dựng môi trường xung quanh đến môi trường địa chất biến đổi đa dạng mạnh mẽ Đây yếu tố điều kiện nguyên nhân phát sinh phát triển tai biến địa kỹ thuật mơi trường Trong tai biến bao gồm: biến dạng thấm đê; xói lở bờ sơng; ngập lụt ngồi bãi sơng; lún khơng đê với vùng nguy tai biến khác Luận điểm 2: Hệ thống quan trắc địa kỹ thuật môi trường đới động sông Hồng khu vực Hà Nội xây dựng sở đồ phân vùng nguy tai biến đồ thành phần tai biến tương ứng Những điểm đề tài Điều kiện địa kỹ thuật môi trường đới động sông Hồng khu vực Hà Nội biến đổi theo không gian thời gian phân tích đánh giá hồn chỉnh sở lý thuyết hệ thống kỹ thuật - tự nhiên Hệ thống đồ phân vùng đánh giá nguy tai biến đới động sông Hồng xây dựng sơ phân tích đầy đủ yếu tố điều kiện, nguyên nhân gây tai biến phân chia theo mức độ nguy khác Hệ thống quan trắc địa kỹ thuật môi trường tổng hợp thiết lập sở tích hợp đồ phân vùng nguy tai biến đồ thành phần tương ứng với đầy đủ sở khoa học, thực tiễn phục vụ phòng chống tai biến phát triển bền vững đới động sông Hồng khu vực Hà Nội Ý nghĩa khoa học thực tiến Ý nghĩa khoa học: góp phần bổ sung sở lý thuyết phương pháp luận cho hướng nghiên cứu Địa kỹ thuật môi trường Ý nghĩa thực tiễn: Kết nghiên cứu luận án triển khai sớm thực tế hệ thống quan trắc địa kỹ thuật môi trường đới động sông Hồng áp dụng mở rộng cho khu vực khác Cơ sở tài liệu Luận án Luận án xây dựng sở kết đề tài trọng điểm thành phố Hà Nội nghiệm thu mà tác giả thành viên trực tiếp tham gia [59,60] Ngoài luận án sử dụng tài liệu đơn vị như: Tài liệu hố khoan khảo sát địa chất cơng trình kết đề tài Viện KHCN Xây dựng, Viện Thủy Công - Viện KH Thủy lợi Việt Nam, Viện Địa chất - Viện Hàn Lâm công nghệ khoa học Việt Nam, Viện Địa kỹ thuật - Liên Hiệp hội khoa học kỹ thuật Việt Nam, Trường ĐH Khoa học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội, Trường ĐH Mỏ Địa chất, Trung tâm quy hoạch điều tra tài nguyên nước Quốc gia Cấu trúc Luận án Luận án gồm phần Mở đầu, chương kết nghiên cứu, kết luận kiến nghị, tài liệu tham khảo phụ lục Chương I: Tổng quan đới động sông Hồng, Địa kỹ thuật môi trường, sở lý thuyết hệ thống kỹ thuật - tự nhiên quan trắc phục vụ phòng chống tai biến Chương II: Hệ thống kỹ thuật - tự nhiên điều kiện ĐKTMT đới động sông Hồng khu vực Hà Nội Chương III: Đánh giá phân vùng nguy tai biến ĐKTMT đới động sông Hồng khu vực Hà Nội Chương IV: Luận chứng sở thiết lập hệ thống quan trắc ĐKTMT phục vụ phòng chống tai biến phát triển bền vững đới động sông Hồng khu vực Hà Nội CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỚI ĐỘNG SÔNG HỒNG, ĐỊA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG, CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG KỸ THUẬT - TỰ NHIÊN VÀ QUAN TRẮC PHỤC VỤ PHỊNG CHỐNG TAI BIẾN 1.1 Đới động sơng Hồng hình thành phát triển Sơng Hồng hình thành đứt gãy nhiều đứt gãy phụ kéo dài từ Duy Tây, Vân Nam, Trung Quốc chạy dọc thung lũng sông Hồng đến vịnh Bắc Bộ, thời gian Đệ tứ, trải qua chu kỳ biển tiến biển thối Đới động sơng Hồng vùng trầm tích Đệ tứ liên tục bị biến đổi tác dụng biến đổi dịng sơng Hồng, theo đới động có chiều sâu đến hết chiếu sâu trầm tích Đệ tứ Để khai thác sử dụng đới động sông Hồng, người xây dựng hệ thống đê nhằm kiểm sốt lũ, từ hệ thống đê sơng Hồng hình thành Trải qua 1000 năm, đê sơng Hồng làm cho dịng sơng Hồng biến đổi bị khống chế, hình thành lên thành tạo liên tục biến đổi Cao độ địa hình, địa mạo cân nghiêm trọng sông Hồng dần trở thành “sông Treo” Điều kéo theo phát sinh phát triển trình tai biến với đặc điểm khác biệt đới này, lý hình thành “Đới động sông Hồng khu vực Hà Nội: vùng đất hai đê vùng ảnh hưởng thuộc địa phận Hà Nội, nơi thường xuyên liên tục xảy qua trình tai biến địa kỹ thuật môi trường làm ảnh hưởng tới phát triển kinh tế - xã hội khu vực”, cần phải nghiên cứu với mục đích phát triển bền vững Từ thập niên cuối kỷ 20 có nhiều kết nhiên cứu công bố địa chất, trầm tích Đệ tứ, điển hình có cơng trình tác giả Hồng Ngọc Kỷ, Ngơ Quang Tồn, thủy động lực dịng chảy có tác giả Nguyễn Văn Cư, PGS.TSKH Nguyễn Thị Kim Thoa, Trần Xuân Thái, PGS.TS Nguyễn Huy Phương Trước năm 2008 đới động sông Hồng thuộc địa phận Hà Nội cũ nghiên cứu điều kiện ĐCCT tướng đối đầy đủ Sau năm 2008 có nghiên cứu đánh giá điều kiện ĐKTMT tiến hành đơn lẻ vị trí cụ thể như: nghiên cứu hệ thống đê khu vực Vân Cốc, Cổ Đô, Phúc Thọ, Vĩnh phúc Hưng Yên tác giả Nghiêm Hữu Hạnh Các nghiên cứu cố dọc tuyến đê sông Hồng thuộc địa phận Hà Nội TS Trần Văn Tư, năm 2012 Các nghiên cứu Địa kỹ thuật môi trường đới động sơng Hồng tác giả PGS.TS Đồn Thế Tường, PGS.TSKH Trần Mạnh Liểu, năm 2011 1.2 Địa kỹ thuật Môi trường điều kiện địa kỹ thuật môi trường (ĐKTMT) Địa kỹ thuật môi trường (ĐKTMT) nghiên cứu cấu trúc, tính chất, hoạt động hệ thống kỹ thuật - tự nhiên (KTTN), dự báo phòng chống tai biến địa kỹ thuật môi trường, đảm bảo hệ thống KTTN phát triển bền vững Điều kiện địa kỹ thuật môi trường (ĐKTMT) tổ hợp yếu tố cấu trúc, tính chất vận động hệ thống KTTN, trình tai biến ĐKTMT tương ứng ảnh hưởng tới phát triển bền vững hệ thống Một cách tổng quát, điều kiện ĐKTMT hệ thống kỹ thuật - tự nhiên (KTTN) bao gồm điều kiện địa chất cơng trình phụ hệ thống môi trường địa chất (MTĐC), điều kiện tác động phụ hệ thống kỹ thuật, điều kiện tác động phụ hệ thống môi trường xung quanh tương tác điều kiện ĐKTMT định chiều hướng phát triển, trạng thái ĐKTMT hệ thống KTTN nghiên cứu Theo hướng nghiên cứu địa kỹ thuật môi trường, số lý thuyết Địa hệ kỹ thuật - tự nhiên G.K Bondarik, Iarg L.A [80], lý thuyết Địa sinh thái môi trường Trophimov V.T, Osipov V.I [81] Những nghiên cứu monitoring môi trường địa chất Korolev B.A, quan trắc tai biến địa chất Seko A.I, xây dựng hệ thống thông tin môi trường địa chất đô thị Osipov.V.I thực phát huy tác dụng vấn đề quy hoạch sử dụng hiệu đất, chủ động phòng tránh tai biến, giảm nhẹ thiệt hại, phát triển bền vững miền lãnh thổ Nga, nước SNG Cũng hàng loạt nước công nghiệp phát triển: Mỹ, Canada, Thụy Điển, Nauy, Nhật Bản,.vv Nhưng trội vấn đề: đánh giá môi trường cơng trình xây dựng như: phương pháp BREEAM, phương pháp xếp hạng EcoHome, hay hệ thống Ecopoints công cụ đánh giá môi trường nước Anh [71,74] Thiết kế xây dựng cơng trình chứa chất thải mới, bãi chôn lấp sử dụng để xử lý chất thải rắn đô thị chất thải nguy hại; Tại Việt Nam, vấn đề sử dụng hợp lý lãnh thổ theo hướng phát triển bền vững khâu quy hoạch, thiết kế, thi công xây dựng, phát triển kinh tế sở nghiên cứu điều kiện ĐKTMT nước ta bắt đầu quan tâm, hạn chế phương pháp luận Một số nghiên cứu riêng lẻ tiến hành Trần Mạnh Liểu [21, 23, 25, 26, 27, 28, 29], Đoàn Thế Tường [58, 59, 60], Nguyễn Huy Phương[38, 39], GS Phạm Văn Tỵ Các qua điểm thấy vấn đề phát triển bền vững lãnh thổ xem xét độc lập, chưa hướng tới phát triển bền vững Trong biến đổi bền vững lãnh thổ phụ thuộc vào nhiều yếu tố có quan hệ mật thiết với Do để đảm bảo lãnh thổ bền vững, cần phải có nghiên cứu theo quan điểm Địa kỹ thụật môi trường, vấn đề tương tác qua lại môi trường địa chất với yếu tố liên quan ảnh hưởng đến phát triển bền vững lãnh thổ xem xét thể thống gọi hệ thống kỹ thuật - tự nhiên (KTTN) sở lý thuyết hệ thống G.K Bondarik tảng 1.2 Lý thuyết hệ thống kỹ thuật - tự nhiên G.K Bondarik đề xuất khái niệm hệ thống kỹ thuật - tư nhiên sau: Tổ hợp yếu tố tương tác tự nhiên nhân sinh (xét tất góc độ xã hội, văn hóa - lịch sử, kỹ thuật) xem xét hệ thống thống nhất, gọi hệ thống kỹ thuật - tự nhiên (HTKTTN) Trên phạm vi trái đất HTKTTN gọi hệ thống kỹ thuật – tự nhiên toàn cầu Ranh giới xác định đường bao vùng tương tác phụ hệ thống (tại có gián đoạn q trình tương tác phụ hệ) Ranh giới xác định tính tốn q trình, thông tin cập nhật trạng thái hệ thống quan trắc Hệ thống kỹ thuật - tự nhiên chất lý có cấu trúc thứ bậc phân chia thành cấp phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu Hệ thống có cấu trúc thứ bậc sau: cấp đơn vị (không phân chia tiếp); cấp cục bộ; cấp khu vực; cấp quốc gia; cấp tồn cầu Hệ thống KTTN có tính chất đặc trưng sau: tính chất điều chỉnh được; tính chất động; tính chất mở; tính chất tổ chức; tính chất tự tổ chức; tính chất thích ứng Hoạt động tương tác phụ hệ thống phát sinh q trình tai biến ĐKT mơi trường: q trình địa chất động lực cơng trình (bao gồm nhiễm); q trình địa chất động lực ngoại sinh tự nhiên bán nhân sinh phát nội sinh biểu mặt đất MTĐC tai biến địa kỹ thuật môi trường tương ứng 1.3 Hệ thống quan trắc 1.3.1 Khái niệm quan trắc ĐKTMT Quan trắc từ ghép Hán Việt quan trắc, quan quan sát, trắc trắc đạc Do đó, quan trắc đối tượng theo dõi biến đổi đối tượng theo thời gian thông qua quan sát đo đếm số đặc trứng cho đối tượng thời điểm khác định trước trình theo dõi Với khái niệm địa kỹ thuật môi trường theo quan điểm lý thuyết hệ thống kỹ thuật - tự nhiên hệ thống quan trắc địa kỹ thuật mơi trường tổ hợp hợp lý phương pháp quan trắc khác nhau, phân bố hợp lý theo không gian (diện chiều sâu) lãnh thổ nghiên cứu với mục đích thu thập theo dõi biến đổi thông số địa kỹ thuật môi trường khác nhằm đánh giá phát sinh phát triển tai biến địa kỹ thuật môi trường Thành phần đặc trưng hệ thống quan trắc lựa chọn khác tuỳ thuộc vào điều kiện địa kỹ thuật môi trường lãnh thổ nghiên cứu 1.3.2 Thực trạng quan trắc xu hướng áp dụng công nghệ Quan trắc thực từ năm kỷ trước nhằm theo dõi thông số địa kỹ thuật đánh giá độ ổn định khối trượt tự nhiên, cơng trình xây dựng lớn (đê, đập thuỷ điện, đường đắp chảy, đứt gãy Sông Lô (Đứt gãy Vĩnh Ninh), đứt gãy Sông Lô (Đứt gãy Đông Anh), - Cấu trúc địa chất phức tạp (nhiều nguồn gốc thành phần vật chất), không ổn định, nhậy cảm với tác động tự nhiên, kỹ thuật kỹ thuật – tự nhiên, phân chia thành 23 lớp đất đá (phân vị địa tầng) theo thứ tự từ xuống bao gồm: Các lớp cát pha 1, 2a, 2b, 3b; lớp cát bao gồm lớp 7a, 7b, 13a, 13b; lớp đất loại sét gồm 4, 4a, 6, 8, 10, 14; Các lớp đất chứa tàn tích thực vật thuộc đất yếu bao gồm lớp Ta, lớp 5, lớp 9, lớp 11 - Đặc điểm địa chất thủy văn: khu vực đới động phân biệt tầng chứa nước tầng cách nước Quan trọng có ảnh hưởng lớn tới điều kiện ĐKTMT Đới động sông Hồng tầng chứa nước Holoxen qh thuộc trầm tích Thái Bình Tầng nằm mặt chịu tác động điều kiện thủy văn khí hậu tác động kỹ thuật Thêm chúng có quan hệ chặt chẽ với tầng chứa nước mà quan trọng tầng chứa nước Pleixtoxen qp2 tầng chứa nước Pleixtoxen dưới- qp1 Chúng quan hệ trực tiếp với nước sông Hồng động thái tầng qh chịu ảnh hưởng động thái nước sông Các đặc trưng kể MTĐC điều kiện thuận lợi cho phát sinh, phát triển tai biến địa chất phạm vi nghiên cứu 2.3 Phụ hệ thống kỹ thuật Đới động Phụ hệ thống kỹ thuật đới động đa dạng phong phú bao gồm: hệ thống đê; cơng trình xây dựng hạ tầng kỹ thuật; cơng trình chỉnh trị sơng (kè lát mái, mỏ hàn, cống) + Hệ thống đê khu vực Hà Nội có lịch sử 1000 năm từ thời (Nhà Lý) đến nay, có nhiệm vụ chống lũ nâng cao mở rộng qua thời kỳ Đê sông đắp vật liệu chống thấm chỗ với thành phần chủ yếu sét pha, chiều cao đê từ 4-6m, nhiều nơi cao Bề mặt đê trung bình rộng từ 5-18m, chiều rộng thân đê từ 30 - 50m Tải trọng tĩnh thân đê tác động lên đê trung bình 0.86 kg/cm2 [27] Quá trình tai biến địa chất liên quan gồm: Co ngót vật liệu hình thành hệ thống khe nứt ngót khơ thân đê; Lún không đê; Thấm qua thân đê, đê trình bục đất, xói ngầm, cát chảy hạ lưu đê + Các hoạt động xây dựng bao gồm hoạt động xây dựng nhà khu dân cư cơng trình cầu vượt sơng ngăn cản đáng kể dịng chảy, nâng cao mực nước mùa mưa lũ Theo số liệu thống kê hàng năm, diện tích nhà cư dân tăng 20% năm số nhà kiên cố 10 tầng tăng chừng 40-50% hàng năm làm mực nước cao chừng 15-20 cm mùa lũ + Hoạt động khai thác vật liệu xây dựng, chủ yếu khai thác cát ven bờ với 201 điểm khai thác làm cân dịng chảy sơng, làm thay đổi chế độ dịng, chế độ bồi lắng, tăng nguy xói lở tuyến bờ Theo thống kê không đầy đủ giai đoạn năm 2015 đến 2020 vào khoảng 37 triệu m3/năm lượng bùn cát bổ sung giai đoạn khoảng 10 triệu m3/ năm, điều dẫn đến xói lịng sạt lở bờ kết hợp với việc khai thác cát khơng có quy hoạch 2.4 Phụ hệ thống môi trường xung quanh Phụ hệ thống mơi trường xung quanh (Thủy quyển, sinh quyển, khí phần sâu thạch quyển) thủy có vai trị quan trọng, đặc biệt làm phát sinh phát triển tai biến địa kỹ thuật môi trường + Lịng dẫn sơng Hồng khu vực đới động chịu chi phối sông Đà, sông Thao, sông Lô, nên uốn khúc kahs mạnh chuyển hướng liên tục (hệ số uốn khúc từ 1.3 đến 1.5, bán kinh cong thay dổi từ 2000m đến 6000m) chiều rộng lịng sơng biến đổi mạnh (ứng với mực nước Hà Nội 7.0m từ 0.5 đến 1.35Km, tính từ chân đê từ 0.8 đến 4.0 km) yếu tố điều kiện hình hành khu vực nhạy cảm với tai biến xói lở bờ sơng + Mực nước, lưu lượng hướng dịng chảy sơng Hồng hai đê biến động mạnh, đặc biệt vào thời gian mưa lũ, khác hẳn với hệ thống lưu vực sơng khác khơng có đê Mực nước lũ dâng cao, tộc độ, lưu lượng dòng chảy hàm lượng vật chất mang theo gia tăng nguyên nhân chủ yếu tai biến xói lở bờ, ngập lụt biến dạng thấm đê CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ PHÂN VÙNG NGUY CƠ CÁC TAI BIẾN ĐỊA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG 3.1 Các tai biến ĐKTMT phân vùng dự báo nguy tai biến Theo quan điểm lý thuyết hệ thống kỹ thuật- tự nhiên, tai biến địa kỹ thuật môi trường tai biến xảy tương tác phụ hệ thống hệ thống kỹ thuật - tự nhiên Tai biến địa kỹ thuật mơi trường theo hai nhóm: (1) Các tai biến sinh hóa: nhiễm nguồn nước, nhiễm khơng khí nhiễm đất (2) Các tai biến hình thành từ trình địa thủy địa bao gồm: tai biến biến dạng thấm đê; tai biến xói lở bờ sơng; ngập lụt ngồi bãi lún đê Trong khuôn khổ Luận án, tác giả sâu đánh giá phân vùng 11 dự báo nguy nhóm tai biến hình thành từ trình địa thủy địa đới động sông Hồng khu vực Hà Nội Phân vùng nguy tai biến phân chia lãnh thổ thành khu vực theo tiêu đồng tương ứng với mức độ nguy tai biến (ổn định, không ổn định, không ổn định hay vùng có nguy thấp, nguy trung bình, nguy cao) cho mục tiêu phòng chống tai biến phục vụ khai thác sử dụng bền vững lãnh thổ 3.2 Nguy tai biến xói lở bờ sơng Để đánh giá phân vùng dự báo nguy tai biến xói lở bờ đới động, luận án sử dụng phương pháp tích hợp biến với số tích hợp (IΣ) làm sở phân chia khu vực nghiên cứu thành vùng có nguy xói lở khác [27, 28] Cơng thức tính số tích hợp (IΣ) (cơng thức 3.1) để phân vùng dự báo nguy xói lở bờ khu vực nghiên cứu [27, 28] n IΣ g i RiH 3.1 i 1 Trong đó: IΣ tiêu tích hợp yếu tố phát sinh phát triển gi tỷ trọng yếu tố thứ i, RiH tham số điều kiện địa kỹ thuật yếu tố thứ i n: số lượng yếu tố thứ i xem xét -Thơng số đưa vào tính tốn lượng hóa khơng có thứ ngun: + Độ bất đồng cấu trúc địa chất (E đc ) + Hệ số phân tán (Cd*) + Chiều cao phân cắt địa hình mặt đất bờ sơng đáy sơng (H*) + Góc dốc bờ sơng (α *) + Giá trị chênh cao mực nước cao điểm tính so với mực nước thấp năm 2010 (h*) + Độ dốc đáy sông I* + Khoảng cách điểm xói lở bờ đến đứt gãy gần (F*) + Góc uốn dịng sơng * + Thơng số mật độ điểm khai thác cát bãi tập kết cát (Sd*) - Kết tính tốn + Tỷ trọng tham số sau: góc dốc đường bờ (α*) (g1= 0.21); góc uốn dịng sơng (ψ*)(g2=0.12); chênh cao bờ so với đáy sông (ΔH*) (g3=0.13); thành phần đất đá (Cd)(g4=0.18); khoảng cách tới đứt gãy (F*) (g5=0.08); mật độ khai thác cát (Sd*)(g6=0.06); giá trị chênh cao mực nước 12 (Δh*)( g7=0.10); entropy cấu trúc địa chất (Eđc)(g8=0.06); độ dốc thủy lực (I*)( g9=0.06); R2 = 0.74 R = 0.86 Như tham số chọn mơ hình tương đối phù hợp cho việc đánh giá dự báo xói lở bờ khu vực Đới động sơng Hồng Hà Nội - Chỉ tiêu tích hợp đa biến IΣ xác định theo công thức sau: IΣ = 0.21*(α*) + 0.12*(ψ*) + 0.13*(ΔH*) + 0.18*(Cd) + 0.08* (F*) + 0.06* (Sd*) + 0.10* (Δh*) + 0.06* (Eđc) + 0.06* (I*) Nguyên tắc phân vùng xói lở: sở lưới tính tốn 500m điểm tính dọc hai bên bờ sơng, kết tính tốn số tích hợp I∑ đưa lên đồ (tỷ lệ 1: 50 000) Các số liệu chuyển thành dạng Vector để tiến hành phân vùng phương pháp phân loại ArcGIS Sử dụng phương pháp phân loại Natural Break (ngắt tự nhiên) phân thành khoảng giá trị (I∑ < 0.3; 0.3 1500 > 0.7 Hình 3.1 Bản đồ phân vùng dự báo nguy xói lở bờ (tỷ lệ 1:50000) 3.3 Nguy biến dạng thấm đê Biến dạng thấm đê tổ hợp trình sở (bục đất, đùn đất, xói 13 ngầm, cát chảy…) phát triển dọc theo hệ thống đê thời gian mưa lũ Quá trình phá huỷ đê bắt đầu thực từ xuất hiện tượng bục đất chiều dày độ bền lớp phủ bảo vệ không đủ lớn hình thành miền tích cực qua cửa sổ bục đất Để xây dựng đồ phân vùng đánh giá dự báo ổn định thấm đê phải dự có sở đồ: (1) Bản đồ đẳng chiều dày tầng phủ chống thấm; (2) Bản đồ đẳng hệ số chống bục đất bục đất (K), (3) Bản đồ đẳng gradient đẩy (I đn), (4) Giá trị gradient giới hạn (I gh = 0.4 lấy theo tác giả Trần Mạnh Liểu); (5) Bản đồ biến đổi áp lực thấm ΔH(x,t) - Chỉ số áp lực dòng thấm đê Giá trị áp lực dòng thấm ΔH(x,t) tính tốn theo V.A Mironenko V.M Sextakov sở phương trình Buxinet [34] ΔH (x,t) = ΔHo erfe(λ) 3.2 Với: λ = Trong đó: Hàm erfe(λ) xác định theo λ qua bảng tính sẵn (V.A.Mironenko V.M.Sextakov); a* hệ số dẫn truyền mực nước áp lực lớp chứa nước; - Hệ số chống bục đất tầng phủ (hệ số K) Bục đất tượng phá thủng tầng chắn nước bề mặt phía hạ lưu đê (nằm tầng cát thơng nước) áp lực tầng chứa nước thời gian ngâm lũ vượt khả chống đỡ lớp phủ tính theo cơng thức (3.3) [22,23] theo sơ đồ phá huỷ cắt tg m 4C d m K 3.3 H Trong đó: K: hệ số chống bục đất; m: chiều dày lớp phủ chống thấm (m); ; ν: hệ số Possion (ν = 0.3 - 0.45 đất sét, ν = 0.2 - 0.45 đất cát); C, , γd : lực dính, góc ma sát dung trọng đất tầng phủ chống thấm; H: áp lực tầng thấm nước hạ lưu đê kể từ đáy tầng phủ chống thấm; K= tầng phủ chống thấm trạng thái giới hạn chống bục đất; K1 tầng phủ chống thấm bền vững chống bục đất; - Khả đùn đẩy cát Khả đùn đẩy cát tầng thấm nước đánh giá theo giá trị gradien đẩy (I đn) gradien áp lực thấm giới hạn cát chịu tác dụng dòng thấm lên xác định (Igh) theo K Terzaghi, N.N Maxlov; 3.4 Iđn = h L Igh= ( - 1) (1- n) - Dữ liệu tính tốn: Số liệu địa chất, số liệu mặt cắt ngang địa hình sơng số liệu đo đạc mực nước lũ tháng năm 1996 với trạm quan trắc Trung Hà, Việt trì, Sơn Tây, Hà Nội, Thượng Cát Hưng Yên, thời gian dâng tới đỉnh lũ 12 ngày làm sở để tính tốn với lưới tính tốn 500m/1 điểm tính lập đồ thành phần tương ứng - Phân vùng đánh giá dự báo ổn định thấm đê Bản đồ phân vùng đánh giá dự báo ổn định thấm hệ thống đê xây dựng sở chồng chập (1) Bản đồ đẳng chiều dày tầng phủ chống thấm; (2) Bản đồ đẳng hệ số chống bục đất bục đất (K), (3) Bản đồ đẳng gradient đẩy (I đn), (4) Giá trị gradient giới hạn (I gh = 0.4); (5) Bản đồ biến đổi áp lực thấm ΔH(x,t), với nguyên tắc phân chia: Vùng không ổn định (Iđn>Igh KIgh K>1); Vùng ổn định (Iđn1) Bản đồ phân vùng ổn định thấm đê đới động sông Hồng khu vực Hà Nội thiết lập với tỷ lệ đồ 1: 50 000 (Hình 3.2) Bản đồ sở để thiết lập hệ thống quan trắc phòng chống tai biến biến dạng thấm phát triển bền vững đới động Hình 3.2 Bản đồ phân vùng ổn định thấm đê (tỷ lệ 1: 50 000) 15 3.4 Nguy tai biến ngập lụt ngồi bãi sơng Ngập lụt tượng nước sông dâng cao mùa mưa lũ gây ngập, lụt số khu vực bãi bồi đê đới động Hiện tượng xảy thường xuyên với quy mô (diện độ sâu ngập) phụ thuộc vào điều kiện thuỷ văn khí tượng tồn vùng điều tiết lưu lượng dòng chảy thủy điện, hồ chứa phía thượng nguồn Tác động ngập lụt nước sông dâng cao gây tượng địa kỹ thuật bất lợi bồi lắng nâng cao địa hình khu vực, gia tăng áp lực thấm lên đê làm ổn định cho tuyến đê Do vậy, cần thu hẹp phạm vi ngập lụt tới mức tối đa, để làm điều cần phải có mạng quan trắc nhằm kiểm soát yếu tố gây tượng Muốn vậy, cần phải xây dựng đồ yếu tố gây cản trở qua trình thoát lũ đồ dự báo ngập lụt làm sở thiết lập hệ thống quan trắc - Cơ sở phương pháp: Bản đồ phân vùng ngập lụt theo cấp báo động (cấp I, II, III) xây dựng sở liệu mật độ xây dựng, mơ hình số độ cao đồ địa mạo - Kết tính tốn: Bản đồ phân vùng ngập lụt đới động theo mực nước báo động từ I đến III trình bày hình 3.5 Hình 3.3 Bản đồ phân vùng ngập lụt theo cấp báo động (tỷ lệ 1: 50 000) 16 3.5 Nguy lún đê Để tính tốn độ lún tối đa đê tải trọng thân áp dụng công thức tác giả Roy Whitlow đây: Độ lún tối đa S: S = Si + Sc 3.5 Trong đó: Si: Độ lún tức thời biến dạng ngang khơng nước Sc: Độ lún cố kết thấm gia tăng ứng suất hữu hiệu Si = (m - 1) Sc 3.6 Với m hệ số điều kiện làm việc, m = 1.1 đến 1.4 3.7 Các thơng số , xác định thơng qua thí nghiệm nén lún không nở hông mẫu nguyên dạng đại diện cho lớp đất yếu i - Số liệu tính tốn: Các mặt cắt địa chất cơng trình dọc đê, ngang đê; Các tiêu lý vật liệu đê đê Lưới tính tốn lún với khoản cách 500m mặt cắt ngang tính dọc hai đê Tả Hồng Hữu Hồng với kích thước hệ thống đê thực tế, bề rộng mặt đê thay đổi từ 6m đến 15m, chiều cao đê trung bình m chiều rộng chân đê thay đổi từ 45m đến 55m - Kết tính tốn: mạng lưới tính tốn 500m điểm tính dọc hai đê Tả Hồng Hữu Hồng Kết cho thấy độ lún tối đa dọc tuyến đê không lớn chủ yếu từ 2cm đến 8cm Tại khu vực có đất yếu (lớp 5, lớp 9) độ lún S từ 10cm - 15cm chí độ lún S >20cm nguyên nhân đất yếu có chiều dày lớn - Bản đồ phân vùng nguy lún đê Nguyên tắc phân chia: áp dụng phương pháp Natural Break để phân thành khoảng giá trị lún khác bao gồm: Vùng có S < 0.02m, Vùng có S từ 0.02 -0.05m, Vùng có S từ 0.05 - 0.10m, Vùng có S từ 0.10 0.15m, Vùng có S từ 0.15 - 0.20m Vùng có S>0.20m, tương ứng với kích thước đê thực tế cấu trúc điển hình với biến đổi chiều dày số lượng lớp đất yếu Các vùng với giá trị độ lún thể đồ tỷ lệ 1: 50 000 (Hình 3.7) 17 Hình 3.7 Bản đồ phân vùng lún tối đa đê (tỷ lệ 1: 50 000) CHƯƠNG 4: LUẬN CHỨNG CƠ SỞ VÀ THIẾT LẬP HỆ THỐNG QUAN TRẮC ĐKTMT PHỤC VỤ PHÒNG CHỐNG TAI BIẾN VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG ĐỚI ĐỘNG SÔNG HỒNG KHU VỰC HÀ NỘI 4.1 Cơ sở thiết lập hệ thống quan trắc ĐKTMT 4.1.1 Mục tiêu quan trắc Thu thập cách tồn diện, hệ thống đồng thơng số đặc trưng cho điều kiện ĐKTMT biến đổi chúng theo thời gian dài hạn phục vụ khai thác hiệu bền vững lãnh thổ 4.1.2 Yếu cầu hệ thống quan trắc Hệ thống quan trắc ĐKTMT phải tự động hóa từ việc đo đếm, truyền dẫn, lưu trữ đến tự động hóa khai thác thơng tin cho việc đánh giá trạng thái hệ thống kỹ thuật - tự nhiên có dự báo nguy tai biến 4.1.3 Nguyên tắc thiết kế Hệ thống quan trắc thiết lập dựa đồ dự báo nguy tai biến đồ thành phần tương ứng Tuyến quan trắc thiết kế theo hướng biến đổi yếu tố điều kiện, yếu tố tác động tập trung khu vực có nguy cao xảy tai biến 4.1.4 Số lượng điểm quan trắc Số lượng điểm quan trắc tính tốn theo quy luật biến đổi thông số cần quan trắc biến đổi thông số quan trắc mô tả hàm số (bậc 1, 2, 3…), số lượng điểm quan trắc số lượng 18 hệ số đa thức biểu diễn thơng số đó, ví dụ: biến đổi theo hàm bậc điểm quan trắc, hàm bậc điểm quan trắc 4.1.5 Các thông số quan trắc Các thông tin quan trắc trạm chia thành hai nhóm đáp ứng hai u cầu: - Nhóm thơng số quan trắc địa kỹ thuật môi trường cấp liệu cho việc phân vùng đánh giá dự báo nguy tai biến phục vụ phịng chống tai biến - Nhóm thơng số quan trắc địa kỹ thuật môi trường phục vụ phát triển bền vững đới động sông Hồng gồm thông số phụ hệ thống môi trường địa chất, phụ hệ thống kỹ thuật, mơi trường xung quanh (sinh, khí, thủy phần sâu thạch quyển) 4.1.6 Chu kỳ quan trắc Tần số (hay chu kỳ) quan trắc xác định chế biến động trình tai biến chế tác động yếu tố nguyên nhân 4.1.7 Yêu cầu thiết bị quan trắc - Các thiết bị quan trắc đo đạc hệ thống quan trắc phải cập nhật đại, tự động hóa mức cao nhằm tăng độ xác tiết kiệm thời gian Một tập hợp phần mềm điều khiển thiết bị đo, lưu giữ, phân tích, tài liệu hóa số đo, xử lý số liệu đo theo hướng định sẵn Các phần mềm cài đặt hệ thống máy tính trạm đo trung tâm 4.2 Hệ thống quan trắc biến dạng thấm đê Hệ thống quan trắc thiết kế sở đồ phân vùng ổn định thấm đê đồ biến đổi áp lực thấm ΔH Hệ thống quan trắc biến dạng thấm đê thiết lấp theo hướng vng góc vùng không ổn định thấm theo hướng giảm dần áp lực thấm ∆H (vng góc với đê sông) với số điểm quan trắc tuyến điểm Số lượng gồm 30 tuyến thể Hình 4.1 Thơng số quan trắc: (1) Thơng số dao động mực nước sông: chu kỳ đo: lần/ngày (7h, 12h 19h) mùa lũ từ báo động I mùa kiệt lần/ngày; (2) Thông số mực nước ngầm khu vực ảnh hưởng: chu kỳ đo: lần/ năm (1 lần vào mùa lũ lần vào mùa kiệt); (3) Áp lực nước lỗ rỗng khu vực ảnh hưởng biến dạng thấm: chu kỳ đo: mùa lũ lần/ngày mùa kiệt lần/ngày; (4) Mẫu nước xác định hàm lượng vật liệu nước xuất lộ: chu kỳ đo: lấy mẫu lần/ngày vào mùa lũ 4.3 Hệ thống quan trắc xói lở bờ sông Hệ thống quan trắc thiết kế sở đồ phân vùng nguy xói lở theo tiêu tích hợp I∑ Hệ thống quan trắc xói lở bờ thiết lấp 19 theo hướng vng góc với vùng nguy xói lở mạnh với số điểm quan trắc tuyến điểm Số lượng gồm 46 tuyến thể Hình 4.2 Thống số quan trắc bao gồm: (1) Cao độ địa hình lịng sơng bãi sơng: chu kỳ đo: lần/ năm (1 lần vào mùa lũ lần vào mùa kiệt); (2) Kích thước hình học điểm xói lở (dài, rộng, sâu góc dốc bờ): lần/năm vào mùa kiệt (3) Thông số dao động mực nước sông : chu kỳ đo: mùa lũ 3lần/ngày (7h, 12h 19h) từ báo động I, mùa kiệt lần/ngày; (4) Thơng số dịng chảy (vận tốc dịng chảy, lưu lượng dòng chảy, hướng dòng chảy, lượng bùn cát lơ lửng lượng bùn cát đáy): chu kỳ đo: lần/ năm (1 lần vào mùa lũ lần vào mùa kiệt) 4.4 Hệ thống quan trắc ngập lụt khu vực đới động Hệ thống quan trắc thiết kế sở đồ mật độ xây dựng đồ ngập lụt mức báo động 1, báo động 2, báo động đồ địa mạo Hệ thống quan trắc ngập lụt thiết lập theo hướng vng góc với khu vực có mật độ xây dựng cao từ 70% đến 90% phía sơng đặc điểm ngập lụt khu vực nghiên cứu với số điểm quan trắc tuyến điểm Số lượng tuyến gồm 20 tuyến thể Hình 4.3 Thống số quan trắc bao gồm: (1) Cao độ địa hình bãi, lịng sơng diện tích tiết diện mặt cắt ngang sơng: chu kỳ đo: lần/ năm (1 lần vào mùa lũ lần vào mùa kiệt); (2) Thông số dao động mực nước sông : chu kỳ đo: mùa lũ 3lần/ngày (7h, 12h 19h) từ báo động I, mùa kiệt lần/ngày; (3) Thơng số dịng chảy (vận tốc dịng chảy, lưu lượng dòng chảy, hướng dòng chảy, lượng bùn cát lơ lửng lượng bùn cát đáy): chu kỳ đo: lần/ năm (1 lần vào mùa lũ lần vào mùa kiệt) 4.5 Hệ thống quan trắc lún nên đê khu vực đới động Hệ thống quan trắc thiết kế sở đồ biến đổi độ lún tải trọng thân đồ phân bố lớp đất yếu (lớp Ta, lớp 5, lớp lớp 11) Hệ thống quan trắc biến dạng lún không đê thiết lập dọc theo hướng đổi độ lún với số điểm bố trí dọc theo tuyến đê với khoảng cách điểm quan trắc từ 100m đến 500m tối thiểu điểm Số lượng gồm 33 tuyến thể (Hình 4.4) Thơng số quan trắc bao gồm: (1) Thông số mực nước ngầm khu vực ảnh hưởng: chu kỳ đo: lần/ năm (1 lần vào mùa lũ lần vào mùa kiệt); (2) Áp lực nước lỗ rỗng: chu kỳ đo: lần/ năm (1 lần vào mùa lũ lần vào mùa kiệt); (3) Tốc độ lún mặt đê đê: chu kỳ đo: lần/ năm (3 tháng/1 lần) nhiều xuất lún 20 Hình 4.1 Vị trí tuyến quan trắc biến dạng thấm đê (tỷ lệ 1: 50 000) Hình 4.2 Vị trí tuyến quan trắc xói lở bờ sơng (tỷ lệ 1: 50 000) Hình 4.3 Vị trí tuyến quan trắc ngập lụt (tỷ lệ 1: 50 000) Hình 4.4 Vị trí tuyến quan trắc lún (tỷ lệ 1: 50 000) 4.6 Hệ thống quan trắc tổng hợp đới động sông Hồng khu vực Hà Nội Hệ thống quan trắc tổng hợp thiết kế sở tích hợp đồ phân vùng dự báo nguy tai biến mạng quan trắc tương ứng Tuyến 21 quan trắc tổng hợp thiết lập vị trí giao thoa tai biến bao gồm: Vị trí giao thoa tai biến, giao thoa tai biến, giao thoa tai biến vị trí tai biến Ví dụ: Tuyến (T+NL)(Km90+500TT) (Tuyến giao thoa tai biến: biến dạng thấm (T) ngập lụt (NL) Km90+500 đê Tải Thao); Tuyến 24 (T+X+L+NL) (Km10 Vân Cốc) (Tuyến 24 giao thoa tai biến: biến dạng thấm (T), xói lở bờ (X), ngập lụt (NL) lún đê (L), Km 10 đê Vân cốc) Số lượng tuyến: 54 tuyến thể Hình 4.5 Thơng số quan trắc hệ thống quan trắc tổng hợp đới động sông Hồng Hà Nội bao gồm nhóm thơng số dược thu thập theo đồ tỷ lệ 1:50000 bao gồm: - Thông số nền: liệu tiến hành thu thập, giải đốn ảnh (vệ tinh, hàng khơng) thị sát trường hàng năm với tần suất lần/ năm (1 lần vào mùa lũ lần vào mùa kiệt) tồn khu vực đới động bao gồm: (1)Thơng số vị trí xuất tai biến (2) Thơng số biến động của hệ thống kỹ thuật hoạt động khai thác kinh tế - xã hội người bao gồm: mật độ nhà cửa, cầu, cống, cơng trình chỉnh trị dịng sơng, kè bờ sông; nâng cấp hệ thống đê; khai thác cát; khoan giếng; đào bới tầng phủ chống thấm; nguồn gây ô nhiễm (nếu có) (3) Thông số tác động từ môi trường xung qanh: lượng mưa, bão lũ, nhiệt độ hạn hán - Thông số quan trắc địa kỹ thuật môi trường yếu tố điều kiện yếu tố tác động gây tai biến, biến đổi theo chu kỳ thời gian tiến hành đo tuyến quan trắc tổng hợp: (1) Dao động mực nước sông : chu kỳ đo: mùa lũ 3lần/ngày (7h, 12h 19h) từ báo động I, mùa kiệt lần/ngày; (2) Thông số mực nước ngầm khu vực ảnh hưởng: chu kỳ đo: lần/ năm (1 lần vào mùa lũ lần vào mùa kiệt); (3) Áp lực nước lỗ rỗng: chu kỳ đo: lần/ năm (1 lần vào mùa lũ lần vào mùa kiệt); (4) Cao độ địa hình lịng sơng bãi sông: chu kỳ đo: lần/ năm (1 lần vào mùa lũ lần vào mùa kiệt); (5) Kích thước hình học điểm xói lở (dài, rộng, sâu góc dốc bờ): chu kỳ đo: lần/năm vào mùa kiệt; (6) Mẫu nước xác định hàm lượng vật liệu nước xuất lộ: chu kỳ đo: Lấy mẫu lần/ngày vào mùa lũ; (7) Thơng số dịng chảy (vận tốc dòng chảy, lưu lượng dòng chảy, hướng dòng chảy, lượng bùn cát lơ lửng lượng bùn cát đáy): chu kỳ đo: lần/ năm (1 lần vào mùa lũ lần vào mùa kiệt) Để thích ứng với nguồn lực kinh kế phục vụ phát triển thủ đô theo giai đoạn, hệ thống quan trắc chia thành cấp sử dụng theo mức độ ưu tiên để đảm bảo tính khả thi áp dụng thực thế: Cấp 1: tuyến quan trắc vị trí giao thoa tai biến tai biến có xuất tai 22 biến thấm đê đề xuất triển khai mức ưu tiên số (với 12 tuyến) Cấp 2: tuyến quan trắc vị trí giao thoa tai biến, tai biến tai biến có xuất tai biến thấm đê đề xuất triển khai mức ưu tiên số (với 25 tuyến) Cấp 3: tuyến quan trắc đề xuất toàn 54 tuyến hệ thống tổng hợp mức ưu tiên số Hình 4.5 Bản đồ tuyến quan trắc tổng hợp (tỷ lệ 1: 50 000) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các kết đạt Luận án: - Một hướng nghiên cứu địa kỹ thuật môi trường đánh giá điều kiện địa kỹ thuật môi trường theo quan điểm lý thuyết hệ thống kỹ thuật Tự nhiên có tảng lý thuyết hệ thống luận án tiếp cận nghiên cứu phạm vi có diện tích rộng, tồn diện lâu dài nguy tai biến, qua kiểm sốt biến đổi bảo đảm cho phát triển bền vững lãnh thổ Đây quan điểm khác biệt với quan điểm truyền thống địa kỹ thuật môi trường - Nghiên cứu điều kiện tự nhiên khu vực đới động Sơng Hồng cho mục đích khai thác sử dụng hiệu bảo đảm phát triển bền vững đánh giá điều kiện Địa kỹ thuật môi trường đới động sông Hồng theo quan điểm lý thuyết hệ thống kỹ thuật - tự nhiên cho kết qua toàn diện, đầy đủ đáp ứng yêu cầu đánh giá khai thác bền vững lãnh thổ 23 - Điều kiên địa kỹ thuật môi trường đới động sông Hồng theo quan điểm lý thuyết hệ thống kỹ thuật - tự nhiên có đặc trưng sau: + Phụ hệ thống môi trường đia chất có phân bố phổ biến thành tạo cát cát pha Holocen trên, chúng liên tục biến đổi theo chu kỳ dịng chảy sơng Hồng + Phụ thống kỹ thuật với đặc trưng tồn không đổi hệ thống đê + Phụ hệ thống mơi trường xung quanh có đặc trưng dòng chảy theo thời gian biến đổi theo chu kỳ mùa (mùa lũ mùa kiệt) - Các tai biến ĐKTMT đa dạng Trong đó, đáng ý tới tai biến quan trọng nhất, định đến phát triển bền vững hệ thống KTTN đới động là: (1) Biến dạng thấm đê, (2) Xói lở bờ sơng, (3) Ngập lụt ngồi bãi sơng (4) Lún đê trọng tự thân Nguy tai biến khác diện tích khác nhau, tất đồ phân vùng đánh giá dự báo nguy tai biến - Cơ sở để đánh giá tương tác hệ thống kỹ thuật - tự nhiên đề xem xét tai biến số liệu quan trắc có từ hệ thống quan trắc địa kỹ thuật môi trường Mỗi hệ thống kỹ thuật - tự nhiên có hệ thống quan trắc xác định - Hệ thống quan trắc địa kỹ thuật môi trường đới đông sông Hồng theo quan điểm lý thuyết hệ thống kỹ thuật - tự nhiên tập hợp quan trắc dòng chảy, chuyển vị biến dạng phụ hệ thống kỹ thuật xói lở bồi lắng thay đổi mặt cắt dòng chảy - Hệ thống quan trắc địa kỹ thuật môi trường tổng hợp đới động sông Hồng khu vực Hà Nội thiết lập gồm 54 tuyến với đầy đủ sở, với đồ đánh giá dự báo nguy tai biến, đồ phân tích thành phần tương ứng Kiến nghị: - Kết nghiên cứu luận án nguồn tài liệu tham khảo tốt sở khoa học cho việc quy hoạch khai thác sử dụng hợp lý đới động sông Hồng Hà Nội - Hệ thống quan trắc ĐKTMT tổng hợp đới động sông Hồng khu vực Hà Nội Luận án đề xuất có đầy đủ sở khoa học thực tiễn sớm triển khai cho Hà Nội theo cấp ưu tiên triển khai - Thay đổi kết cấu, cấu tạo thân đê vị trí tuyên đê hệ thống đê giảm thiêu nguy tai biến, tăng quỹ đất phục vụ xây dựng cơng trình, nâng cao hiệu sử dụng nguồn nước cho tưới tiêu sinh hoạt, ổn định dịng chảy cho giao thơng thủy 24