Đánh giá nguy cơ trượt lở đất huyện đồng văn, tỉnh hà giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI ********** TRỊNH THUỲ DƢƠNG ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT HUYỆN ĐỒNG VĂN, TỈNH HÀ GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỊA LÍ HÀ NỘI – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI ********** TRỊNH THÙY DƢƠNG ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT HUYỆN ĐỒNG VĂN, TỈNH HÀ GIANG CHUYÊN NGÀNH: Địa lý Tự nhiên MÃ SỐ: 62.44.02.17 LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỊA LÝ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Đỗ Văn Thanh HÀ NỘI – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học riêng tôi, số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Trịnh Thuỳ Dương LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành khoa Địa lý, trường Đại học Sư phạm Hà Nội, hướng dẫn khoa học TS Đỗ Văn Thanh Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy - người thường xuyên dạy dỗ, bảo tận tình tác giả suốt thời gian thực luận văn Trong trình nghiên cứu, tác giả nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy cô, nhà khoa học khoa Địa lý, trường Đại học Sư phạm Hà Nội sở đào tạo trường như: Viện Địa lý - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam; Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Đại học Quốc gia Hà Nội, Sở Khoa học công nghệ tỉnh Hà Giang, phòng Tài nguyên môi trường huyện Đồng Văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám hiệu Trung học phổ thông Chuyên Lê Hồng Phong, Nam Định, quan công tác tác giả tạo điều kiện thuận lợi giúp cho tác giả có hội phấn đấu, vươn lên công tác nghiệp nghiên cứu khoa học Xin cảm ơn giúp đỡ đồng nghiệp tổ Địa lí trường Lê Hồng Phong, bạn học viên lớp Địa lí tự nhiên khoá 25 trường Đại học Sư Phạm Hà Nội Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc giúp đỡ, động viên gia đình, người thân bạn bè trình học tập, nghiên cứu thực luận án Hà Nội, ngày 26 tháng năm 2017 TÁC GIẢ LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TLĐ : Trượt lở đất KT- XH : Kinh tế xã hội Bộ NN&PTNT : Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn GIS - Geographic Information System : Hệ thống thông tin địa lý NN : Nông nghiệp KH&CN : Khoa học công nghệ KH-TN : Khoa học tự nhiên GD&ĐT : Giáo dục đào tạo GTVT : Giao thông vận tải TN&MT : Tài nguyên môi trường TBTN : Tai biến thiên nhiên DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Hệ thống phân loại trượt lở đất theo Varnes D.J (1978) 22 Bảng 1.2 Phân loại kiểu trượt lở theo chế hình thái mặt trượt 22 Bảng 1.3 Phân loại trượt lở đất theo quy mô (Theo tác giả Trần Trọng Huệ) 23 Bảng 1.4 Cách xác định số lớp ổn định 28 Bảng 2.1 Bảng số liệu độ dốc xã huyện Đồng Văn 41 Bảng 2.2: Nhiệt độ trung bình năm trạm Phó Bảng huyện Đồng Văn (oC) 45 Bảng 2.3: Tổng lượng mưa năm huyện Đồng Văn (mm) 45 Bảng 2.4: Số ngày mưa năm huyện Đồng Văn 45 Bảng 2.5: Tài nguyên đất huyện Đồng Văn năm 2013 47 Bảng 2.6: Số liệu trạng rừng 51 địa bàn huyện Đồng Văn 2016 51 Bảng 2.7: Phân chia mức độ nguy trượt lở theo độ che phủ thực vật 58 Bảng 2.8 Dân số mật độ dân số xã huyện Đồng Văn năm 2010 59 Bảng 2.9: Kết chuyển dịch cấu huyện Đồng Văn 62 Bảng 2.10 : Diện tích, suất, sản lượng 63 số trồng năm 2014 63 Bảng 2.11 Thống kê cấp nguy tai biến TLĐ theo đơn vị hành cấp xã huyện Đồng Văn 71 Bảng 3.1 Biến động sử dụng đất giai đoạn 2007 – 2012 huyện Đồng Văn 74 DANH MỤC CÁC BẢN ĐỒ TT Số hiệu Tên đồ sơ đồ Sau trang Bản đồ Bản đồ hành huyện Đồng Văn 33 Bản đồ Bản đồ độ dốc huyện Đồng Văn 41 Bản đồ Bản đồ nguy trượt lở đất huyện Đồng Văn 51 MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI PHẠM VI NGHIÊN CỨU QUAN ĐIỂM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CƠ SỞ DỮ LIỆU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI CẤU TRÚC LUẬN VĂN Chƣơng 1: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRƢỢT LỞ ĐẤT HUYỆN ĐỒNG VĂN, TỈNH HÀ GIANG 1.1 TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 1.1.1 Các công trình nghiên cứu đánh giá nguy trƣợt lở đất giới 1.1.2 Nghiên cứu nguy trƣợt lở đất Việt Nam 11 1.1.3 Tổng quan công trình nghiên cứu huyện Đồng Văn, tỉnh Hà Giang 13 1.2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC XÁC ĐỊNH CÁC KHU VỰC CÓ NGUY CƠ TRƢỢT LỞ ĐẤT 16 1.2.1 Khái niệm trƣợt lở đất 16 1.2.2 Bản chất đặc điểm trình trƣợt lở đất 18 1.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP VÀ MÔ HÌNH XÁC ĐỊNH CÁC KHU VỰC CÓ NGUY CƠ TRƢỢT LỞ ĐẤT 23 1.3.1 Mô hình trọng số chứng 23 1.3.2 Mô hình SINMAP 27 1.3.3 Ứng dụng công nghệ viễn thám GIS dự báo khu vực có nguy trƣợt lở đất 29 Chƣơng 2: TRƢỢT LỞ ĐẤT HUYỆN ĐỒNG VĂN TỈNH HÀ GIANG 33 2.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HUYỆN ĐỒNG VĂN, TỈNH HÀ GIANG 33 2.1.1 Vị trí địa lý 33 2.1.2 Điều kiện tự nhiên 35 2.2 ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRƢỢT LỞ ĐẤT HUYỆN ĐỒNG VĂN, TỈNH HÀ GIANG 68 2.2.1 Ứng dụng mô hình trọng số chứng để xây dựng đồ nguy trƣợt lở đất huyện Đồng Văn, tỉnh Hà Giang 68 CHƢƠNG ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU NGUY CƠ TRƢỢT LỞ ĐẤT HUYỆN ĐỒNG VĂN, TỈNH HÀ GIANG 74 3.1 NHỮNG ẢNH HƢỞNG CỦA TRƢỢT LỞ ĐẤT 74 3.1.1 Đối với tự nhiên 74 3.1.2 Đối với kinh tế xã hội 76 3.2 CÁC GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ VÀ GIẢM THIỂU TRƢỢT LỞ ĐẤT HUYỆN ĐỒNG VĂN, TỈNH HÀ GIANG 78 3.2.1 Nhóm giải pháp phi công trình 80 3.2.2 Nhóm giải pháp công trình (giải pháp kỹ thuật) 85 KẾT LUẬN 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Do ảnh hưởng ngày gia tăng biến đổi khí hậu toàn cầu, trái đất ấm lên nên hoạt động bão lũ nước ta nói chung vùng núi phía Bắc nói riêng có biến đổi bất thường, làm phát sinh trận mưa lớn kéo dài với cường độ cao nhiều so với trước Hơn nữa, hoạt động người phá rừng, khai khoáng, xây dựng công trình giao thông, nhà cửa… thúc đẩy trình tai biến địa chất, đặc biệt tượng trượt lở đất, phát triển mạnh mẽ với quy mô ngày lớn, mức độ thiệt hại ngày tăng, đe dọa đến an sinh cộng đồng Trượt lở đất (TLĐ) gây tổn thất kinh tế ảnh hưởng sâu sắc đến đời sống vật chất tinh thần nhân dân Những tài liệu thu thập cho thấy, năm qua mức độ, quy mô xảy tượng ngày gia tăng trở nên nghiêm trọng Hàng năm, thiệt hại trượt lở gây nên số tỉnh miền núi phía Bắc nặng nề ước chừng đến vài chục tỷ đồng, kèm theo cố tổn thất sinh mạng người Địa bàn mà tác giả chọn nghiên cứu đánh giá nguy TLĐ huyện Đồng Văn Đây huyện miền núi vùng cao nằm Bắc tỉnh Hà Giang, nằm 62 huyện nghèo nước theo chương trình 30a Chính Phủ, có mặt dân trí thấp Hàng năm, vào mùa mưa, TLĐ xảy phổ biến toàn lãnh thổ Hiện trạng TLĐ huyện Đồng Văn điều tra nghiên cứu qua hàng ngàn điểm trượt lở lớn nhỏ xảy địa bàn năm gần Trên sở phân tích nêu với lòng mong muốn đóng góp phần giúp giảm thiểu hậu trượt lở đất gây huyện Đồng Văn, tác giả chọn vấn đề: “Đánh giá nguy trượt lở đất huyện Đồng Văn, tỉnh Hà Giang” Việc thực đề tài nhằm xác định khu quản lý người, áp dụng biện pháp giáo dục tuyên truyền với trường hợp cố tình vi phạm, phải áp dụng biện pháp hành mạnh để răn đe, ngăn chặn phát triển lây lan rộng Đồng thời, công tác không đòi hỏi chi phí đầu tư lớn, song thực theo kiểu hô hào phong trào Nhất thiết phải có đầu tư định cụ thể theo kiểu “đòn bẩy” kinh tế hy vọng có kết Vấn đề đòi hỏi quan tâm cấp quyền địa phương 3.2.2 Nhóm giải pháp công trình (giải pháp kỹ thuật) Hiện trạng trượt lở khu vực huyện Đồng Văn tỉnh Hà Giang cho thấy thiệt hại tai biến gây nên vô trầm trọng kinh tế quốc dân đời sống người Những thiệt hại lớn tập trung tuyến đường giao thông, cụm dân cư, công trình KT- XH quan trọng Từ thực tế giới, người ta tổng kết thiệt hại trượt lở gây thường lớn gấp nhiều lần chi phí cho biện pháp phòng chống trượt bờ dốc Chính vậy, việc đề xuất giải pháp phòng chống trượt bờ vách taluy đường, mái dốc phạm vi công trình dân cư công cộng việc làm quan trọng cấp thiết Tuy vậy, vấn đề lại thường xuyên kèm với chi phí lớn sức người, kinh phí thực hiện, tốn thời gian phương tiện kỹ thuật Đối với thực trạng kinh tế nước ta gặp nhiều khó khăn vấn đề nan giải không dễ thực Trên sở nghiên cứu, đánh giá dạng trượt lở, tính chất, phạm vi đặc điểm đất đá vị trí trượt lở thuộc huyện Đồng Văn tỉnh Hà Giang, đồng thời có khảo sát thực tế phòng chống trượt mái dốc nước ta tham khảo kinh nghiệm áp dụng nước giới, tổng kết đưa số giải pháp áp dụng phù hợp với điều kiện kinh tế nước ta 85 Về tổng thể, đề phòng chống trượt lở có nhiều cách, nhiên phải xuất phát từ việc đánh giá nguyên nhân gây nên trượt lở để áp dụng cho phù hợp đem lại hiệu Dưới trình bày tóm tắt nét số biện pháp thông dụng làm ổn định mái dốc cách hiệu 3.2.2.1 Sửa lại bề mặt mái dốc (phân bố lại khối đất đá) Sửa bề mặt mái dốc nghĩa làm thay đổi hình dạng bên cuả mái dốc với mục đích đưa trạng thái cân (trạng thái ổn định) để hạn chế khả trượt Thông thường tiến hành biện pháp này, người ta thường thực đồng thời theo hai cách: - Làm nhẹ tải trọng phần mái dốc như: hạ thấp mái dốc, làm thoải mái dốc, tạo nhiều bậc ngang theo sườn mái dốc (cắt cỏ mái dốc) - Tăng tải trọng phần chân cuả mái dốc cách xây dựng loại tường phản áp hay khối đất khác chân dốc Thực tế sử dụng tường chắn phòng chống trượt lở mái dốc tuyến giao thông cho thấy nên sử dụng loại cọc (gỗ bê tông) đặt gần mang lại hiệu Các cọc có tác dụng không để nêm vật liệu không ổn định bên bề mặt dốc mà làm cho đất đá bề mặt đáy mái dốc ổn định Tuy nhiên, phải lưu ý rằng, tường chắn nhân tạo phải bảo đảm độ bền thoát nước tốt phần chân mái dốc Khi thi công sửa bề mặt mái dốc đất đá phong hoá gắn kết yếu, phải hạn chế tối đa chấn động lớn Trong điều kiện nay, nên thi công thiết bị san, gạt, đào, xúc kết hợp với phương tiện thủ công Để hạn chế tác động dòng chảy mặt mái dốc, sau sửa mái dốc nên tiến hành trồng cỏ, trồng thực vật dạng thân bò bám đất (các dạng dây leo ) dùng vật liệu địa kỹ thuật để gia tăng ổn định bề mặt mái 86 Biện pháp sửa bề mặt mái dốc đơn giản, song hiệu đem lại lớn Theo tính toán Menel M cần giảm 4% thể tích khối trượt phần mái dốc tăng khả ổn định mái lên 10% Đối với mái dốc đá cứng, việc tạo bậc không bắt buộc Trong trường hợp cần thiết, người ta dùng phương pháp nổ mìn để tạo biên chuyên gia Phần Lan áp dụng xây dựng nhà máy sửa chữa tàu biển Phà Rừng năm 1982 Tuy nhiên phải lưu ý rằng, chấn động mìn gây nên làm tính ổn định nguyên khối vách đá bị ảnh hưởng Do vậy, trước áp dụng phương pháp phải tính toán cách cụ thể độ sâu bề rộng lỗ khoan, khoảng cách lỗ khoan để loại bỏ ảnh hưởng bất lợi nêu Tóm lại, sửa bề mặt mái dốc nhằm gia tăng khả kháng trượt áp dụng taluy hệ thống giao thông vùng đồi núi, mái dốc người tạo san ủi mở mang xây dựng cụm dân cư 3.2.2.2 Tạo thông thoáng điều tiết dòng chảy mặt Trượt lở thường xảy mùa mưa bão Tác động nước mặt nguyên nhân gây nên trượt lở mái dốc dọc tuyến đường giao thông Ngoài nhiều khu vực, diện nước ngầm đóng vai trò quan trọng góp phần gây nên trượt lở Vì lẽ đó, để phòng chống trượt mái dốc, giải pháp thoát nước cho khu vực mái dốc thường đề cập đến Theo thống kê, có tới 90- 95% trường hợp ổn định mái dốc sử dụng biện pháp Đối với điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm nước ta nói chung đặc điểm điều kiện địa hình, mạng lưới thuỷ văn đặc điểm mưa lũ địa bàn huyện Đồng Văn biện pháp cần áp dụng cách triệt để Việc thoát nước mái dốc có hiệu hai mặt: - Hạn chế tác động lên bề mặt mái dốc - Làm giảm áp lực nước bên đất đá cấu tạo nên mái dốc Để thoát nước mặt mái dốc tiến hành xây dựng hệ thống rãnh thoát nước độ cao khác Đối với khối trượt lớn phức tạp, cần có rãnh đỉnh, rãnh dọc, bậc nước, máng dốc nước cống 87 thoát Đặc biệt nơi có độ dốc địa hình, hệ thống cần phải kiên cố hoá Các rãnh thoát nước chân mái dốc phải có độ sâu bề rộng bảo đảm việc thoát nước nhanh, không để tình trạng nước ứ đọng, nước chảy tràn qua mặt đường phá huỷ đường Để thoát nước ngầm có nhiều phương pháp áp dụng rãnh thấm, mương thấm, cống, nhiên phương pháp áp dụng nhiều mang lại hiệu cao bố trí lỗ khoan nghiêng thoát nước hướng mái dốc Để tạo thông thoáng, thoát nước tự do, người ta thường đưa vào lỗ khoan ống lọc có đường kính khoảng từ 30- 170mm đặt với độ nghiêng từ 3- 20% tùy theo điều kiện cụ thể khu vực trượt Do đặc điểm địa hình vùng đồi núi huyện Đồng Văn, nhiều nơi tuyến giao thông phải bám sát theo ven sông suối để tránh phải vượt qua núi cao Vì vậy, cung đường thường gặp phải tình trạng taluy âm hay bị sạt lở tác động nước mặt tràn qua mái dốc mà động lực dòng chảy hướng phía chân mái dốc gây ảnh hưởng Để khắc phục tình trạng này, cần thiết phải xây dựng hệ thống kè hướng dòng chảy xa phần thân đường Trong trường hợp cần thiết, đồng thời phải xây kè ốp phần chân taluy âm tránh động lực phá hoại cuả dòng chảy 3.2.2.3 Hạn chế trình phong hóa đá gốc mái dốc Như nêu, tượng trượt lở thường xuất nhiều mạnh mái dốc cấu thành đất đá bị phong hoá mạnh với bề dày lớn Chính vậy, biện pháp trình bày sau nhằm hạn chế gia tăng phong hoá đất đá mái dốc tác động yếu tố tự nhiên nước, nắng, gió, nhiệt độ, v.v Đối với mái dốc đất, hạn chế cường độ phong hoá việc trồng cỏ (trồng cỏ vectiver, phủ lưới Enkamat kết hợp phun cỏ), bờ mái dốc đá phủ lớp bitum, ximăng ximăng cốt thép Đây phương pháp đơn giản, dễ làm Viện Khoa học công nghệ- Giao 88 Thông Vận Tải áp dụng chống trượt số điểm quốc lộ khu vực có hiệu Tuy nhiên cần lưu ý thêm rằng, mái dốc có xuất lộ nước ngầm với lưu lượng nước lớn, việc áp dụng phương pháp không đem lại hiệu quả, gây trượt đất đá lớp phủ nhân tạo 3.2.2.4 Tăng cường độ bền đất đá mái dốc Nguyên tắc phương pháp làm tăng khả kháng trượt cuả đất đá theo mái dốc cách làm đất đá mái dốc số hợp chất dung dịch khác Phương pháp tiến hành sau: - Khoan vào mái dốc lỗ khoan có chiều sâu đường kính khác tuỳ theo độ rỗng mức độ nứt nẻ cuả đất đá - Dùng bơm cao áp bơm vữa ximăng, dung dịch sét hay hỗn hợp bitum vào lỗ khoan Các hỗn hợp dung dịch bơm qua lỗ khoan chảy vào lấp đầy khe rỗng mạch nứt nẻ đất đá, mặt tăng cường độ gắn kết đất đá, mặt khác ngăn cản xâm nhập nước vào mái dốc Để thực phương pháp này, người ta phải tính toán mật độ lỗ khoan dựa thông số trọng lực khối đất đá dự kiến phải gia cường, độ kết dính, hệ số ổn định cần thiết mái dốc 3.2.2.5 Bảo vệ phát triển hệ thống thảm thực vật Khác với phương pháp xử lý trượt lở kinh điển (xây tường phản áp, tường chắn bê tông cốt thép khoan cọc nhồi đường kính lớn) vật liệu địa kỹ thuật (VLĐKT) đan xen hữu với khối trượt, gia cố khối trượt toàn diện tận dụng sức bền kháng trượt lại khối trượt Vì lẽ khoảng 15 năm gần VLĐKT ngày ứng dụng rộng rãi Thế giới Đã có công ty nước (Anh, Mỹ) giới thiệu chào bán vật liệu nước ta Điều cần lưu ý VLĐKT có nhiều chủng loại (lưới, màn, vải lọc, ) sản xuất từ nhiều vật liệu khác (kim loại, composit, loại chất dẻo, ) có mặt thị trường Lựa chọn vật liệu công nghệ thích hợp điều kiện khí 89 hậu- địa chất Việt Nam quan trọng tiến tới tự sản xuất cho nhu cầu nước, thiết nghĩ việc làm cấp bách 3.2.2.6 Trồng cỏ bảo vệ mặt mái dốc Khi trượt lở xảy phạm vi công trình giao thông hay kinh tế xã hội quan trọng biện pháp ứng phó cần thiết xây dựng công trình chống đỡ Việc làm tiến hành sau nghiên cứu loại hình trượt lở kiểm toán khối trượt để lựa chọn công trình chống đỡ phù hợp - Tường chắn (tường kè) bê tông xi măng bê tông cốt thép áp dụng cho khối trượt nông, trượt lớp vỏ phong hoá triệt để, trượt quy mô nhỏ trung bình - Tường rọ đá Maccaferi thường áp dụng cho khu vực bị xói lở hoạt động dòng chảy Tuy nhiên áp dụng độ cao bảo vệ