Vận Dụng Phương Pháp Ma Trận Định Lượng Đánh Giá Cường Độ Tác Động Tương Hỗ Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Trượt Lở Đất Đá Trên Sườn Dốc, Mái Dốc Miền Núi

VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP MA TRẬN ĐỊNH LƯỢNG ĐẤNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ TÁC ĐỘNG TƯƠNG HỖ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TRƯỢT LỞ ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC, MÁI DỐC MIỀN NÚI TĨM TẮT Các q trình địa động lực cơng trình (QTĐĐLCT) kể q trình trượt lở đất đá sườn dốc, trình phát sinh phát triển bị chi phối hàng loạt nguyên nhân điều kiện ảnh hưởng khác diễn không gian theo thời gian định Vì muốn nắm chất, động lực, quy luật phát sinh, phát triển, đánh giá đầy đủ tác động QTĐĐLCT cụ thể nhằm đề xuất giải pháp phòng chống, xử lý, chỉnh trị đảm bảo tính khoa học, thực tiễn có hiệu trước hết cần nắm rõ nguyên nhân điều kiện làm phát sinh phát triển QTĐĐLCT, đồng thời vận dụng phương pháp ma trận định lượng đánh giá tác động tương hỗ nguyên nhân, điều kiện diễn biến QTĐĐLCT nghiên cứu Mở đầu Trên bề mặt từ lòng vỏ trái đất thường phát sinh nhiều trình địa động lực nhiều nhà nghiên cứu thuộc lĩnh vực khác nhau, địa chất, địa mạo địa chất cơng trình quan tâm từ lâu Các nhà địa chất, địa mạo thường quan tâm trước hết trình địa động lực nội sinh sau số q trình địa động lực ngoại sinh phổ biến có ý nghĩa lớn môi trường, địa chất, địa mạo Địa động lực với tư cách địa động lực cơng trình nhà địa chất cơng trình quan tâm nghiên cứu nhiều thời gian qua Q trình địa động lực cơng trình (QTĐĐLCT) trình địa động lực đại phát sinh, phát triển tác động yếu tố tự nhiên nhân sinh, đồng thời gây biến động mức độ khác môi trường thiên nhiên, môi trường địa chất sống người kinh tế xây dựng công trình Có nhiều phương pháp nghiên cứu tượng QTĐĐLCT phổ biến như: phương pháp đánh giá trực quan quan trắc lâu dài; phương pháp đánh giá đồng dạng địa chất địa chất cơng trình; phương pháp phân tích lịch sử tự nhiên; phương pháp chập đồ; phương pháp phân tích ảnh viễn thám hệ thống thông tin địa lý (GIS); phương pháp xác suất thống kê; phương pháp thí nghiệm, thực nghiêm; phương pháp kiểm tốn; phương pháp mơ hình hố; phương pháp chuyên gia; phương pháp phân tích hệ thống; phương pháp phân tích đa tiêu phương pháp ma trận định lượng Bài báo đề cập đến phương pháp ma trận định lượng đánh giá cường độ tác động tương hổ yếu tố ảnh hưởng đến QTĐĐLCT nói chung lấy trượt lở đất đá sườn dốc làm ví dụ Các nguyên nhân điều kiện làm phát sinh, phát triển trình địa động lực cơng trình Như biết, cân bằng, bất điều hoà động lực phát triển QTĐĐLCT cân bằng, bất đồng vai trò tham gia, cường độ tác động yếu tố ảnh hưởng không gian, theo thời gian QTĐĐLCT khu vực nghiên cứu Trong đó, yếu tố ảnh hưởng khái niệm có tính tập hợp, đại diện để miêu tả số yếu tố QTĐĐLCT, bao gồm yếu tố tự nhiên nhân sinh có tác dụng thúc đẩy hay làm phát sinh (nguyên nhân) hỗ trợ hay hạn chế (điều kiện, môi trường) phát sinh, phát triển QTĐĐLCT Nguyên nhân thành tạo QTĐĐLCT bao gồm yếu tố ảnh hưởng động có nguồn gốc tự nhiên nhân sinh, có vai trị gián tiếp hay trực tiếp gây QTĐĐLCT, nguyên nhân trực tiếp nguyên nhân, mà thông qua tác động nó, QTĐĐLCT phát sinh, phát triển sau đó; cịn ngun nhân gián tiếp thơng qua tác động chúng tạo tác động từ tác động tác động dây chuyền để dẫn đến phát sinh QTĐĐLCT Điều kiện hay mơi trường thành tạo yếu tố có tính chất tĩnh tại, chủ yếu yếu tố tự nhiên (điều kiện không từ nhân sinh) có vai trị hỗ trợ hay hạn chế nguyên nhân gây QTĐĐLCT Mỗi lãnh thổ tồn điều kiện tự nhiên bất lợi QTĐĐLCT phát sinh xảy với quy mô nhỏ, ngược lại gặp điều kiện hay mơi trường thuận lợi ngun nhân gây QTĐĐLCT thường phát huy tối đa tác dụng chúng QTĐĐLCT phát sinh phát triển rộng rãi Chính vậy, theo V.D.Lomtadze, tìm hiểu QTĐĐLCT cần ý nguyên nhân sinh thành điều kiện thúc đẩy chúng phát sinh, phát triển Về phân loại, nguyên nhân, điều kiện làm phát sinh, phát triển QTĐĐLCT phân theo nhiều góc độ khác như: địa chất môi trường, địa chất thuỷ văn địa chất cơng trình Theo quan điểm địa chất cơng trình, nguyên nhân điều kiện tách từ thành phần chủ yếu địa hệ tự nhiên - kỹ thuật, bao gồm: khí quyển, thuỷ quyển, thạch quyển, sinh kỹ thuật Trên sở phân tích đánh giá tổng hợp yếu tố ảnh hưởng thuộc địa hệ tự nhiên - kỹ thuật QTĐĐLCT, phương pháp ma trận định lượng đánh giá cường độ tác động tương hỗ yếu tố ảnh hưởng đến QTĐĐLCT xác lập Cơ sở lý luận phương pháp ma trận định lượng Năm 1971, Leopold cộng tác viên với Cục điều tra địa chất Hoa kỳ soạn thảo thông tư 645, phương pháp luận có hệ thống toàn lĩnh vực đánh giá tác động mơi trường Phương pháp có trung tâm ma trận lớn gồm 8800 ơ; trục ngang có 100 cột dành cho hoạt động ảnh hưởng tích cực hay tiêu cực tới mơi trường Trục dọc có 88 dịng biến số chất lượng mơi trường xếp thành nhóm: vật lý hóa học; sinh học; văn hóa sinh thái Phương pháp ma trận môi trường Hội đồng môi trường quốc gia Thái Lan đưa vào sữ dụng phục vụ công tác đánh tác động môi trường năm1979 Phương pháp ma trận môi trường (gọi tắt phương pháp ma trận - Matrix Metbod) thực chất phát triển phương pháp bảng kiểm tra để đánh giá mối quan hệ nguyên nhân hậu hoạt động dự án với thông số môi trường Phương pháp thực liệt kê hành động (Action) hoạt động phát triển với liệt kê nhận tố mơi trường bị tác động vào ma trận Hành động liệt kê trục hồnh, yếu tố mơi trường trục tung, ngược lại Cách làm cho phép xem xét quan hệ nhân – tác động khác cách đồng thời Thông thường việc xem xét chung dựa đánh giá định lượng tác động riêng lẻ yếu tố Có thể phân biệt phương pháp ma trận cụ thể sau: - Phương pháp ma trận đơn giản (Simple Interaction Matrix): Hành động có tác động đến yếu tố mơi trường người đánh giá đánh dấu x, biểu thị có tác động, khơng thơi - Phương pháp ma trận định lượng (Quantified Matrix) định cấp (Graded Matrix): Trên ô ma trận không ghi có hay khơng có tác động, mà phải ghi mức độ tầm quan trọng tác động Theo qui ước Leopold, mức độ tác động (Impact) đánh giá theo 10 cấp Khơng tác động điểm 1, tác động nhiều 10 điểm Tầm quan trọng nhân tố môi trường phân thành 10 cấp: quan trọng điểm 10, it quan trọng điểm Ngoài ra, thực tế, mức độ tác động tầm quan trọng tác động đánh giá cách cho điểm, thang điểm tự chọn, là: đến 3; đến 5; đến 10; đến 50 đến 100 Ưu điểm phương pháp ma trận là: đơn giản, dễ sử dụng, thang điểm tự chọn phù hợp với người sử dụng, khơng địi hỏi nhiều số liệu mơi trường, lại phân tích cách rõ ràng tác động khác lên nhân tố; Phương pháp ma trận có liên kết tương quan hành động dự án tác động mơi trường liên quan; Phương pháp cịn đánh giá so sánh mức độ tác động, tầm quan trọng so với vai trò, ý nghĩa quan trọng yếu tố môi trường hoạt động dự án Nhược điểm phương pháp ma trận là: việc đánh giá cho điểm phụ thuộc chủ quan người đánh giá nên dẫn đến khơng khách quan; Việc xác định điểm số mức độ quan trọng mức độ tác động yếu tố môi trường hoạt động dự án khó xác định lượng, định lượng số, số định lượng chủ quan dễ dẫn đến khơng có tương thích, hài hồ điểm số đánh giá, điểm tổng cộng chung chưa hẳn mang tính đại diện đúng; Một số yếu tố tác động (trực tiếp gián tiếp) bị tính toán lặp lần Tuy nhiên, chưa có phương pháp đơn giản, tối ưu thay thế, nên áp dụng phổ biến Để khắc phục nhược điểm nêu trình đánh giá cường độ tác động tổng hợp yếu tố QTĐĐLCT cụ thể, đòi hỏi người đánh giá phải có nhiều kinh nghiệm đặc biệt là: Thang điểm phải thiết lập cách khoa học, yếu tố tuyển chọn đưa vào đánh giá ma trận phải có tính đại diện cao quan trọng QTĐĐLCT, hệ số tầm quan trọng Ii yếu tố xác định tương đối xác sở vai trị động lực tác động chúng, hệ số mức độ tác động Aji yếu tố định tính theo chủ quan người đánh phải sở số liệu quan trắc, thí nghiệm xác đặc điểm địa hệ tự nhiên - kỹ thuật khu vực nghiên cứu QTĐĐLCT cụ thể Phương pháp ma trận định lượng đánh giá cường độ tác động tương hỗ yếu tố ảnh hưởng đến trình địa động lực cơng trình Các QTĐĐLCT phát sinh phát triển tác động hàng loạt nguyên nhân, điều kiện có nguồn gốc tự nhiên nhân sinh tồn tại, vận động tương tác lẫn địa hệ tự nhiên - kỹ thuật phức tạp Các nguyên nhân, điều kiện vừa hợp phần địa hệ nói trên, vừa thành phần khí quyển, thuỷ quyển, thạch sinh cấu tạo nên địa hệ Vì khơng thể phân tích đánh giá ngun nhân, điều kiện có tính định tính, mà phải đánh giá tổng hợp định lượng thành phần tham gia địa hệ mối tương tác lẫn Tuy nhiên, thực tiễn nghiên cứu QTĐĐLCT QTĐĐLCT chi phối bới ngiuyên nhân, điều kiện xác định rõ vai trò, chất, lượng hố chúng kết đo đạc, thí nghiệm Thật vậy, số yếu tố khó nhận diện đánh giá vai trị, chất nó, khơng thể định lượng tác động Trước tình hình đó, để đánh giá tác động tổng hợp nguyên nhân, điều kiện QTĐĐLCT đó, lựa chọn nguyên nhân, điều kiện có tầm quan trọng chủ yếu, lượng hoá đánh giá tổng hợp tác động tương hỗ chúng QTĐĐLCT lãnh thổ Để đánh giá định lượng nguyên nhân, điều kiện tương tác lẫn địa hệ tự nhiên - kỹ thuật, địa chất cơng trình sử dụng phương pháp ma trận định lượng đánh giá cường độ tác động tương hỗ yếu tố ảnh hưởng (nguyên nhân điều kiện) thuộc khác phận lãnh thổ nghiên cứu QTĐĐLCT Theo phương pháp này, Cường độ tác động tương hỗ K yếu tố ảnh hưởng thuộc khác phận lãnh thổ nghiên cứu QTĐĐLCT đánh giá theo biểu thức đây: K M 100% M max (1) n M  I i Aji I1 A j1  I A j  I Aj   I n Ajn i 1 (2) n M max  I i A ji max i 1 (3) Trong : n - Tổng số yếu tố tác động (nguyên nhân, điều kiện) đưa vào đánh giá i - Yếu tố thứ i Ii - Hệ số tầm quan trọng yếu tố thứ i Aj - Hệ số cấp độ tác động Aji- Hệ số cấp độ tác động yếu tố thứ i M - Tổng đại số tác động tương hỗ yếu tố (i) đưa vào đánh giá cấp độ tác động Ạj QTĐĐLCT Mmax - Tổng đại số tác động tương hỗ lớn yếu tố (i) đưa vào đánh giá cấp độ tác động lớn Ạji max QTĐĐLCT K - Cường độ tác động tổng hợp tương hỗ tất yếu tố (i) đưa vào đánh giá (%) Phương pháp ma trận định lượng đánh giá cường độ tác động tương hỗ yếu tố ảnh hưởng đến QTĐĐLCT tiến hành theo trình tự sau: Trước hết, cần xác định danh mục yếu tố ảnh hưởng quan trọng cần đưa vào ma trận đánh giá; Phân tích, đánh giá lựa chọn hệ số tầm quan trọng Ii yếu tố (i); Xác định cấp độ tác động Aj yếu tố (i), tức Aji sở số liệu trạng địa hệ tự nhiên - kỹ thuật khu vực nghiên cứu thang bậc cường độ tác động tổng hợp yếu tố ảnh hưởng xây dựng Tuỳ thuộc vào QTĐĐLCT mà nguyên nhân, điều kiện thuộc đưa vào ma trận định lượng khác Các nguyên nhân, điều kiện phát sinh, phát triển QTĐĐLCT đa dạng, phong phú, có nhiều yếu tố khó xác định vai trị có vai trị hạn chế khó lượng hố, đánh giá tác động tương hỗ nguyên nhân, điều kiện cần lựa chọn nguyên nhân, điều kiện quan trọng, chủ yếu, lượng hoá tương thích với QTĐĐLCT nghiên cứu để đưa vào ma trận định lượng Ngoài để giảm bớt số lượng nguyên nhân, điều kiện đưa vào ma trận, cần phải lưu ý đến nguyên nhân, điều kiện có tính chất đại diện cho nguyên nhân, điều kiện gần với chúng Bước lựa chọn hệ số tầm quan trọng Ii nguyên nhân, điều kiện đưa vào ma trận Căn vào chất nguyên nhân, điều kiện loại hình ĐĐLCT mà tầm quan trọng nguyên nhân, điều kiện chọn với hệ số tầm quan trọng (Ii) khác nhau, theo nhiều thang điểm khác nhau; ví dụ chọn thang điểm: Ii = cho yếu tố quan trọng; Ii = yếu tố quan trọng; Ii = với yếu tố quan trọng vừa; Ii i = yếu tố xem xét quan trọng; Ii = yếu tố quan trọng Thứ ba, lựa chọn cấp độ tác động Aj nguyên nhân, điều kiện i (Aji) Cấp độ tác động Aj yếu tố i hoàn toàn tuỳ thuộc vào cường độ tác động thực tế yếu tố QTĐĐLCT theo thang cấp độ tác động sau: Aji = áp dụng cho cấp độ tác động yếu (rất bé, thấp, chậm ); Aji = cấp độ tác động yếu (bé, thấp, chậm ); Aji = cho cấp độ tác động trung bình (vừa); Aji = với cấp độ tác động mạnh (cao, nhanh, lớn ); Aji = cấp độ tác động mạnh (rất cao, nhanh, lớn ) Trong số nguyên nhân, điều kiện, có nhiều cấp độ tác động khác phải xác định cấp độ tác động trung bình nguyên nhân hay điều kiện Thứ tư xây dựng thang điểm cường độ tác động tương hỗ tất yếu tố (i) đưa vào đánh giá (%) theo thang điểm sau: K  20 % Cường độ tác động tương hỗ yếu; 20 < K  40 % Cường độ tác động tương hỗ yếu; 40 < K  60 % Cường độ tác động tương hỗ trung bình; 60 < K  80 % Cường độ tác động tương hỗ mạnh; K > 80 % Cường độ tác động tương hỗ mạnh Ví dụ: Để dự báo xu biến dạng trượt lở đất đá sườn dốc, phương pháp ma trận định lượng đánh giá cường độ tác động tương hỗ nguyên nhân, điều kiện làm phát sinh, phát triển trình dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc vùng đồi núi khu vực định mùa mưa lũ, trình bày bảng bảng Bảng : Ma trận định lượng tổng hợp cường độ tác động tương hỗ yếu tố T.T Các yếu tố Ii Aji Ii xAji Ii xA ji max Các nguyên nhân Tác dụng mưa Quá trình phong hố, thành phần thạch học tính chất lý đất đá Độ sũng nước đất đá Áp lực thủy tĩnh Áp lực thủy động Hoạt động nâng tân kiến tạo Động đất Q trình xói lở bờ 63 81 9 81 81 63 63 7 1 7 63 63 45 27 45 81 9 10 11 12 13 14 15 16 17 sơng Xây dựng cơng trình khai thác khoáng sản Các điều kiện Thế nằm đá đá (góc dốc) Bề dày tầng phủ vỏ phong hóa Đứt gãy kiến tạo Độ dốc sườn dốc Độ cao sườn dốc Độ phân cắt sâu Độ phân cắt ngang Thảm thực vật 35 63 63 81 7 49 63 7 5 5 45 35 35 15 35 27 81 63 45 27 63 Bảng 2: Bảng đánh giá cấp hoạt động trượt lở đất đá sườn dốc TT Cường độ hoạt động K 20 < K 40 < K 60 < K K  20 %  40 %  60 %  80 % > 80 % Đánh giá cường độ trượt lở Cường độ trượt lở yếu Cường độ trượt lở yếu Cường độ trượt lở trung bình Cường độ trượt lở mạnh Cường độ trượt lở mạnh Theo cơng thức tính tốn nêu trên, ta có: Tổng đại số tác động tương hỗ M: M  I i i Aij 579 Tổng đại số tác động tương hỗ lớn Mmax : M max  I i Aji max 1035 Cường độ tác động tương hỗ tất yếu tố (i) đưa vào đánh giá K: 10 K K= M 100% M max 579 100 %=55 , 94 % 1035 Căn bảng 2, kết luận rằng: Trên sườn dốc nói trên, cường độ trượt lở đất đá diễn mức trung bình Kết luận Các QTĐĐLCT hồn tồn phân tích đánh giá cường độ tác động tương hỗ yếu tố ảnh hưởng (nguyên nhân điều kiện) mối quan hệ tổng hoà tự nhiên nhân sinh, mối quan hệ tác động biện chứng qua lại yếu tố có liên quan hữu Do đó, việc xác định rõ nguyên nhân làm phát sinh, phát triển điều kiện ảnh hưởng hạn chế thúc đẩy QTĐĐLCT vấn đề dễ, nên cần phải phân tích hiểu rõ chất yếu tố Việc lựa chọn ngun nhân, điều kiện để đánh giá phải có tính đại diện cao Cấp độ hoạt động tầm quan trọng phải xác định sở khoa học phù hợp với chất, nguyên lý động lực q trình địa động lực cơng trình tương ứng sở số liệu địa hệ tự nhiên - kỹ thuật khu vực nghiên cứu có q trình đánh giá tổng hợp cường độ tác động tương hỗ yếu tố ãnh hưởng đến q trình địa động lực cơng trình khoa học xác APPLICATION OF QUANTIFICATION MATRIX METHOD TO THE ASSESSMENT OF INTERACTIVE IMPACT OF INFLUENTIAL FACTORS CONTROLLING THE LANSLIDE PROCESS ON THE MOUNTAIN SLOPES AND TALUYS Dr Nguyen Duc Ly SUMMARY The evolution and development of the Work Geological Dynamics Processes (WGDP), including the landslide on slopes, 11 are affected by a range of causes and different influential conditions which occur in certain space and time Therefore, the identification of the nature, dynamics, evolution and development rule will help finding out the effective measures for prevention, treatment and proper adjustment By applicating the quantification matrix method, the researcher is to assess the interactive impact of influential factors and conditions to the development of the Work Geological Dynamics Processes (WGDP) Tài liệu tham khảo: Lê Thạc Cán nnk, 1997 Đánh giá tác động môi trường Phương pháp luận kinh nghiệm thực tiễn, Huế Cục Môi trường, 1995 Đánh giá tác động môi trường (Phỏng theo tiếng Anh ALAN GIFPIN), Hà Nội Nguyễn Đức Lý, 2008 Nguyên nhân, điều kiện làm phát sinh phát triển dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc, Tạp chí thơng tin khoa học cơng nghệ Quảng Bình số 01/2008 Nguyễn Thanh, 2007 Tập giảng dành cho học viên cao học chuyên ngành địa chất, Trường Đại học Khoa học Huế Đỗ Quang Thiên, Đỗ Quang Toàn, 2007 Ma trận định lượng đánh giá cường độ hoạt động địa động lực đoạn hạ lưu Sông Thu Bồn theo lý thuyết q trình phân tích cấp bậc Saaty, Tạp chí Khoa học Đại học Huế số: 4(38)/2007 12