Nghiên cứu đánh giá tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực Nghệ An – Hà Tĩnh và xây dựng giải pháp giảm thiểu

1. Tính cấp thiết Ngành công nghiệp khai thác mỏ đã và đang ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế của nước ta và là nguồn lực quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa đất nước. Tuy nhiên, bên cạnh mặt tích cực, thì hoạt động khai thác khoáng sản cũng gây ra nhiều tác động xấu ảnh hưởng tới môi trường sinh thái và cả tính mạng, tài sản của con người. Hoạt động khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên khoáng sản nói chung đều có tác động mạnh mẽ đến môi trường tự nhiên; trong đó có môi trường sống. Bên cạnh đó, do công tác đánh giá nguy cơ tai biến môi trường chưa được quan tâm và thực hiện tốt. Vì vậy, vấn đề ô nhiễm môi trường trong hoạt động khai thác mỏ ngày càng gia tăng cả về số lượng và quy mô; trong đó, đặc biệt nghiêm trọng tại khu vực Nghệ An - Hã Tĩnh, một trong những khu vực tập trung lớn và đa dạng các hoạt động khai thác khoáng sản của nước ta. Yếu tố chính gây tác động đến môi trường là các dạng tai biến từ khai trường khai thác khoáng sản, các bãi thải, khí độc hại, bụi và nước thải mỏ... làm phá vỡ cân bằng điều kiện sinh thái vốn đã được hình thành từ hàng chục triệu năm, gây ra sự ô nhiễm nặng nề đối với môi trường đất, nước, không khí… và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của con người. Trên thế giới, việc nghiên cứu các tai biến môi trường do hoạt động khai thác khoáng sản được chú ý từ rất sớm và hiện đã áp dụng nhiều phương pháp có tính khoa học cao vào việc ước lượng và dự báo nguy cơ. Nhưng ở nước ta, vấn đề này mới chỉ được chú trọng trong khoảng 10 năm trở lại đây khi các hoạt động tai biến xảy ra liên tục hàng năm và gây ra rất nhiều thiệt hại nghiêm trọng về người và của. Các thiệt hại về tính mạng con người và tài sản do các dạng tai biến môi trường gây ra thường nghiêm trọng hơn so với nhận thức và đánh giá hiện nay của xã hội. Sự quan tâm của cộng đồng về các sự cố môi trường chỉ được chú ý sau khi các thảm hoạ nghiêm trọng đã diễn ra cho thấy các nguy cơ về tai biến môi trường chưa được đánh giá đúng mức, chưa được nghiên cứu một cách bài bản, hệ thống; đặc biệt công tác nghiên cứu dự báo tai biến và rủi do liên quan khai thác khoáng sản gần như còn bỏ ngỏ. Tình hình thực tế trong những năm gần đây cho thấy vấn đề ảnh hưởng và nguy cơ ô nhiễm môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản diễn ra ngày càng phức tạp, hiện tượng tai biến môi trường do khai thác khoáng sản xảy ra với tần suất, cường độ và mật độ ngày càng cao, gây thiệt hại lớn và ngày càng nghiêm trọng hơn. Đi kèm với sự tăng trưởng cao về công suất khai thác là các nguy cơ xảy ra tai biến môi trường tại các khai trường, khu chế biến khoáng sản, bãi thải, các đường lò trong khai thác hầm lò…, nguy cơ phá vỡ các đập quặng đuôi cũng như khả năng sụt, lún trong khai thác hầm lò và hậu quả của chúng lên bề mặt đất còn có khả năng gây ra sự phát tán các chất độc hại ra môi trường xung quanh, gây ô nhiễm môi trường tại các diện tích khai thác trong khu vực nghiên cứu. Tuy nhiên, vấn đề nghiên cứu nhận dạng và dự báo mức độ ô nhiễm môi trường trong khai thác khoáng sản và đề xuất các biện pháp phòng ngừa trên cơ sở định lượng hoá mối quan hệ giữa tai biến môi trường và các yếu tố liên quan ở nước ta chưa được quan tâm đúng mức. Các

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Thị Hòa NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN ĐẾN HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN KHU VỰC NGHỆ AN - HÀ TĨNH VÀ XÂY DỰNG GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI - 2020 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIỆT TẮT TRONG LUẬN ÁN v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TAI BIÊN MÔI TRƯỜNG VÀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU Một số khái niệm, tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng luận án Một số khái niệm Một số tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng luận án Tổng quan tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác Tổng quan tình hình nghiên cứu tai biến mơi trường liên quan đến hoạt động khai thác khống sản nước nước Trên giới Tại Việt Nam 14 Nguyên tắc lựa chọn phương pháp phân tích nguy tai biến mơi trường 18 Khái quát chung trạng môi trường khu vực nghiên cứu 19 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, nhân văn 19 Khái quát đặc điểm địa chất - khoáng sản vùng nghiên cứu 21 Hiện trạng khai thác, chế biến khoáng sản 23 Hiện trạng môi trường khu vực khai thác khoáng sản đặc trưng vùng nghiên cứu 28 Kết luận chương 35 CHƯƠNG CÁCH TIẾP CẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 Cách tiếp cận nghiên cứu tai biến môi trường 37 Phương pháp nghiên cứu 41 Phương pháp thu thập, xử lý tổng hợp tài liệu 41 Phương pháp nghiên cứu khảo sát địa chất môi trường 41 Phương pháp phân tích ảnh viễn thám kết hợp GIS 42 Phương pháp nghiên cứu địa động lực 43 Phương pháp mơ hình hóa mơi trường 43 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57 3.1 Kết xây dựng sở liệu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản 57 3.1.1 Kết xây dựng sở liệu vị trí khai thác khống sản 57 3.1.2 Kết xây dựng sở liệu điều kiện môi trường 59 3.1.3 Kết xây dựng CSDL phân tích nguy xảy tai biến 62 3.2 Kết xác định yếu tố ảnh hưởng đến nguy xảy tai biến vùng 64 iii 3.2.1 Nhóm yếu tố tự nhiên 64 3.2.2 Nhóm yếu tố liên quan đến công nghệ khai thác , chế biến khoáng sản 67 3.3 Kết đánh giá nguy tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu 70 3.3.1 Kết đánh giá nguy xảy tai biến trượt lở liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu (Vùng Quỳ Hợp vùng Tương Dương Nghệ An) 71 3.3.2 Kết phân vùng lũ bùn đá vùng Nghiên cứu (Quỳ Hợp - Nghệ An) 100 3.3.3 Kết mơ q trình lan truyền số chất gây ô nhiễm môi trường số bãi thải quặng đuôi khu vực khai thác, chế biến khoáng sản 104 3.3.4 Kết phân vùng dự báo nguy ô nhiễm môi trường khu vực khai thác khoáng sản 115 3.4 Phân tích đặc điểm tai biến mơi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu 118 3.4.1 Đặc điểm tai biến môi trường liên quan đến công nghệ khai thác 118 3.4.2 Đặc điểm tai biến liên quan đến điều kiện địa chất loại hình khống sản 120 3.5 Phân tích nguyên nhân gây tai biến môi trường khu vực Nghiên cứu 121 3.5.1 Nguyên nhân tự nhiên 121 3.5.2 Các nguyên nhân liên quan đến hoạt động nhân sinh 123 3.5.3 Công tác quản lý nhà nước khống sản mơi trường 128 3.6 Xây dựng giải pháp giảm thiểu phòng ngừa tai biến mơi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản 130 3.6.1 Xây dựng hoàn thiện giải pháp tổng thể 132 3.6.2 Các giải pháp cụ thể hoạt động khai thác khoáng sản khu vực 133 3.6.3 Xây dựng giải pháp giảm thiểu tác nhân gây tai biến 138 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO 144 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 150 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIỆT TẮT TRONG LUẬN ÁN Ký Hiệu AHP AR5 CF CHASM CN CSDL CP KSTM Tiếng Việt Phương pháp phân tích thứ bậc Báo cáo đánh giá lần thứ Hệ số tin cậy Mơ hình kết hợp Thủy văn ổn định Cơng nghiệp Cơ sở liệu Cổ phần khoáng sản thương mại DNTN DDA Doanh nghiệp tư nhân Phương pháp phân tích biến dạng khơng liên tục Mơ hình số độ cao Địa chất thủy văn Địa chất cơng trình Phương pháp phần tử hữu hạn Hệ thống thông tin địa lý Hệ thống xác định vị trí Hợp tác xã DEM ĐCTV ĐCCT FEM GIS GPS HTX TT-BTNMT Ủy ban Liên phủ biến đổi khí hậu Ủy ban Hỗn hợp tai địa chất Khai thác khoáng sản Chỉ số nhạy cảm trượt lở đất Chỉ số thảm thực vật chuẩn hóa Quy chuẩn Việt Nam Quy chuẩn kỹ thuật mơi trường Mơ hình Khoanh vẽ số ổn định Tiêu chuẩn Việt Nam Tiêu chuẩn chất lượng môi trường Trách nhiệm hữu hạn Tài nguyên môi trường Mơ hình ước tính lượng mưa xâm nhập tính toán ổn định sườn dốc vùng theo sơ đồ lưới Thông tư - Bộ tài nguyên Môi tường UBND VN VLXD XM Ủy ban nhân dân Việt Nam Vật liệu xây dựng Xi măng IPCC JTC1 KTKS LSI NDVI QCVN QCKTVMT SINMAP TCVN TCCLMT TNHH TNMT TRIGRS v Tiếng Anh Analytic Hierarchy Process Fifth Assessment Report Certainty Factor Combined Hydrology and Stability Model Industry Database Commercial and mineral joint stocks (company) Private enterprise Discontinuous Deformation Analysis Digital Elevation Model Hydrogeology Geological engineering Finite Element Method Geographic Information System Global Positioning System Co-operative association Cooperative Intergovernmental Panel on Climate Change Mining activities Normalized Difference Vegetation Index Vietnamese regulations Environmental technical regulations Stability Index MAPping Vietnamese standards Environmental quality standards Limited Liability (company) Natural resources and environment Transient Rainfall Infiltration and GridBased Regional Slope-Stability Model Circular, Ministry of Natural Resources and Environment People's Committee Vietnam Building materials Cement DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Khả áp dụng phương pháp phân tích tai biến……………………………… 19 Bảng 1.2 Tổng hợp số lượng, sản lượng mỏ khai thác khu vực 26 Bảng 1.3 Tóm tắt điểm mạnh, điểm yếu nhóm phương pháp 36 Bảng 2.1 Chỉ tiêu Saaty so sánh cặp đôi yếu tố 49 Bảng 2.2 Đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố 49 Bảng 2.3 Giá trị RI ứng với số lượng tiêu n 50 Bảng 3.1 Các thành phần môi trường yếu tố ảnh hưởng liên quan đến tai biến 63 Bảng 3.2 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố độ dốc 82 Bảng 3.3 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố vỏ phong hóa 82 Bảng 3.4 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố thạch học 83 Bảng 3.5 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố phân cắt sâu 84 Bảng 3.6 Ma trận sai số 85 Bảng 3.7 Độ tin cậy phương pháp dự báo 86 Bảng 3.8 Kết tính tốn trọng số cho độ cao địa hình…………………………………… .92 Bảng 3.9 Kết tính tốn trọng số cho độ dốc địa hình 93 Bảng 3.10 Kết tính tốn trọng số cho hướng dốc địa hình 93 Bảng 3.11 Kết tính tốn trọng số cho mật độ dòng chảy 93 Bảng 3.12 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố số thực vật - NDVI 94 Bảng 3.13 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố địa chất 94 Bảng 3.14 Kết tính tốn trọng số cho điều kiện ĐCCT 95 Bảng 3.15 Kết tính toán trọng số cho điều kiện ĐCTV 95 Bảng 3.16 Kết tính tốn trọng số cho mật độ đứt gãy 96 Bảng 3.17 Kết tính tốn trọng số cho đặc điểm vỏ phong hoá 96 Bảng 3.18 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố lượng mưa 97 Bảng 3.19 Kết tính tốn trọng số cho loại hình đất 97 Bảng 3.20 Kết tính tốn trọng số cho chiều dày tầng đất 97 Bảng 3.21 Kết tính tốn trọng số cho thành phần giới 97 Bảng 3.22 Ngưỡng phân bậc nguy trượt lở khu vực nghiên cứu………………………… 99 Bảng 3.23 Bảng phân bậc nguy trượt lở theo phương pháp Thống kê Bayes 99 Bảng 3.24 Bảng phân bậc nguy trượt lở theo phương pháp Hệ số tin cậy 99 Bảng 3.25 Kết phân tích mức độ tin cậy phương pháp tổng hợp 100 Bảng 3.26 Ma trận so sánh mức độ quan trọng yếu tố 101 Bảng 3.27 Ma trận chuẩn hố tính tốn trọng số 101 Bảng 3.28 Kết tính tốn trọng số đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố theo ý kiến chuyên gia 102 Bảng 3.29 Kết tính tốn trọng số đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố 102 Bảng 3.30 Tổng hợp khối lượng lấy mẫu mơi trường mỏ thiếc sa khống Bản Cơ 105 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1 Hệ phương pháp phân tích tai biến……………………………………………… 19 Hình 1-2 Sơ đồ vị trí khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An 29 Hình 1-3 Sơ đồ vị trí khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh 32 Hình 2-1 Sơ đồ nguyên tắc tiếp cận nghiên cứu thực luận văn 37 Hình 2-2 Các bước phân tích tai biến mơi trường 38 Hình 2-3 Các yếu tố ảnh hưởng đến nguy xảy tai biến 38 Hình 2-4 Mơ hình biểu diễn xác suất xuất vị trí xảy tai biến theo mơ hình thống kê Bayes… 44 Hình 2-5 Cấu trúc mạng nơron phân tích trượt lở 47 Hình 2-6 Sơ đồ mơ tả lan truyền chất ô nhiễm đất 53 Hình 2-7 Quy trình tính tốn lan truyền chất nhiễm sử dụng phần mềm GeoStudio 2012 56 Hình 3-1 Các vị trí khai thác khống sản (sáng màu loang lổ) Quỳ Hợp ảnh Landsat OLI (10/02/2017) 57 Hình 3-2 Vị trí điểm mỏ khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An đến năm 2017 Hình tròn thể vị trí khai thác thiếc, hình vng thể vị trí khai thác đá hoa, hình tam giác thể vị trí khai thác đá xây dựng thơng thường hình chữ nhật thể xưởng chế biến khống sản 58 Hình 3-3 Một phần sở liệu điểm mỏ khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An 58 Hình 3-4 Một phần sở liệu điểm mỏ khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh 59 Hình 3-5 Cấu trúc trường liệu điểm mỏ Thạch Khê, Hà Tính 59 Hình 3-6 Các vị trí có kết phân tích mẫu nước mặt (a), nước ngầm (b) nước thải (c) khu vực nghiên cứu 60 Hình 3-7 Minh họa sở liệu số kết phân tích mẫu nước mặt 60 Hình 3-8 Minh họa phần sở liệu số kết phân tích mẫu nước ngầm 61 Hình 3-9 Minh họa phần sở liệu số kết phân tích mẫu nước thải 61 Hình 3-10 Các vị trí có kết phân tích mẫu đất (a) chất thải rắn (b) khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh 61 Hình 3-11 Minh họa phần sở liệu số kết phân tích mẫu đất 62 Hình 3-12 Minh họa phần sở liệu số kết phân tích chất thải rắn 62 Hình 3-13 Ảnh Landsat tổ hợp kênh 541 khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh 63 Hình 3-14 Sơ đồ thành phần thạch học khu vực nghiên cứu 73 Hình 3-15 Sơ đồ mật độ đứt gãy lineament 74 Hình 3-16 Sơ đồ vỏ phong hóa 74 Hình 3-17 Sơ đồ địa chất cơng trình khu vực nghiên cứu 75 Hình 3-18 Sơ đồ địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu 76 Hình 3-19 Sơ đồ loại hình đất (a), độ dày tầng đất (b) thành phần giới đất (c) khu vực 77 Hình 3-20 Sơ đồ hướng dốc địa hình……………………………………………………… 78 Hình 3-21 Sơ đồ hệ thống sông suối khu vực nghiên cứu 79 Hình 3-22 Sơ đồ lớp phủ thực vật khu vực nghiên cứu 79 Hình 3-23 Sơ đồ phân bố mưa lớn 24h (a), sơ đồ biểu thị số ngày mưa >75mm (b) Sơ đồ biểu thị số ngày mưa >100mm (c) 80 Hình 3-24 Sơ đồ hệ thống giao thông khu vực nghiên cứu 81 Hình 3-25 Sơ đồ trạng sử dụng đất khu vực nghiên cứu 81 Hình 3-26 Các vị trí khai thác khoáng sản khu vực Quỳ Hợp 81 Hình 3-27 Sơ đồ dự báo nguy vị trí điểm xảy tai biến theo kết tính tốn mơ hình ANN 87 Hình 3-28 Biểu đồ phân bố nguy xảy tai biến theo số nhạy cảm (LSI) 87 Hình 3-29 Phương pháp phân bậc theo phân phối chuẩn 87 vii Hình 3-30 Sơ đồ phân vùng nguy xảy tai biến 88 Hình 3-31 Bản đồ địa hình (a) độ dốc (b) khu vực nghiên cứu 90 Hình 3-32 Sơ đồ mạng lưới sông suối (a) mật độ sông suối (b) 91 Hình 3-34 Sơ đồ thảm thực vật khu vực nghiên cứu 91 Hình 3-35 Sơ đồ dự báo nguy trượt lở theo mơ hình Thống kê Bayes (a) phương pháp Hệ số tin cậy (b) 98 Hình 3-36 Kết phân bậc nguy trượt lở theo mơ hình Thống kê Bayes (a) phương pháp Hệ số tin cậy (b) 99 Hình 3-37 Sơ đồ dự báo nguy lũ bùn đá: a) hàng năm, b) mùa mưa c) mùa khơ 103 Hình 3-38 Sơ đồ dự báo nguy lũ bùn đá: a) Lượng mưa lớn 24h, b) số ngày mưa lớn 75mm c) số ngày mưa lớn 100mm 103 Hình 3-39 Sơ đồ vị trí khai thác khu bị nhiễm mỏ thiếc sa khống, xã Châu Thành, Quỳ Hợp, Nghệ An 105 Hình 3-40 Quy trình xác định đường cong đặc trưng đất - nước hàm hệ số thấm 108 Hình 3-41 Hàm hệ số thấm lực hút dính 108 Hình 3-42 Hàm khối lượng nước lực hút dính 109 Hình 3-43 Các điều kiện biên lưới tính tốn cho mặt cắt bãi thải mỏ thiếc sa khống Bản Cơ 109 Hình 3-44 Áp lực nước đất sau mô 109 Hình 3-45 Kết mô phát tán sau 250 ngày (a), 500 ngày (b), 750 ngày (c), 1000 ngày (d), 1250 ngày (e) 1500 ngày (f) 110 Hình 3-46 Sơ đồ vị trí bãi thải diện tích ô nhiễm môi trường mỏ Đá vôi Châu Hồng, xã Châu Tiến, Quỳ Hợp, Nghệ An 112 Hình 3-47 Các điều kiện biên lưới tính tốn cho mặt cắt bãi thải mỏ đá vôi trắng Châu Hồng 113 Hình 3-48 Áp lực nước đất sau mô 113 Hình 3-49 Kết mơ phát tán sau 250 ngày (a), 500 ngày (b), 750 ngày (c), 1000 ngày (d), 1250 ngày (e), 1500 ngày (f), 1750 ngày (g) 2000 ngày (h), 114 Hình 3-50 Các vùng dự báo nguy ô nhiễm môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản Quỳ Hợp, Nghệ An 116 Hình 3-51 Các vùng dự báo nguy ô nhiễm môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản Thạch Khê, Hà Tĩnh 117 Hình 3-52 Các chiến lược giảm thiểu rủi ro tai biến liên quan đến hoạt động khoáng 130 Hình 3-53 Một số vị trí xảy tai biến liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản 137 Hình 3-54 Nguy vỡ đập hồ lắng bãi thải quặng đuôi khu vực Na Kỳ, xã Liên Hợp 137 Hình 3-55 Các vị trí có nguy tai biến xã a) Châu Hồng b) Châu Lộc……… 138 Hình 3-56 Sơ đồ bố trí bãi nổ mìn vi sai phi điện điển hình 139 viii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Ngành cơng nghiệp khai thác mỏ ngày chiếm vị trí quan trọng kinh tế nước ta nguồn lực quan trọng q trình cơng nghiệp hóa đất nước Tuy nhiên, bên cạnh mặt tích cực, hoạt động khai thác khống sản gây nhiều tác động xấu ảnh hưởng tới môi trường sinh thái tính mạng, tài sản người Hoạt động khai thác sử dụng nguồn tài ngun khống sản nói chung có tác động mạnh mẽ đến mơi trường tự nhiên; có mơi trường sống Bên cạnh đó, cơng tác đánh giá nguy tai biến môi trường chưa quan tâm thực tốt Vì vậy, vấn đề nhiễm môi trường hoạt động khai thác mỏ ngày gia tăng số lượng quy mô; đó, đặc biệt nghiêm trọng khu vực Nghệ An - Hã Tĩnh, khu vực tập trung lớn đa dạng hoạt động khai thác khoáng sản nước ta Yếu tố gây tác động đến môi trường dạng tai biến từ khai trường khai thác khống sản, bãi thải, khí độc hại, bụi nước thải mỏ làm phá vỡ cân điều kiện sinh thái vốn hình thành từ hàng chục triệu năm, gây ô nhiễm nặng nề môi trường đất, nước, không khí… ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ người Trên giới, việc nghiên cứu tai biến mơi trường hoạt động khai thác khống sản ý từ sớm áp dụng nhiều phương pháp có tính khoa học cao vào việc ước lượng dự báo nguy Nhưng nước ta, vấn đề trọng khoảng 10 năm trở lại hoạt động tai biến xảy liên tục hàng năm gây nhiều thiệt hại nghiêm trọng người Các thiệt hại tính mạng người tài sản dạng tai biến môi trường gây thường nghiêm trọng so với nhận thức đánh giá xã hội Sự quan tâm cộng đồng cố môi trường ý sau thảm hoạ nghiêm trọng diễn cho thấy nguy tai biến môi trường chưa đánh giá mức, chưa nghiên cứu cách bản, hệ thống; đặc biệt công tác nghiên cứu dự báo tai biến rủi liên quan khai thác khoáng sản gần bỏ ngỏ Tình hình thực tế năm gần cho thấy vấn đề ảnh hưởng nguy ô nhiễm môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản diễn ngày phức tạp, tượng tai biến môi trường khai thác khoáng sản xảy với tần suất, cường độ mật độ ngày cao, gây thiệt hại lớn ngày nghiêm trọng Đi kèm với tăng trưởng cao công suất khai thác nguy xảy tai biến môi trường khai trường, khu chế biến khoáng sản, bãi thải, đường lò khai thác hầm lò…, nguy phá vỡ đập quặng đuôi khả sụt, lún khai thác hầm lò hậu chúng lên bề mặt đất có khả gây phát tán chất độc hại môi trường xung quanh, gây ô nhiễm môi trường diện tích khai thác khu vực nghiên cứu Tuy nhiên, vấn đề nghiên cứu nhận dạng dự báo mức độ nhiễm mơi trường khai thác khống sản đề xuất biện pháp phòng ngừa sở định lượng hoá mối quan hệ tai biến môi trường yếu tố liên quan nước ta chưa quan tâm mức Các công trình nghiên cứu tai biến mơi trường tiến hành chủ yếu mang tính khu vực, đa số đề cập yếu tố ảnh hưởng đến nguy tai biến, chưa có ước lượng mức độ tổn thương môi trường đánh giá thiệt hại từ rủi ro môi trường Do vậy, giải pháp phòng ngừa nêu mang tính định hướng chung, khả áp dụng vào thực tế khó khăn hiệu khơng cao Vì vậy, để khắc phục hạn chế nêu trên, việc nghiên cứu đặc điểm phân bố, tác nhân làm phát tán chất độc hại vào môi trường sống nhằm khoanh vùng nguy tai biến môi trường dự báo nguy tai biến môi trường, xây dựng giải pháp phòng ngừa biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng chúng đến mơi trường hoạt động khai thác khống sản cần thiết Đây vấn đề có tính khoa học ý nghĩa thiết thực, làm sở khoa học cho công tác quy hoạch phục vụ phát triển bền vững kinh tế-xã hội vùng nghiên cứu nói chung khu vực có hoạt động khai thác khống sản nói riêng, giúp quan quản lý nhà nước công tác cấp giấy phép hoạt động khoáng sản (thẩm định Dự án đầu tư, thiết kế mỏ, luận án đánh giá tác động môi trường (ĐTM), lập đề án cải tạo, phục hồi môi trường sau khai thác mỏ kiến nghị khu vực không đủ điều kiện để tiến hành hoạt động khoáng sản Từ vấn đề nêu việc nghiên cứu nguy tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khống sản có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu đánh giá tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh xây dựng giải pháp giảm thiểu” cấp thiết, từ có kế hoạch sử dụng biện pháp quản lý môi trường cách hợp, phục vụ mục tiêu phát triển kinh tế bền vững cho khu vực nghiên cứu nói riêng xã hội nói chung Mục tiêu luận án - Mục tiêu chung: Xác định yếu tố nguy phân tích khả xảy tai biến từ khoanh vùng nguy xảy tai biến môi trường hoạt động khai thác khoáng sản khu vực Nghệ An – Hà Tĩnh xây dựng giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu - Mục tiêu cụ thể: + Xác định yếu tố nguy gây tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu + Phân tích dạng tai biến biến mơi trường có khả xảy hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu + Khoanh vùng nguy xảy tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh + Nghiên cứu xây dựng giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu Nội dung nghiên cứu - Xây dựng sở liệu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu - Nghiên cứu xác định dạng tai biến địa chất hoạt động khai thác khoáng sản (sạt lở sườn tầng khai thác, bãi thải, sập đường lò, bục nước khai thác hầm lò, phá vỡ hồ chứa quặng đi, biến dạng bề mặt địa hình,…) - Đánh giá nguy tai biến môi trường đặc trưng (đất, nước, khơng khí ) số khu vực khai thác khoáng sản khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh ảnh hưởng chúng đến hệ sinh thái sức khoẻ cộng đồng - Đánh giá yếu tố nguy phân tích khả xảy tai biến môi trường phương pháp chuyên gia toán định lượng hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu - Dự báo mức độ ô nhiễm môi trường dựa việc xây dựng mơ hình dự báo khả biến động địa chất, phân tích mức độ ổn định khai trường, bãi thải, hồ chứa quặng đuôi khu vực chế tuyển quặng; khả phát tán chất gây ô nhiễm vào môi trường - Khoanh định diện tích có khả gây tai biến liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản - Xây dựng giải pháp giảm thiểu tai biến mơi trường hoạt động khai thác khống sản khu vực Nghệ An - Hã Tĩnh Phương pháp nghiên cứu a Phương pháp thu thập, xử lý tổng hợp tài liệu: -Thu thập tổng hợp kết đo vẽ đồ địa chất khoáng sản khu vực nghiên cứu bao gồm đặc điểm địa chất khống sản, điều kiện địa chất cơng trình, thuỷ văn, địa mạo, vỏ phong hoá, điều kiện khai thác mỏ; - Tài liệu thăm dò khai thác khống sản; - Các tài liệu khí tượng thủy văn khu vực, địa hình, ảnh viễn thám khu vực xung quanh khu mỏ; - Thu thập, phân tích tổng hợp tài liệu đánh giá ảnh hưởng hoạt động khai khống tới mơi trường khu vực nghiên cứu b Phương pháp nghiên cứu khảo sát địa chất môi trường: Phương pháp tiến hành nhằm xác định phân bố không gian tai biến môi trường xảy ra, vị trí, đặc điểm địa hình, địa mạo, cấu trúc địa chất bất lợi; từ xác định yếu tố nguy ảnh hưởng đến việc hình thành tai biến Thu thập loại mẫu phân tích Các phương pháp khảo sát thực địa bao gồm: - Lộ trình địa chất mơi trường tổng quan tồn diện tích nghiên cứu lộ trình nghiên cứu chi tiết khu mỏ khai thác lựa chọn; - Tiến hành quan trắc (định kỳ) môi trường không khí, đất, nước theo quy chuẩn chất lượng môi trường hành số mỏ khu vực nghiên cứu; - Lấy, gia công phân tích tiêu mơi trường loại mẫu đất, nước, thực vật mẫu bụi cho số mỏ đại diện khu vực nghiên cứu c Phương pháp phân tích ảnh viễn thám nghiên cứu địa mạo cảnh quan: Phương pháp phân tích viễn thám áp dụng nhằm xác định yếu tố kiến tạo, biến đổi lớp phủ thực vật, mạng lưới thủy văn mặt mối liên quan chúng với dạng tai biến địa chất Phương pháp áp dụng cho nghiên cứu khái quát nghiên cứu chi tiết Đây phương pháp có hiệu cao với khu vực có độ che phủ kém, địa hình phân cắt mạnh, khó khăn q trình khảo sát Đồng thời, dựa vào điều kiện địa hình khu vực nghiên cứu, vị trí phân bố mỏ điểm quặng khống sản tiến hành phân tích dự báo mức độ phát tán chất ô nhiễm sở ứng dụng cơng nghệ GIS phân tích ảnh viễn thám d Phương pháp nghiên cứu địa động lực: Phương pháp nghiên cứu tiến hành nhằm xác định mối liên quan điều kiện thủy văn tính chất lý đất đá đến tai biến động lực có vùng nghiên cứu Các tài liệu địa chất thủy văn, địa chất công trình chủ yếu thu thập tổng hợp từ công việc tiến hành trước Các tài liệu tầng chứa nước, chất lượng nước… tính chất lý đất đá, quặng bổ sung thông qua việc khảo sát tổng quan tồn diện tích cho khu vực lựa chọn nghiên cứu chi tiết e Phương pháp mơ hình hóa môi trường: Đây phương pháp nghiên cứu xuyên suốt luận án thông qua việc xây dựng sở liệu trạng tai biến yếu tố liên quan địa chất, địa hình, địa mạo, điều kiện thảm phủ, khí hậu thủy văn… phân tích mơ hình tính tốn định lượng gồm mơ hình thống kê Bayes (WoE), mơ hình hồi quy logic (LG), mơ hình mạng nơron nhân tạo (ANN), mơ hình hệ số tin cậy (CF), mơ hình đánh giá đa chi tiêu (MCDA) biểu diễn kết GIS nhằm xác định trạng phân vùng nguy xảy tai biến Ngoài ra, NCS tiến hành xây dựng mơ hình địa mơi trường cụ thể mơ hình phân tử hữu hạn CTRAN/W với mục đích làm sáng tỏ chế phát tán chất gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu mối liên quan dạng tai biến với cấu trúc địa chất, đặc điểm địa hìnhđịa mạo, đặc điểm quặng hố phương pháp khai thác, chế tuyển quặng f Phương pháp chuyên gia: Luận án trải rộng nhiều lĩnh vực địa chất khống sản, địa hóa mơi trường cảnh quan địa mạo, khai thác khoáng sản, kỹ thuật môi trường; để xử lý, luận giải, tổng hợp tài liệu đưa luận án, đánh giá rủi ro môi trường khai thác, khuyến cáo ảnh hưởng trình khai thác môi trường, khuyến cáo quy hoạch dân cư, sản xuất nơng nghiệp, khai khống, bảo vệ mơi trường cần tranh thủ đóng góp chuyên gia thuộc lĩnh vực Phương pháp chuyên gia thể hình thức tổ chức buổi hội thảo chuyên đề, mời chuyên gia phân tích xử lý, luận giải tổng hợp tài liệu đưa sản phẩm dạng chuyên đề Đối tượng phạm vi nghiên cứu a Đối tượng nghiên cứu * Các dạng tai biến môi trường liên quan hoạt động khoáng sản - Tai biến địa chất khu vực khai thác, chế biến: + Sạt lở sườn tầng khai thác, bãi thải, sập đường lò, bục nước khai thác hầm lò + Sự phá vỡ hồ chứa quặng đuôi + Sập, lún, sụt khai thác hầm lò hậu chúng lên bề mặt đất - Tích tụ phát tán chất thải rắn chất thải nguy hại - Ơ nhiễm đất, nước khơng khí, tiềm dòng thải mỏ: + Sự nhiễm mơi trường khơng khí, đất nước (mặt, ngầm) phát tán hạt bụi, hợp chất kim loại; đặc biệt kim loại độc hại (kim loại nặng, phóng xạ) dòng thải acid + Sự lan truyền chất gây nhiễm có hại cho người môi truờng tự nhiên + Sự acid hoá thuỷ vực đất, đặc biệt khu vực sản xuất nông nghiệp khu tập trung dân cư sinh sống * Các cố môi trường khác ảnh hưởng đến tính mạng sức khoẻ người b Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu vùng có hoạt động khai thác khống sản khai thác khống sản, tập trung nghiên cứu chi tiết số mỏ tiêu biểu theo loại hình khống sản cơng nghệ khai thác khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh; trọng tâm vùng khai thác đá làm vật liệu xây dựng, đá ốp lát, khai thác khoáng sản kim loại thiếc Quỳ Hợp (Nghệ An), khai thác khoáng sản ven biển Thạch Hà - Cẩm Xuyên (Hà Tĩnh) Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn luận án - Ý nghĩa khoa học: + Phát triển hoàn thiện hệ phương pháp phân tích, xử lý tài liệu, xác định yếu tố gây tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản + Kết nghiên cứu góp phần nâng cao độ tin cậy phương pháp phục vụ công tác đánh giá ảnh hưởng tai biến môi trường, làm rõ các yếu tố gây tai biến địa chất ô nhiễm mơi trường liên quan hoạt động khai thác khống sản; sở khoa học thực tiễn để xây dựng giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu tác động mơi trương hoạt động khai thác khống sản khu vực nghiên cứu nói chung, phạm vi tồn quốc nói chung - Ý nghĩa thực tiễn: + Cung cấp cho nhà quản lý doanh nghiệp hoạt động lĩnh vực khoáng sản hệ phương pháp xác định yếu tố gây tai biến môi trường liên quan hoạt động khoáng sản + Là tài liệu tham khảo cho công tác đánh giá ảnh hưởng tai biến mơi trường hoạt động thăm dò khai thác khống sản, phục vụ quy hoạch thăm dò, khai thác chế biến khống sản khu vực nghiên cứu nói riêng phạm vi tồn quốc nói chung Tính luận án Luận án sử dụng kết hợp phương pháp nghiên cứu định lượng (toán thống kê) mơ hình số dự báo khoanh vùng nguy xảy tai biến môi trường, bao gồm mơ hình thống kê Bayes (W0E), phương pháp Hệ số tin cậy (CF), mơ hình hồi quy logic (LG) mạng nơron nhân tạo (ANN) để đánh giá nguy trượt lở; đánh giá nguy xảy lũ bùn đá có cố vỡ đập quặng phương pháp phân tích đa tiêu (MCDA) mơ hình phần tử hữu hạn CTRAN/W để mơ q trình di chuyển chất gây ô nhiễm từ bãi thải môi trường Luận án tích hợp nhiều tư liệu mới, xây dựng sở liệu tác động hoạt động khai thác khống sản tới mơi trường tự nhiên khu vực nghiên cứu Các yếu tố ảnh hưởng tới dạng tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản xác định dựa phương pháp phân tích ảnh viễn thám cơng nghệ GIS Trong đó, nguồn tư liệu ảnh viễn thám đa thời gian sử dụng để phân tích biến động diện tích khai thác khống sản, khu vực khai thác trái phép khơng cập nhật báo cáo quan quản lý nhà nước Kết tổng hợp dạng tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu xác định với dạng nguy gồm: i) khả phát tán khói bụi khơng khí; ii) khả phát tán chất nhiễm theo mạng lưới sông suối; iii) nguy xảy trượt lở sườn tầng khai thác vị trí đổ thải iv) nguy xảy lũ bùn đá có cố sạt lở bãi thải vỡ hồ chứa quặng đuôi Từ kết nghiên cứu, luận án xây dựng đề xuất 03 nhóm giải pháp nhằm giảm thiểu tai biến môi trường hoạt động khai thác khoáng sản khu vực Nghệ An Hã Tĩnh, gồm i) Nhóm giải pháp cơng trình; ii) Nhóm giải pháp phi cơng trình iii) nhóm giải pháp chế sách Cấu trúc luận án Luận án gồm 143 trang, 36 bảng, 66 hình, 85 tài liệu tham khảo phụ lục Luận án bao gồm phần sau: Mở đầu (06 trang), Chương - Tổng quan tai biến môi trường trạng môi trường khu vực nghiên cứu (30 trang), Chương - Phương pháp nghiên cứu (20 trang), Chương - Kết thảo luận (84 trang) Kết luận,kiến nghị (03 trang) Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận án trình bày thành 03 chương: Chương Tổng quan tai biến môi trường hoạt động khai thác khống sản trạng mơi trường khu vực nghiên cứu Chương Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Chương Kết thảo luận CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TAI BIÊN MÔI TRƯỜNG VÀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU Một số khái niệm, tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng luận án Một số khái niệm - Tai biến môi trường: Tai biến môi trường biểu điều kiện, hoàn cảnh, tượng, vụ việc trình, xuất hiện, diễn biến thiên nhiên, xã hội, có tiềm gây hại, gây nguy hiểm đe dọa an tồn sức khỏe, tính mạng người, tài sản kinh tế, tài sản văn hóa - xã hội phận cộng đồng loài người, có nguy đe dọa, chí phá vỡ tính ổn định, an tồn phận, tồn cục mang tính hệ thống mơi trường tự nhiên, mơi trường văn hóa xã hội mơi trường nhân sinh ([1], [2]) - Tai biến môi trường hoạt động khống sản: dạng tai biến mơi trường nêu xuất hiện, diễn biến có liên quan hoạt động thăm dò, khai thác chế biến khoáng sản - Khoáng sản: khoáng sản khoáng vật, khống chất có ích tích tụ tự nhiên hàng ngàn, hàng nghìn năm thể rắn, thể lỏng, thể khí tồn lòng, mặt đất Khống sản tài nguyên hầu hết không tái tạo được, tài sản quan trọng quốc gia - Hoạt động khoáng sản: Theo quy định pháp luật Khoáng sản (Điều 2, Luật Khống sản) Hoạt động khống sản bao gồm hoạt động thăm dò khống sản, hoạt động khai thác khoáng sản chế biến khoáng sản - Thăm dò khống sản hoạt động nhằm xác định trữ lượng, chất lượng khống sản thơng tin khác phục vụ khai thác khoáng sản - Khai thác khoáng sản hoạt động nhằm thu hồi khoáng sản, bao gồm xây dựng mỏ, khai đào, phân loại, làm giàu hoạt động khác có liên quan - Chế biến khoáng sản: Chế biến khoáng sản trình sử dụng riêng biệt kết hợp phương pháp cơ-lý-hóa để làm thay đổi tính chất khoáng sản sau khai thác nhằm tạo sản phẩm có quy cách, tiêu kỹ thuật phù hợp với yêu cầu sử dụng có giá trị thương mại cao khoáng sản sau khai thác + Quặng đi: Quặng đi, gọi tailings, quặng cuối, vật liệu thải q trình chế biến khống sản Trong quặng hàm lượng khống sản có ích q trình chế biến khống sản khơng đạt hiệu 100% + Bãi thải: Bãi thải (waste dump) khu vực dùng để chứa đất đá thải tạp chất khác trình khai thác, sàng tuyển chế biến khoáng sản (theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 04:2017/BCT an toàn khai thác mỏ) + Đứt gãy: Đứt gãy (còn gọi biến vị, đoạn tầng phay) tượng địa chất liên quan tới trình kiến tạo vỏ trái đất Đứt gãy chia làm nhiều loại: Đứt gãy thuận, đứt gãy nghịch, đứt gãy trượt Một số tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng luận án Theo Luật Bảo vệ Môi trường ban hành năm 2014, tiêu chuẩn môi trường giới hạn cho phép thông số chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng chất gây ô nhiễm chất thải quan nhà nước có thẩm quyền quy định làm để bảo vệ môi trường - Môi trường không ô nhiễm: môi trường có thơng số nằm trong mức cho phép tiêu chuẩn chất lượng môi trường (TCCLMT) - Mơi trường nhiễm: mơi trường có nhiều chất gây ô nhiễm vượt TCCLMT - Môi trường nhiễm nghiêm trọng: mơi trường có hàm lượng nhiều hóa chất, kim loại nặng vượt TCCLMT từ lần trở lên nhiều chất ô nhiễm khác vượt TCCLMT từ lần trở lên - Môi trường ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng (hàm lượng nhiều hóa chất, kim loại nặng vượt TCCLMT từ lần trở lên, nhiều chất ô nhiễm khác vượt TCCLMT từ 10 lần trở lên Mức độ ô nhiễm môi trường xác định chi tiết cho thông số dựa sở so sánh kết phân tích mẫu với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia TCCLMT Đối với nước mặt so sánh theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT; nước ngầm theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT; nước thải công nghiêp theo QCVN 40-2011/BTNMT; đất chất thải rắn theo QCVN 03-MT:2015/BTNMT; môi trường khơng khí xung quanh theo QCVN 05:2013/BTNMT QCVN 26:2010/BTNMT Cụ thể, hàm lượng xác định mức ô nhiễm thơng số mơi trường trình bày cụ thể bảng phần phục lục luận án Tổng quan dạng tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khống sản Cơng nghiệp khai thác khoáng sản tăng trưởng quy mô việc áp dụng công nghệ tiên tiến góp phần quan trọng vào cơng đổi đất nước Tuy vậy, hoạt động khoáng sản gây tiêu cực đến môi trường, làm cạn kiệt tài nguyên, gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe an tồn người lao động Có nhiều cách để phân chia dạng tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản nhiên với đặc thù vùng nghiên cứu nên vấn đề tác động mơi trường tự nhiên hoạt động khai thác khống sản chia dạng: Các tai biến vật lý, tai biến hóa học tai biến sinh thái [3] - Tai biến vật lý: Các dạng tai biến vật lý liên quan đến q trình khai thác khống sản bao gồm tượng đổ lở, trượt moong khai thác, lũ bùn đá bãi thải mỏ bị phá vỡ - Các dạng tai biến hóa học: Với đặc thù khai thác chế biến đá, dự án vào hoạt động phát sinh nguồn ô nhiễm bụi khí thải phát sinh chủ yếu từ hoạt động phương tiện vận chuyển, từ trình nổ mìn, nghiền sang, bốc xúc… Sự phá vỡ cấu trúc đất đá chứa quặng tiến hành đào bới khoan nổ thúc đẩy q trình hồ tan, rửa lũa thành phần chứa quặng đất đá, q trình tháo khơ mỏ, đổ chất thải vào nguồn nước, chất thải rắn, bụi thải không quản lý, xử lý chặt chẽ, tham gia vào thành phần nước mưa, nước chảy tràn cung cấp cho nguồn nước tự nhiên tác động hoá học làm thay đổi tính chất vật lý thành phần hoá học nguồn nước xung quanh khu mỏ Việc khai thác tuyển quặng vàng phải dùng đến thuốc tuyển chứa Hg, ra, nguyên tố kim loại nặng asen, antimoan, loại quặng sunfua, rửa lũa hồ tan vào nước - Các tai biến sinh thái liên quan đến môi trường: Hoạt động khai thác khoáng sản hoạt động liên quan ảnh hưởng đến hệ sinh thái với mức độ khác nhau: Bị phá huỷ hoàn toàn bị ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng phát triển Khơng thế, chất thải q trình khai thác bụi, khí thải, chất thải rắn có ảnh hưởng định tới hệ thực vật khu vực xung quanh khả lan truyền môi trường Bụi tác nhân gây ô nhiễm nguy hiểm, thực vật, bụi lắng đọng làm giảm khả quang hợp cây, làm giảm suất trồng Chất thải rắn khí độc hại làm ảnh hưởng tới sinh sản loài động vật Tiếng ồn chấn động nổ mìn ảnh hưởng đến sức khỏe tinh thần người dân Bên cạnh đó, q trình khai thác khống sản chiếm dụng đất nơng nghiệp lâm nghiệp Tổng quan tình hình nghiên cứu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khống sản nước ngồi nước Trên giới Trên giới công tác nghiên cứu tai biến rủi ro môi trường hoạt động khai thác khống sản thường tiến hành với q trình điều tra, thăm dò khai thác khống sản Trong đó, nghiên cứu tập trung đánh giá ảnh hưởng q trình khai thác tới mơi trường tự nhiên nhân sinh, đặc biệt sau Thập kỷ Quốc tế Giảm thiểu Thiên tai (1990), nghiên cứu, điều tra tai biến rủi ro nhà khoa học, nhà quản lý quan tâm thúc đẩy thể phát triển mạnh mẽ nhiều quốc gia Các dự án lớn mang tính tồn cầu kể đến như: Dự án kết hợp UNESCO Liên đoàn địa chất quốc tế (IUGS) đánh giá tác động môi trường sức khoẻ người khai thác khống sản Châu Phi [4], Chương trình Giảm thiểu thiệt hại sau khai thác mỏ Mỹ [5], Nhật Bản [6], Dự án giảm thiểu nguy tai biến từ năm 2004 đến 2012 Ngân hàng Thế giới (WB) [7], Chương trình Giảm thiểu Ứng phó với tai biến rủi ro Quỹ Mơi trường Tồn cầu (GEF) [8] ….đều có đánh giá tai biến liên quan đến hoạt động khai khoáng Thành đạt dự án cung cấp cho cộng đồng nhận thức dạng tai biến nguy rủi ro môi trường khai thác khống sản gây ra, giúp cho quyền địa phương quan quản lý nhà nước có chiến lược hiệu phòng tránh thiên tai, giảm thiểu hậu tìm kiếm biện pháp khắc phục Các tai biến môi trường liên quan đến hoạt động thăm dò, khai thác chế biến khoáng sản diễn phổ biến, nguy hiểm gây thảm họa nghiêm trọng tính mạng người, phá hủy nhiều cơng trình dân sinh kinh tế Trên giới, việc nghiên cứu, xác định mức độ ảnh hưởng nhằm hướng tới mục tiêu phòng tránh thiệt hại tai biến gây đặc biệt quan tâm chiến lược phát triển kinh tế - xã hội Nhiều nghiên cứu tai biến đánh giá rủi ro môi trường tiến hành chi tiết, đặc biệt số quốc gia Mỹ, Canada, Anh, Pháp, Úc, Ấn Độ, Đức, Nhật, Trung Quốc nơi hàng năm thiệt hại tai biến địa chất môi trường gây lên tới hàng tỷ USD Từ năm 2000, Mỹ xây dựng “Chiến lược quốc gia 10 năm giảm nhẹ tai biến địa chất”, tai biến liên quan đến khai thác khống sản đóng phần quan trọng Tại Trung Quốc, từ năm 1989-1990, tiến hành xây dựng atlas phòng ngừa tai biến địa chất, nghiên cứu nguyên nhân hình thành, đặc trưng, mức độ nguy hại cách phòng trị Năm 1992, Viện Điều tra Địa chất thủy văn Địa chất công trình Trung Quốc tiến hành điều tra nghiên cứu xây dựng đồ phân loại, phân bố phân vùng dự báo tai biến địa chất cho toàn lãnh thổ Hiện nay, Trung Quốc, nghiên cứu sâu theo hướng lượng hoá yếu tố nguyên nhân dự báo tai biến với hỗ trợ công nghệ địa không gian kết hợp GIS, viễn thám hệ thống quan trắc tự động Trung Quốc tiến hành thành lập đồ tai biến mơi trường tồn quốc tích cực thành lập đồ tai biến mơi trường cho tỉnh khu vực quan trọng, đặc biệt ý đến khu vực có hoạt động khai thác khống sản ([9], [10], [11]) Tại Nga, nghiên cứu sâu phân tích mối quan hệ tượng tai biến địa chất với chuyển động đại vỏ Trái đất, đặc biệt đứt gẫy hoạt động Các yếu tố ảnh hưởng lượng mưa, độ che phủ rừng hoạt động kinh tế người nhấn mạnh Do điều kiện khí hậu khắc nghiệt dân cư phân bố thưa thớt nên dự án nghiên cứu tai biến địa chất Nga không thực diện rộng mà tiến hành đánh giá cho khu vực dự án cụ thể Nhiệm vụ chủ yếu bao gồm việc xây dựng đồ dự báo, đánh giá rủi ro vùng lãnh thổ khác đặc biệt áp dụng cụ thể cho số đô thị, đối tượng kinh tế xã hội quan trọng quy hoạch vùng thủ đô Moscow, khu liên hợp Olympic Sochi hay vùng băng vĩnh cửu ([12], [ 13], [14]) Tại Hàn Quốc, người ta xây dựng đề án nghiên cứu trượt lở liên quốc gia (20032005) thuộc Ủy ban chương trình Khoa học Trái đất Đơng Á Đông Nam Á (CCOP) Viện Địa chất Tài nguyên Hàn Quốc (KIGAM) tài trợ Đề án giúp đỡ nước thành viên phát triển kỹ thuật đánh giá tai biến trượt lở nước Khi thực đề án nhiều phương pháp kỹ thuật nghiên cứu áp dụng (hệ thống thơng tin địa lý - GIS, phân tích khơng gian, viễn thám ) để thu thập, quản lý nghiên cứu phân vùng tai biến trượt lở ([15]) Tại Mỹ, từ năm 2000 phủ đề chương trình nghiên cứu tai biến trượt lở chiến lược giảm nhẹ thiệt hại Cục Địa chất Mỹ (USGS) quản lý Trong chiến lược phòng tránh giảm nhẹ thiệt hại trượt lở gây ra, USGS đề xuất thành lập dạng đồ: đồ thống kê trượt lở, đồ nhạy cảm trượt lở, đồ nguy tai biến đồ đánh giá rủi ro [16] Trước năm 1990, hầu hết nghiên cứu tai biến địa chất nói chung giới sử dụng phương pháp thống kê tổng hợp thông tin trạng tai biến Phương pháp đòi hỏi quan trắc thường xuyên nhiều công sức khảo sát thực địa Năm 1972, Nemcok nnk nghiên cứu cách phân loại dạng trượt lở đất đá thành lập đồ kiểm kê trượt đất tỷ lệ 1:1.000.000 cho toàn Tiệp Khắc [17], Năm 1974, Hatano nnk thành lập đồ địa mạo 1:200.000 vùng Sendai (Nhật Bản) [18], qua đặc điểm địa mạo dễ xảy dạng tai biến địa chất Sự phát triển phương pháp đo vẽ trực tiếp phân tích địa mạo phát triển liên tục nghiên cứu Kienholz năm 1978, Rupke năm 1988 giúp tìm dấu hiệu sườn có quan hệ trực tiếp với dạng tai biến liên quan đến điều kiện địa hình, Seijmonsbergen năm 1992 Cardinal năm 2002 thảo luận ảnh hưởng phân bố dòng chảy yếu tố địa chất ảnh hưởng đến việc hình thành tai biến Việc ứng dụng kết nghiên cứu cho phép nhiều nhà nghiên cứu xây dựng nên sản phẩm đánh giá tai biến năm 1980 Conway thành lập đồ phân bố trượt lở tỷ lệ 1:50.000 cho vùng than phía nam Xứ Wales (Anh) [19], năm 10 1984, Sorriso-Valvo tổng hợp thông tin khối trượt lở sâu xây dựng đồ tai biến địa chất cho vùng Calabria (Italy) tỷ lệ 1:400.000 [20] Sau năm 1990, với phát triển công nghệ GIS phương pháp phân tích khơng gian, nghiên cứu tai biến giới việc kiểm kê số lượng có xu hướng phân tích quy luật phát triển địa hình đưa cảnh báo nguy xảy tai biến tương lai Sự kết hợp công nghệ GIS, viễn thám GPS với độ xác cao đưa vào áp dụng nghiên cứu nguy xảy tai biến làm tăng mức độ xác cho kết dự báo Các nghiên cứu Barredo năm 2000 Van Westen năm 2000 thảo luận chi tiết khả sử dụng kết phân tích ảnh với nguồn ảnh từ viễn thám ảnh hàng khơng, đề cập đến việc sử dụng liệu ảnh đa thời gian thành lập sở liệu vị trí xảy tai biến, phục vụ đắc lực cho việc tính tốn trọng số sử dụng phương pháp thống kê sau Năm 2002 Pair Kappel tiếp cận nghiên cứu tượng tai biến địa chất khu vực thung lũng Tully sở nghiên cứu địa mạo lịch sử phân tích thống kê mức độ thiệt hại tai biến gây [21] Từ tài liệu lịch sử tai biến xảy ra, tác giả phân nhóm yếu tố ảnh hưởng, làm sở tiền đề cho việc đánh giá dự báo khả xảy tai biến tương lai khu vực nghiên cứu Năm 2002, Cardinali nnk trình bày phương pháp địa mạo dự báo rủi ro trượt lở đất Cơ sở phương pháp dựa xác định vụ trượt lở đất khu vực khứ có liên quan đến cấu trúc địa chất địa hình khu vực [22] Cơ sở liệu gồm thống kê lịch sử tai biến trượt lở thực website ghi chép, đồng thời phân tích, giải đốn ảnh viễn thám giai đoạn 1941-1999 cho toàn vùng Umbria, miền trung Italy Nghiên cứu phân tích thay đổi quy mô, phân bố vụ trượt lở cho mơ hình phát triển tiến hóa địa hình, lấy làm sở cho cơng tác dự báo phòng tránh tai biến trượt lở tương lai Việc kết hợp yếu tố ảnh hưởng tác giả Ayalew năm 2005 Castellanos and Van Westen năm 2007 sử dụng phương pháp phân tích đa mục tiêu khơng gian (SMCA), sử dụng ý kiến chuyên gia điểm thơng số phương pháp phân tích thứ bậc (AHP/ANP) sử dụng phổ biến Đồng thời, với khu vực chưa có đủ sở liệu vị trí thời gian xảy tai biến, việc lượng hóa thơng số đầu vào khó khăn, nhiều tác Ercanoglu and Gokceoglu năm 2001và Chung and Fabbri năm 2001 sử dụng phương pháp toán logic mờ nhằm tránh cách ngưỡng cứng việc ước tính trọng số Cùng với phát triển GIS mở rộng công cụ tính tốn dựa máy tính cá nhân, phương pháp sử dụng toán thống kê sử dụng từ sớm Trong công bố Lan nnk (2004), tập thể tác giả nghiên cứu tai biến trượt lở đất lưu vực sông Xiaojiang sở xây dựng sở liệu không gian quan trọng vụ lở đất cách sử dụng kỹ thuật GIS [23] Các mối quan hệ định lượng lở đất yếu tố ảnh hưởng đến sạt lở đất thành lập mô hình thống kê Bayes, phương pháp hệ số tin cậy (CF) Chung Fabbri năm 2001 cho kết mang tính khách quan dựa số liệu Các yếu tố đầu vào ảnh hưởng như: thạch học, cấu trúc, độ dốc, hướng sườn, độ cao… sử dụng, từ đó, làm sở thành lập đồ tai biến trượt lở đất khu vực nghiên cứu Năm 2014, Christos Chalkias nnk nghiên cứu tai biến địa chất bán đảo Peloponnese, Hy Lạp sở ứng dụng GIS chồng ghép, phân tích đánh giá yếu tố ảnh hưởng như: độ cao, độ dốc, hướng sườn, thạch học, lớp phủ, lượng mưa… Sau phân cấp 11 tính trọng số tiêu tích hợp chúng lại với để xây dựng số nhạy cảm trượt lở đất (LSI) [24] Qua đó, tác giả thành lập đồ phân cấp nhạy cảm tai biến trượt lở đất khu vực Qua nghiên cứu thấy, yếu tố ảnh hưởng đến nguy xảy tai biến bao gồm nhóm yếu tố điều kiện địa hình (độ cao, độ dốc, hướng sườn…), nhóm yếu tố địa chất đặc điểm thạch học, cấu trúc nhóm yếu tố tự nhiên nhân sinh khác lượng mưa, lớp phủ, trạng sử dụng đất… Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu gồm phương pháp định tính dựa kiến thức chuyên gia (phân tích địa mạo, ảnh máy bay, AHP) phương pháp toán thống kê (CF, LSI) sử dụng GIS Một nội dung nghiên cứu tai biến liên quan đến hoạt động khoáng sản xác định nguy xảy chúng tương lai Nhìn chung, cơng trình nghiên cứu xác định nguy tai biến mơ hình lý thuyết, cách tiếp cận giả định với điều kiện thực tế với yếu tố đầu vào bao gồm yếu tố tự nhiên hoạt động người Kết nghiên cứu thường thể dạng đồ nguy tai biến với mức độ cao thấp phân bố không gian Việc đánh giá thể qua nội dung sau: - Thành lập đồ yếu tố ảnh hưởng: Các yếu tố ảnh hưởng thường sử dụng lớp thông tin mơ hình đánh giá, bao gồm việc xác định không gian phân bố mức độ tác động đến trình xảy tai biến [25] Dựa vào kiến thức chuyên gia việc phân tích trạng tai biến, yếu tố đánh giá tầm quan trọng khác việc gán trọng số cho chúng Tuy nhiên, việc xác định yếu tố ảnh hưởng khác nhau, trọng thông số liên quan đến phần địa chất cơng trình yếu tố ngoại sinh nhân tạo - Xác định yếu tố gây ổn định: Nếu tai biến khu vực khai thác khống sản xác định cách rõ ràng cách tiếp cận tốt việc thành lập sơ đồ dự báo xác định phân tích yếu tố gây bất ổn định (Rice et al., 1969) Cụ thể vấn đề trượt lở moong khai thác bãi thải quặng đi, ta xác định cách rõ ràng giá trị độ dốc sườn, độ cao, mức độ nứt nẻ đất đá… vị trí thường xun xuất tai biến Đó sở cho việc xác định không gian khơng có điều kiện điều tra trực tiếp thơng qua phân tích cụ thể Ngồi ra, đánh giá dựa vào tài liệu khứ, thay đổi nhân tố, cường độ tác động chúng phải đưa vào tính tốn lượng mưa, hoạt động nổ mìn phá đá, vận chuyển - Các phương pháp mơ phỏng, mơ hình hóa mơi trường: Mơ hình động khối trượt dòng chảy mơ máy tính dựa phương trình tốn học mơ hình SINMAP, CHASM dựa phân tích tham số định tính gữa động dòng chảy độ dốc Điều đáng nói mơ hình xác định thời gian chuyển động sườn dốc dựa việc quan trắc cường độ mưa, điều kiện độ dốc sườn cụ thể Việc mô dựa mô hình số mơ hình địa kỹ thuật SLOPE/W, CTRAN/W (GEO-Slope, 2018), GALENA Kumar Sanoujam năm 2006, CLARA-W Gilson năm 2008, cho phép đưa kịch ứng với điều kiện đầu vào điều kiện biên khác nhau, đồng thời tính tốn xác hệ số an tồn phương án Tuy nhiên, mơ đòi hỏi thơng tin đầu vào chi tiết 12 lượng mưa, cường độ mưa, khả bão hòa đất, sử dụng đất… thơng số khó quan trắc xác Một hướng khác mơ hình số sử dụng đánh giá nguy xảy tai biến, đặc biệt liên quan đến khối đá cứng vùng khai thác mỏ sử dụng mơ hình Lý thuyết khối (Block Theory Việc phân chia khối đất đá thành cấu trúc riêng biệt cho phép phân tích chi tiết khơng nguy xảy tai biến mà giúp ước lượng kích thước khối trượt, giúp cho việc đề xuất giải pháp xử lý có độ xác cao Các phương pháp tiếp cận tương tự sử dụng để mô cho khu vực lớn cho vùng mỏ cụ thể, nơi có hoạt động khai khoáng với độ phân giải cao [26] Thời gian gần đây, với trợ giúp công nghệ viễn thám, khả đánh giá rủi ro khu vực có nguy xảy tai biến tỏ rõ hiệu đáng kể Cùng với phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin, hầu hết công tác quan trắc tự động hố để phát đưa cảnh báo cố cách xác kịp thời góp phần khơng nhỏ để giảm thiểu thiệt hại tính mạng tài sản tượng tai biến gây Hiện nay, nguồn thơng tin liệu vị trí xảy tai biến, yếu tố thu thập nhiều chi tiết sử dụng công nghệ GIS, viễn thám, ảnh hàng không hay từ trạm quan trắc mơi trường tự động, trạm khí tượng thủy văn… trở nên dễ dàng xác Với lượng liệu lớn phong phú đó, kỹ thuật khai phá liệu (data mining) sử dụng để xây dựng mô hình dự báo tai biến Các nghiên cứu thực cho nhiều đối tượng loại hình tai biến khác đánh giá tổng quát nguy ô nhiễm môi trường khai thác khoáng sản ([27], [28], [29], [30]) Bên cạnh có số nhà khoa học nghiên cứu đánh giá dạng tai biến liên quan đến biện pháp khai thác ([23], [24]), nghiên cứu tổn thương ước lượng rủi ro ([31]; [32], [33], [34], [35]), phương pháp đánh giá tai biến ([36], [37], [38], [39]) Nhóm phương pháp phân tích thống kê kết hợp phân tích ảnh viễn thám công nghệ GIS xem hệ phương pháp có hiệu cao điều tra, nghiên cứu đánh giá tai biến môi trường Trong phương pháp thống kê, việc đánh giá nguy xảy tai biến (susceptibility) đánh giá định lượng thơng qua tích hợp mức độ nhạy cảm yếu tố thành phần thể thơng qua tỷ số tần suất Trong mơ hình sử dụng xác suất, việc tính tốn tỷ số tần suất (frequency ratio) cách tiếp cận bản, dựa sở phân tích quan hệ phân bố vị trí xảy tai biến yếu tố ảnh hưởng nhằm tìm mối tương quan phạm vi khu vực nghiên cứu Các yếu tố ảnh hưởng thể dạng đồ với lớp khác tích hợp phần mềm GIS Tỷ số tần suất lớp tỷ số tỷ lệ phần trăm diện tích (hoặc điểm) vị trí xảy tai biến lớp so với tổng số diện tích (hoặc điểm) vị trí xảy tai biến vùng nghiên cứu tỷ lệ phần trăm diện tích lớp so với tổng diện tích vùng nghiên cứu Nói cách khác tỷ số tần suất lớp tỷ số mật độ tai biến lớp so với mật độ tai biến trung bình toàn vùng Tỷ số tần suất thể tỷ số diện tích tai biến xảy tồn diện tích nghiên cứu tỷ số xác suất xảy trượt đất không trượt đất [40] Các mơ hình tính tốn thơng kê sử dụng GIS thực chất việc chồng chập có trọng số đồ yếu tố thành phần gây tai biến với giá trị số thể trọng số để tạo đồ số nguy xảy tai biến Việc phân chia giá trị theo lớp cho tranh 13 nguy trượt lở khu vực nghiên cứu Theo Schuster (1996), chọn 20 nhân tố để nghiên cứu trượt đất tùy theo quy mô mức độ chi tiết nguồn tài liệu thu thập Bên cạnh đó, việc đánh giá xác suất xảy tai biến theo thời gian dựa giả thiết: xác suất xuất tai biến có liên quan đến xác suất xuất ngưỡng mưa hoạt động tai biến không xảy xảy mà lượng mưa nằm ngưỡng mưa [41] Đánh giá xác suất trượt đất theo thời gian thường dựa vào hai phân phối xác suất: phân phối nhị thức phân phối Poisson Các phương pháp nghiên cứu đại tập trung vào việc định lượng hoá thông số đầu vào ước lượng mức độ rủi ro đạt nhiều kết khả quan Trong số này, kể đến mơ hình xây dựng GIS để phân tích dự báo khả hình thành phát triển dạng tai biến địa chất môi trường ([42], [ 43], [44]) Việc xử lý ảnh kết hợp với thông tin địa chất, địa mạo, hoạt động kiến tạo, vỏ phong hóa, điều kiện thủy văn tác động hoạt động khai khoáng cho phép tạo mơ hình tổng hợp, phục vụ tốt cho công tác điều tra, đánh giá tai biến địa chất bảo vệ môi trường Các phương pháp đánh giá nguy xảy tai biến thường xây dựng dựa giả thiết ([45], [46]) - Q khứ chìa khóa cho tương lai, khu vực xảy tai biến thường có nguy tiếp tục xảy tương lai Do vậy, việc thu thập số liệu chi tiết đặc điểm vị trí xảy tai biến quan trọng trọng dự án đánh giá nguy tai biến - Các vùng có điều kiện mơi trường (như đặc điểm địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, địa mạo, trạng sử dụng đất ) với vùng xảy tai biến có nguy xảy tương lai Bên cạnh đó, hàng năm, tổ chức quốc tế nghiên cứu tai biến địa chất môi trường thường tổ chức nhiều hội nghị, đưa hướng dẫn, giới thiệu nghiên cứu chuyên đề cụ thể, xác định dạng tai biến địa chất, xác định vùng tổn thương khả chịu tổn thương tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khống sản, đánh giá thiệt hại từ rủi ro mơi trường, đặc biệt việc áp dụng phương pháp công nghệ ([47], [48], [49], [50]) Các hội nghị thường tổ chức điểm nóng tai biến môi trường Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Thụy Sỹ, Nepal… Kết đạt nghiên cứu, hướng dẫn học hỏi áp dụng cho tình hình thực tế cụ thể Việt Nam Như vậy, thấy số lượng cơng trình nghiên cứu tai biến mơi trường giới lớn triển khai từ sớm, tập trung chủ yếu nước phát triển Việc ứng dụng công nghệ đại, phương pháp mơ hình tính tốn cho phép nhà nghiên cứu xây dựng sản phẩm có độ tin cậy cao việc dự báo nguy xảy tai biến Tại Việt Nam Trong năm gần đây, tai biến môi trường liên quan đến khai thác khoáng sản xảy rộng khắp, liên tục nhiều vùng nước ta, gây nhiều thiệt hại nghiêm trọng người Các hoạt động khai thác phá vỡ cân tự nhiên khu mỏ, đồng thời tác động điều kiện địa chất nội, ngoại sinh, biến đổi khí hậu tồn cầu kèm với biến đổi thời tiết thất thường gây mưa lớn thúc đẩy trình tai 14 biến ngày phát triển mạnh mẽ, quy mô ngày lớn với mức độ thiệt hại ngày tăng, đe dọa đến tính mạng người phát triển kinh tế bền vững Điều kiện địa hình tỉnh Nghệ An - Hà Tĩnh thường có độ dốc lớn, có lượng địa hình lớn, đồng thời với mạng lưới sơng suối dốc, khả tích luỹ nước nhanh Các vùng tập trung tài nguyên khai thác khoáng sản thường phân bố khu vực có địa hình cao sườn núi, núi có độ dốc lớn nên dễ bị tác động tượng trượt lở đất đá, lũ bùn thải mưa lớn kéo dài nhiều ngày Tại khu mỏ khai thác đá quặng, việc đổ bỏ đất đá thải tạo tiền đề cho mưa lũ bồi lấp sông suối, thung lũng đồng ruộng phía chân bãi thải khu vực lân cận Khi có mưa lớn thường gây dòng bùn di chuyển xuống vùng thấp, vùng đất canh tác, gây tác hại tới hoa màu, ruộng vườn, nhà cửa Vào mùa mưa lũ thường gây lũ bùn đá, gây thiệt hại tới môi trường hoạt động kinh tế-xã hội khác Việc khai thác đá vật liệu xây dựng gây phá hoại cảnh quan mơi trường, gây nhiễm khơng khí nguy đá lở ảnh hưởng đến tính mạng người Tại vùng khai thác khoáng sản ven biển, dễ bị tác động nước lũ, nước biển dâng, đặc biệt vùng sa khoáng titan lộ mặt cát dễ bị ngập nước biển đưa vào khai thác, đồng thời việc bóc đất phủ khai thác sâu để lại nhiều hồ chứa nước mặt bị ô nhiễm Ngồi ra, việc khai thác cát lòng sơng gây xói lở bờ, ảnh hưởng cơng trình giao thơng, gây ô nhiễm nguồn nước ([51], [52]) Các nghiên cứu chủ yếu liên quan đến khả ô nhiễm môi trường đất, nước, khơng khí phát tán kim loại nặng phóng xạ ([53], [54]), nghiên cứu phương pháp cải tạo, xử lý nguy tai biến môi trường, sử dụng hợp lý tài nguyên môi trường, phục vụ phát triển bền vững ([55], [56], [57], [58], [59], [60]) Các nghiên cứu chủ yếu đánh giá chung nguy xảy tai biến địa chất khai trường, khu chế biến khoáng sản, bãi thải…, nguy phá vỡ đập quặng đuôi khả sụt, lún hậu chúng lên bề mặt địa hình Đồng thời, đánh giá khả tích tụ phát tán chất thải rắn, nguy gây ô nhiễm môi trường phát tán hạt bụi, hợp chất kim loại dòng thải mỏ, axit hố thuỷ vực đất, đặc biệt khu vực sản xuất nơng nghiệp tập trung dân cư Ngồi có cơng trình khoa học đánh giá tai biến địa chất chung, nghiên cứu hoạt động người khai thác khoáng sản tác nhân quan trọng ([61], [62], [63], [64]) Trong đề án nghiên cứu tổng hợp kể đến đề tài “Nghiên cứu đánh giá tổng hợp loại hình tai biến địa chất lãnh thổ Việt Nam” Trần Trọng Huệ năm 2004 Đây cơng trình nghiên cứu quy mơ cấp lãnh thổ với tỷ lệ 1:1.000.000 Đề tài tiến hành nghiên cứu dạng tai biến từ hoạt động trượt lở, lũ quét, tai biến địa hoá… cho toàn lãnh thổ bao gồm khu vực khai thác khoáng sản kết phân vùng với tỷ lệ nghiên cứu nhỏ Hiện nay, nước ta tiến hành thực đề án Chính phủ “Điều tra, đánh giá phân vùng cảnh báo nguy trượt lở đất đá vùng miền núi Việt Nam” Đề án kéo dài từ 2012-2022 thực khảo sát thu thập trạng tai biến, bao gồm số liệu khu vực khai thác khoáng sản Do nghiên cứu tỷ lệ nhỏ, kết phân vùng chủ yếu sử dụng phương pháp chuyên gia phương pháp phân tích thứ bậc AHP/ANP, phương pháp chồng chập số (index overlay) Các nghiên cứu đáp ứng công tác quy hoạch vùng, lãnh thổ, định hướng cho nghiên cứu tiếp theo, giúp số địa phương lập kế hoạch phòng tránh tai biến quy hoạch chung phát triển kinh tế xây dựng cơng trình Tuy nhiên kết 15 chưa có khả sử dụng phục vụ cho quy hoạch chi tiết khu vực nhỏ từ cấp huyện trở xuống Đặc biệt khu vực có hoạt động khống sản tập trung thường tương đương với diện tích cấp hành thơn, cấp xã Bên cạnh đó, nghiên cứu tiến hành điều tra, khảo sát ảnh hưởng môi trường tự nhiên, chủ yếu mang tính chất điều tra trạng, đáp ứng phần công tác định hướng quy hoạch phát triển vùng lãnh thổ mà chưa nghiên cứu đánh giá mức độ ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, khả chịu tổn thương môi trường, đánh giá thiệt hại từ rủi ro môi trường trình khai thác khống sản Đồng thời, mối quan hệ dạng tai biến yếu tố nguy phương pháp tính tốn định lượng sở ứng dụng công nghệ GIS chưa nghiên cứu hệ thống Các nghiên cứu nguy tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khoáng sản [65] nghiên cứu chi tiết tỷ lệ vùng cho khu vực cụ thể làm sáng tỏ trạng, nguyên nhân đánh giá nguy xảy tai biến Tại số khu vực cụ thể xây dựng đồ cảnh báo nguy xảy tai biến đưa kiến nghị giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại [66] Nghiên cứu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khoáng sản dần tiến hành theo trình tự thống gồm bước: Nghiên cứu lịch sử trạng; nguyên nhân gây phát sinh; phân vùng cảnh báo nguy cơ, đề xuất giải pháp phòng tránh giảm nhẹ thiệt hại, nhiên riêng phần đánh giá đối tượng chịu tổn thương lượng hóa thiệt hại tương đối hạn chế Tại nghiên cứu này, phương pháp tính tốn định lượng sử dụng toán thống kê sử dụng phương pháp số thống kê (statistical index), hệ số tin cậy (certainty factor), thống kê Bayes (Bayes statistics) ([67], [68], [69]), phương pháp hồi quy tuyến tính (linear regression), hồi quy đa biến (multivariate regression) … để ước lượng trọng số sử dụng phân tích mối quan hệ khả xảy tai biến yếu tố môi trường liên quan Các nghiên cứu cho thấy, loại tai biến, mức độ tác động yếu tố nguyên nhân có biểu khác nhau; Ở khu vực, vai trò yếu tố nguyên nhân loại tai biến thể khác nhau; Mỗi loại tai biến hình thành thường nhóm yếu tố ngun nhân gây nên; Các yếu tố có mối quan hệ khăng khít tác động qua lại với làm gia tăng độ nhạy cảm tai biến Trong đặc biệt cho thấy, hoạt động phát triển kinh tế người, cụ thể hoạt động khai thác mỏ, đóng vai trò thúc đẩy việc hình thành số tai biến Các nghiên cứu khác đánh giá tai biến môi trường gần chủ yếu nghiên cứu đánh giá thiệt hại môi trường sinh thái hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt ảnh hưởng biến đổi khí hậu Liên quan đến đánh giá rủi liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản, kết nghiên cứu bước đầu đạt thành tựu đáng kể, thành lập đồ trạng tai biến môi trường với quy mô khác nhau, đánh giá cụ thể tác động khai thác khoáng sản đến môi trường đồng thời xác định yếu tố tự nhiên nhân sinh ảnh hưởng đến nguy tai biến môi trường Trong nhiều cơng trình nói khoanh vùng dự báo nguy tiềm ẩn tai biến đưa biện pháp trước mắt lâu dài phục vụ phát triển bền vững cho kinh tếxã hội nước ta Các nghiên cứu mục tiêu góp phần quy hoạch sử dụng hợp lý tài ngun lãnh thổ có ý nghĩa việc định hướng xây dựng kinh tế xã hội bền vững địa phương khu vực khai thác khoáng sản 16 Các nghiên cứu cập nhật gần đây, tác giả sử dụng phương pháp phân tích liệu lớn (big data) đánh giá nguy xảy tai biến khu vực có hoạt động khống sản Hướng nghiên cứu sử dụng giải pháp học máy (marchine learning) khai phá liệu (data mining) xây dựng mơ hình dự báo nguy xảy tai biến nhiều nhà nghiên cứu sử dụng [70, 71, 72] Nhóm nghiên cứu tai biến mơi trường mà NCS thành viên ứng dụng kiến thức trí tuệ nhân tạo (AI) thuật toán tối ưu bầy đàn (Particle Swarm Optimization - PSO) phục vụ cho việc xây dựng đồ nguy xảy tai biến Phương pháp sử dụng chủ yếu bao gồm phương pháp khai phá liệu (data mining) mơ hình định (decision tree), mạng nơron nhân tạo (artificial neural network), phương pháp vectơ hỗ trợ (support vector machine), thuật toán Apriori Hiện nay, phương pháp tối ưu hóa (optimization) sử dụng thuật tốn sinh học (bioinspired algorithms) mơ hình tối ưu đàn kiến (ant colony), thuật toán tối ưu bầy ong (Artificial Bee Colony - ABC), thuật tốn bầy đom đóm (Firefly algorithm), tiến hóa vi phân (differential evolution)… tác giả nhóm nghiên cứu sử dụng nhằm giúp việc ước lượng trọng số hội tụ nhanh Từ nghiên cứu giới Việt Nam, nhận xét số kết sau: - Các dạng tai biến liên quan đến hoạt động khoáng sản chủ yếu bao gồm tượng sạt lở sườn tầng moong khai thác, bãi thải, nguy vỡ đập quặng đuôi, gây khả tích tụ phát tán chất thải rắn, nhiễm môi trường phát tán hạt bụi, hợp chất kim loại dòng thải mỏ, acit hoá thuỷ vực đất - Nguy xảy tai biến môi trường chủ yếu xảy tác động nhóm yếu tố gồm nhóm yếu tố tự nhiên điều kiện địa chất nền, đặc điểm thạch học, cấu trúc, kiến tạo, đặc điểm địa hình, độ dốc, lượng mưa… nhóm yếu tố nhân sinh phương thức khai thác mỏ, độc dốc sườn tầng, hoạt động vận chuyển, nổ mìn phá đá… - Các phương pháp phân tích định tính dần thay nghiên cứu định lượng phương pháp tính tốn đại, sử dụng phối hợp mơ hình tính tốn thống kê GIS, viễn thám, sử dụng liệu lớn (big data) phân tích mối quan hệ nguy xảy tai biến yếu tố môi trường liên quan Các phương pháp thực với nhiều đối tượng tai biến, nhiều tỷ lệ nghiên cứu khác dần đưa vào nghiên cứu ảnh hưởng môi trường hoạt động khai khoáng - Các nghiên cứu tai biến môi trường giới nghiên cứu tồn diện, từ phân tích trạng tai biến (hình thái, nguồn gốc, chế yếu tố phát sinh, cường độ, tần suất hậu ), độ nhạy cảm môi trường tự nhiên hoạt động người nguy xảy tai biến, lập đồ phân vùng tai biến, cuối đánh giá tổn thương phân tích rủi ro - Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu tiến hành xây dựng mạng lưới quan trắc với phương tiện kỹ thuật nghiên cứu đại, giám sát cảnh báo phù hợp tiến hành nước phát triển Việc tăng cường sử dụng công nghệ địa không gian bao gồm nguồn tư liệu ảnh viễn thám hệ thống thông tin địa lý (GIS) mơ hình hố q trình tai biến nhằm dự báo xác diễn biến tai biến 17 - Việc nghiên cứu phòng tránh giảm nhẹ tai biến trở thành nhiệm vụ tồn cầu, nhiều nước quan tâm Trong đó, việc nghiên cứu lập đồ tai biến bước khơng thể thiếu q trình quy hoạch tổng thể nhiều quốc gia vùng lãnh thổ Ở nhiều nước, xây dựng chiến lược quốc gia nghiên cứu phòng tránh giảm nhẹ tai biến, bao gồm khu vực hoạt động khai thác khoáng sản, nhiều cách tiếp cận tổ hợp phương pháp áp dụng thành công Các kiến thức thường xuyên cập nhật, chia sẻ tai hội nghị, hội thảo khoa học lớn ngành, giúp cho việc tiếp cận áp dụng thực tế Việt Nam trở nên dễ dàng Nguyên tắc lựa chọn phương pháp phân tích nguy tai biến mơi trường Kết q trình tích hợp thông tin nhiều lớp nhạy cảm việc xây dựng đồ phân vùng tai biến thống kê không gian phân bố để dự báo khu vực có khả xảy tai biến tương lai Các đồ dự báo nguy xảy tai biến xây dựng dạng xác suất Xác suất xảy tai biến khả xảy cố khu vực cụ thể dựa việc phân tích mối quan hệ xuất vị trí xảy tai biến với yếu tố liên quan với Các hệ phương pháp đánh giá phân vùng tai biến phát triển phong phú, kể đến như: Các phương pháp đo vẽ trực tiếp (đo vẽ địa mạo phân tích tài liệu viễn thám, ảnh hàng không), phương pháp kinh nghiệm (hệ chuyên gia, AHP), phương pháp phù hợp với nghiên cứu ban đầu, tỷ lệ nhỏ (1:100.000-1:1.000.000), số liệu chưa đầy đủ chưa có kết khảo sát thực địa Các phương pháp tính tốn định lượng kể đến phương pháp số (mơ hình thống kê Bayes, phân tích cặp, số thống kê), phương pháp toán thống kê (phương pháp xác suất, hồi quy đa biến, hồi quy logic, phương pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo mạng nơron thần kinh, logic mờ, định…), phương pháp đòi hỏi nguồn số liệu khảo sát chi tiết, đánh giá kết dựa tương tác nhiều thông số, phù hợp với nghiên cứu tai biến tỷ lệ trung bình (1:25.000-1:50.000) Cuối phương pháp dựa đặc tính địa kỹ thuật (các mơ hình khoanh vẽ số ổn định (SINMAP), mơ hình ước tính lượng mưa xâm nhập tính tốn ổn định sườn vùng theo sơ đồ lưới (TRIGRS), phương trình cân giới hạn, hệ phương pháp số phương pháp phân tử hữu hạn (FEM), mơ hình số độ cao (DEM), phương pháp phân tích biến dạng khơng liên tục (DDA), lý thuyết phân tích khối…), phương pháp mơ hình hố chi tiết, áp dụng cho diện tích nhỏ vị trí cụ thể kết thường mô tả dạng hệ số an toàn, nhiên để áp dụng phương pháp cần nhiều thời gian tiền bạc để thu thập số liệu chi tiết, thích hợp cho nghiên cứu tai biến địa chất tỷ lệ lớn (>1:10.000) 18 Hình 1-1 Hệ phương pháp phân tích tai biến Việc lựa chọn phương pháp phân tích tai biến nói chung phụ thuộc vào nguồn số liệu ban đầu đặc điểm cụ thể tượng tai biến khu vực nghiên cứu Bảng 1.1 Khả ứng dụng phương pháp phân tích tai biến Tỷ lệ nghiên cứu Hệ phương pháp Nhỏ (< 1:100.000) Khơng tốt Trung bình (1:25.000 đến 1:100.000) Trung bình Lớn (1:5.000 đến 1:25.000) Tốt Chi tiết (> 1:5.000) Tốt Tốt Tốt Trung bình Trung bình Các phương pháp phân tích số Trung bình Tốt Tốt Trung bình Các phương pháp thống kê Không tốt Tốt Tốt Trung bình Các phương pháp địa kỹ thuật Khơng tốt Khơng tốt Trung bình Tốt Đo vẽ trực tiếp Các phương pháp kinh nghiệm Tùy nguồn số liệu thu thập khu vực cụ thể lựa chọn phương pháp phù hợp cho việc đánh giá vai trò ảnh hưởng yếu tố liên quan tới tượng tai biến thể khác trình tích hợp thơng tin tìm vùng hội tụ yếu tố gây tai biến Khái quát chung trạng môi trường khu vực nghiên cứu Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, nhân văn a Vị trí địa lý 19 Khu vực nghiên cứu tỉnh có diện tích lớn Việt Nam thuộc vùng Bắc Trung Bộ, có tọa độ địa lý từ 7o53'50'' đến 20o00' vĩ độ Bắc từ 103o52' đến 106o30'20'' kinh độ Đông [73] b Đặc điểm địa hình, địa mạo Khu vực nghiên cứu nằm Đơng Bắc dãy Trường Sơn, địa hình đa dạng, phức tạp bị chia cắt hệ thống đồi núi, sông suối hướng nghiêng từ Tây sang Đông Địa hình đồi núi chiếm 80% diện tích tự nhiên, đồng có diện tích nhỏ, bị chia cắt dãy núi, sơng suối, có dạng địa hình sau [73]: Núi trung bình uốn nếp khối nâng lên mạnh, Núi thấp uốn nếp nâng lên yếu, Thung lũng kiến tạo - xâm thực, Vùng đồng Hà Tĩnh nằm dọc theo ven biển với có địa hình trung bình 3m, bị uốn lượn theo mức độ thấp cửa biển từ vùng đồi núi phía Tây, phía Nam hẹp Nhìn chung, địa hình tương đối phẳng vùng hình thành phù sa sông suối lớn tỉnh, đất có thành phần giới từ thịt trung bình đến nhẹ c Đặc điểm khí tượng - thủy văn Khu vực nghiên cứu nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu tác động trực tiếp gió mùa Tây - Nam khơ nóng (từ tháng đến tháng 8) gió mùa Đơng Bắc lạnh, ẩm ướt (từ tháng 11 đến tháng năm sau) Nhiệt độ đất bình qn mùa đơng thường từ 18-22oC, mùa hè bình quân nhiệt độ đất từ 25,5 - 33oC Tuy nhiên nhiệt độ đất thường thay đổi theo loại đất, màu sắc đất, độ che phủ độ ẩm đất Khu vực nghiên cứu có lượng mưa nhiều, trừ phần nhỏ phía Bắc, lại vùng khác có lượng mưa bình qn hàng năm 2000 mm, cá biệt có nơi 3000 mm d Đặc điểm mạng lưới thủy văn - Sông, suối:Tổng chiều dài sông suối địa bàn tỉnh Nghệ An 10.005 km, mật độ trung bình 10,05 km/km2 Sông lớn sông Cả (sông Lam) bắt nguồn từ huyện Mường Pẹc tỉnh Xieng Khoảng (Lào), có chiều dài 532 km (riêng đất Nghệ An có chiều dài 361 km), diện tích lưu vực 27.200 km2 (riêng Nghệ An 17.730 km2) Tổng lượng nước hàng năm khoảng 28.109 m3 14,4.109 nước mặt [73] Nhìn chung nguồn nước dồi dào, đủ để đáp ứng cho sản xuất phục vụ cho đời sống sinh hoạt nhân dân địa phương e Điều kiện kinh tế - xã hội * Nghệ An Tốc độ tăng trưởng tổng sản phẩm tỉnh năm 2015 theo phương pháp tính ước tăng 7,43% [73] Sản xuất nông, lâm nghiệp thủy sản: Tổng sản lượng lương thực năm đạt 1,2 triệu - cao từ trước đến tăng 1,02% so với kỳ Sản lượng thịt xuất chuồng ước đạt 212.000 tấn, tăng 1% kỳ Tổng sản lượng nuôi trồng khai thác thủy sản ước đạt 154,99 ngàn tấn, tăng 8,63% so với kỳ Sản xuất công nghiệp - xây dựng: Giá trị sản xuất công nghiệp - xây dựng năm 2015 ước tăng 12,2% so với năm 2014; giá trị sản xuất công nghiệp ước tăng 14,05% Giáo dục, đào tạo: Tiếp tục gặt hái nhiều thành tích kỳ thi học sinh giỏi quốc gia, khu vực, quốc tế, tuyển sinh đại học, cao đẳng với 99 học sinh đạt giải học sinh giỏi quốc 20 gia (đứng thứ nước), 03 lượt học sinh đạt giải quốc tế khu vực Tổ chức Kỳ thi THPT quốc gia năm 2015 Đến cuối năm 2015, có 933 trường đạt chuẩn quốc gia, đạt tỷ lệ 61,38% Lĩnh vực y tế: Kiểm soát tốt dịch bệnh; đảm bảo công tác khám, cấp cứu điều trị bệnh nhân tuyến; tiếp tục áp dụng thành công nhiều kỹ thuật khám điều trị Công tác dân số - kế hoạch hố gia đình đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm quan tâm đạo Hoạt động văn hóa, thể thao: Chỉ đạo tổ chức tốt hoạt động văn hoá, văn nghệ chào mừng dịp lễ, tết, ngày kỷ niệm lớn * Hà Tĩnh - Đặc điểm kinh tế: Tính đến năm 2010, tốc độ tăng trưởng kinh tế đạt 11,5%, đó: Nơng, lâm, ngư nghiệp tăng 1,92%, Công nghiệp - xây dựng tăng 22,3%, Thương mại dịch vụ tăng 9,5%, tổng sản phẩm tỉnh đạt 6.747 tỉ đồng, GDP bình quân đầu người đạt 10,5 triệu đồng/năm Cơ cấu kinh tế: Nông nghiệp: 35,01%; Công nghiệp - xây dựng: 34,56%; Dịch vụ: 30,43% [73] Cơ cấu kinh tế tỉnh Hà Tĩnh nhìn chung cân đối, tỉnh Hà Tĩnh bước chuyển dịch theo hướng tỉ trọng công nghiệp, dịch vụ ngày tăng, tỉ trọng nông nghiệp giảm - Đặc điểm dân cư: Hà Tĩnh có thành phố, thị xã, 10 huyện với 235 xã, 15 phường 12 thị trấn Theo kết điều tra ngày 1/4/1999, tỉnh Hà Tĩnh có 1.268.968 người, năm 2006 dân số đạt mức 1.245.670 người, năm 2009 đạt 1.226.360 người tính đến năm 2010 dân số Hà Tĩnh đạt mức 1.227.673 người Về dân số, Hà Tĩnh đứng thứ 21 63 tỉnh, thành phố nước đứng thứ tỉnh vùng Bắc Trung Bộ (sau Thanh Hóa Nghệ An) Mật độ dân số năm 2010 Hà Tĩnh 205 người/km2, tỉnh có mật độ dân số cao vùng Bắc Trung Bộ Tuy nhiên, dân cư phân bố không thành thị nông thôn, huyện, thị tỉnh Trong năm gần đây, tỉ lệ tăng dân số tỉnh Hà Tĩnh có xu hướng giảm dần Tuy vậy, hàng năm dân số tăng lên hàng nghìn người, tỉ lệ tăng dân số tự nhiên bình quân hàng năm xấp xỉ 0,65%, năm 2010 tỉ lệ gia tăng dân số tự nhiên tỉnh 0,6% Khái quát đặc điểm địa chất - khoáng sản vùng nghiên cứu 1.5.2.1 Đặc điềm địa chất Về cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu nằm đới Thanh - Nghệ Tĩnh ven rìa đới nâng Phu Hoạt Đới Thanh - Nghệ Tĩnh nằm đứt gãy sâu: đứt gãy Sông Mã phía đơng bắc, đứt gãy Rào Nậy phía tây nam đứt gãy Điện Biên - Lai Châu phía tây Tham gia vào cấu trúc có nhiều thành tạo địa chất tuổi từ Proterozoi muộn đến Đệ Tứ, thành phần gồm đá trầm tích, magma, biến chất [74] - Các đá biến chất lộ phần trung tâm đới Phu Hoạt thuộc hệ tầng Bản Khạng, tuổi Proterozoi muộn - Cambri sớm Thành phần gồm đá phiến thạch anh mica chứa silimalit, disten, granat, quaczit, plagiogneis Ngồi ra, rìa khối magma xâm nhập có khối lượng lớn đá biến chất nhiệt, biến chất trao đổi đá phiến thạch anh - mica - felspat, đá sừng có granat - silimalit - epidot, đá hoa thuộc diện phân bố đá biến chất phát loại khoáng sản thiếc, đá quý…([74], [75]) - Các đá trầm tích lục nguyên phân bố phần lớn diện tích tỉnh Các đá thành phần chủ yếu hệ tầng Sông Cả, Huổi Nhị, Nậm Tầm, Huổi Lôi, La Khê, Đồng 21 Trầu, Qui Lăng, Đồng Đỏ tuổi từ Ordovic đến Trias Thành phần gồm cuội, sạn kết, cát kết, bột kết, đá phiến sét Các trầm tích thường có chiều dày lớn, có tới vài nghìn mét Trong điều kiện thuận lợi, đá có thành phần hạt mịn đá phiến sét, bột kết phong hố thành sét có chất lượng tốt, đạt yêu cầu sét xi măng, sét gạch ngói Anh Sơn, Cồn Vang, Nam Thái Riêng hệ tầng Đồng Đỏ có chứa than đá, gặp Phu Sáng, nhiên quy mô nhỏ chất lượng khơng cao ([74], [75]) - Các đá trầm tích carbonat chiếm khối lượng lớn Chúng thành phần chủ yếu hệ tầng Nậm Kắn, Bắc Sơn, Hoàng Mai phần hệ tầng Huổi Lôi, La Khê, Đồng Trầu tuổi từ Devon đến Trias Các đá vơi hệ tầng Bắc Sơn, Hồng Mai tạo thành khối núi lớn Quỳnh Lưu, Đô Lương, Anh Sơn, Con Cng Các đá trầm tích gồm đá thạch anh sericit, quaczit, cát kết dạng quaczit, cát kết, bột kết hệ tầng Sông Cả (O3-S1sc) phân bố chủ yếu phía tây tỉnh Hà tĩnh ([74], [75]) - Các trầm tích Đệ Tứ phân bố chủ yếu khu vực đồng bằng, ven biển dọc theo sông, suối lớn Đây thành tạo cung cấp vật liệu xây dựng dồi cát cuội sỏi, sét gạch ngói, ngồi có than bùn, titan… Ở khu vực miền núi, trầm tích chứa sa khoáng thiếc, vàng, đá quý, monazit,… phân bố dọc theo sông Cả, sông Con thung lũng suối Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Tân Kỳ, Tương Dương…([74], [75]) - Các đá xâm nhập phân bố thành khối có kích thước khác Đá granit thuộc phức hệ Đại Lộc, Sông Mã, Phia Bioc, Bản Muồng, Bản Chiềng, Trường Sơn tạo thành khối lớn Nậm Giải (270km2), Mường Xén (400km2), Bản Chiềng (200km2) Đây nguyên liệu sản xuất đá xây dựng, đá ốp lát phong phú Các đá phức hệ Bản Chiềng liên quan đến khống hố thiếc, wolfram - Các đá magma phun trào chủ yếu có tuổi Mesozoi Kainozoi Trong Mesozoi, phun trào gặp hệ tầng Đồng Trầu, Mường Hinh tuổi Trias, diện phân bố không lớn, rải rác đông bắc Mường Xén, Quế Phong, Quỳ Châu, Con Cuông, Đô Lương thành phần gồm ryolit, ryodacit [75] Các đá trầm tích - phun trào bao gồm cuội kết tuf, bột kết, đá phiến, cát kết xen ryolit, felzit tuf chúng thuộc hệ tầng Đồng Trầu (T2ađt) phân bố thành dải kéo dài từ Kỳ Anh qua Can Lộc đến Hương Sơn Hà Tĩnh 1.5.2.2 Đặc điểm phân bố khoáng sản Khu vực nghiên cứu nơi giàu tiềm khoáng sản Các hoạt động thăm dò khai thác khống sản diễn từ nhiều năm Tuy nhiên, đến năm 1997, sau luật khoáng sản đời, hoạt động thăm dò khai thác khống sản chấn chỉnh bước đầu ngành chức quản lý thống Kết công tác điều tra tài nguyên khoáng sản địa bàn khu vực nghiên cứu ghi nhận 280 mỏ, điểm khoáng sản, biểu khoáng sản 35 loại khoáng sản rắn thuộc nhóm nguồn nước nóng - nước khống [76] Cụ thể là: Nhiên liệu khống có than đá, than nâu Khống sản kim loại gồm có sắt, mangan, titan, chì, kẽm, đồng, thiếc, wolfram, arsen, bauxit, vàng, monazit Ngun liệu hố phân bón có barit, than bùn, phosphorit, đá vôi trắng Nguyên liệu gốm sứ vật liệu chịu lửa có sét, kaolin, felspat, dolomit, bột màu Nguyên liệu kỹ thuật đá quý có thạch anh tinh thể, đá quý bán quý (corindon, spinel, rubi, saphir) 22 Vật liệu xây dựng có đá vơi xi măng, sét xi măng, bazan phụ gia xi măng, sắt phụ gia xi măng, cát silic, silic hoạt tính, đá ốp lát, đá xây dựng, cát cuội sỏi, laterit, sét gạch ngói… Nước nóng - nước khống Hiện trạng khai thác, chế biến khoáng sản 1.5.3.1 Hiện trạng khai thác, chế biến khoáng sản Theo số liệu thu thập Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh, tính đến thời điểm tháng năm 2019, địa bàn tỉnh có 315 cấp phép khai thác (Nghệ An 130 mỏ, Hà Tĩnh 150 mỏ), gồm Bộ Tài nguyên Môi trường cấp 25 giấy phép, số lại UBND tỉnh cấp [76] Kết khảo sát, điều tra thực địa xác định địa bàn hai tỉnh Nghệ An Hà Tĩnh có 320 mỏ khai thác 34 xưởng chế biến khoáng sản loại gồm khoáng sản nhiên liệu mỏ, khoáng sản kim loại 43 mỏ, khống chất cơng nghiệp 20 mỏ khống sản làm vật liệu xây dựng 253 mỏ (số liệu thời điểm điều tra) a Nhóm nhiên liệu: khai thác mỏ than đá mỏ than Khe Bố, xã Tam Quang, huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An với sản lượng hàng năm đạt 20.000 b Nhóm kim loại: có 43 mỏ khai thác [76] đó: - Quặng sắt khai thác mỏ gồm Quỳ Hợp mỏ, Anh Sơn mỏ, Quế Phong mỏ, Thạch Hà mỏ Vũ Quang mỏ Công suất khai thác mỏ từ 30.000 đến 600.000 tấn/năm Tổng sản lượng khai thác quặng sắt 500.000 tấn/năm (trong Nghệ An 170.000 tấn, Hà Tĩnh 330.000 tấn) - Quặng mangan khai thác mỏ, vùng Phụ cận Thành phố Vinh mỏ, khu Tân Hợp (Tân Kỳ) mỏ, vùng Đức Thọ - Can Lộc mỏ Phía Tây thành phố Hà Tĩnh mỏ Công suất khai thác mỏ từ 1.500 đến 40.000 tấn/năm Tổng sản lượng hàng năm đạt 80.000 (Nghệ An 30.500 tấn, Hà Tĩnh 50.000 tấn) - Quặng titan sa khoáng khai thác mỏ dọc ven biển huyện Thạch Hà, Cẩm Xuyên Kỳ Anh Công suất khai thác mỏ từ 14.640 đến 647.000 tấn/năm Tổng sản lượng trung bình hàng năm đạt 1.000.000 Do trữ lượng ngày cạn kiệt nên sản lượng năm sau giảm so với năm trước - Quặng thiếc chủ yếu khai thác địa bàn huyện Quỳ Hợp 13 mỏ, Anh Sơn mỏ, tổng số 14 mỏ (trong thiếc gốc mỏ, thiếc sa khống mỏ); cơng suất mỏ từ 9,7 đến 30.000 tấn/năm Tổng sản lượng khai thác hàng năm đạt 10.000 quặng thiếc - Quặng chì - kẽm mỏ, khai thác huyện Anh Sơn mỏ, Tân Kỳ mỏ Con Cuông mỏ Công suất khai thác mỏ từ 2.000 đến 33.000 tấn/năm Tổng sản lượng khai thác hàng năm đạt 42.000 quặng chì - kẽm - Quặng bauxit nhôm khai thác mỏ huyện Quỳ Châu, tỉnh Nghệ An; sản lượng khai thác 15.000 quặng/năm - Vàng sa khoáng mỏ, khai thác lòng sơng Cả (đoạn từ Con Cng đến Tương Dương), vùng Tương Dương mỏ, Con Cuống mỏ Công suất khai thác mỏ từ 36 đến 45 kg/năm Tổng sản lượng hàng năm đạt 80kg vàng c Nhóm khống chất cơng nghiệp: có 20 mỏ khai thác barit, đá vơi trắng [76]Trong đó: - Barit mỏ, khai thác huyện Nghi Lộc mỏ Yên Thành mỏ Công suất khai thác mỏ 12.000 tấn/năm Tổng sản lượng khai thác hàng năm khoảng 3.000 23 - Đá vôi trắng 18 mỏ, chủ yếu khai thác địa bàn huyện Quỳ Hợp (Nghệ An) Mỗi mỏ có diện tích từ đến 42ha, công suất khai thác từ 3.000 đến 400.000 m3/năm Tổng sản lượng khai thác hàng năm triệu d Nhóm nguyên liệu xi măng: có 11 mỏ khai thác đá vôi, đá sét, đá bazan cát silic Cụ thể: - Đá vôi xi măng mỏ, mỏ thuộc huyện Quỳnh Lưu, mỏ thuộc huyện Anh Sơn Quy mô lớn mỏ đá vơi xi măng Hồng Mai A, năm khai thác triệu Tổng sản lượng đá vôi xi măng hàng năm Nghệ An đạt 3,5 triệu - Sét xi măng mỏ, cung cấp cho nhà máy sản xuất xi măng địa bàn tỉnh Nghệ An Công suất khai thác mỏ từ 25.000 đến 85.000 tấn/năm Tổng sản lượng khai thác hàng năm đạt 80.000 - Bazan mỏ, khai thác địa bàn huyện Nghĩa Đàn, Quỳnh Lưu Trong mỏ có tổng sản lượng khai thác hàng năm đạt 150.000 tấn; mỏ lại xây dựng, chưa khai thác sản phẩm - Cát silic mỏ Quỳnh Lưu (mỏ Núi Sồi Cồn Ran) Công suất khai thác mỏ từ 60.000 đến 90.000 tấn/năm Tổng sản lượng hàng năm đạt 140.000 Sản phẩm khai thác từ mỏ cát silic cung cấp cho nhà máy xi măng Hoàng Mai Nghi Sơn để làm phụ gia e Nhóm vật liệu xây dựng thơng thường: có 242 mỏ, chiếm 75,6% số lượng mỏ khai thác [68],Cụ thể sau: - Đá xây dựng: có 182 mỏ đá xây dựng hoạt động nằm rải rác hầu hết địa bàn huyện tỉnh (Nghệ An 113 mỏ, Hà Tĩnh 69 mỏ) Đối tượng khai thác đá granit, ryolit đá vôi; công suất khai thác mỏ từ 5.000 đến 100.000m3 Tổng sản lượng đá xây dựng đạt triệu m3/năm (Nghệ An triệu m3, Hà Tĩnh triệu m3) - Cát cuội sỏi Tỉnh Hà Tĩnh: có mỏ khai thác cát sỏi bãi bồi ven sông (Vũ Quang mỏ, Đức Thọ mỏ) Công suất khai thác mỏ từ 1.100 đến 9.000m3 Tổng sản lượng năm 90.000m3 Ngồi ra, có điểm khai thác cát sỏi nhỏ lẻ dọc theo lòng sơng Ngàn Phố, sơng Ngàn Sâu, sơng Nghèn, sơng Rào Cái, sơng Rác sơng Trí Những điểm khai thác cát sỏi nhỏ lẻ không kiểm soát sản lượng Tỉnh Nghệ An: Tại thời điểm điều tra địa bàn tỉnh Nghệ An mỏ đăng ký khai thác cát sỏi xây dựng Tuy nhiên, huyện Nghĩa Đàn, Anh Sơn, Con Cuông, Tương Dương, Đô Lương, Thanh Chương, Hưng Nguyên, Nam Đàn địa phương có sơng Lam, sơng Hiếu chảy qua UBND tỉnh cho phép doanh nghiệp khai thác, nạo vét tận thu cát sỏi nhằm mục đích đáp ứng nhu cầu vật liệu xây dựng, khơi thơng dòng chảy để tạo điều kiện thuận tiện cho việc phát triển giao thông thủy Các điểm khai thác chủ yếu dùng máy xúc gàu treo có dung tích - 2m3 cố định xà lan tự hành gọi xáng cạp Phương pháp khai thác dùng xáng cạp xúc lớp cát sỏi dày - 1,5m theo kiểu chiếu toàn chiều dài doi cát Sản lượng khai thác cát sỏi khơng kiểm sốt được, ước tính năm tỉnh Nghệ An tiêu thụ 1.500.000m3 - Sét gạch ngói: Hiện có 14 mỏ (Nghệ An mỏ, Hà Tĩnh mỏ) Tổng sản lượng khai thác đạt 350.000m3 (trong Nghệ An 200.000m3, Hà Tĩnh 150.000m3) 24 - Đất san lấp: Chủ yếu khai thác đồi thoải gần khu đô thị thành phố Vinh, thị trấn Đơ Lương, Phía Tây thành phố Hà Tĩnh, thị trấn Cẩm Xuyên, thị trấn Kỳ Anh Tại thời điểm điều tra, tỉnh Nghệ An Hà Tĩnh có 43 mỏ khai thác đất đồi phục vụ san lấp mặt khu xây dựng cơng trình giao thơng, thủy lợi Tổng sản lượng khai thác hàng năm đạt triệu m3 (trong Nghệ An triệu m3, Hà Tĩnh triệu m3) Hiện trạng khai thác loại khoáng sản thống kê bảng 1.3 1.5.3.2 Hiện trạng chế biến khoáng sản địa bàn Nghệ An - Hà Tĩnh Trên địa bàn Nghệ An - Hà tĩnh tín đến tháng năm 2019 có 34 xưởng chế biến loại khống sản gồm: kim loại, đá vơi trắng, sét gạch ngói đá xây dựng Cụ thể: - Tuyển quặng sắt, có nhà máy Cơng ty Sắt Vũ Quang đóng xã Sơn Thọ, huyện Vũ Quang, công suất tuyển 500.000 tấn/năm Quặng sắt tuyển nhà máy khai thác từ mỏ sắt Xuân Mai Hòn Bàn (huyện Vũ Quang) Tổng sản lượng tuyển quặng sắt hàng năm nhà máy 250.000 (quặng có hàm lượng ∑Fe≥65%) - Một nhà máy chế biến sâu quặng mangan Tổng cơng ty Khống sản Thương mại Hà Tĩnh, đóng phường Đậu Liêu, thị xã Hồng Lĩnh Công suất chế biến hàng năm 30.000 quặng mangan thương phẩm Quặng mangan đưa vào nhà máy chế biến khai thác từ mỏ mangan Đức Dũng, Đức Lập Thượng Lộc - Tuyển quặng mangan có xưởng, phân bố Nam Đàn Hưng Nguyên Công suất tuyển quặng mangan từ 40.000 đến 50.000 tấn/năm Tổng sản lượng tuyển quặng mangan hàng năm đạt 50.000 - Tuyển quặng chì - kẽm có xưởng, xã Thọ Sơn, huyện Anh Sơn Công suất tuyển 3.000 tấn/năm (quặng có hàm lượng Pb≥25%) - Một xưởng tuyển tinh quặng titan thị trấn Cẩm Xuyên Quặng titan khai thác từ mỏ Thạch Văn Cẩm Hòa vận chuyển xưởng để tuyển thu hồi ilmenit, zircon monazit Sản lượng tinh quặng xưởng tuyển hàng năm đạt 30.000 ilmenit, từ 3.500 đến 4.500 zircon monazit - Ba xưởng luyện thiếc huyện Quỳ Hợp Chính Nghĩa, Hồng Lương Kim loại màu Nghệ Tĩnh Quặng thiếc khai thác từ mỏ địa bàn huyện Quỳ Hợp thu gom xưởng luyện Sản lượng năm đạt 250 - Than bùn chế biến xưởng xã Nam Lộc, huyện Nam Đàn để sản xuất phân bón hữu cơ, cơng suất 15.000 tấn/năm - Chế biến đá vơi trắng có 15 xưởng xã Châu Quang, thị trấn Quỳ Hợp xã Châu Lộc (huyện Quỳ Hợp) Sản phẩm xưởng chế biến đá vôi trắng bột carbonat canxi đá ốp lát Công suất hàng năm xưởng 100.000 - 300.000 bột - triệu m2 đá ốp lát Tổng sản lượng chế biến đá vôi trắng hàng năm đạt khoảng triệu - Sét gạch ngói sản xuất gạch, ngói nhà máy đóng địa bàn huyện Hưng Nguyên, Anh Sơn, Thanh Chương, Diễn Châu (Nghệ An), Kỳ Anh, Cẩm Xuyên, Thạch Hà, Hương Sơn, thị xã Hồng Lĩnh (Hà Tĩnh) Các nhà máy gạch ngói sử dụng nguyên liệu sét pha cát từ đất phù sa thuộc diện tích trồng lúa hoa màu Sét trộn với loại phụ gia có lẫn than cám nung cơng nghệ lò tuynel Cơng suất nhà từ đến triệu viên/năm Sản lượng năm đạt 150 triệu viên gạch ngói (trong Nghệ An 90 triệu viên, Hà Tĩnh 60 triệu viên) Sản lượng chế biến loại khoáng sản thống kê bảng 1.2 25 Bảng 1.2 Tổng hợp số lượng, sản lượng mỏ khai thác khu vực Nghệ An Hà Tĩnh TT Nhóm sản I II Nhiên liệu Than đá Kim loại Theo Giấy phép cấp mỏ Số lượng Công suất thiết kế mỏ 1 17.000 T/năm 43 Sắt 7 1 IV Mangan Ilmenit Thiếc Chì - kẽm Nhơm Vàng Khống chất CN Barit Đá vôi trắng Nguyên liệu XM Đá vôi xi măng Sét xi măng 14 20 18 13 khoáng Thực tế khai thác Số lượng Sản lượng khai thác Ghi mỏ 20.000 T/năm 584.000 T/năm 500.000 T/năm 105.900 T/năm 1.342.000 T/năm 89.000 T/năm 60.000 T/năm 18.000 T/năm 134 kg/năm 14 20 18 13 80.000 T/năm 1.000.000 T/năm 10.000 T/năm 42.000 T/năm 15.000 T/năm 80 kg/năm 24.000 T/năm 2.122.000 T/năm 3.607.000 T/năm 110.000 T/năm 3.000 T/năm 2.000.000 T/năm 3.500.000 T/năm 80.000 T/năm Bazan 165.000 T/năm 150.000 T/năm Cát silic VLXD thông thường Đá xây dựng Cát cuội sỏi Sét gạch ngói Đất san lấp Xưởng chế biến Tuyển quặng Fe quặng Mn Tuyển quặng Mn Tuyển quặng Pb Tuyển quặng titan Luyện thiếc than bùn Đá vôi trắng Sản xuất gạch ngói 159.000m3/năm 140.000m3/năm V V 242 242 182 14 43 34 1 1 15 6.034.000m3/năm 92.000m3/năm 382.000m3/năm 3.400.000m3/năm 5.000.000m3/năm 90.000m3/năm 350.000m3/năm 3.000.000m3/năm 300.000 T/năm 35.000 T/năm 90.000 T/năm 4.500 T/năm 34.000 T/năm 290 T/năm 18.000 T/năm 3.200.000 T/năm 182 14 43 34 1 1 15 176 triệu viên/năm 150 triệu viên/năm 26 Không kể mỏ Thạch Khê 250.000 T/năm 30.000 T/năm 50.000 T/năm 3.000 T/năm 30.000 T/năm 250 T/năm 15.000 T/năm 3.000.000 T/năm mỏ xây dựng, chưa khai thác Theo Giấy phép cấp mỏ Thực tế khai thác TT Số lượng Công suất thiết kế Số lượng Sản lượng khai thác Ghi mỏ mỏ 10 Đá xây dựng 40.000m /năm 30.000m3/năm Tổng 354 354 (Số liệu vế sản lượng khai thác chế biến hàng năm loại khoáng sản điều tra trực tiếp mỏ) Nhóm sản khống 1.5.3.3 Một số cơng nghệ khai thác, chế biến số loại khoáng sản chủ yếu khu vực nghiên cứu  Quặng thiếc gốc Quặng thiếc gốc khai thác theo phương pháp hầm lò Cơng nghệ khai thác thủ cơng phương pháp khoan, nổ mìn, kết hợp cuốc xẻng để xúc bốc vận chuyển đất đá, quặng ngồi xe đẩy, ròng rọc thủ cơng Lò mở dọc theo đường phương thân quặng, theo hệ thống khai thác chia lớp nghiêng, chống lò gỗ với khoảng cách 50cm, khai thác phân khoảng ngắn, trừ giải cách ly tầng Quy trình khai thác: Khoan nổ mìn làm tơi đá quặng, bốc xúc, vận chuyển, nghiền sàng tuyển trọng lực thu hồi quặng tinh (Một số hình ảnh công nghệ khai thác quặng thiếc gốc thể ảnh ảnh phụ lục ảnh phần phụ lục luận án) Quặng tinh chuyển tới lò luyện, nung chảy với hố chất để tách lấy thiếc kim loại, đúc thành thỏi vận chuyển đến nơi tiêu thụ  Thiếc sa khoáng Thiếc sa khống khai thác từ trầm tích aluvi thung lũng Phương pháp khai thác lộ thiên, q trình khai thác phải hút nước tháo khơ mỏ Khai thác theo công nghệ truyền thống Cụ thể: - Tại khai trường sản phẩm chứa quặng khai thác máy tay gàu xúc theo phương pháp mở moong khấu suốt - Sản phẩm chứa quặng vận chuyển ô tô máy gạt đến bunke - Tại bunke dùng súng phun nước áp lực 4-5atm để rửa qua sàng song d = 100mm, sau chuyển qua sàng tỉnh Φ16mm - Vữa quặng (-16mm÷0,0mm) vận chuyển tự chảy máy thủy lực máy phân cấp ruột xoắn để thu hồi hạt quặng có kích thước >0,2mm - Quặng sàng 0,2mm sau máy lắng đưa vào bàn đãi để nâng hàm lượng SnO2 lên 30% (một số hình ảnh cơng nghệ khai thác quặng thiếc sa khống thể ảnh ảnh phụ lục ảnh phần phụ lục luận án) Lượng chất thải trình tuyển thu hồi quặng chiếm 99,5%; lượng nước thải khoảng 200m3/giờ Đất đá thải nước thải trình tuyển thu hồi quặng thải vào bãi  Đá hoa trắng Khai thác lộ thiên, mở moong phương pháp cắt tầng khấu suốt từ vào Sản phẩm khai thác gồm đá block, đá hộc để sản xuất bột carbonat calci làm vật liệu xây dựng thông thường Sản phẩm khai thác đá hoa trắng mỏ thu hồi khoảng 50-70%, gồm: - Đá block kích thước >0,4m3 (2-10%), dùng để cưa xẻ làm ốp lát xuất 27 - Đá hộc có kích thước u > -1/2 47 u < -1/2 c) Hàm sigmoid: f (u) = 1/[1 + exp(-au)] d) Hàm tang - hyperbol f (u) = (u) = (eu - e-u)/(eu + e-u) Trong mạng nơron thường bổ sung nút bias Đây nút thêm vào nhằm làm tăng khả thích nghi mạng nơron q trình học Trong mạng nơron có sử dụng bias, nơron có trọng số tương ứng với bias Trọng số ln có giá trị Kỹ thuật phổ biến để huấn luyện cho mạng nơron đa lớp kỹ thuật lan truyền ngược (backpropagation) Kỹ thuật lan truyền ngược gồm giai đoạn: - Lan truyền tiến (tính output nơron) - Lan truyền ngược (thay đổi trọng số cung, dùng thông tin gradient hàm lỗi) Quá trình huấn luyện (học) mạng nơron, thực chất trình tìm trọng số cho lỗi xảy nhỏ nhất, tương tự phương pháp giải toán tối ưu Điều kiện dừng q trình học tiêu chí sau kết hợp chúng: - Dừng chạy đến lỗi nhỏ giới hạn cho phép (đến mức chấp nhận được) - Dừng chạy sau số bước lặp đủ lớn d Phương pháp đánh giá đa tiêu (MCDA) Nghiên cứu tai biến nói chung dạng tai biến khai thác mỏ nói riêng thường chịu ảnh hưởng lớn theo kinh nghiệm chuyên gia việc lựa chọn yếu tố thông số đầu vào đánh giá trọng số biến phân tích Do đó, bên cạnh phương pháp sử dụng tốn thống kê nêu trên, phương pháp đánh giá đa tiêu (Multi-Criteria Decision Analysis - MCDA) thường sử dụng Phương pháp đánh giá đa kỹ thuật phân tích tổ hợp tiêu, cho phép chuyên gia định mức độ quan trọng (trọng số) tiêu Nhằm mục đích so sánh kết phân tích định lượng phương pháp thống kê, phương pháp phân tích bậc Thomas Saaty (1970) (Analytic Hierarchy Process - AHP) sử dụng để tính tốn khả xảy tai biến khu vực nghiên cứu Đây phương pháp phổ biến phương pháp đánh giá đa tiêu Phương pháp AHP ứng dụng nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội khoa học tự nhiên, đặc biệt phù hợp với vấn đề phức tạp liên quan đến việc so sánh hàng loạt yếu tố mà chúng khó định lượng Trong luận án Nghiên cứu sinh sử dụng mơ hình để đánh giá khả xảy nguy lũ bùn đá khu vực nghiên cứu Nội dung phương pháp xây dựng hệ thống yếu tố hình thành phát triển tai biến Để xác định mức độ quan trọng tiêu cần xây dựng bảng vấn chuyên gia nhằm lấy ý kiến đánh giá chuyên gia so sánh cặp tiêu theo cấp Kết so sánh cặp đôi tiêu (phương án) thể qua ma trận vuông cấp n (số tiêu đưa vào so sánh) mô tả sau: 48  a11 a  A   21   a n1 a12 a 22 an a1n  a n     a nn   Tầm quan trọng yếu tố so sánh dựa tiêu chuẩn so sánh Thomas, sau tỷ trọng tương đối yếu tố với yếu tố tính tốn mơ tả dạng trọng số Bảng 2.1 Chỉ tiêu Saaty so sánh cặp đôi yếu tố STT Đặc điểm so sánh cặp đôi yếu tố Điểm đánh giá Có tầm quan trọng Quan trọng 3 Quan trọng nhiều Quan trọng nhiều Đặc biêt quan trọng Khoảng trung gian mức độ 2, 4, 6, Bảng 2.2 Đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố STT Mức độ ảnh hưởng yếu tố Khơng thuận lợi Ít thuận lợi Thuận lợi Tương đối thuận lợi Rất thuận lợi Đặc biệt thuận lợi Điểm số Từ ma trận A chuyển đổi dạng ma trận thông tin với hạng tử giá trị thông tin thông số dạng “0” “1” dạng “0”, “1”, …, “n” Có thể sử dụng cơng thức sau để xác định cách gần trọng số thể mức độ quan trọng tiêu i: n  j 1 wi  aij n a i 1 ij (2.16) n Tuy nhiên, việc đánh giá mức độ quan trọng tiêu thường xây dựng dựa ý kiến chuyên gia Do vậy, để sử dụng số ma trận cần ý vấn đề sau: - Đây ma trận phụ thuộc vào ý kiến chủ quan chuyên gia Ví dụ tiêu A quan trọng tiêu B giá trị quan trọng gấp lần tuỳ theo kinh nghiệm chuyên gia - Cần phải xem xét đến tính quán liệu Ví dụ tiêu A quan trọng gấp lần tiêu B, tiêu B lại quan trọng gấp lần tiêu C mặt tốn học, tiêu A 49 quan trọng gấp lần tiêu C Tuy nhiên, ý kiến chuyên gia thực tế thường không khó bao qt tính logic ma trận so sánh Do vậy, để giải vấn đề Saaty đề công thức xác định số đánh giá tính quán đánh giá chuyên gia, số tỷ lệ quán CR (Consistency Ratio) Tỷ lệ tỷ số so sánh mức độ quán với tính khách quan (ngẫu nhiên) liệu: CR  CI RI (2.17) Trong đó: CI Chỉ số quán (Consistency Index) RI Chỉ số ngẫu nhiên (Random Index) CI  max  n (2.18) n 1 Trong đó: max giá trị đặc trưng ma trận n số tiêu n w n i 1 ij  max    n j 1 w jj (2.19) Đối với ma trận so sánh cấp n, Saaty thử nghiệm tạo ma trận ngẫu nhiên tính số CI trung bình chúng gọi RI (chỉ số ngẫu nhiên) theo bảng sau: Bảng 2.3 Giá trị RI ứng với số lượng tiêu n 10 N 0 0.52 0.89 1.11 1.25 1.35 1.40 1.45 1.49 RI Tỷ lệ quán CR < 0,1 chấp nhận được, CR > 0,1 cần phải điều chỉnh khơng đồng cách thay đổi giá trị mức độ quan trọng cặp tiêu  Một số lưu ý áp dụng Phương pháp AHP đơn giản, áp dụng khu vực hạn chế liệu, sử dụng cho cấp tỷ lệ nghiên cứu Nhóm phương pháp đánh giá đa tiêu nói chung thực tăng mức độ chi tiết liệu đầu vào cách làm từ quy mơ nhỏ đến lớn, có khả cho kết đầu tốt chúng khơng dẫn đến khái quát hóa Điểm yếu lớn nhóm phương pháp sử dụng số CR để đánh giá mức độ quán ý kiến chuyên gia song vai trò chi phối nhà phân tích lớn tùy thuộc vào kỹ năng, kinh nghiệm người phân tích, đồng thời tốn nhiều thời gian phân tích thực quy mô nhỏ Do vậy, việc lựa chọn chuyên gia để lấy ý kiến quan trọng, đó, chuyên gia cần lựa chọn dựa kiến thức sâu rộng lĩnh vực tai biến mơi trường Có thể nói, phương pháp AHP, việc cho điểm thông số chủ quan, trọng số gán cho thông số minh bạch thảo luận chuyên gia nên lựa chọn yếu tố có thống cao ý kiến e Phương pháp hệ số tin cậy Hệ số tin cậy (CF) hàm xác suất giới thiệu hệ chuyên gia y khoa MYCIN (Shortliffe Buchanan, 1975) để ước lượng khả chuẩn đoán bệnh, ứng dụng 50 y khoa Rất nhiều hệ chun gia phát triển dựa mơ hình Mơ hình CF lần sử dụng phân tích tai biến địa chất cơng trình Chung Fabbri (1993, 1998) Mơ hình CF cho phép đánh giá mức độ tin cậy khả xảy tai biến yếu tố liên quan  Nội dung mơ hình: Hệ số CF mô tả dạng sau:  f ij  f ;   f ij (1  f ) CFij   f f  ij ;  f (  f ) ij  f ij  f (2.20) f ij  f Trong đó: CFij: Hệ số tin cậy thành phần i thông số j fij: Mật độ đối tượng thành phần i thông số j f: Mật độ đối tượng tồn diện tích nghiên cứu A* f  f ij  A Aij Aij* (2.21) Trong đó: A*ij: Diện tích đối tượng thành phần i thơng số j Aij: Diện tích thành phần i thơng số j A*: Diện tích đối tượng tồn diện tích A: Tổng diện tích khu vực nghiên cứu CF số mô tả mức độ tin cậy chuyên gia khả xảy tượng Giá trị CF biến đổi khoảng từ -1 đến Trong đó, giá trị dương mức độ tin cậy cao mối liên hệ nguy xảy tai biến yếu tố liên quan, giá trị âm phản ánh mức độ tin cậy thấp mối quan hệ Do vậy, CFy = có nghĩa khả xảy tai biến ảnh hưởng yếu tố Y chắn, CFy = -1 khả xảy tai biến ảnh hưởng yếu tố Y không chắn CFy = mối quan hệ nguy xảy tai biến yếu tố Y chưa rõ ràng, khơng thể kết luận từ mối quan hệ Khi phân tích tai biến địa chất, khả xảy tai biến tổng hợp nhiều trình khác nhau, công thức kết hợp thông tin từ trình (các lớp đồ thành phần) khác biểu diễn sau:  x  y  xy  x y z 1   x , y   x  y  xy khi x, y  xy  x, y  (2.22) Trong đó: x y số CF1 CF2 từ đồ thành phần  Một số lưu ý áp dụng Phương pháp phân tích theo Hệ số tin cậy thuộc nhóm phương pháp phân tích cặp tương tự mơ hình thống kê Bayes Khi áp dụng thực tế cần có hiểu biết xuất số dạng tai biến hình thành số nguyên nhân định gây cần phân tích riêng lẻ, tránh việc khái qt hóa cho toàn dạng tai biến khác 51 vùng nghiên cứu Đồng thời, cần cân nhắc độ phân giải không gian liệu đầu vào, đặc biệt khu vực có điều kiện địa hình địa chất phức tạp, nhiều yếu tố ảnh hưởng bị đồng pixel tính tốn, dẫn đến việc khái qt hóa yếu tố đầu vào, làm ảnh hưởng đến kết dự báo sau f Mơ hình phân tử hữu hạn CTRAN/W Các hoạt động khai thác quặng thành phần kèm có khả phát tán chất độc hại môi trường xung quanh Đặc biệt nghiêm trọng vị trí đất đá thải có chứa kim loại nặng, chúng dễ dàng hồ tan, di chuyển vào môi trường, gây ô nhiễm đất, nước mặt, nước ngầm nhiễm nghiệm trọng nhiều đất đá thải đuôi quặng có chứa hố chất, thuốc tuyển sử dụng q trình tuyển khống gây Trong thực tế, mức độ ô nhiễm môi trường khai thác mỏ gây thường nghiêm trọng kéo dài nhiều năm sau hoạt động khai thác chế biến kết thúc Việc đánh giá dự báo khả phát tán chất gây ô nhiễm vào mơi trường mơ cách ứng dụng phương pháp mơ hình số phân tích tính ổn định, xác định độ thấm, q trình bay di chuyển chất thải q trình thăm dò khai thác khống sản theo thời gian Các phương pháp số phương pháp phần tử hữu hạn (FEM), phương pháp phần tử biên (BEM), phương pháp phần tử rời rạc (DEM)… sử dụng nhằm mơ hình hố dịch chuyển chất gây ô nhiễm môi trường lỗ rỗng đất đá Trong phương pháp phần tử hữu hạn nghiên cứu ứng dụng số nước giới để phân tích dịch chuyển nước, khơng khí q trình phức tạp bao gồm truyền dẫn, khuyếch tán, phân tán, hấp thụ chất gây ô nhiễm Trong luận án NCS sử dụng mơ hình phân tử hữu hạn CTRAN/W để mơ q trính phát tán chất gây ô nhiễm môi trường từ bãi thải bên ngồi mơi trường theo thời gian Cụ thể áp dụng cho bãi thải mỏ Thiếc sa khoáng Bản Cô bãi thải mỏ đá hoa Châu Hồng, Quỳ Hợp, Nghệ An Để xác định trình phát tán chất gây ô nhiễm đất đá thải từ khai trường bãi thải mỏ, nghiên cứu sinh thực lấy mẫu đất, nước vị trí khai thác, chế biến khống sản, tập trung vào bãi thải quặng đuôi nhằm đánh giá khả phát tán mơi trường Q trình lan truyền chất ô nhiễm đất trình phức tạp bao gồm: Sự lan truyền chất nhiễm tác động dòng thấm khuếch tán chất nước đất; Sự suy giảm nồng độ chất ô nhiễm bị hấp thụ vào bề mặt hạt đất, phản ứng hóa học, phân rã tác động vi sinh vật mơ tả hình sau: 52 Hình 2-6 Sơ đồ mơ tả lan truyền chất nhiễm đất Để xây dựng phương trình lan truyền chất hòa tan đất, người ta phải giả thiết rằng: đất đồng nhất, đẳng hướng, bão hòa nước dòng thấm đất thỏa mãn định luật Darcy Việc xây dựng phương trình lan truyền chất nhiễm đất dựa cân dòng chất hòa tan vào phân tố đất Dòng thấm qua phân tố đất xét đến tính phức tạp dòng thấm qua lỗ rỗng đất ([69], [70]) Phương trình tổng quát cho q trình lan truyền chất nhiễm đất viết sau: DL  2C  2C C (C )  D  x  R f C  R f T 2 x t x y DL   L i  D* (2.23) (2.24) DT   T i  D* (2.2.5) D* = Dd (2.26) Rf  1 b K d (2.27) n Trong đó: - DL hệ số phân tán thủy động học song song với hướng dòng thấm - DT hệ số phân tán thủy động học vng góc với hướng dòng thấm - αL hệ số phân tán động học theo phương dọc theo dòng thấm - αH hệ số phân tán động học theo phương vng góc với dòng thấm - Rf hệ số trễ - b tỷ trọng đất đá - Kd hệ số phân bố chất nhiễm đất đá Trong tính tốn thấm đập bãi thải nghiên cứu này, cần xác định thơng số dòng thấm sau: - Xác định lưu lượng thấm qua thân đập qua - Xác định vị trí đường bão hòa, từ tìm áp lực thấm - Xác định gradient thấm (lưu tốc thấm) hay gradient thủy lực dòng chảy thân đập, đập, vị trí dòng thấm bên ngồi môi trường 53 Số liệu đầu vào bao gồm kết phân tích thành phần hạt qua lựa chọn độ lỗ rỗng phù hợp, độ ẩm tự nhiên W (%), độ bão hòa G (%), hệ số thấm K (cm/s) cho phép thể hàm thấm Sản phẩm bước cho phép xây dựng mặt cắt thấm sơ đồ miền thấm Hệ số khuếch tán Dd chất ô nhiễm đất thường nằm khoảng 2,0x10-10 đến 3,7x10-9 (m2/giây) Hệ số ω thể ảnh hưởng thay đổi trình khuếch tán dọc theo đường thấm nối hệ lỗ rỗng đất Theo Bear phân tán động học đất theo phương ngang lấy xấp xi 1/10 Hệ số phân tán thủy động học theo phương dọc DT thường lấy 0,1 đến 0,5 hệ số phân tán thủy động học theo phương ngang DL Để giải tốn này, người ta cần phải có điều kiện đầu điều kiện biên cho tốn Trong tính tốn di chuyển chất ô nhiễm đất đá, điều kiện biên thơng số nồng độ chất hòa tan biên khu vực tính tốn suốt q trình tính Điều kiện biên phụ thuộc nhiều vào địa chất, dòng thấm nguồn cấp chất nhiễm Điều kiện đầu thông số phân bố nồng độ ban đầu chất hòa tan toàn khu vực đất xét tốn: C(x,y,0) = C0(x,y,0) (2.28) Phương trình tổng qt cho lan truyền chất ô nhiễm đất phương trình vi phân phức tạp, theo khơng gian thời gian di chuyển chất ô nhiễm đất Hiện có nhiều mơ hình số sử dụng để tính tốn lan truyền chất ô nhiễm thực tế cho trường hợp cấu trúc bất đồng nhất, dị hướng với điều kiện đầu biên phức tạp Có thể kể đến phần mềm FeFlow, Modflow, Hydrus-2D, ChemFlux… Đa số phần mềm dựa phương pháp phần tử hữu hạn thường giải tốn cho đất bão hòa nước Mơ hình phần tử hữu hạn CTran/W Geo-Slope phần mềm phát triển nhằm giải tốn có xuất đất khơng bão hòa Đặc điểm địa hình khu vực nghiên cứu với đa phần diện tích đồi núi nên hầu hết lớp đất bề mặt thường xuyên trạng thái không bão hòa nước Vì mơ hình phù hợp với điều kiện thực tế khu vực với nhiều khu vực có hoạt động khai thác khống sản có khả phát tán chất gây nhiễm môi trường xung quanh Cụ thể, nghiên cứu sử dụng mơ hình phần tử hữu hạn CTRAN/W để mơ q trình di chuyển chất gây nhiễm từ bãi thải ngồi mơi trường ([77], [78]) Sự di chuyển chất nước thấm qua phần tử đất đá bao gồm trình lưu chuyển, khuếch tán, hấp thụ, phản ứng hóa học phân rã phóng xạ (nếu có) Hai trình vận chuyển lưu chuyển khuếch tán [79] - Quá trình khuếch tán: Quá trình di chuyển chất đất trình khuếch tán mô tả định luật Fick thứ nhất: dC (2.29) J  D * dx Trong : C nồng độ chất hòa tan (M/L3) D*: hệ số khuếch tán môi trường đất (L2/T) 54 - dC/dx: gradient nồng độ, âm theo hướng khuếch tán Phương trình chủ đạo cho vận chuyển khối   2C  C    2C C    2C C  r C D  V  D  V  D  Vx   x y y z  x x     2 x  y y  z  z  n  t  ( 2.30) Ở giả thiết độ rỗng môi trường số theo không gian [75] Theo hướng, phương trình trở thành phương trình phân tán - khuếch tán:  2C C r C  Vx   x  x n t - Phương trình dòng chảy vận chuyển + Phương trình dòng thấm bão hòa:   h    h    h  h  kx    ky    kz    Ss x x y y z z t + Phương trình dòng thấm khơng bão hòa:   h    h    h   ky( )    kz ( )   C ( )  kx( )   x x y y z z t + Phương trình vận chuyển chất tan: Dx   2C  C    2C  C    2C C  r C D  V  D  V   Dz  Vx   x y y  x x    2  x   y y  z  z  n  t  (2.31) (2.32) (2.33) (2.34) Quy trình tính tốn lan truyền chất ô nhiễm đất sử dụng phần mềm GeoStudio 2012 trình bày hình 2.7 55 Chuẩn bị số liệu địa chất, thủy văn, điều kiện biên tốn nhiễm Chạy mơ hình cho toán thấm đất (SEEP/W) Chọn hệ số phân tán tác động dọc ngang L (Longgitudinal dispertivity) T (Transverse dispertivity) Chạy mơ hình theo dõi di chuyển phân tử chất ô nhiễm đất (CTRAN/W - Particle tracking) L= Lh/10 (Lh = chiều dài đường di chuyển theo phương ngang phần tử chất ô nhiễm) Chạy mơ hình tính tốn phân bố nồng độ chất ô nhiễm đất (CTRAN/W - Advection - Dispersion Kết quả: Phân bố nồng độ chất nhiễm Hình 2-7 Quy trình tính tốn lan truyền chất nhiễm sử dụng phần mềm GeoStudio 2012 g Phương pháp chuyên gia Luận án trải rộng nhiều lĩnh vực địa chất khống sản, địa hóa mơi trường cảnh quan địa mạo, khai thác khoáng sản, kỹ thuật môi trường; để xử lý, luận giải, tổng hợp tài liệu đưa luận án, đánh giá rủi ro môi trường khai thác, khuyến cáo ảnh hưởng trình khai thác môi trường, khuyến cáo quy hoạch dân cư, sản xuất nơng nghiệp, khai khống, bảo vệ mơi trường cần tranh thủ đóng góp chuyên gia thuộc lĩnh vực Phương pháp chuyên gia thể hình thức tổ chức buổi hội thảo chuyên đề, mời chuyên gia phân tích xử lý, luận giải tổng hợp tài liệu đưa sản phẩm dạng chuyên đề 56 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết xây dựng sở liệu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản Nguồn số liệu phục vụ cho luận án thu thập từ kết nghiên cứu từ dự án, đề án mơi trường Liên đồn Địa chất Bắc Trung Bộ, Liên đoàn Địa chất Xạ-Hiếm, Tổng cục Địa chất Khoáng sản thực địa bàn khu vực vực nghiên cứu kết hợp với thông tin từ quan quản lý Sở Tài nguyên Mơi trường tỉnh vị trí, diện tích mỏ, loại khoáng sản, giấy phép khai thác khoáng sản, luận án ĐTM, cam kết môi trường… Các thông tin bổ sung, cập nhật từ doanh nghiệp việc xác định ranh giới trạng khai thác mỏ ảnh viễn thám qua năm (ảnh cập nhật đến tháng năm 2018) Việc số hóa đồ xác định ranh giới có hoạt động khoáng sản, gán độ cao đường đồng mức… thực phần mềm AutoCAD MapInfo Việc xử lý ảnh viễn thám, phân loại lớp phủ tính tốn số chất lượng nước ảnh sử dụng phần mềm PG-Steamer Một số kết đọc giá trị độ xám ảnh gán giá trị hàm lượng chất nhiễm theo vị trí lên ảnh thực phần mềm iGeoHazard Kết thống kê, tổng hợp dạng số liệu thu thập cho phép thành lập bảng số liệu để quản lý, lưu giữ số liệu dạng file liệu số phần mềm Excel sử dụng công nghệ GIS thông qua phần mềm MapInfo để xử lý, quản lý đồ Hình 3-1 Các vị trí khai thác khoáng sản (sáng màu loang lổ) Quỳ Hợp ảnh Landsat OLI (10/02/2017) 3.1.1 Kết xây dựng sở liệu vị trí khai thác khống sản Nhằm đánh giá ảnh hưởng đến mơi trường hoạt động khai thác khoáng sản gây thành phần quan trọng sở liệu phục vụ việc nghiên cứu trạng khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu Các vị trí khai thác mỏ vùng nghiên cứu tổng hợp từ quan quản lý cấp phép khoáng sản (Sở Tài nguyên Mơi trường tỉnh, Tổng cục Địa chất Khống sản), đồng thời diện tích khai thác qua năm cập nhật dựa nguồn tư liệu ảnh viễn thám với nguồn ảnh Landsat TM, Landsat ETM+ Landsat OLI đến năm 2018 57 Hình 3-2 Vị trí điểm mỏ khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An đến năm 2017 Hình tròn thể vị trí khai thác thiếc, hình vng thể vị trí khai thác đá hoa, hình tam giác thể vị trí khai thác đá xây dựng thơng thường hình chữ nhật thể xưởng chế biến khoáng sản Cơ sở liệu (CSDL) mỏ thống kê gán tọa độ khơng gian theo vị trí đồ Các thơng tin CSDL bao gồm:  Số hiệu mỏ: Số thứ tự mỏ, sử dụng làm thơng tin chìa khóa (key) để liên kết bảng CSDL  Tọa độ mỏ: Vị trí trung tâm diện tích cấp phép theo hệ tọa độ VN2000;  Điểm mỏ: Tên địa phương mỏ cấp phép;  Tổ chức khai thác: Thông tin đơn vị tiến hành khai thác (chủ mỏ) bao gồm cơng ty, doanh nghiệp ;  Vị trí hành chính: Tên địa danh địa bàn có mỏ; Hình 3-3 Một phần sở liệu điểm mỏ khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An 58  Công suất khai thác: Công suất khai thác hàng năm mỏ theo giấy phép khai thác;  Loại khoáng sản: Loại hình khống sản khai thác;  Diện tích mỏ: Diện tích mỏ quan có thẩm quyền (UBND tỉnh Bộ TNMT) cấp phép khai thác;  Trữ lượng mỏ: Trữ lượng tính tốn mỏ theo luận án thăm dò;  Diện tích khu chế biến: Diện tích khu vực khai thác, chế biến khống sản; Hình 3-4 Một phần sở liệu điểm mỏ khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh  Diện tích bãi thải: Diện tích khu vực sử dụng làm nơi chứa đất đá thải;  Công nghệ khai thác: Công nghệ sử dụng theo thiết kế khai thác;  Thời hạn cấp phép: Thời gian hoạt động mỏ theo giấy phép khai thác tính theo đơn vị năm Hình 3-5 Cấu trúc trường liệu điểm mỏ Thạch Khê, Hà Tính 3.1.2 Kết xây dựng sở liệu điều kiện môi trường Tùy mức độ chi tiết thông tin thu thập được, luận án thu thập, tổng hợp kết phân tích mẫu từ đề án khảo sát môi trường, luận án ĐTM, quan trắc môi trường định kỳ thu thập từ năm 2007 đến thể đồ sau: 59 a) b) c) Hình 3-6 Các vị trí có kết phân tích mẫu nước mặt (a), nước ngầm (b) nước thải (c) khu vực nghiên cứu Hình 3-7 Minh họa sở liệu số kết phân tích mẫu nước mặt 60 Hình 3-8 Minh họa phần sở liệu số kết phân tích mẫu nước ngầm Hình 3-9 Minh họa phần sở liệu số kết phân tích mẫu nước thải Các vị trí có số liệu phân tích mẫu nước mặt nước thải tập trung chủ yếu vùng gần với vị trí khai trường, vị trí hồ chứa nước thải mỏ, vị trí xưởng chế biến khống sản khu vực gần dòng chảy (sơng, suối) khu vực a) b) Hình 3-10 Các vị trí có kết phân tích mẫu đất (a) chất thải rắn (b) khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh 61 Hình 3-11 Minh họa phần sở liệu số kết phân tích mẫu đất Hình 3-12 Minh họa phần sở liệu số kết phân tích chất thải rắn 3.1.3 Kết xây dựng CSDL phân tích nguy xảy tai biến Dựa nguồn tài liệu thu thập sở liệu phục vụ cho việc phân tích nguy tai biến mơi trường khu vực nghiên cứu xây dựng bao gồm: - Thơng tin vị trí xảy tai biến tổng hợp nguồn tài liệu khảo sát thực địa từ kết nghiên cứu có khu vực nghiên cứu kết hợp với kết phân tích ảnh viễn thám đa thời gian - Nền đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 đến 1:50.000 khu vực nghiên cứu Tổng cục Địa chất Khoáng sản phát hành - Các đồ địa hình UTM tỉ lệ 1:50.000, 1:10.000 khu vực nghiên cứu Bộ Tài nguyên Môi trường ban hành tài liệu đo vẽ tỷ lệ lớn khu mỏ - Ảnh vệ tinh Landsat (TM), Landsat (ETM+) Landsat (OLI) đa thời gian với độ phủ mây 1m; quặng mangan kích thước chủ yếu - 10cm, có kích thước 20cm Quặng lẫn lộn lớp đất phủ eluvi - deluvi, mặt độ phân bố không đồng đều, chiếm tỷ lệ 20 - 50% quặng sắt 10 - 25% quặng mangan Quy trình khai thác mỏ tạo bờ moong nhằm bóc xúc tồn lớp phủ eluvi - deluvi Vì sườn núi lại đá gốc phong hóa, khơng có thảm thực vật che phủ dẫn đến bị rửa trơi, xói mòn gây sạt lở, tạo lũ bùn lũ quét 3.2.2 Nhóm yếu tố liên quan đến công nghệ khai thác , chế biến khống sản Tổng hợp thơng tin khu vực nghiên cứu cho thấy việc khai thác khống sản có quy mô mạnh mẽ vùng Quỳ Hợp, Nghệ An có tác động mạnh mẽ đến môi trường xung quanh Các mỏ sắt titan ven biển khai thác cầm chừng, ảnh hưởng lớn cạn kiệt nguồn nước nhiều vùng đứng trước nguy sa mạc hóa Dựa việc tổng hợp kết khảo sát, điều tra, thu thập số liệu khai thác khống sản báo cáo đánh giá tác động mơi trường (ĐTM) dự án xác định số yếu tố ảnh hưởng đến môi trường ảnh hưởng hoạt động khai khoáng sau: * Tiếng ồn, khói, bụi Trong quy trình khai thác, vận chuyển chế biến khoáng sản, thường phát sinh tiếng ồn, khói bụi tác động đến mơi trường, thực tế khu mỏ khai thác đá hoa trắng, đá xây dựng cho thấy: - Các mỏ khai thác khoáng sản cách nổ mìn phá đá gây tiếng ồn lớn, làm rung động môi trường xung quanh với cự ly 0,3-1,5km tuỳ quy mơ nổ mìn - Nổ mìn khu vực có địa hình cao, núi đá làm đá vụn văng xa, gây nguy hiểm cho người, động vật thực vật - Khói, bụi phát sinh từ nổ mìn khai thác mỏ, từ dây chuyền nghiền sàng đá, từ công đoạn chế biến đá, bột (xưởng sản xuất đá trắng, bột carbonat calci) bụi đường vận chuyển khoáng sản đến nơi chế biến vận chuyển sản phẩm tiêu thụ gây ảnh hưởng môi trường xung quanh 67 * Chất thải rắn Chất thải rắn phát sinh chủ yếu từ trình khai thác, chế biến tuyển thu hồi quặng, số rơi vãi dọc đường vận chuyển Cụ thể, nguồn chất thải rắn phát sinh mỏ khai thác khoáng sản gồm: - Khai thác quặng thiếc sa khoáng phát sinh chất thải rắn từ quy trình khai thác tuyển thu hồi quặng - Chất thải rắn phát sinh từ mỏ đá hoa trắng gồm đá hộc đá khối chất lượng, đất phủ có lẫn dăm, cuội sạn đá tảng, mùn đá khoan nổ mìn cưa cắt đá khối - Tại xưởng chế biến chất thải rắn phát sinh cắt bỏ phần thừa ốp lát bột đá phát sinh từ khâu cưa cắt, mài láng - Các mỏ khai thác đá xây dựng phát sinh chất thải rắn gồm đất phủ, đá chất lượng, đá từ khai trường văng nổ mìn, sản phẩm đá xay loại vương vãi trạm nghiền sàng - Tất mỏ khai thác khống sản có tượng dầu mỡ rò rỉ từ loại động cơ, máy móc ngấm vào đất vào nguồn nước mặt - Chất thải sinh hoạt công nhân làm việc mỏ phân tán môi trường mà không thu gom, xử lý Theo kết khảo sát cho thấy hầu hết mỏ chưa có quy trình xử lý, thu gom, tận thu chất thải rắn dẫn đến phân tán tác động đến mơi trường Q trình phát tán chủ yếu theo phương thức sau: - Phát tán vào mơi trường đất: Các khống vật sunfur chất thải rắn tiếp xúc với khơng khí, bị ơxy hố thành sunfat dễ hồ tan nước mưa tạo thành acid phân tán vào nước mặt, ngấm qua đất phân tán xuống nước ngầm; số sunfur bị phân hủy tạo dạng khí bốc phân tán vào khơng khí Chất thải rắn gây ảnh hưởng định đến hệ sinh thái cạn, động vật ni lồi động vật hoang dã nhạy cảm với thay đổi sinh thái, dẫn đến di cư số loài Một số thực vật bị vùi lấp, thay đổi thành phần hóa học đất làm cho số loài thực vật phát triển - Phát tán vào môi trường nước: Các nguyên tố kim loại nặng bị rửa lũa phân tán trực tiếp vào mơi trường nước theo dòng chảy mặt dòng tạm thời vào sơng suối khu vực, tạo phản ứng cân hóa học, làm thay đổi thành phần hóa học nước đất; ion Ca2+, Mg2+ phân tán vào nước làm tăng độ cứng nước Sét, cát tạp chất có chất thải rắn bị theo nước mưa làm gia tăng hàm lượng chất lơ lững nguồn nước Chất thải rắn từ vị trí cao di chuyển xuống vị trí thấp (do trọng lực, bị rửa trơi theo nước mưa văng nổ mìn) dẫn đến vùi lấp ao hồ, sông suối, đất nông nghiệp tàn phá thảm thực vật sườn núi, ngăn chặn làm tắc nghẽn dòng chảy nguy tiềm tàng lũ bùn, lũ đá 68 * Nước thải Các mỏ khai thác môi trường nước, trực tiếp suối (quặng sa khoáng) cơng đoạn tuyển tách, chế biến quặng có sử dụng nước thải môi trường lượng nước thải ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt, nước ngầm Các mỏ phát sinh nước thải gây ô nhiễm, lớn khai thác, tuyển quặng thiếc Các mỏ xưởng chế biến đá hoa trắng phát sinh lượng nước thải quy trình cưa cắt mài láng đá Sự phân tán nước thải vào môi trường làm ô nhiễm đất, nước mặt ao, hồ, sông suối nước ngầm khu vực Sự tác động nước thải môi trường sau: - Tác động nước thải đối môi trường đất tạo lớp bùn phủ bề mặt ngăn cách trao đổi dưỡng khí đất khơng gian, ngăn cản tiếp xúc đất với ánh nắng mặt trời dẫn đến hạn chế phân hủy tái tạo lớp mùn bề mặt Một số nơi lớp bùn phủ dày làm cằn hóa đất, cối phát triển Ngoài ra, nước thải thấm vào đất làm lắng đọng, gia tăng hàm lượng nguyên tố kim loại nặng có chì, antimon, arsen nguyên tố gây ô nhiễm đặc biệt nguy hại - Nước thải hòa nhập với nguồn nước mặt (ao, hồ, sông, suối) tăng độ đục nước mặt ngăn cản độ xuyên ánh sáng, thay đổi độ pH thuỷ vực, giảm lượng oxy hòa tan (DO), tăng nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) nhu cầu oxy hóa học (COD) làm thay đổi hệ sinh thái, số loài động thực vật thủy vực bị ảnh hưởng; cối, rêu, tảo bị chết; cá loài động vật nước bị tác động dẫn đến số động vật bị chết tuyệt chủng - Đối với nguồn nước ngầm, phân tán nước thải làm gia tăng nguyên tố kim loại, tăng hàm lượng cặn lơ lửng làm cho nước bị đục, nước ngầm chất lượng * Các yếu tố chủ quan từ chủ đầu tư khai thác, chế biến khống sản Kết tìm hiểu quan quản lý nhà nước tỉnh cho thấy hầu hết doanh nghiệp chưa chấp hành chấp hành chưa triệt để đăng ký, luận án ĐTM cam kết bảo vệ môi trường, chưa có biện pháp để giảm thiểu nhiễm môi trường Cụ thể: - Tất mỏ, xưởng chế biến khoáng sản sử dụng nước vào quy trình sản xuất phục vụ sinh hoạt cho cán công nhân viên mức độ khác Tuy nhiên, quy trình xử lý nước thải nhìn chung doanh nghiệp chưa xây hệ thống xử lý nước thải quy định để xử lý tái sử dụng nước thải Theo kết điều tra trạng môi trường thực địa xác định thực tế tất mỏ xưởng chế biến khống sản thải nước thải trực tiếp mơi trường khơng qua khâu xử lý Vì vậy, làm tăng hàm lượng thông số độc hại nguy hại vào mơi trường - Trong q trình khai thác, việc thực biện pháp nhằm giảm thiểu, hạn chế tác hại môi trường nước thải chưa doanh nghiệp ý, đặc biệt xưởng tuyển quặng sắt, thiếc, chì, kẽm lượng nước thải lớn (từ hàng trăm đến hàng ngàn m3/ngày) 69 thải tự vào thủy vực gây ô nhiễm nguồn nước diện rộng, ảnh hưởng đến hoạt động nông nghiệp sinh hoạt người dân - Chất thải rắn thải công trường khai thác, sở cơng nghiệp, xưởng chế biến khống sản khơng có quy hoạch bãi thải Chất thải rắn thải tự môi trường Việc quản lý, tận thu tái sử dụng chất thải rắn chưa hợp lý - Trên địa bàn huyện Quỳ Hợp nay, song song với việc tổ chức khai thác, nhiều doanh nghiệp thu mua thêm quặng thơ quặng qua tinh chế nên kích thích người dân khai thác tự do, trái phép khu vực không cấp mỏ, đào đãi tự phát sông suối, đất ruộng gây ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường gây lãng phí nguồn tài ngun sẵn có Đây nguyên nhân xả thải môi trường mà khơng có biện pháp quản lý, gây nhiễm nghiêm trọng tới chất lượng nguồn nước sông, suối - Về cơng nghệ khai thác, số doanh nghiệp có quy mơ khai thác lớn, thực theo phương pháp khai thác chỗ nhiều cải thiện vấn đề mơi trường Còn lại, hầu hết sở khai thác vừa nhỏ, thực quy trình tận dụng nguồn nước tự nhiên để phục vụ sản xuất, sử dụng nước từ ao hồ, sơng suối xả thải trực tiếp vị trí tuyển đãi - Phần lớn sở khai thác làm luận án tác động môi trường, số sở thực ký quỹ phục hồi môi trường Tuy nhiên, hầu hết sở chưa thực giải pháp xử lý môi trường cách đầy đủ nêu luận án đánh giá tác động môi trường - Các tổ chức cấp giấy phép thác khống sản thường thi cơng khai thác khơng quy phạm kỹ thuật an tồn khai thác, đặc biệt khai thác đá lộ thiên (chủ yếu thi công thủ công theo phương pháp khấu suốt, chiều cao tầng góc dốc sườn tầng, góc dốc bờ mỏ lớn quy định; không loại bỏ hết tảng đá treo có nguy sạt lở cao) từ xảy nhiều hậu liên quan đến việc phân tán chất thải môi trường đặc biệt tượng sạt lở bờ moong, bải thải, thường xuyên gây tai nạn lao động - Hoạt động khai thác khoáng sản doanh nghiệp chưa thực đầy đủ quy định quản lý sử dụng vật liệu nổ công nghiệp như: Khoan nổ mìn khơng có hộ chiếu hộ chiếu lập sơ sài (lập theo dạng hợp lý hồ sơ thủ tục), lượng thuốc nổ sử dụng không hợp lý, dây cháy chậm cắt tùy tiện khơng tính tốn để lỗ mìn nổ đồng loạt nổ mìn khơng tuân thủ theo thời gian cụ thể, chí thời điểm công nhân làm việc số mỏ nổ mìn phá đá Trang bị bảo hộ lao động cho cơng nhân làm việc mỏ thiếu, tai nạn lao động xảy thường xuyên, đặc biệt mỏ khai thác đá xây dựng năm có tai nạn làm chết bị thương nhiều người 3.3 Kết đánh giá nguy tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu Trong năm gần đây, tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản xảy rộng khắp ngày gia tăng cường độ quy mô nhiều nơi lãnh thổ Việt Nam, gây nhiều thiệt hại nghiêm trọng người Các tai biến mơi trường nói chung dạng tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khống sản nói riêng nước ta ngày diễn biến phức tạp với cường độ ngày mạnh mẽ Kết nghiên cứu số công trình trước rõ dạng 70 tai biến mơi trường liên quan khai thác khống sản chủ yếu bao gồm sạt lở sườn tầng khai thác, bãi thải, phá vỡ hồ chứa quặng đi, tích tụ phát tán chất thải rắn, ô nhiễm đất, nước khơng khí, tiềm dòng thải mỏ Trong nội dung luận án để đánh giá tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản, nghiên cứu sinh vào nghiên cứu nguy gồm: - Đánh giá nguy tai biến trượt lở: cụ thể luận án chọn vùng Quỳ Hợp vùng tương Dương Nghệ An thuộc khu vực nghiên cứu để tiến hành đánh giá - Nguy lũ bùn đá: cụ thể luận án chọn vùng Quỳ Hợp (Nghệ An) để đánh giá - Mơ q trình lan truyền số chất gây nhiễm ngồi mơi trường số bãi thải quặng đuôi: cụ thể luận án chọn bãi thải quặng đuôi cho mỏ mỏ thiếc sa khống Bản Cơ (là mỏ kim loại khai thác lộ thiên) bãi thải mỏ Đá hoa trắng Châu Hồng (là mỏ phi kim khai thác lộ thiên) Quỳ Hợp, Nghệ An để mơ phòng - Phân vùng nguy ô nhiễm môi trường số vùng thuộc khu vực nghiên cứu liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản Cụ thể luận án chọn vùng ven biển Thạch Hà - Cẩm Xuyên (Hà Tĩnh) Vùng Quỳ Hơp (Nghệ An) 3.3.1 Kết đánh giá nguy xảy tai biến trượt lở liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu (Vùng Quỳ Hợp vùng Tương Dương Nghệ An) Khu vực Nghệ An đánh giá số khu vực nước ta có tài ngun khống sản phong phú đa dạng; loại khống sản như: sắt, thiếc, titan, mangan, vàng, nguyên liệu xi măng, đá hoa ốp lát sản xuất bột carbonat calci, khoáng sản làm vật liệu xây dựng thơng thường có tiềm lớn, khai thác nhiều nơi Hoạt động khai thác khống sản góp phần giải việc làm, tăng thu ngân sách, thúc đẩy kinh tế địa phương phát triển, số lượng mỏ khai thác lớn, cơng nghệ khai thác đa số mỏ lạc hậu, công tác bảo vệ môi trường chưa tốt , dẫn đến môi trường nhiều vùng khai thác khống sản bị nhiễm suy thối nghiêm trọng Vì vậy, nghiên cứu đánh giá tai biến mơi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản vùng thuộc khu vực Nghệ An cần thiết Dựa vào đặc trưng vùng khai thác thuộc khu vực Nghệ An dựa vào nguồn tài liệu thu thập khảo sát luận án nghiên cứu sinh tiến hành nghiên cứu đánh giá chi tiết vấn đề tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản cho hai vùng Quỳ Hợp Tương Dương 3.3.1.1 Khu vực Quỳ Hợp - Nghệ An Kết đánh giá nguy tai biến môi trường hoạt động khai thác khoáng sản gây vùng Quỳ Hợp, Nghệ An nhóm tác giả cơng bố [CT2] Vùng Quỳ Hợp với nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú đa dạng, coi thủ phủ khai khống tỉnh Nghệ An nói riêng khu vực Bắc Trung Bộ nói chung Trong loại khoáng sản như: thiếc, khoáng sản làm vật liệu xây dựng thơng thường cao cấp có tiềm lớn, khai thác nhiều nơi Hoạt động khai thác khống sản góp phần giải việc làm, tăng thu ngân sách, thúc đẩy kinh tế địa phương phát triển, số lượng mỏ khai thác lớn, cơng nghệ khai thác lạc hậu, công tác bảo vệ môi trường chưa trọng dẫn đến môi trường nhiều vùng khai thác khống sản bị nhiễm suy thối nghiêm trọng Do đó, cần phải nhận dạng 71 dạng tai biến môi trường hoạt động khai thác khoáng sản; đồng thời xác định yếu tố tự nhiên nhân sinh ảnh hưởng đến nguy tai biến môi trường khai thác mỏ, từ đưa giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu khắc phục ô nhiễm môi trường liên quan khai thác khoáng sản Đặc điểm địa chất vùng Quỳ Hợp trình bày dựa sở tổng hợp tài liệu đo vẽ đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:200.000 1:50.000 Tham gia vào cấu trúc địa chất vùng có phân vị địa tầng tuổi từ Proterozoi đến Đệ Tứ Kiến tạo: Vùng Quỳ Hợp nằm đới cấu tạo lớn, phía Bắc phức nếp lồi dạng vòm Bù Khạng, phía đơng, nam, tây - tây bắc đới uốn nếp Paleozoi sông Cả, hố sụt kiểu địa hào Mesozoi phân bố phía đơng nam Đứt gãy: Hệ thống đứt gãy lớn vùng hệ thống đứt gãy Đôm - Ngọc - Hạt -Lống - Quèn, kéo dài 20km theo phương tây bắc - đông nam, gồm nhiều đứt gãy hợp lại có cấu tạo phức tạp Hệ thống đứt gãy đông bắc - tây nam đứt gãy trẻ làm phức tạp hố bình đồ cấu trúc, cắt xén dịch chuyển cấu trúc chứa quặng Theo số liệu thu thập Sở Tài ngun Mơi trường tỉnh Nghệ An, tính đến ngày 30/12/2017, địa bàn khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An có 82 mỏ xưởng chế biến khống sản, gồm: Sắt mỏ, thiếc 14 mỏ, đá hoa trắng 33 mỏ, đá vôi xây dựng 16 mỏ; chế biến khoáng sản 18 xưởng số nơi khai thác quặng thiếc khơng có giấy phép a Các yếu tố ảnh hưởng đến khả xảy tai biến môi trường hoạt động khai thác khoáng sản Dựa nguồn tài liệu thu thập sở liệu điều kiện tự nhiên nhân sinh khu vực nghiên cứu xây dựng bao gồm:  Điều kiện địa chất  Thành phần thạch học Dựa đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 vùng nghiên cứu tác giả Hồ Duy Thanh (1997) chủ biên, nghiên cứu sinh tiến hành tách đối tượng theo thành phần thạch học phần mềm MapInfo Kết cho phép thành lập sơ đồ thành phần thạch học cho vùng nghiên cứu (hình 3-14) Thành phần thạch học đá gốc đóng vai trò quan trọng cho hình thành dạng tai biến địa chất Các tai biến địa chất xảy tất loại đá gốc có thành phần khác nhau, nhiên vật liệu có độ bền thấp biểu mối nguy hiểm lớn Các thành tạo địa chất khu vực nghiên cứu đa dạng, bao gồm hệ tầng trầm tích lục nguyên bị biến chất, nén ép, dập vỡ xen kẽ với phức hệ magma xâm nhập 72 Hình 3-14 Sơ đồ thành phần thạch học khu vực nghiên cứu  Các hoạt động kiến tạo Hoạt động kiến tạo khu vực chịu ảnh hưởng chủ yếu từ hệ thống đứt gãy lineament có mặt vùng nghiên cứu Các hệ thống đứt gãy tách từ đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 Hồ Duy Thanh (1997) chủ biên Các tai biến địa chất khơng phụ thuộc vào thành phần, tính chất đá gốc mà phụ thuộc vào hoạt động kiến tạo Mức độ phá huỷ đứt gãy kiến tạo điều kiện thuận lợi cho phát sinh, phát triển dịch chuyển trọng lực nơi mà đất đá bị vụn nát, tính chất lý, đặc biệt góc nội ma sát lực dính kết giảm đột ngột, nơi tàng trữ nước, làm giảm sức kháng cắt đất đá Các phá huỷ kiến tạo nơi dễ phát sinh q trình địa động lực khác, có khả ảnh hưởng kích thích tai biến địa chất Các kết phân tích đứt gãy lineament kết hợp từ tài liệu địa chất viễn thám phản ánh phân bố hệ thống cấu trúc vùng nghiên cứu Kết phân tích đứt gãy lineament theo hướng, độ dài, mức độ giao cắt… giúp xác định diện tích tập trung đứt gãy lineament vùng nghiên cứu Các diện tích coi nơi có mức độ nứt nẻ đất đá cao, hay nói cách khác, đới dập vỡ, phá huỷ kiến tạo Ngược lại với diện tích phần lại, nơi vai trò hoạt động dập vỡ, phá huỷ kiến tạo khơng cao 73 Hình 3-15 Sơ đồ mật độ đứt gãy lineament  Điều kiện vỏ phong hố Đá gốc, địa hình, thảm thực vật, khí hậu thời gian yếu tố chủ yếu khống chế hình thành bảo tồn vỏ phong hố Trong đó, đá gốc địa hình yếu tố đóng vai trò quan trọng Trong điều kiện vỏ phong hố loại đá khác có thành phần, cấu trúc, bề dày khác nhau, nghĩa có sản phẩm phong hóa khác Địa hình yếu tố đóng vai trò đặc biệt quan trọng hình thành bảo tồn vỏ phong hố Các đặc trưng hình thái địa độ cao, độ dốc, mức độ phân cắt sâu, phân cắt ngang liên quan chặt chẽ với định chế độ nước ngầm chúng Trong đó, độ dốc địa hình xác định khả phát triển bảo tồn kiểu vỏ phong hố Hình 3-16 Sơ đồ vỏ phong hóa  Đặc điểm địa chất cơng trình Tính chất lý cấu tạo đá gốc có vai trò quan trọng gây tai biến địa chất Theo tài liệu địa chất cơng trình có, đất đá vùng nghiên cứu phân lớp, lớp có liên kết cứng (đá cứng) lớp khơng có liên kết (đất bở rời) Mỗi lớp lại gồm số nhóm đất đá thành tạo điều kiện kiến tạo cổ địa lý giống có đặc điểm địa chất cơng trình giống Đặc điểm địa chất cơng trình 74 đất đá vùng nghiên cứu phân tích từ tài liệu điều tra, nghiên cứu địa chất, địa chất cơng trình có bao gồm: - Lớp đất bở rời: Thành phần chủ yếu trầm tích Đệ Tứ khơng phân chia (Q) Đặc điểm lớp đất bở rời sức bền thấp, chưa cố kết - Lớp đá liên kết cứng: Phân bố khu vực có địa hình cao chia nhóm sau: - Nhóm 1:Trầm tích lục ngun giàu alumo silicat lục nguyên - phun trào - Nhóm 2: Trầm tích lục ngun giàu thạch anh - Nhóm 3: Trầm tích carbonat, gồm đá vơi, đá hoa dolomit,… - Nhóm 5: Magma acit - trung tính - Nhóm 6: Đá biến chất giàu alumosilicat - Nhóm 7: Đá biến chất giàu thạch anh Hình 3-17 Sơ đồ địa chất cơng trình khu vực nghiên cứu  Đặc điểm địa chất thuỷ văn Khả chứa nước đất đá xây dựng từ đồ địa chất thuỷ văn kết tổng hợp nghiên cứu có trước Trong vùng nghiên cứu, dạng tồn nước gồm dạng sau (hình 3.8): - Các tầng chứa nước lỗ hổng: Nước lỗ hổng tầng chứa nước thành tạo Đệ Tứ không phân chia thành phần vật chất chủ yếu cát, cát bột, cát sét, cát lẫn sạn sỏi, sét xen kẽ, phân bố phức tạp Độ chứa nước tầng phụ thuộc vào đặc điểm này, giàu nước tập hạt thô, nghèo nước tập hạt mịn - Các tầng chứa nước khe nứt: Nước tồn đới phong hoá nứt nẻ, khe nứt, đới phá huỷ kiến tạo đá trầm tích lục nguyên, biến chất Việc phân chia tầng có mức độ chứa nước khác chủ yếu dựa vào thành phần, mức độ gắn kết đất đá tham khảo tài liệu địa tầng tương tự Độ chứa nước tầng biến đổi phức tạp, tuỳ thuộc mức độ phong hoá, bề dày đới nứt nẻ đặc điểm thạch học đá gốc, thông thường thuộc loại nghèo nước Nguồn bổ cập cho tầng chứa nước khe nứt chủ yếu nước mưa nước mặt 75 diện lộ chúng Nguồn bổ cập từ tầng chứa nước từ tỉnh lân cận theo đứt gãy kiến tạo quan trọng song khó xác định cách định lượng - Các tầng nghèo nước không chứa nước: Các tầng nghèo không chứa nước nằm diện phân bố hầu hết đá magma xâm nhập, đá biến chất cổ tầng trầm tích lỗ hổng giàu sét Hình 3-18 Sơ đồ địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu  Loại hình đất Căn vào tài liệu nghiên cứu thu thập, đồng thời dựa vào hệ thống phân loại đất phân chia đất vùng Quỳ Hợp, Nghệ An thành loại sau: - Nhóm đất phù sa: Phân bố dọc theo hai bên bờ sơng chính, bao gồm loại hình chủ yếu: Đất phù sa không bồi, đất phù sa bồi hàng năm, đất phù sa ngòi suối đất bãi bồi - Đất đen phát sinh thung lũng đá vơi - Nhóm đất đỏ vàng bao gồm loại hình: đất đỏ vàng đá macma axit, đất đỏ vàng đá phiến sét biến chất, đất vàng nhạt đá cát, đất nâu đỏ đá macma bazơ, đất nâu đỏ đá vôi, đất đỏ vàng đá biến chất - Đất mùn vàng nhạt đá cát kết - Đất xói mòn trơ sỏi đá: phần lớn núi đá trơ trụi, phân bố chủ yếu miền đồi gần khu dân cư Đặc điểm chung loại hình đất xói mòn trơ sỏi đá tầng đất nguyên sinh bị bóc mòn, làm lộ trơ tầng vỏ phong hoá chứa nhiều đá lẫn Trong vùng nghiên cứu chủ yếu phân thành lớp đất có bề dày 50-70 cm, 70-100 cm, >100 cm vùng núi đá Thành phần giới đất vùng nghiên cứu xuất đất thịt nhẹ, đất thịt trung bình vùng núi đá 76 a) b) c) Hình 3-19 Sơ đồ loại hình đất (a), độ dày tầng đất (b) thành phần giới đất (c) khu vực nghiên cứu  Các điều kiện tự nhiên  Độ cao địa hình Vùng nghiên cứu có cấu trúc địa chất phức tạp, cộng với yếu tố khí hậu tạo nên bề mặt địa hình phức tạp Các yếu tố địa hình đặc trưng cho vùng nghiên cứu thể rõ hình thái nguồn gốc thành tạo Trong vùng phát triển chủ yếu kiểu địa hình karst Kiểu địa hình phát triển khối núi đá hoa, sườn dốc, dốc đứng, nhiều nơi tạo thành vách dựng đứng, phát triển nhiều hang hốc karst, đường đỉnh nhấp nhô dạng tai mèo cưa, đường phân thủy quanh co phức tạp yếu tố karst trình rửa lũa gây tượng sụt lở cục tạo thành hang hốc, phễu karst kích thước khác nhau, thể hình 3-20  Độ dốc địa hình Yếu tố địa hình, cụ thể độ dốc sườn nguyên nhân gây tai biến địa chất Địa hình cao độ phân cắt lớn tạo lượng địa hình lớn, thuận lợi cho dạng tai 77 biến có nguồn gốc trọng lực Kết thống kê chung cho thấy số lượng khu vực có nguy cao trượt lở lũ bùn đá lở tỷ lệ thuận với độ cao độ phân cắt địa hình (Phạm Quang Sơn, 2006) Sơ đồ độ dốc địa hình vùng nghiên cứu thể hình 3-21   Hướng dốc địa hình Sườn dốc địa hình theo hướng khác nhận tác động điều kiện thời tiết mưa, nắng gió khác nhau, ảnh hưởng đến tính chất hoạt động vật liệu Do vậy, hướng dốc địa hình khác ảnh hưởng khác đến khả xảy tai biến Hình 3-20 Sơ đồ hướng dốc địa hình  Mạng lưới sông suối Mật độ sông suối ảnh hưởng đến hoạt động xâm thực dòng chảy phản ánh lượng nước thu nhận mưa bão Mưa nhiều tạo dòng chảy mặt lớn gây xói lở, hình thành bề mặt trượt nguy hiểm, gây nguy tai biến địa chất phát tán chất gây ô nhiễm Một phần lượng nước mưa ngấm sâu vào lớp vỏ phong hoá đới đá nứt nẻ, làm tăng khối lượng thể tích làm giảm lực kháng cắt đất đá, chí tạo tầng nước ngầm với áp lực thuỷ tĩnh áp lực thuỷ động lớn đe doạ ổn định đất đá Đồng thời, mạng lưới sông suối khu vực miền núi nơi tích tụ dòng tạm thời với lưu lượng lớn xảy mưa bão, cộng với khả trượt lở làm nghẽn dòng, tăng nguy gây tai biến lũ ống, lũ bùn đá cho vùng hạ lưu 78 Hình 3-21 Sơ đồ hệ thống sông suối khu vực nghiên cứu  Lớp phủ thực vật Mật độ thảm thực vật có ảnh hưởng lớn đến khả xảy tai biến địa chất Thảm thực vật nhân tố quan trọng sườn dốc thực vật chắn để hạn chế lượng mưa rơi đỉnh dốc, tạo điểu kiện thuận lợi cho thấm nước vào đất Ngồi ra, thực vật có hệ rễ tạo kết dính vật liệu sườn dốc thân thực vật thêm trọng lượng vào dốc Lớp phủ thực vật tạo điều kiện bốc ẩm nhanh, lượng bốc từ lớp phủ thực vật vượt xa từ đất đá lộ trần gần lượng bốc từ mặt nước Hình 3-22 Sơ đồ lớp phủ thực vật khu vực nghiên cứu  Cơ sở liệu khí tượng thủy văn Cơ sở liệu điều kiện khí tượng thuỷ văn khu vực nghiên cứu thu thập từ trạm đo mưa vùng số liệu thu thập từ đồ mưa vệ tinh từ sở liệu CFSR (Climate Forecast System Reanalysis) Cơ quan Khí Đại dương Quốc gia 79 (National Oceanic and Atmospheric Administration, Mỹ) Số liệu lượng mưa ngày cập nhật từ 1979 đến 2016 cho phép phân tích thay đổi lượng mưa theo thời gian hàng năm theo mùa Dựa kết nghiên cứu ngưỡng lượng mưa khu vực có điều kiện khí tượng thuỷ văn, kịch phân tích điều kiện mưa cực đại với kịch chi tiết: Lượng mưa ngày lớn nhất, ngưỡng lượng mưa 75mm 100mm a) b) c) Hình 3-23 Sơ đồ phân bố mưa lớn 24h (a), sơ đồ biểu thị số ngày mưa >75mm (b) Sơ đồ biểu thị số ngày mưa >100mm (c)  Các hoạt động nhân sinh  Sự phân bố dân cư giao thông Các hệ thống giao thông làm giảm sức chống đỡ đất đá xây dựng hệ thống đường giao thông, làm thay đổi cân sườn, cắt xén chân sườn dốc làm đường, làm tăng tải trọng cho sườn dốc xây dựng cơng trình có tải trọng lớn sườn dốc đưa vào phân tích thể hình 3-24  Hiện trạng sử dụng đất 80 Cùng với yếu tố tự nhiên mưa, hoạt động kiến tạo, hoạt động nhân sinh trực tiếp gián tiếp làm tăng nguy gây tai biến người tác nhân quan trọng, làm thay đổi điều kiện tự nhiên, làm cho dạng tai biến kích hoạt mạnh lên số khu vực Đó hoạt động khai thác khoáng sản, nổ mìn, cắt xén sườn dốc làm đường, thi cơng mái dốc lớn, phá huỷ dòng chảy mặt ngầm, xây dựng cơng trình, thêm tải trọng cho sườn dốc… Nạn phá rừng bừa bãi khai thác khoáng sản dẫn đến làm giảm độ che phủ, hạn chế khả điều tiết nước, ngăn lũ, đồng thời làm khả sinh thuỷ, dự trữ nước làm tăng nguy gây dạng tai biến môi trường trượt lở, lũ bùn, lũ quét… Hiện trạng sử dụng đất phân bố rừng thể hình 3-25 Hình 3-24 Sơ đồ hệ thống giao thơng khu vực nghiên cứu Hình 3-25 Sơ đồ trạng sử dụng đất khu vực nghiên cứu  Các khu vực có hoạt động khai thác khống sản Các vị trí khai thác mỏ khu vực nghiên cứu tổng hợp từ quan quản lý cấp phép khống sản (Sở Tài ngun Mơi trường tỉnh Nghệ An, Tổng cục Địa chất Khoáng sản), đồng thời diện tích khai thác qua năm cập nhật dựa nguồn tư liệu ảnh viễn thám với ảnh Landsat OLI chụp vào ngày 10/02/2016 Hình 3-26 Các vị trí khai thác khống sản khu vực Quỳ Hợp  Các hoạt động người khai thác khoáng sản bao gồm: 81 + Làm giảm sức chống đỡ tự nhiên khối đất đá, việc làm đường, cắt tầng, tạo bờ moong, tiến hành cơng trình xây dựng khu mỏ làm thay đổi cân tự nhiên, cắt xén chân sườn dốc làm đường, bờ moong khai thác mỏ + Làm tăng tải trọng cho sườn dốc xây dựng cơng trình có tải trọng lớn sườn, đống quặng bãi thải mỏ khai thác khoáng sản + Chấn động khai thác mỏ phương pháp nổ mìn, hoạt động phương tiện giới việc dùng mìn phá đất đá mở đường, khai thác quặng + Việc hình thành khu mỏ cũng, xây dựng hồ chứa làm thay đổi mực nước ngầm, làm thay đổi dòng chảy dẫn tới nguy tích tụ phân tán chất gây ô nhiễm môi trường xung quanh b Kết phân tích mơ hình thống kê  Mơ hình thống kê Bayes Xác suất xảy tai biến trượt lở khu vực Quỳ Hợp tính tốn mơ hình thống kê Bayes cách tính trọng số: Tỷ trọng thơng tin dương (W+), tỷ trọng thông tin âm (W-) độ tương phản Contrast (C) theo công thức 2.8 Dưới trình bày số kết tính tốn thơng số: Bảng 3.2 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố độ dốc Độ dốc sườn (0) Diện tích (km2) 0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45 45-50 > 50 Tổn 156,61 49,51 45,40 60,40 71,93 71,70 59,63 42,26 24,78 12,36 8,87 603,46 Tỷ lệ (%) Vị trí tai biến Tỷ lệ (%) 25,95 8,20 7,52 10,01 11,92 11,88 9,88 7,00 4,11 2,05 1,47 100 21 10 10 10 12 3 88 23,86 1,14 7,95 11,36 11,36 11,36 13,64 9,09 3,41 3,41 3,41 100 W+ -0,08 -1,98 0,06 0,13 -0,05 -0,04 0,32 0,26 -0,19 0,51 0,84 W0,03 0,07 0,00 -0,02 0,01 0,01 -0,04 -0,02 0,01 -0,01 -0,02 Độ tương phản (C) -0,112 -2,051 0,061 0,142 -0,054 -0,051 0,365 0,284 -0,193 0,524 0,861 Bảng 3.3 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố vỏ phong hóa Vỏ phong hóa Nhóm 1: Các trầm tích trẻ khơng phân chia Nhóm 2: Đá trầm tích lục nguyên giàu alumosilicat lục ngun xen phun trào Nhóm 3: Đá trầm tích carbonat Diện tích (km2) Tỷ lệ (%) Vị trí tai biến Tỷ lệ (%) W+ W- Độ tương phản (C) 38,83 3,00 3,41 -0,63516 0,031818 -0,66698 59,07 10 8,00 9,09 -0,07388 0,007698 -0,08158 201,78 33 37,00 42,05 0,229102 -0,1385 0,367599 82 Vỏ phong hóa Nhóm 4: Đá magma axit, trung tính, kiềm Nhóm 5: Đá biến chất giàu alumosilicat Nhóm 6: Đá biến chất trầm tích giàu thạch anh Tổng Diện tích (km2) Tỷ lệ (%) Vị trí tai biến Tỷ lệ (%) W+ W- Độ tương phản (C) 7,31 0,00 0,00 0,012183 -0,01218 120,33 20 24,00 27,27 0,313174 -0,09606 0,409237 176,15 29 16,00 18,18 -0,47343 0,14451 -0,61794 603,46 100 88,00 100,00 Bảng 3.4 Kết tính toán trọng số cho yếu tố thạch học Nền địa chất Trầm tích Đệ tứ: Cuội, sỏi, sạn, cát Hệ tầng Bù Khạng: Đá phiến thạch anhbiotit, đá phiến mica Hệ tầng Đồng Trầu: Bột kết, cát kết, đá phiến sét, sét vôi, đá vôi Hệ tầng Bắc Sơn: Đá vôi phân lớp dày đến dạng khối Hệ tầng La Khê: Cuội kết, sạn kết, cát kết, đá silic, đá vôi Hệ tầng Sông Cả, trên: Cát kết, sạn kết, bột kết, đá phiến sét Hệ tầng Sông Cả, giữa: Đá phiến sericit, đá phiến thạch anh sericit, cát kết Hệ tầng Sông Cả, dưới: Đá phiến thạch anh sericit, quarzit Phức hệ Đại Lộc, pha 1: granodiorit gneis, granito gneis biotit Phức hệ Đại Lộc, pha 2: granito gneis, Diện tích (km2) Tỷ lệ (%) Vị trí tai biến Tỷ lệ (%) W+ W- Độ tương phản (C) 38,84 6,44 3,41 -0,64 0,03 -0,667 44,07 7,30 1,14 -1,86 0,06 -1,925 59,09 9,79 9,09 -0,07 0,01 -0,082 201,76 33,43 37 42,05 0,23 -0,14 0,368 80,51 13,34 18 20,45 0,43 -0,09 0,513 115,33 19,11 9,09 -0,74 0,12 -0,860 16,82 2,79 7,95 1,05 -0,05 1,103 39,75 6,59 6,82 0,03 0,00 0,037 0,13 0,02 0 0,00 0,00 0,000 7,16 1,19 0 0,00 0,01 -0,012 83 Nền địa chất Diện tích (km2) Tỷ lệ (%) Vị trí tai biến Tỷ lệ (%) 603 100 88 100 grnosyenit hạt lớn đến vừa Tổng W+ W- Độ tương phản (C) Bảng 3.5 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố phân cắt sâu Mức độ phân cắt (m/km2) < 25 25 - 50 50 - 100 100 -150 150 - 200 200 - 300 > 300 Tổng Diện tích (km2) 74,7848 51,0378 106,7339 170,5645 139,221 59,3717 1,7415 603,4552 Tỷ lệ (%) 12,39277 8,457596 17,68713 28,26465 23,07064 9,838626 0,288588 100 Vị trí tai biến 4 12 31 28 88 Tỷ lệ (%) 4,545455 4,545455 13,63636 35,22727 31,81818 10,22727 100 W+ -1,00299 -0,62094 -0,2601 0,220212 0,321482 0,038742 W0,085788 0,041848 0,04804 -0,1021 -0,12071 -0,00432 0,00289 Độ tương phản (C) -1,08878 -0,66279 -0,30814 0,322313 0,442194 0,043062 -0,00289 Từ kết phân tích số yếu tố ảnh hưởng cho thấy, độ dốc sườn gây tai biến địa chất chủ yếu sườn có độ dốc 300, hình thành lớp vỏ phong hóa đá trầm tích carbonat đá biến chất giàu alumosilicat Liên quan đến thành tạo địa chất, tượng trượt lở xảy chủ yếu đá thuộc hệ tầng Sông Cả gồm đá phiến sericit, đá phiến thạch anh sericit, cát kết, tiếp đến đá thuộc hệ tầng La Khê gồm cuội kết, sạn kết, cát kết, đá silic, đá vôi, đá hệ tầng Bắc Sơn gồm đá vôi phân lớp dày đến dạng khối hệ tầng Sông Cả gồm đá phiến thạch anh sericit, quarzit có mức độ phân bố trượt lở thấp Về mức độ phân cắt địa hình, tượng trượt lở xảy chủ yếu nơi có độ phân cắt cao, từ 100-200 m/km2  Mơ hình hồi quy logic Nhằm loại bỏ yếu tố trùng lặp, ảnh hưởng đến mức độ xác mơ hình tính tốn, đồ thành phần liên quan đến tai biến phân tích tính độc lập thống kê trước đưa vào xây dựng mơ hình Đối với mơ hình hồi quy logic, bước tính tốn chuẩn bị gồm xây dựng mơ hình hồi quy đa biến thành phần chuyển đổi mơ hình logic để rõ xác suất xảy tai biến điểm cụ thể có hay khơng Q trình tính tốn hệ số phân tích kết dựa phần mềm viết ngôn ngữ Visual Basic kết mơ hình diễn tả bẳng phương trình sau: Z = 0,8654 + 0,2241 * Thachhoc + 0,3415 * MatdoLineament - 0,0089 * Docao + 0,4813 * Dodocsuon - 0,002123 * NDVI + 0,0525 * Sudungdat - 0,00114 * Thuyvan Phương trình thể yếu tố ảnh hưởng liên quan đến tượng trượt lở sau loại bỏ yếu tố khơng có ý nghĩa thống kê (P > 0,05) Từ phương trình thấy mức độ ảnh hưởng xác suất xảy tai biến lớn yếu tố độ dốc sườn, yếu tố thạch học mật độ lineament, yếu tố khác trạng sử dụng đất, lớp phủ thực vật (NDVI) mạng lưới thủy văn đóng vai trò thấp  Mạng nơron nhân tạo 84 Các thông số đầu vào sử dụng để xây dựng mơ hình mạng nơron với mạng thiết kế dạng 13x7x1 Đầu vào mạng gồm có 13 nút tương ứng với 13 đồ thành phần (thạch học, mật độ lineament, địa hình, độ dốc sườn, lớp phủ thực vật NDVI, đồ sử dụng đất mạng lưới thủy văn…) Lớp đầu giá trị biểu thị khả xảy tai biến (0 1) Số lượng lớp ẩn chọn trung bình cộng số lớp đầu vào đầu (7 nút) Quá trình luyện mạng dùng hàm hoạt động sigmoid sử dụng luật 10-fold để xây dựng c Đánh giá hiệu mô hình dự báo Việc xây dựng mơ hình dự báo nguy xảy tai biến bước quan trọng nhằm khu vực có tiềm xảy tai biến mức độ khác Tuy nhiên mức độ xác mơ hình cần đánh giá để ước lượng mức độ tin cậy mơ hình [68]  Các tiêu chuẩn đánh giá Kết kiểm nghiệm mơ hình mơ tả dạng ma trận sai số sau: Bảng 3.6 Ma trận sai số Dự đốn Tai biến Khơng tai biến TP FN Tai biến Thực tế FP TN Không tai biến Trong đó: TP (True Positive) kết dự đốn vị trí xảy tai biến với thực tế TN (True Negative) kết dự đốn vị trí khơng xảy tai biến với thực tế FP (False Positive) kết dự đốn vị trí xảy tai biến thực tế không xảy FN (False Negative) kết dự đốn vị trí khơng xảy tai biến thực tế lại xảy tai biến Như tổng đường chéo TP+TN ma trận số điểm dự đốn xác (cả vị trí xảy lẫn khơng xảy ra) tổng FP+FN số điểm dự đoán sai (tai biến không tai biến ngược lại) Các tiêu chuẩn so sánh bao gồm: - Hệ số Kappa (Kappa statistic): A  (3.1) B Trong đó: A = Số điểm dự đoán (TP+TN) - Số điểm dự đoán sai (FP+FN) B = Tổng số điểm dự đoán Hệ số Kappa đánh giá chung kết dự đoán nguy xảy tai biến mơ hình Khi Kappa = độ tin cậy dự đốn tuyệt đối - Độ (accuracy) hay độ truy hồi (recall) (trong phương pháp trí tuệ nhân tạo): Recall  TP TP  FN - Độ xác (precision): 85 (3.2) Precision  TP TP  FP (3.3) Các giá trị độ độ xác nằm khoảng từ đến Giá trị gần mức độ tin cậy cao - Hệ số F (F-measure): trung bình điều hòa độ độ xác, tính theo cơng thức:  recall  precision (3.4) recall  precision Giá trị F-measure gần độ tin cậy dự đốn cao - Đường cong ROC (Receiver Operating Characteristic): Đường cong ROC diện tích phía đường tần suất tích lũy kết dự đoán nguy xảy tai biến theo không gian Giá trị gần (diện tích ~100%) chứng tỏ khả dự đốn có độ tin cao (đường tần suất tích luỹ hội tụ nhanh)  Kết đánh giá Kết phân tích mức độ tin cậy phương pháp tổng hợp bảng sau: Bảng 3.7 Độ tin cậy phương pháp dự báo Diện tích Hệ số Độ Phương pháp Độ Hệ số F đường cong Kappa xác ROC WoE 0,686 0,897 0,902 0,899 0,785 LR 0,740 0,910 0,915 0,912 0.842 ANN 0,758 0,916 0,921 0,918 0,894 Các kết so sánh mức độ tin cậy mơ hình cho thấy mơ hình mạng nơron nhân tạo có chất lượng tốt với hệ số Kappa 0,758, độ xác tới 0,916 (~91%) có q trình hội tụ theo tần suất tích luỹ cao với diện tích đường cong ROC 0,894 Mơ hình thống kê Bayes Hồi quy logic có độ xác thấp tốc độ hội tụ chậm song cho độ xác tương đối cao Do đó, đồ nguy tai biến chọn theo kết xây dựng mơ hình mạng nơron nhân tạo (ANN) d Kết xây dựng đồ phân vùng nguy xảy tai biến Kết đánh giá chung cho thấy mơ hình mạng nơron nhân tạo cho kết dự báo tốt Các lớp thông tin từ đồ thành phần đưa vào mơ hình tính tốn kết thể dạng số khả xảy tai biến cho điểm (pixel) cụ thể liên kết để thể GIS thành sơ đồ nguy xảy tai biến (hazard map) F  measure  86 Hình 3-27 Sơ đồ dự báo nguy vị trí điểm xảy tai biến theo kết tính tốn mơ hình ANN Hình 3-28 Biểu đồ phân bố nguy xảy tai biến theo số nhạy cảm (LSI) Để phân vùng nguy xảy tai biến, dựa kết tính tốn nguy xảy tai biến theo ba phương pháp, nguy xảy tai biến khu vực nghiên cứu phân thành cấp dựa theo mơ hình phân phối chuẩn dựa kết tính tốn giá trị trung bình (TB) phương sai (PS) mơ tả hình sau: Hình 3-29 Phương pháp phân bậc theo phân phối chuẩn Dựa số liệu tính tốn thực tế, sơ đồ phân vùng dự báo nguy xảy tai biến sau phân thành vùng sau:  Vùng có nguy xảy tai biến thấp  Vùng có nguy xảy tai biến trung bình 87  Vùng có nguy xảy tai biến cao  Vùng có nguy xảy tai biến cao Bản đồ phân vùng dự báo nguy xảy tai biến sau phân thành vùng sau: Vùng có nguy xảy tai biến cao Vùng có nguy xảy tai biến cao Vùng có nguy xảy tai biến trung bình Vùng có nguy xảy tai biến thấp Hình 3-30 Sơ đồ phân vùng nguy xảy tai biến Kết phân vùng kiểm nghiệm sử dụng vị trí tai biến xảy thực tế diện tích nghiên cứu cho thấy kết phân vùng sử dụng mơ hình thống kê Bayes có độ xác tương đối cao Cụ thể, diện tích khoanh vùng cao chiếm 16,5% diện tích nghiên cứu song có khả dự đốn xác 40% vị trí xảy tai biến Tính chung diện tích khu vực đánh dấu có nguy cao cao chiếm khoảng 37% diện tích nghiên cứu song dự đốn xác tới gần 80% vị trí xảy tai biến biết 3.3.1.2 Vùng Tương Dương - Nghệ An Kết phân tích nguy tai biến trượt lở liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực Tương Dương, Nghệ An công bố cơng trình [CT7] trình bày chi tiết phần sau a Kết xác định yếu tố ảnh hưởng đến khả xảy tai biến môi trường hoạt động khai thác khoáng sản Cũng tương tự khu vực Quỳ Hợp, nguy xảy tai biến trượt lở lũ bùn đá khu vực Tương Dương hoạt động khai thác khoáng sản gây cao Các nguy trở nên đặc biệt nghiêm trọng khả tập trung vật liệu bùn đá dọc theo thung lũng gây bồi lấp hồ thủy điện Bản Vẽ, đe dọa an tồn cơng trình hồ chứa nước với dung tích 1,8 tỷ mét khối nước Các liệu lịch sử khu vực nghiên cứu 88 cho thấy từ 2005-2014, không kể trận lũ quét nhỏ, trung bình năm lại xảy trận lũ quét lớn gây thiệt hại nghiêm trọng cho người dân tính mạng tài sản  Yếu tố địa chất Đặc điểm thạch học vỏ phong hoá khu vực nguyên nhân địa chất liên quan đến tiềm phát sinh trượt lở đất đá, kết hợp với mưa lớn, gây nghẽn dòng cung cấp nguồn vật liệu ban đầu cho dòng lũ Ngồi ra, nằm đá, vận động kiến tạo đại, hoạt động đứt gãy gây đới xung yếu dễ dẫn đến trượt lở Các yếu tố địa chất ảnh hưởng đến trượt lở bao gồm: - Thành phần đá gốc: Thành phần đá gốc đóng vai trò quan trọng cho hình thành tượng trượt lở Hiện tượng trượt lở xảy tất loại đá gốc có thành phần khác nhau, nhiên vật liệu có độ bền thấp biểu mối nguy hiểm lớn Trong nhóm bao gồm sét, đá phiến, số tuff núi lửa đá có chứa khoáng vật dạng yếu mica Sét đất đá có chứa sét, yếu tố liên quan với phá hoại mái dốc; đặc biệt xen kẹp lớp đất đá có độ bền khơng đồng Sét có độ bền ban đầu thấp có xu hướng yếu tăng độ ẩm Khả sét hấp thụ nước trương nở dẫn đến vật liệu mái dốc bị tổn thất lớn độ bền Bên cạnh có loại phá hoại mái dốc đặc biệt xảy đất sét, q trình sét q cố kết - Cấu trúc nằm đá: Cấu trúc nằm đá có ảnh hưởng lớn đến trình trượt lở Trượt lở dễ xảy vùng hướng dốc địa hình trùng với hướng dốc đá gốc hướng dốc mặt phân phiến Đồng thời, bề mặt sườn dốc có hệ thống khe nứt phát triển làm cho đất đá vụn nát, tạo điều kiện cho nước thấm xuống làm giảm lực kháng cắt đất đá, từ nguy phát sinh trượt lở cao - Chuyển động kiến tạo đại biểu dạng động đất đứt gãy hoạt động ngun nhân quan trọng, kích thích hình thành khối trượt, chặn dòng chảy, tạo điều kiện cho việc tích lũy lượng dòng lũ - Tính chất lý cấu tạo đá gốc có vai trò định gây trượt lở Tại khu vực đá gốc gắn kết yếu, bị vỡ vụn, bở rời, tượng trượt xảy mạnh - Q trình phong hố đá gốc ngun nhân quan trọng gây trượt Các vật liệu địa chất có độ bền thấp hay có xu hướng phong hóa thành vật liệu có độ bền thấp  Yếu tố địa hình - địa mạo Yếu tố địa hình, cụ thể độ dốc sườn nguyên nhân gây trượt lở Các thống kê khu vực nghiên cứu cho thấy trượt lở thường xảy khu vực địa hình có sườn dốc 250 (tập trung khoảng 300 đến 450) Ở vùng địa hình có sườn dốc 16 - 250, trượt lở xảy có quy mơ nhỏ hơn, vùng địa hình có sườn dốc nhỏ 150, trượt lở xảy có nơi khơng xảy (Vũ Văn Phái nnk., 2011) Địa hình cao độ phân cắt lớn tạo luợng địa hình lớn, thuận lợi cho trượt lở có nguồn gốc trọng lực Kết thống kê thực địa tai khu vực cho thấy số lượng điểm trượt lở đất đá tỷ lệ thuận với độ cao độ phân cắt địa hình Có 60% số điểm trượt lở phân bố khu vực có độ cao địa hình từ 500 đến 1000m 89 a) b) Hình 3-31 Bản đồ địa hình (a) độ dốc (b) khu vực nghiên cứu  Yếu tố khí tượng - thủy văn Yếu tố khí hậu - thủy văn quan trọng thành phần tính chất vật liệu mái dốc, số yếu tố khống chế việc xảy chuyển động khối Nước trực tiếp hay gián tiếp liên quan đến trượt lở Vai trò nước thấy thực tế hầu hết chuyển động khối nhanh xảy sau thời gian mưa dội Nước tương tác với vật liệu mái dốc theo cách khác Một kết rõ ràng việc bổ sung nước cho mái dốc tăng trọng lượng khối trượt tiềm ẩn, gây hóa lỏng trầm tích giàu đất sét làm giảm hệ số an toàn Lượng mưa lớn kéo dài nguồn bổ sung quan trọng cho nước ngầm Những nơi có lượng mưa lớn tập trung với cường độ cao nước mưa thấm vào đất làm tăng trọng lượng tầng mặt đạt đến bề mặt tầng không thấm nước gây nên tượng xói ngầm Các tượng mặt làm giảm độ bền khối đất, đá bờ dốc, mặt khác làm thay đổi trạng thái ứng suất theo hướng có hại cho ổn định bờ dốc Do vậy, với mưa lớn, tượng trượt lở phát triển mạnh mẽ Dưới tác dụng dòng chảy mặt, bề mặt bờ dốc bị bào mòn, cơng trình bảo vệ bờ bị phá hoại, khả ổn định sườn dốc tăng lên Sự hoạt động nước làm di chuyển vật liệu làm xói mòn chân dốc, rìa mái dốc, làm giảm hệ số an tồn bờ dốc 90 a) b) Hình 3-32 Sơ đồ mạng lưới sông suối (a) mật độ sông suối (b) Chế độ mưa đóng vai trò quan trọng, mưa lớn mưa kéo dài nguyên nhân gây trượt lở đất đá Ở khu vực nghiên cứu, trượt lở thường xảy phạm vi khu vực có lượng mưa lớn gia tăng vào mùa mưa (từ tháng đến tháng hàng năm) Đồng thời, khí hậu nhiệt đới nóng ẩm làm tăng tốc độ phong hóa đất đá bề mặt bờ dốc, làm giảm độ bền đất, đá (được thể hình 3-35)  Yếu tố thảm thực vật Mật độ thảm thực vật có ảnh hưởng lớn đến tượng trượt lở Thảm thực vật nhân tố quan trọng sườn dốc; lẽ thảm thực vật chắn để hạn chế luợng mưa rơi đỉnh dốc, tạo điểu kiện thuận lợi cho thấm nước vào đất; Thực vật có hệ rễ tạo kết dính vật liệu sườn dốc Bên cạnh đó, thảm thực vật làm tăng thêm trọng lượng vào sườn dốc thể hình 3-36 Hình 3-33 Sơ đồ phân bố mưa trung bình năm Hình 3-34 Sơ đồ thảm thực vật khu vực nghiên cứu  Các hoạt động nhân sinh Hoạt động khai khoáng trực tiếp ảnh hưởng đến nguy xảy tai biến bao gồm: 91 - Làm giảm sức chống đỡ sườn: cơng trình xây dựng đường giao thơng vào mỏ, mở moong khai thác làm thay đổi cân sườn, cắt xén chân sườn dốc làm đường, bờ moong khai thác mỏ - Tăng tải trọng cho sườn dốc: Xây dựng cơng trình có tải trọng lớn sườn, đống quặng bãi thải mỏ khai thác khoáng sản - Chấn động khai thác mỏ phương pháp nổ mìn, hoạt động phương tiện giới việc dùng mìn phá đất đá mở đường - Việc thay đổi dòng chảy, xây dựng hồ chứa đất đá thải làm thay đổi mực nước ngầm b Kết tính tốn trọng số cho yếu tố ảnh hưởng Các mơ hình phân tích số sử dụng toán thống kê yêu cầu nguồn số liệu chi tiết đầy đủ, phân tích nhiều thơng số cho kết khách quan Dưới kết tính tốn trọng số lớp thông tin theo phương pháp Hệ số tin cậy mơ hình thống kê Bayes Kết tính tốn chi tiết sau Bảng 3.8 Kết tính tốn trọng số cho độ cao địa hình Độ cao địa hình (m) Diện tích (km2) ≤ 200 200-300 300-500 500-800 800-1000 > 1000 Tổng 93,00 169,60 427,33 408,49 100,85 32,26 1231,52 Tỷ lệ (%) 7,55 13,77 34,70 33,17 8,19 2,62 100 Trọng số Thống kê Bayes Hệ số tin cậy 1,785 0,771 0,374 0,269 -0,484 -0,290 -1,015 -0,541 -0,143 -0,124 -0,680 -0,487 Mối quan hệ tượng trượt lở độ cao địa hình mô tả thông qua giá trị trọng số, vị trí có trọng số >1 cho thấy mật độ điểm trượt diện tích sở cao trung bình tồn vùng ngược lại, vị trí có trọng số < cho thấy mật độ điểm trượt thấp mức trung bình tồn vùng nghiên cứu Kết tính tốn trọng số cho thấy tượng trượt lở thường xảy bậc địa hình thấp, nằm mức độ cao 300m, khu vực tập trung dân cư lớn, có nhiều hoạt động nhân sinh xây dựng nhà cửa, đường xá, hoạt động xói lở bờ dòng chảy Xác suất trượt lở tính tốn mơ hình thống kê Bayes cách tính trọng số: Tỷ trọng thông tin dương (W+), tỷ trọng thông tin âm (W-) độ tương phản Contrast (C) Trọng số lớp thơng tin tính tốn theo mơ hình Thống kê Bayes có giá trị biến đổi theo lý thuyết từ - đến + tính theo bậc số liệu lớp thơng tin Các bậc có giá trị trọng số > bậc tập trung nhiều vị trí điểm trượt đơn vị diện tích ngược lại, bậc có giá trị trọng số < bậc có điểm trượt đơn vị diện tích Các giá trị trọng số thể mức độ quan trọng bậc yếu tố (lớp thơng tin) Cũng tương tự mơ hình Thống kê Bayes, trọng số lớp thông tin tính tốn theo phương pháp Hệ số tin cậy có giá trị biến đổi theo lý thuyết từ -1 đến +1 tính theo bậc số liệu lớp thơng tin Các bậc có giá trị trọng số > bậc tập trung nhiều vị trí điểm trượt đơn vị diện tích ngược lại, bậc có giá trị trọng số 92 < bậc có điểm trượt đơn vị diện tích Các giá trị trọng số thể mức độ quan trọng bậc yếu tố (lớp thông tin) Bảng 3.9 Kết tính tốn trọng số cho độ dốc địa hình Độ dốc địa hình (0) Diện tích (km2) 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 > 50 Tổng 265,46 219,84 331,98 304,40 89,93 19,92 1231,52 Tỷ lệ (%) 21,56 17,85 26,96 24,72 7,30 1,62 100 Trọng số Thống kê Bayes Hệ số tin cậy 0,151 0,110 -0,224 -0,171 -0,096 -0,069 0,021 0,016 0,277 0,225 -0,187 -0,168 Đối với yếu tố độ dốc địa hình, kết tính tốn trọng số cho thấy mức độ tập trung điểm trượt khoảng độ dốc địa hình 100 từ 300 đến 500 đó, khu vực có độ dốc từ 40-500 có mức độ tập trung cao Đây độ dốc cần đặc biệt ý, cảnh báo cho nhân dân địa phương thi cơng cơng trình dân sinh Các khu vực có độ dốc < 100 chủ yếu chân sườn dốc đáy thung lũng, nơi tập trung vật liệu khối trượt Bảng 3.10 Kết tính tốn trọng số cho hướng dốc địa hình Hướng dốc địa hình Bắc Đơng Bắc Đơng Đơng Nam Nam Tây Nam Tây Tây Bắc Bằng phẳng Tổng Diện tích (km2) 144,02 135,56 142,16 146,64 159,84 144,48 140,79 137,16 80,87 1231,52 Tỷ lệ (%) 11,69 11,01 11,54 11,91 12,98 11,73 11,43 11,14 6,57 100 Trọng số Thống kê Bayes Hệ số tin cậy -0,760 -0,502 -0,227 -0,185 0,213 0,170 0,019 0,017 0,187 0,149 0,157 0,128 -0,068 -0,059 -0,187 -0,155 0,026 0,024 Bảng 3.11 Kết tính tốn trọng số cho mật độ dòng chảy Mật độ dòng chảy (km/km2) ≤ 0,5 0.5-1 1-2 2-3 >3 Tổng Diện tích (km2) 857,70 57,98 80,27 71,92 163,65 1231,52 Tỷ lệ (%) 69,65 4,71 6,52 5,84 13,29 100 Trọng số Thống kê Bayes Hệ số tin cậy -1,296 -0,447 -0,422 -0,334 -0,204 -0,175 0,665 0,458 1,559 0,686 Hầu hết điểm trượt lở đất đá xảy theo sau lần mưa kéo dài, tạo nên lượng nước mặt lớn song khơng tiêu kịp Một yếu tố kể đến mật độ sơng suối vùng nghiên cứu Mật độ sông suối ảnh hưởng đến hoạt động xâm thực dòng chảy phản ánh lượng nước thu nhận mưa bão Mưa nhiều tạo dòng chảy mặt lớn gây xói lở sườn dốc, mái dốc, hình thành bề mặt trượt 93 nguy hiểm Kết tính tốn trọng số cho thấy tượng trượt lở thường xảy vị trí có mật độ mạng lưới sơng suối lớn > 2km/km2, thuộc khu vực có mật độ sơng suối cao đến cao Bảng 3.12 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố số thực vật - NDVI Chỉ số thực vật - NDVI Diện tích (km2) ≤ 0,2 0.2-0.3 0.3-0.4 0.4-0.5 > 0.5 Tổng 76,15 202,80 571,56 376,66 4,34 1231,52 Tỷ lệ (%) 6,18 16,47 46,41 30,59 0,35 100 Trọng số Thống kê Bayes Hệ số tin cậy -0,239 -0,203 0,133 0,105 0,207 0,100 -0,273 -0,179 -0,004 -1,000 Thảm thực vật nhân tố quan trọng sườn dốc thực vật chắn để hạn chế luợng mưa rơi đỉnh dốc, tạo điểu kiện thuận lợi cho thấm nước vào đất Ngồi ra, thực vật có hệ rễ tạo kết dính vật liệu sườn dốc Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa nước ta, tượng trượt lở đất đá thường xảy lớp che phủ rừng, đó, rễ đóng vai trò quan trọng việc ổn định độ dốc góp phần hỗ trợ định mặt học cho đất Yếu tố số thực vật thể mức độ che phủ thực vật mặt đất thể qua Chỉ số khác biệt thực vật (NDVI) Chỉ số NDVI đo thông qua hàm lượng diệp lục có giá trị nằm khoảng -1 tới 1, song vùng nghiên cứu giá trị NDVI nằm khoảng -0,4 tới 0,6 Khu vực có độ phủ thực vật dày có số NDVI cao (≥ 0,2) ngược lại (NDVI < 0,2) Các diện tích mặt nước đất trống có giá trị NDVI  Bảng 3.13 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố địa chất Thành tạo địa chất Diện tích (km2) Tỷ lệ (%) Trầm tích Đệ tứ: Cuội, sỏi, sạn, cát Hệ tầng Khe Bố: Cuội kết, sạn kết, đá phiến sét, sét than PhiaBioc, pha 3: Đá mạch aplit, pegmatit PhiaBioc, pha 1:Granodiorit, hornblende-biotit granite Hệ tầngSông Mã, pha 1:Granit hornblend-biotit, granit porphyr Hệ tầng Đồng Trầu, trên: Bột kết, cát kết, đá phiến sét, sét vôi, đá vôi tầng Đồng Trầu, dưới: Cuội kết, cát kết, bột kết, phun trào Hệ axittầng Bắc Sơn: Đá vôi phân lớp dày đến dạng khối Hệ Hệ tầng La Khê: Cuội kết, sạn kết, cát kết, đá silic, đá vôi Hệ tầng Nậm Tầm: Đá phiến sét, bột kết Hệ tầng Huổi Nhị: Đá phiến sét, sét sericit, cát kết, bột kết Hệ tầng Sông Cả, trên: Cát kết, sạn kết, bột kết, đá phiến sét Hệ tầng Sông Cả, giữa: Đá phiến sericit, đá phiến thạch anh sericit, kết Cả, dưới: Đá phiến thạch anh sericit, quarzit Hệ tầngcát Sơng Hệ tầng Bù Khạng: Đá phiến thạch anh-biotit, đá phiến mica Xâm nhập tuổi không xác định Tổng 2,49 2,95 0,22 7,78 18,15 123,23 162,57 53,68 74,84 80,29 83,94 207,72 269,82 137,29 6,14 0,43 1231,52 0,20 0,24 0,02 0,63 1,47 10,01 13,20 4,36 6,08 6,52 6,82 16,87 21,91 11,15 0,50 0,03 100 Trọng số Thống kê Bayes Hệ số tin cậy -0,002 -0,002 0,000 0,354 -0,015 -0,298 -0,279 -1,207 -1,967 -0,506 -0,814 0,834 0,105 0,428 -0,005 0,000 -1,000 -1,000 -1,000 0,296 -1,000 -0,238 -0,219 -0,692 -0,853 -0,381 -0,540 0,471 0,078 0,310 -1,000 -1,000 Thành phần đá gốc, điều kiện địa chất cơng trình, thủy văn, kiến tạo lớp vỏ phong hóa đóng vai trò quan trọng việc hình thành nên điều kiện địa chất với 94 tính chất lý khác nhau, ảnh hưởng đến phát triển trình trượt lở đất đá Trong khu vực nghiên cứu, tượng trượt lở xảy mạnh mẽ đá thuộc hệ tầng Sông Cả gồm chủ yếu cát kết, sạn kết, bột kết, đá phiến sét đá phiến thạch anh sericit Ngoài ra, đá thuộc phức hệ Phia Bioc diện lộ không lớn song tập trung lớn số lượng điểm trượt đơn vị diện tích Bảng 3.14 Kết tính tốn trọng số cho điều kiện ĐCCT Điều kiện ĐCCT Diện tích (km2) LKC1 LKC2 LKC3 LKC4 LKC5 LKC6 BR Tổng 11,74 432,18 20,36 0,43 59,43 704,88 2,49 1232 Trong đó: LKC1: LKC2: LKC3: LKC4: LKC5: LKC6: BR: Tỷ lệ (%) 0,95 35,09 1,65 0,04 4,83 57,24 0,20 100 Trọng số Thống kê Bayes Hệ số tin -0,010 -1,000 cậy -0,601 -0,349 -0,017 -1,000 0,000 -1,000 -0,793 -0,536 0,801 0,236 -0,002 -1,000 - Trầm tích lục nguyên giàu alumo silicát lục nguyên - phun trào - Trầm tích lục nguyên giàu thạch anh - Trầm tích carbonat - Magma siêu mafic, mafic - Magma acit - trung tính - Đá biến chất giàu alumosilicat - Trầm tích bở rời Bảng 3.15 Kết tính tốn trọng số cho điều kiện ĐCTV Điều kiện ĐCTV Diện tích (km2) CN1 CN2 KCN1 KCN2 Tổng 5,43 498,30 26,60 701,19 1231,52 Tỷ lệ (%) 0,44 40,46 2,16 56,94 100 Trọng số Thống kê Bayes Hệ số tin cậy -0,004 -1,000 -0,804 -0,424 -0,892 -0,585 0,862 0,249 Trong đó: CN1: - Nước lỗ hổng CN2: - Nước khe nứt khe nứt karst KCN1: - Các thành tạo không chứa nước KCN2: Các thành tạo địa chất nghèo nước Theo tài liệu địa chất công trình có, đất đá vùng nghiên cứu phân lớp, lớp có liên kết cứng (đá cứng) lớp khơng có liên kết (đất bở rời) Mỗi lớp lại gồm số nhóm đất đá thành tạo điều kiện kiến tạo cổ địa lý giống có đặc điểm địa chất cơng trình giống Kết tính tốn giá trị theo phương pháp thống kê cho thấy tượng trượt lở tập trung mạnh đá liên kết cứng thuộc nhóm (LKC6), gồm chủ yếu đá biến chất giàu alumosilicat, 95 gồm loại đá biến chất gồm đá phiến lục, đá phiến sericit clorit, đá phiến sericit, đá phiến thạch anh sericit Đối với điều kiện ĐCTV, giá trị tính tốn từ phương pháp cho thấy tập trung điểm trượt tầng nghèo không chứa nước (KCN2) nằm diện phân bố hầu hết đá magma xâm nhập, đá biến chất cổ tầng trầm tích lỗ hổng giàu sét Bảng 3.16 Kết tính tốn trọng số cho mật độ đứt gãy Mật độ đứt gãy (km/km2) ≤ 0,1 0,1 - 0,5 0,5 - 1-2 2-3 >3 Sum Diện tích (km2) 1023,87 50,78 30,12 42,78 45,27 38,70 1231,52 Tỷ lệ (%) 83,14 4,12 2,45 3,47 3,68 3,14 100 Trọng số Thống kê Bayes Hệ số tin cậy -0,220 -0,040 0,517 0,388 0,257 0,221 -0,105 -0,097 -0,322 -0,268 0,369 0,300 Trong diện tích nghiên cứu, hệ thống đứt gãy phát triển theo phương vĩ tuyến tây bắc - đông nam đông bắc - tây nam, hệ thống phương tây bắc đông nam phát triển với đứt gãy lớn song song với hệ thống đứt gãy Sông Cả Phần lớn thung lũng núi gần trùng với phương hoạt động hệ thống đứt gãy vùng Đây đới nén ép, dập vỡ, chịu ảnh hưởng hoạt động địa chất Nhiều sườn dốc tự nhiên taluy ven đường có vách dương cấu tạo vật liệu bở rời, tầng phong hóa gần đới tiếp xúc, thành tạo sườn tích bồi tích Đệ Tứ đới bị cà nát, nén ép, dập vỡ Đây nguyên nhân quan trọng làm tăng khả xảy trượt lở vùng nghiên cứu Bảng 3.17 Kết tính tốn trọng số cho đặc điểm vỏ phong hoá Đặc điểm vỏ phong hoá Diện tích (km2) VPH1 VPH2 VPH3 VPH4 VPH6 Tổng 2,51 2,94 53,65 26,59 1145,82 1232 Tỷ lệ (%) 0,20 0,24 4,36 2,16 93,04 100 Trọng số Thống kê Bayes Hệ số tin cậy -0,002 -1,000 -0,002 -1,000 -1,206 -0,692 -0,892 -0,585 1,182 0,048 Trong đó: VPH1: VPH2: VPH3: VPH4: VPH6: - Các trầm tích trẻ khơng phân chia - Đá trầm tích lục nguyên giàu alumosilicat lục nguyên xen phun trào - Đá trầm tích carbonat - Đá magma axit, trung tính, kiềm - Đá biến chất trầm tích giàu thạch anh Thực tế khảo sát điểm trượt lở cho thấy tất đá bị phong hoá, song tốc độ, cường độ lại khác dẫn đến chiều dày vỏ phong hoá thành phần khống vật đặc tính lý đất đá phong hoá khác Đây ngun nhân có tác dụng làm thay đổi tính chất lý đất đá, đặc biệt làm thay đổi khối lượng thể tích tự nhiên, làm giảm lực kháng cắt đất đá Q trình phong hố tạo mơi trường cho q trình dịch chuyển 96 đất đá xảy nguyên nhân gây trượt lở cho tuyến đường khu vực nghiên cứu Bảng 3.18 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố lượng mưa Lượng mưa trung bình (mm/năm) > 2500 2200-2500 2000-2200 1900-2000  1900 Tổng Tỷ lệ (%) 14,38 28,46 30,01 17,75 9,39 100 Diện tích (km2) 177,05 350,55 369,61 218,62 115,69 1231,52 Trọng số Thống kê Bayes Hệ số tin cậy -0,589 -0,408 -0,426 -0,276 -0,369 -0,238 0,368 0,254 1,126 0,613 Sự phân bố điểm trượt tập trung mạnh mẽ vùng có lượng mưa trung bình năm thấp, nằm phía tây tây nam vùng nghiên cứu Đây vùng đất thấp, gần dòng chảy lớn có khả tích lũy lượng nước lớn sau trận mưa có bề dày phong hóa lớn, khả xảy trượt lở cao so với khu vực núi cao, có độ che phủ dày Bảng 3.19 Kết tính tốn trọng số cho loại hình đất Loại hình đất Diện tích (km2) Đất đỏ vàng đá sét Đất mùn vàng nhạt đá cát Đất vàng nhạt đá cát Đất mùn đỏ vàng đá sét Đất vàng đỏ đá macma axit Đất mùn vàng đỏ đá macma axit Đất đỏ vàng biến đổi trồng lúa nước Tổng 348,87 4,98 685,72 34,51 125,23 22,24 9,97 1231,52 Tỷ lệ (%) 28,33 0,40 55,68 2,80 10,17 1,81 0,81 100 Trọng số Thống kê Hệ số tin cậy -0,141 -0,098 Bayes 0,802 0,550 0,200 0,080 0,488 0,376 -0,451 -0,339 -0,299 -0,255 -0,595 -0,447 Bảng 3.20 Kết tính tốn trọng số cho chiều dày tầng đất Chiều dày tầng đất Diện tích (km2) > 100 cm 70-100 50-70 30-50   cm Tổng 248,00 483,90 231,86 160,40 107,36 1231,52 Tỷ lệ (%) 20,14 39,29 18,83 13,02 8,72 100 Trọng số Thống kê Bayes Hệ số tin cậy -0,940 -0,555 -0,265 -0,156 0,637 0,383 0,605 0,396 -0,434 -0,332 Bảng 3.21 Kết tính tốn trọng số cho thành phần giới Thành phần giới đất Thịt nhẹ Thịt trung bình Tổng Tỷ lệ (%) 32,01 67,99 100 Diện tích (km2) 394,22 837,30 1231,52 Trọng số Thống kê Hệ số tin cậy -0,071 -0,047 Bayes 0,071 0,022 Từ bảng 3.19, 3.20 3.21 cho thấy điểm trượt lở tập trung chủ yếu tầng đất có chiều dày từ 30-70cm, đất mùn vàng nhạt đá cát đất mùn đỏ vàng đá sét Về thành phần giới đất, giá trị tính tốn theo phương pháp khơng cho thấy khác biệt đất có thành phần thịt nhẹ thịt trung bình Các kết tính tốn phù hợp với phân 97 bố mỏ khai thác khoáng sản vùng chủ yếu mỏ sa khoáng, nằm vùng tích tụ vỏ phong hóa nơi tập trung nguồn vật liệu trình trượt lở gây c Kết phân vùng tai biến trượt lở Kết tích hợp trọng số từ 14 lớp thông tin điều kiện địa chất (Yếu tố địa chất, mật độ đứt gãy, ĐCCT, ĐCTV, vỏ phong hóa, loại hình đất, chiều dày đất, thành phần giới đất) điều kiện tự nhiên (độ cao địa hình, độ dốc địa hình, hướng dốc địa hình, mạng lưới thủy văn, thảm thực vật, lượng mưa trung bình năm) cho phép xây dựng thành sơ đồ dự báo nguy trượt lở vùng nghiên cứu Kết tính tốn theo phương pháp Hệ số tin cậy mơ hình thống kê Bayes cho thấy khu vực phía nam tây nam vùng nghiên cứu nơi tập trung cao yếu tố ảnh hưởng đến nguy trượt lở Trên vẽ thể rõ khu vực có nguy cao thuộc sông Lam, phần hạ lưu thủy điện Bản Vẽ, dòng chảy thủy điện Bản Vẽ suối Chà Hạ, Nậm Nhọng thuộc xã Yên Na, Lương Minh, Xá Lượng Đối với khu vực lòng hồ, nguy cao tập trung khu vực suối Vì, suối Cắt, suối Cà Mong, suối Mục thuộc xã Kim Đa, Kim Tiến Ở phía bắc, khu vực có nguy trượt lở trung bình tập trung chạy dọc theo dòng Nậm Nơn đoạn qua phần phía đơng xã Ln Mai phía tây xã Hữu Dương Các khu vực tập trung cao yếu tố gây trượt lở nằm phía nam tây nam vùng nghiên cứu, thuộc khu vực hạ lưu hồ thủy điện Bản Vẽ Các khu vực dọc theo suối đổ vào hồ thủy điện thuộc xã Kim Đa, Kim Tiến có nguy trượt lở từ trung bình đến cao Đây khu vực cần ý tượng trượt lở có khả gây bồi lấp dòng chảy tạo thành đập tạm thời Khi có lượng nước lớn tích lũy sau mưa có khả gây dòng lũ bùn đá, tàn phá sở hạ tầng đe dọa đến an toàn cư dân sống dọc thung lũng suối, đồng thời mang lượng lớn vật liệu trầm tích, gây bồi lắng cho hồ thủy điện a) b) Hình 3-35 Sơ đồ dự báo nguy trượt lở theo mơ hình Thống kê Bayes (a) phương pháp Hệ số tin cậy (b) Tương tự trên, nguy xảy tai biến vùng phân thành cấp dựa theo mơ hình phân phối chuẩn Các ngưỡng số liệu cụ thể theo ba phương pháp tổng hợp sau: 98 Bảng 3.22 Ngưỡng phân bậc nguy trượt lở khu vực nghiên cứu Phân bậc nguy Thấp Trung bình Cao Rất cao Phương Thống kê Bayes < 1,38 1,38 - 3,59 3,59 - 5,80 > 5,80 Hệ số tin cậy < 0,54 0,54 1,43 1,43 2,32 > 2,32 pháp Màu Xanh Vàng Cam Đỏ a) b) Hình 3-36 Kết phân bậc nguy trượt lở theo mơ hình Thống kê Bayes (a) phương pháp Hệ số tin cậy (b) Bảng 3.23 Bảng phân bậc nguy trượt lở theo phương pháp Thống kê Bayes Nguy Rất cao trượt lở Cao Trung bình Thấp Tổng Diện tích (km2) 201,69 370,93 397,24 261,66 1231,52 Tỷ lệ (%) 16,38 30,12 32,26 21,25 100 Điểm trượt 109 57 42 15 223 Tỷ lệ (%) 48,88 25,56 18,83 6,73 100 Bảng 3.24 Bảng phân bậc nguy trượt lở theo phương pháp Hệ số tin cậy Nguy Rất cao trượt lở Cao Trung bình Thấp Tổng Diện tích (km2) 199,39 351,05 432,78 248,30 1231,52 Tỷ lệ (%) 16,19 28,51 35,14 20,16 100 Điểm trượt 110 51 53 223 Tỷ lệ (%) 49,33 22,87 23,77 4,04 100 Kết tính tốn từ mơ hình Thống kê Bayes phương pháp Hệ số tin cậy có độ xác cao, 70% điểm trượt biết thuộc khu vực xếp loại có nguy cao đến cao d Đánh giá mức độ tin cậy đồ Việc xây dựng mơ hình dự báo trượt lở đất đá bước quan trọng công tác nghiên cứu, đánh giá trượt lở, nhằm khu vực có tiềm trượt lở đất đá mức độ khác nhau, giúp cho việc định hướng xây dựng, phát triển kinh tế, xã hội khu vực tìm biện pháp phòng chống hợp lý, khắc phục hậu trượt lở gây Tuy nhiên 99 mức độ xác mơ hình cần đánh giá để ước lượng mức độ tin cậy mơ để so sánh hiệu mơ hình với nhau, từ sử dụng mơ hình có độ xác cao thành sơ đồ nguy tai biến cho vùng nghiên cứu Tương tự dùng tiêu chuẩn đánh vùng Quỳ Hợp Kết phân tích mức độ tin cậy phương pháp tổng hợp bảng sau: Bảng 3.25 Kết phân tích mức độ tin cậy phương pháp tổng hợp Phương pháp Thống kê Bayes Hệ số tin cậy Hệ số Kappa 0,686 0,740 Độ xác 0,897 0,910 Độ Hệ số F 0,902 0,915 0,899 0,912 Diện tích đường cong ROC 0,785 0.842 Các kết so sánh mức độ tin cậy mơ hình cho thấy phương pháp Hệ số tin cậy có chất lượng tốt với hệ số Kappa 0,740 độ xác tới 0,910 (91%) có q trình hội tụ theo tần suất tích luỹ cao với diện tích đường cong ROC 0,842 Mơ hình thống kê Bayes có độ xác thấp tốc độ hội tụ chậm song cho độ xác tương đối cao, cho thấy khả áp dụng hiệu mơ hình thống kê cho mục đích dự báo tượng trượt lở khu vực nghiên cứu 3.3.2 Kết phân vùng lũ bùn đá vùng Nghiên cứu (Quỳ Hợp - Nghệ An) Nguy xảy lũ bùn đá liên quan đến hoạt động khai thác thác khoáng sản khu vực nghiên cứu cao kèm với tượng trượt lở khu khai thác, xưởng tuyển, hồ lắng, bãi thải mỏ… Các vị trí thường thiết kế cạnh dòng chảy (sơng, suối) chính, có nguy xảy tượng trượt lở có mưa lớn, gây bồi lấp dòng chảy, tạo nên đập tạm thời, đặc biệt có mưa lớn bất thường, dòng chảy tập trung nước nhanh thời gian ngắn có khả phá vỡ đập tạm thời gây dòng lũ bùn đá Phương pháp phân tích bậc AHP (Analytic Hierarchy Process) (Thomas Saaty, 1980) phương pháp phổ biến phương pháp đánh giá đa tiêu (Multi-Criteria Decision Analysis - MCDA), thường sử dụng để đánh giá mối quan hệ nguy xảy tai biến yếu tố ảnh hưởng Trong khu vực nghiên cứu, dựa nguồn số liệu thu thập được, yếu tố ảnh hưởng phân thành nhóm yếu tố hay điều kiện mặt đệm (độ dốc địa hình, độ phân cắt sâu, khả phòng hộ rừng…) yếu tố kích hoạt (lượng mưa) (Lã Thanh Hà nnk., 2010), bao gồm:  Điều kiện mặt đệm, bao gồm đồ thành phần:  Bản đồ phân vùng độ dốc;  Bản đồ phân vùng thảm phủ;  Bản đồ độ phân cắt ngang;  Bản đồ độ phân cắt sâu;  Bản đồ nguy xói mòn đất;  Bản đồ khả phòng hộ rừng;  Bản đồ nguy trượt lở  Nguồn số liệu khí tượng - thuỷ văn thu thập theo ngày 37 năm (19792016), yếu tố lượng mưa xây dựng dựa kịch bản: 100  Bản đồ phân bố lượng mưa trung bình qua năm;  Bản đồ phân bố mưa vào mùa mưa;  Bản đồ phân bố mưa vào mùa khơ Các kịch mưa trung bình sử dụng làm phông cho ngưỡng mưa bất thường liên quan đến khả xảy lũ bùn đá: Lượng mưa lớn 24h, số ngày mưa đạt ngưỡng 75mm/ngày số ngày mưa đạt ngưỡng 100mm/ngày Để phục vụ công tác nghiên cứu, Nghiên cứu sinh tiến hành khảo sát, xin ý kiến 19 nhà nghiên cứu chuyên gia, có 14 người trực tiếp nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến nguy lũ quét vùng nghiên cứu Mức độ quan trọng yếu tố thể dạng ma trận so sánh đa tiêu trình bày bảng 2.6 2.7 Các yếu tố bảng: A-Độ dốc địa hình, B-Độ dày tầng phủ, C-Mức độ phân cắt ngang, D- Mức độ phân cắt sâu, E- Nguy xói mòn đất, F- Khả phòng hộ rừng, G- Nguy trượt lở Ma trận so sánh thành lập dựa kết chấm điểm trọng số trung bình chuyên gia thể bảng sau: Bảng 3.26 Ma trận so sánh mức độ quan trọng yếu tố E B F C D G A E 3 5 B 0,333 1 3 F 0,333 1 3 C 0,333 1 3 D 0,2 0,333 0,333 0,333 1 G 0,2 0,333 0,333 0,333 1 A 0,143 0,2 0,2 0,2 0,333 0,333 Trong đó, phần phía đường chéo ma trận kết đánh giá tầm quan trọng chuyên gia so sánh cặp tiêu phần đường chéo tỷ lệ nghịch mức độ ảnh hưởng theo ý kiến chuyên gia Từ số liệu bảng trên, áp dụng công thức 2.16 xác định trọng số cho yếu tố kết tổng hợp thể bảng sau: Bảng 3.27 Ma trận chuẩn hố tính tốn trọng số E B F C D G A Trọng số E 0,393 0,437 0,437 0,437 0,306 0,306 0,241 0,365 B 0,131 0,146 0,146 0,146 0,184 0,184 0,172 0,158 F 0,131 0,146 0,146 0,146 0,184 0,184 0,172 0,158 C 0,131 0,146 0,146 0,146 0,184 0,184 0,172 0,158 D 0,079 0,049 0,049 0,049 0,061 0,061 0,103 0,064 G 0,079 0,049 0,049 0,049 0,061 0,061 0,103 0,064 A 0,056 0,029 0,029 0,029 0,02 0,02 0,034 0,031 Tỷ lệ quán (CR) tính tốn yếu tố yếu tố với < 0,1 (bảng 3.29), đạt tiêu chuẩn cho phép thể tính đồng ý kiến chuyên gia Trong đó, CR chung yếu tố 0,024 (< 0,1) Kết tính tốn trọng số theo ý kiến chun gian số yếu tố trình bày bảng sau: 101 Bảng 3.28 Kết tính tốn trọng số đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố theo ý kiến chuyên gia STT Yếu tố Trọng số trung bình Độ dốc địa hình 0,365366 Độ dày tầng phủ 0,064311 Mức độ phân cắt ngang 0,158249 Mức độ phân cắt sâu 0,158249 Nguy xói mòn đất 0,031265 Khả phòng hộ rừng 0,064311 Nguy trượt lở 0,158249 Dựa vào kết phân bậc theo phương pháp AHP Saaty đánh giá mức độ quan trọng yếu tố ảnh hưởng theo ý kiến chuyên gia Cụ thể khu vực nghiên cứu, mức độ quan trọng yếu tố sau: - Rất quan trọng: Độ dốc địa hình (A); - Quan trọng: Nguy trượt lở (G), mức độ phân cắt ngang (C) phân cắt sâu (D); - Tương đối quan trọng: Độ dày tầng phủ (B) khả phòng hộ rừng (F); - Ít quan trọng: Nguy xói mòn đất (E) Bảng 3.29 Kết tính tốn trọng số đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố Yếu Tố Độ dốc địa hình (CR=0.084) Độ dày tầng phủ (CR=0.044) Mức độ phân cắt ngang (CR=0.04) Mức độ phân cắt sâu (CR=0.044) Rất cao (> 450) Cao (30-450) Trung bình (20-300) Thấp (10-200) Rất thấp (< 100) Rất dày Dày Trung bình Mỏng Rất mỏng Rất cao (> 3km/km2) Cao (2-3km/km2) Trung bình (1-2km/km2) Thấp (0.5-1km/km2) Rất thấp (< 0.5km/km2) Rất cao (> 200m/km2) Cao (150-200m/km2) Trung bình (100-50m/km2) Thấp (50-10 m/km2) Rất thấp (< 10m/km2) Trọng số 0.503 0.260 0.134 0.068 0.035 0.360 0.360 0.162 0.079 0.040 0.464 0.202 0.202 0.089 0.044 0.360 0.360 0.162 0.079 0.040 Yếu Tố Nguy xói mòn đất (CR=0.016) Khả phòng hộ rừng (CR=0.016) Nguy trượt lở (CR=0.084) Rất cao Cao Trung bình Thấp Rất thấp Rất tốt Tốt Kém Rất Khơng phân loại Rất cao Cao Trung bình Thấp Rất thấp Trọng số 0.342 0.342 0.13 0.13 0.056 0.342 0.342 0.13 0.13 0.056 0.503 0.26 0.134 0.068 0.035 Tương tự phương pháp xây dựng đồ nguy trượt lở, đồ dự báo nguy lũ bùn đá theo kịch khác xây dựng dạng xác suất xảy tai biến Kết tính tốn thể dạng mơ hình số khả xảy lũ bùn đá cho điểm (pixel) cụ thể liên kết để thể GIS thành sơ đồ nguy lũ bùn đá (hazard map) Các đồ phân vùng dự báo nguy sau phân thành vùng có nguy thấp, trung bình, cao cao Nguy xảy lũ bùn đá phân theo kết 102 tính tốn chung cho tồn lượng mưa trung bình năm phân theo mùa theo mức độ cường độ mưa trình bày hình sau: a) a) b) b) c) Hình 3-37 Sơ đồ dự báo nguy lũ bùn đá: a) hàng năm, b) mùa mưa c) mùa khơ c) Hình 3-38 Sơ đồ dự báo nguy lũ bùn đá: a) Lượng mưa lớn 24h, b) số ngày mưa lớn 75mm c) số ngày mưa lớn 100mm 103 Từ đồ phân vùng nguy lũ bùn đá thấy hầu hết lưu vực sông suối có nguy cao cao có chung tính chất đặc thù như: - Là điểm tập trung nước nhiều nhánh suối khác - Thường đoạn cuối dòng chảy uốn lượn, gấp khúc bị chặn cấu trúc bất lợi làm hẹp dòng chảy - Đá gốc bao gồm đá thuộc hệ tầng Sơng Cả có liên quan nhiều đến trạng trượt lở vùng nghiên cứu nguồn cung cấp vật liệu cho dòng lũ bùn đá Kết nghiên cứu cho phép vùng có khả xuất lũ bùn đá với mức độ nguy khác khu vực nghiên cứu Các điều kiện có nguy xảy lũ bùn đá kết hợp vị trí bãi thải đập quặng khai thác khống sản cho phép xác định khu vực có khả xảy lũ bùn đá có cố xảy Đây tài liệu làm sở lựa chọn phối hợp biện pháp phòng tránh lũ bùn đá, giúp nghiên cứu biện pháp xử lý, phục vụ thiết kế cơng trình khống chế sau 3.3.3 Kết mơ q trình lan truyền số chất gây ô nhiễm môi trường số bãi thải quặng đuôi khu vực khai thác, chế biến khống sản Q trình lan truyền số chất gây ô nhiễm môi trường bãi thải quặng đuôi thuộc vùng nghiên cứu, NCS sử dụng mơ hình vận chuyển chất nhiễm CTRAN/W (contaminant transport) thuộc phần mềm GeoStudio hãng GeoSlope (Canada) Các kết nghiên cứu cụ thể trình vận chuyển chất gây ô nhiễm đất khu vực bãi thải quặng đuôi mỏ thiếc Bản Cô, Quỳ Hợp, Nghệ An công bố [CT6] Để tiến hành mơ q trình lan truyền chất gây ô nhiễm, nghiên cứu sinh tiến hành thu thập tài liệu chi tiết điều kiện địa chất mỏ, điều kiện khai thác, kết phân tích quan trắc mơi trường mỏ kết hợp khảo sát thực tế số mỏ khai thác để có đủ sở liệu đầu vào cho việc chạy mơ hình CTRAN/W Dựa vào kết thu thập phân tích trạng môi trường số mỏ thuộc khu vực nghiên cứu đồng thời dựa vào mức độ đặc trưng loại hình khai thác khống sản nghiên cứu sinh lựa chọn mỏ đại diện mỏ thiếc sa khoáng Bản Cô, xã Châu Thành mỏ đá vôi trắng Châu Hồng, tiến hành lấy mẫu đất, nước vị trí bãi thải mỏ để đánh giá trạng mơi trường phân tích q trình lan truyền Asen từ bãi thãi mỏ môi trường xung quanh khu vực nghiên cứu a Mỏ thiếc sa khoáng Bản Cô  Thông tin khảo sát Chủ đầu tư: Công ty Cổ phần Kim loại màu Nghệ Tĩnh Vị trí: xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An Tọa độ: X: 2143910m, Y: 504978m Loại khoáng sản: Quặng thiếc sa khống Cơng suất khai thác: Ba năm đầu 112,2 tấn/năm; năm thứ đến năm thứ 11 198,8 tấn/năm, năm thứ 12 khai thác 105,7 tấn/năm Diện tích mỏ: 39,9ha Giấy phép khai thác khống sản số: 886/GP-BTNMT ngày 28 tháng năm 2006 Thời hạn cấp mỏ: 12 năm Cơ quan cấp mỏ: Bộ Tài nguyên Môi trường 104 Bảng 3.30 Tổng hợp khối lượng lấy mẫu mơi trường mỏ thiếc sa khống Bản Cơ TT Đ.VỊ KHỐI GHI TÍNH LƯỢNG CHÚ KHẢO SÁT Đo nhanh tiêu trường - Độ pH, DO, độ dẫn điện, độ muối điểm Lấy vận chuyển mẫu - Chất thải rắn, mẫu đất mẫu - Nước thải mẫu - Nước mặt mẫu Phân tích mẫu hố nước tiêu: Mn, Pb, Zn, mẫu -Cd, Nước mẫu As,mặt Hg, BOD5, COD, NO3- Nước thải mẫu Phân tích mẫu đất tiêu: Mn, Sb, Cu, Pb, Zn, mẫu 6+ Hiện Hg,tại As,công Cr ty dùng máy xúc bốc, bốc tầng sản phẩm lên dây chuyền sàng tuyển chọn lọc quặng Phương pháp khai thác: Lộ thiên Công nghệ khai thác: Cơ giới Sản lượng khai thác: 4,5 tấn/tháng (mỏ bắt đầu vào khai thác) Độ thu hồi sản phẩm: 90% Sản phẩm sau khai thác: Caxiterit (SnO2 Nơi tiêu thụ sản phẩm: Sản phẩm vận chuyển xưởng luyện thiếc Cơng ty Hình 3-39 Sơ đồ vị trí khai thác khu bị ô nhiễm mỏ thiếc sa khoáng, xã Châu Thành, Quỳ Hợp, Nghệ An  Hiện trạng môi trường - Môi trường nước +Nước mặt: 105 Phạm vi nhiễm: Trong diện tích khai thác điểm mỏ, theo hướng Bắc - Nam đến suối Huổi Dơn tận sơng Nậm Con; kích thước vùng ô nhiễm dài 400m; rộng thay đổi từ 80 - 160m, trung bình 120m Diện tích nhiễm 48.000 m2 Thành phần ô nhiễm: DO: 1,4 - 1,7mg/l, thấp tiêu chuẩn 4,28 - 3,52 lần (mẫu QH.M287, QH.M288); Zn: 0,64mg/l, cao tiêu chuẩn 1,28 lần (QH.M07); As: 0,016 0,017mg/l, cao tiêu chuẩn 1,6 -1,7 lần (QH.M287, QH.M288); NO3-: 1666mg/l, vượt tiêu chuẩn 833 lần (QH.M07) Mức độ ô nhiễm: Đặc biệt nghiêm trọng Nguyên nhân ô nhiễm: Nước mưa chảy tràn qua mỏ chứa bùn đất, dầu mỡ rửa lũa chất thải rắn hòa tan vào nước mặt + Nước ngầm Phạm vi ô nhiễm: 50.000m2 Mức độ ô nhiễm: Ô nhiễm Nguyên nhân ô nhiễm: Do nước mặt ô nhiễm nghiêm trọng, nước thải, chất thải rắn không xử lý bị hòa tan, rửa lũa ngấm xuống nước ngầm gây nhiễm + Nước thải Phạm vi ô nhiễm: Phân bố tồn diện tích moong khai thác, hố chứa nước thải, bãi chứa chất thải rắn; dài 400m; rộng 200m Diện tích nhiễm 80.000m2 Thành phần nhiễm: Mn: 5,63mg/l, vượt tiêu chuẩn 11,26 lần; Cd : 0,019mg/l, vượt tiêu chuẩn 3,8 lần, COD: 53,6mg/l,vượt tiêu chuẩn 1,1 lần (QH.T03, QH.T05) Mức độ ô nhiễm: Đặc biệt nghiêm trọng Nguyên nhân ô nhiễm: Nước thải không xử lý - Môi trường đất chất thải rắn + Mơi trường đất Phạm vi nhiễm: Tồn diện tích khai thác, bãi thải, theo hướng Đơng Bắc - Tây Nam dài 450m, theo hướng Tây Bắc - Đông Nam rộng 300m Diện tích nhiễm 135.000m2 Thành phần ô nhiễm: Zn: 238ppm, cao tiêu chuẩn 1,19 lần; Sb: 2ppm, vượt tiêu chuẩn 3,33 lần; As: 73 - 79,8ppm, vượt tiêu chuẩn 6,08 - 6,65 lần (QH.Đ04, QH.Đ188) Mức độ ô nhiễm: Nghiêm trọng Nguyên nhân ô nhiễm: Do môi trường nước bị ô nhiễm, chất thải rắn không xử lý phát tán môi trường đất gây ô nhiễm + Chất thải rắn Phạm vi ô nhiễm: 75.000m2 Thành phần ô nhiễm: Zn: 639ppm, vượt tiêu chuẩn 3,20 lần), As: 81ppm, vượt tiêu chuẩn 6,75 lần (QH.R03) Mức độ ô nhiễm: Nghiêm trọng Nguyên nhân ô nhiễm: Chất thải rắn không thu gom, xử lý, phát tán môi trường  Kết khảo sát thực tế vào trạng môi trường cho phép rút số nhận xét sau: - Mơi trường nước: Ơ nhiễm đặc biệt nghiêm trọng (nước mặt: Ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng; nước ngầm: Ô nhiễm; nước thải: Ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng) - Mơi trường khơng khí: Ơ nhiễm - Mơi trường đất, chất thải rắn: Nghiêm trọng - Tiếng ồn: Có cường độ thấp, liên tục  Mơ hình hóa q trình phát tán chất gây nhiễm theo dòng thấm mỏ thiếc sa khống Bản Cơ 106 * Xác định tham số đầu vào Số liệu nguồn gây nhiễm phụ thuộc vào vị trí, cụ thể khu mỏ, nghiên cứu sinh chọn mặt cắt điển hình cắt qua vị trí bãi thải quặng lấy mẫu phân tích chất lượng đất nước bãi thải Về bản, thông số đầu vào cho tốn lan truyền bao gồm nhóm chính: Số liệu nguồn gây nhiễm số liệu địa chất gồm yếu tố thủy văn, địa kỹ thuật Kết khảo sát thực tế đặc điểm địa chất, địa hình điều kiện thủy văn khu mỏ sau: - Đặc điểm địa chất Tên đá: Sét, cát, sạn, sỏi đá tảng chứa quặng casiterit: Đặc điểm thạch học: Lớp có màu nâu, xám đen kết cấu rời rạc Xung quanh đá phiến thạch anh sericit phong hóa mạnh Thế nằm đá phiến: 29010÷15 - Đặc điểm khống sản Thung lũng chứa thiếc sa khống Bản Cơ kéo dài từ bắc đến nam khoảng 2000m, rộng từ 100 ÷ 600m trung bình 350m Phần quặng cơng nghiệp phân bố hai thềm tương ứng bậc bậc Thành phần vật chất sau: Sét: 50 ÷ 95%; cát: ÷ 20%; sạn sỏi: ÷ 15%; cuội: ÷ 10%; đá: ÷ 10% Hàm lượng casiterit đồng đạt yêu cầu công nghiệp; trung bình đạt 370g/m3 - Đặc điểm địa mạo Mỏ thiếc sa khống Bản Cơ nằm cánh tây nam nếp lồi Bù Khạng có độ cao tuyệt đối từ 160 ÷ 200m Địa hình phân cắt, độ dốc mặt địa hình ÷ 50.Phía đơng nam đơng bắc dãy núi cao 400 ÷ 600m; phia tây nam tây bắc địa hình thấp độ cao khoảng 200 ÷ 400m - Đặc điển địa chất thủy văn - địa chất cơng trình + Mạng lưới nước mặt: Khu mỏ có mạng nước mặt dày, suối Huổi Đơn hệ thống suối nhánh đổ vào Suối chảy quanh co; đoạn chảy qua khu mỏ có hướng bắc nam Suối rộng ÷ 6m, sâu ÷ 20cm, độ dốc thoải nước chảy nhẹ đục Các suối nhánh lưu lượng nhỏ phần lớn Chỉ có suối Bắc nước đục màu xám đen + Nước ngầm: Trong khu mỏ có hai đơn vị chứa nước ngầm là: Nước lổ hỗng trấm tích bở rời hệ Đệ tứ phân bố dọc theo suối đối tượng chứa thiếc sa khoáng, chiều dày ÷ 3m rộng trung bình 350m; mực nước tĩnh 1,5m nước khe nứt đá gốc nằm kề tiếp tầng bở rời Qua khảo sát dọc khe suối khu vực moong không thấy mạch nước xuất lộ Để thực tính tốn dòng thấm nước đất, nghiên cứu sinh sử dụng phần mềm SEEP/W để mơ dòng thấm nước từ bãi thải ngồi mơi trường [79] Các số liệu đầu vào bao gồm: Đường cong đặc trưng đất - nước cho lớp đất, thể mối quan hệ độ ẩm lực hút dính Hàm hệ số thấm khơng bão hòa cho lớp đất, thể mối quan hệ hệ số thấm lực hút dính ([80], [81], [82]) Có nhiều cách để xác định đường cong đặc trưng đất - nước hàm hệ số thấm khơng bão hòa cho loại đất Thực tế cho thấy, việc thực thí nghiệm cho đất khơng bão hòa khó khăn điều kiện nghiên cứu, Nghiên cứu sinh sử dụng 107 đường cong thành phần hạt để xác định đường cong đặc trưng đất - nước hàm hệ số thấm khơng bão hòa đất [83] Hình 3-40 Quy trình xác định đường cong đặc trưng đất - nước hàm hệ số thấm khơng bão hòa Kết tính tốn cho thấy dòng thấm có gradient thủy lực 1-3,5%, trung bình khoảng 2% * Kết phân tích phát tán chất nhiễm theo dòng thấm Khi thực mơ hình hóa mơi trường lan truyền chất nhiễm dọc theo dòng thấm đất, cần xác định hệ số khuếch tán chất ô nhiễm đất (Dd) [84] Trên thực tế, hệ số khuếch tán phụ thuộc vào chất nhiễm loại đất, cần phải tiến hành thí nghiệm để tìm hệ số khuếch tán cách xác Nghiên cứu sinh thực mơ thí nghiệm khuếch tán dựa thành phần đất thu thập kết hợp với so sánh số liệu liên quan đến hệ số khuếch tán theo bảng tra Unsaturated Flow Apparatus [85] chất dành cho đất không bão hòa nước vùng nghiên cứu Hình 3-41 Hàm hệ số thấm lực hút dính 108 Hình 3-42 Hàm khối lượng nước lực hút dính Hình 3-43 Các điều kiện biên lưới tính tốn cho mặt cắt bãi thải mỏ thiếc sa khống Bản Cơ Hình 3-44 Áp lực nước đất sau mơ Số liệu hệ số khuếch tán ước tính nằm khoảng 2,2-2,9x10-6cm2/s, trung bình 2,5x10-6 cm2/s so sánh với đề xuất UFA Ventures (1996) tương đối hợp lý 109 Kết phân tích mẫu cho thấy thành phần nhiễm khu vực bãi thải khu mỏ Zn (vượt tiêu chuẩn 3,20 lần) As (vượt tiêu chuẩn 6,50 lần), vậy, NCS tiến hành mô phát tán nguyên tố As từ khu vực bãi thải mơi trường Kết tính tốn lan truyền As theo mặt cắt qua bãi thải với giả thiết thiết dòng thấm có gradient thủy lực 2% Hàm lượng As đo đạc khu vực đáy bãi thải 73 - 79,8ppm, vượt tiêu chuẩn 6,08 - 6,65 lần; hàm lượng cho phép As đất chất thải rắn 12ppm Kết tính tốn dòng thấm ổn định đất thể theo khoảng thời gian 250 ngày, 500 ngày (1,37 năm), 750 ngày (2.05 năm), 1000 ngày (2,74 năm), 1250 ngày (3,42 năm) 1500 ngày (4,11 năm) a) b) c) d) e) f) Hình 3-45 Kết mơ phát tán sau 250 ngày (a), 500 ngày (b), 750 ngày (c), 1000 ngày (d), 1250 ngày (e) 1500 ngày (f) Kết tính tốn cho thấy với hàm lượng As đất phía đáy bãi thải di chuyển theo dòng thấm khoảng 500 ngày (1,37 năm) phần tiến đến bề mặt sườn rìa ngồi bãi thải Dòng thấm tiếp tục di chuyển sau khoảng 1500 ngày (hơn năm) As nhiều vị trí đáy bãi thải di chuyển đến bề mặt sườn bãi thải lưu thơng mơi trường bên ngồi Kết hợp với lượng nước mưa chảy tràn mặt, lượng As bị phát tán theo dòng thấm có khả hòa vào dòng chảy suối Huổi Đơn di chuyển xa, gây nguy ảnh hưởng đến sức khỏe người dân b Mỏ đá vôi trắng Châu Hồng 110 Cách làm tương tự mỏ thiếc sa khoáng Bản Cơ Các kết phân tích mẫu khu vực bãi thải mỏ cho thấy hàm lượng nguyên tố gây ô nhiễm chủ yếu gồm: Cu vượt QCVN 1,3 lần, Pb 2,5 lần, Zn vượt 1,1 lần, Cr6+ vượt 1,4 lần, As vượt 8,2 lần Trong đó, hàm lượng As có mức độ tập trung cao ngun tố nhiễm khu vực bãi thải mỏ * Xác định tham số đầu vào Kết khảo sát thực tế đặc điểm địa chất, địa hình điều kiện thủy văn khu mỏ sau: - Đặc điểm địa chất Tên đá: Đá vơi bị hoa hố (Đá vơi trắng): Đặc điểm thạch học: Đá vôi màu xám trắng, trắng hạt nhỏ đến trung bình Đá phân lớp dày Cấu tạo: phân lớp dày; kiến trúc: hạt nhỏ đến trung bình Thế nằm đá: 120 15÷20 - Đặc điểm khống sản Thân khống đá vơi trắng kéo dài theo phương đông bắc - tây nam, cắm nghiêng đông nam với góc dốc 200 Đá màu xám trắng, trắng Thành phần khoáng vật: calcit chiếm ~ 99%, thành phần hóa học CaO: 55%; MgO: 0,05%… - Đặc điểm địa mạo Mỏ đá khai thác đỉnh núi đá vơi kéo dài phương TB-ĐN Địa hình núi đá vơi, vách đứng đỉnh nhọn, sườn dốc lởm chởm tai mèo Phía bắc nam xung quanh trầm tích hệ Đệ tứ, địa hình phẳng nhân dân trồng cơng nghiệp mía… 111 Hình 3-46 Sơ đồ vị trí bãi thải diện tích nhiễm môi trường mỏ Đá vôi Châu Hồng, xã Châu Tiến, Quỳ Hợp, Nghệ An - Đặc điểm ĐCTV - ĐCCT + Mạng lưới nước mặt: Trong diện tích mỏ khu lân cận khơng có sơng suối trũng nước mặt tự nhiên, khe cạn dẫn vào mạng thủy văn khu vực (Vùng mạng thủy văn thưa) + Nước ngầm: Trong khu mỏ có hai đơn vị chứa nước ngầm là: Nước lổ hỗng trấm tích bở rời hệ Đệ tứ phân bố phía nam tây nam khu mỏ, khơng có giếng đào giếng khoan khai thác nước sử dụng nước khe nứt hang karst đá vôi Khảo sát dọc theo chân núi vách moong khai thác không thấy mạch nước xuất lộ  Mô hình hóa q trình phát tán chất gây nhiễm theo dòng thấm mỏ đá vơi trắng Châu Hồng * Kết phân tích phát tán chất nhiễm theo dòng thấm Kết phân tích mẫu cho thấy nguyên tố As chất gây ô nhiễm khu vực bãi thải mỏ Cũng tương tự mỏ khai thác thiếc sa khoáng Bản Cô Tại khu vực bãi thải mỏ đá vôi trắng Châu Hồng tiến hành thành lập mặt cắt chuẩn, đại diện từ bãi thải môi trường bên ngoài, đồng thời tiến hành lấy mẫu đất nước theo tuyến mặt cắt để tiến hành đánh giá phát tán chất gây nhiễm theo dòng thấm Dưới trình bày kết phân tích: 112 - Kết tính tốn lan truyền As theo mặt cắt qua bãi thải với giả thiết thiết dòng thấm có gradient thủy lực 2% Hàm lượng As đo đạc khu vực đáy bãi thải 180,3ppm, vượt tiêu chuẩn 15 lần; hàm lượng cho phép As đất chất thải rắn 12ppm - Kết tính tốn dòng thấm ổn định đất thể theo khoảng thời gian 250 ngày, 500 ngày (1,37 năm), 750 ngày (2.05 năm), 1000 ngày (2,74 năm), 1250 ngày (3,42 năm), 1500 ngày (4,11 năm), 1750 ngày (4,79 năm) 2000 ngày (5,48 năm) Hình 3-47 Các điều kiện biên lưới tính tốn cho mặt cắt bãi thải mỏ đá vơi trắng Châu Hồng Hình 3-48 Áp lực nước đất sau mô a) b) 113 c) d) e) f) g) h) Hình 3-49 Kết mơ phát tán sau 250 ngày (a), 500 ngày (b), 750 ngày (c), 1000 ngày (d), 1250 ngày (e), 1500 ngày (f), 1750 ngày (g) 2000 ngày (h), Trong đất đá thải tồn nhiều thành phần có chứa sulphur As kèm, đến từ mạch xâm nhập nhỏ đá gốc Kết tính tốn cho thấy với hàm lượng As đất phía đáy bãi thải di chuyển theo dòng thấm khoảng 750 ngày (~2 năm) phần tiến đến bề mặt sườn rìa ngồi bãi thải Dòng thấm tiếp tục di chuyển sau năm nhiều As vị trí đáy bãi thải di chuyển qua thân tiến đến bề mặt sườn bãi thải lưu thông môi trường bên ngồi Kết mơ hình tính tốn giả định bề mặt bên bãi thải tương đối đảm bảo ngưỡng an tồn tính tốn phát tán theo thời gian Tuy nhiên, thực tế khoảng cách từ mỏ đến khu dân cư gần 1.000m thân đập thường dùng vật liệu đất đá thải từ mỏ nguy phát tán As môi trường chắn diễn Bên cạnh đó, với phương pháp khai thác thủ công kết hợp giới, dùng máy khoan ép hơi, nổ mìn phá đá nguy lượng As lớn phát tán từ moong khai thác, theo nước mưa chảy tràn bề mặt Để kiểm chứng trình phát tán As theo thời gian việc sử dụng mơ hình CTRAN/W q trình nghiên cứu NCS tiến hành lấy mẫu đất mẫu nước nhiều vị trí bên bên ngồi đập bãi thải, theo kết phân tích cụ thể hàm lượng As bãi thải theo thời gian, đồng thời đối chiếu với thời gian từ lúc hình thành đập 114 bãi thải cho thấy kết mơ q trình phát tán hàm lượng As ngồi mơi trường theo thời gian hoàn toàn đáng tin cậy 3.3.4 Kết phân vùng dự báo nguy ô nhiễm môi trường khu vực khai thác khoáng sản 3.3.4.1 Nguyên tắc dự báo nguy ô nhiễm  Đối với nguy ô nhiễm môi trường nước Các khu vực có nguy ô nhiễm môi trường nước (nước mặt, nước ngầm) dự báo dựa nguyên tắc: - Là diện tích nhiễm nước mặt, nước ngầm xác định trình thu thập tài liệu trạng mơi trường vùng khai thác khống sản - Là phạm vi thường xuyên có nước có nước theo mùa, chịu ảnh hưởng trực tiếp chất thải rắn nước thải, theo nguyên tắc chất thải ln ln phân tán từ nơi có địa hình cao xuống vị trí thấp - Là diện tích thường xun có nước thuộc lưu vực sơng, suối với vai trò nguồn tiếp nhận chất thải, nước thải nguồn gây ô nhiễm khác từ mỏ khai thác khống sản phân tán mơi trường - Là diện tích ngập úng theo mùa gồm bãi phù sa, bãi bồi, thềm bậc I, bậc II với vai trò nguồn tiếp nhận chất thải, nước thải nguồn gây ô nhiễm từ mỏ đợt lũ lụt  Đối với nguy ô nhiễm mơi trường đất Diện tích có nguy nhiễm môi trường đất dựa nguyên tắc: - Là diện tích đất nhiễm xác định từ tài liệu thu thập trạng mơi trường vùng khai thác khống sản - Là diện tích đất thuộc sườn núi, thung lũng, ven sông suối đồng chịu ảnh hưởng trực tiếp chất thải nước thải, theo nguyên tắc chất thải phân tán từ cao xuống thấp - Các phần diện tích đất thung lũng, dọc bờ sơng đất đồng với vai trò nguồn tiếp nhận chất thải rắn, nước thải nguồn gây ô nhiễm khác từ mỏ khai thác khoáng sản phân tán mơi trường - Diện tích đất thuộc bãi bồi ven sông, doi cát, bãi cát, thềm bậc I bậc II chịu ảnh hưởng môi trường nước dự báo bị ô nhiễm  Đối với nguy nhiễm mơi trường khơng khí Các khu vực dự báo có nguy nhiễm mơi trường khơng khí đánh giá dựa ngun tắc sau: - Diện tích có mật độ mỏ dày (khoảng 1-2 mỏ/1km2) gồm khu khai thác đá xây dựng, đất san lấp, đá vôi trắng vùng có mật độ mỏ thưa, quy mơ khai thác lớn đá vôi xi măng, quặng sắt, mangan - Diện tích có mỏ sử dụng nhiều phương tiện máy móc, vật liệu nổ cơng nghiệp - Cơ sở dự báo hướng phân tán nguồn nhiễm khơng khí hướng gió chủ đạo đặc điểm địa hình khu vực khai thác  Đối với nguy nhiễm phóng xạ Diện tích có nguy nhiễm mơi trường phóng xạ xác định dựa nguyên tắc: - Là vị trí trực tiếp phân bố thân quặng urani, ilmenit ven biển 115 - Là diện tích đất thuộc sườn núi, thung lũng, ven sông suối đồng chịu ảnh hưởng trực tiếp có quặng lăn xuống, theo nguyên tắc mảnh đá có chứa chất phóng xạ phân tán từ cao xuống thấp - Các phần diện tích đất thung lũng, dọc bờ sông đất đồng với vai trò khu vực tập trung nguồn gây ô nhiễm khác từ mỏ khai thác khống sản phân tán mơi trường 3.3.4.2 Nguy ô nhiễm khu vực Quỳ Hợp - Nghệ An Dựa nguyên tắc phân vùng dự báo nguy ô nhiễm môi trường hoạt động khai thác khống sản gây khoanh định tương đối khu vực sau: Hình 3-50 Các vùng dự báo nguy ô nhiễm môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản Quỳ Hợp, Nghệ An (Bản vẽ chi tiết thể phụ lục luận án) - Đối với môi trường nước, phạm vi dự báo ô nhiễm môi trường kéo dài từ suối nhánh đến lưu vực sông Con phân bố tập trung thung lũng sông suối vùng Đặc điểm ô nhiễm sau: + Thành phần ô nhiễm chủ yếu gồm Pb, Zn, Mn, Cd As Sự phân bố nguyên tố thể chi tiết đối vưới khu vực cụ thể + Mức độ dự báo ô nhiễm: Ô nhiễm nghiên trọng đến đặc biệt nghiêm trọng - Đối với môi trường đất, phạm vi dự báo ô nhiễm môi trường đất kéo dài từ thượng nguồn sông Nậm Con thuộc Nhạ, xã Châu Cường đến hạ nguồn sông Con khỏi vùng nghiên cứu Đặc điểm ô nhiễm môi trường đất sau: + Diện tích dự báo nhiễm đất bãi bồi ven sông sông Con + Thành phần ô nhiễm chủ yếu gồm Cu, Pb, Zn, Mn, Cr6+, Sb, As + Mức độ dự báo nhiễm: Ơ nhiễm nghiêm trọng đến đặc biệt nghiêm trọng - Đối với mơi trường khơng khí, phạm vi dự báo nhiễm khơng khí thuộc xã n Hợp, Châu Lộc, Thọ Hợp, thị trấn Quỳ Hợp, Châu Quang, Châu Cường, Châu Thành, Châu Hồng, Châu Tiến Liên Hợp Đặc điểm ô nhiễm sau: + Theo hướng gió Đông Bắc, vùng dự báo nhiễm có dạng hình elip khơng nhỏ dần phía Tây Nam 116 + Theo hướng gió Tây Nam, dự báo vùngơ nhiễm nhỏ dần phía Đơng Bắc + Thành phần nhiễm: bụi khí độc hại + Mức độ dự báo ô nhiễm: Ô nhiễm 3.3.4.3 Nguy ô nhiễm môi trường khu vực Thạch Hà - Cẩm Xuyên, Hà Tĩnh Đối với khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh, diện tích dự báo nhiễm mơi trường nước khe suối, ao hồ, vùng trung thấp chứa nước mặt tầng chứa nước ngầm cát sa khoáng ven biển, phân bố từ Thạch Bàn đến Thạch Văn, chiều dài 18km Đặc điểm ô nhiễm sau: - Diện tích dự báo nhiễm 50km2 - Thành phần ô nhiễm Mn, As - Mức độ dự báo ô nhiễm: Ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng (Bản vẽ chi tiết thể phụ lục luận án) Hình 3-51 Các vùng dự báo nguy ô nhiễm môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản Thạch Khê, Hà Tĩnh Vùng dự báo ô nhiễm môi trường đất bãi cát, cồn cát ven biển Thạch Hà, từ xã Thạch Bàn đến Thạch Văn, dài 18km Đặc điểm ô nhiễm: - Diện tích dự báo nhiễm 40km2 - Thành phần ô nhiễm Mn, As - Mức độ dự báo ô nhiễm: Ô nhiễm nghiêm trọng Phạm vi dự báo ô nhiễm môi trường không khí liên quan mỏ khai thác quặng sắt đá xây dựng Thạch Bàn, Thạch Đỉnh, Thạch Hải ảnh hưởng đến xã Thạch Khê, Thạch Văn Đặc điểm ô nhiễm sau: - Theo hướng gió Đơng Bắc, vùng dự báo nhiễm có diện phân bố theo hướng Tây Nam, chiều dài 19km, rộng 3km, diện tích 50km2 - Theo hướng gió Tây Nam, vùng dự báo nhiễm có hướng phân tán Đơng Bắc, chiều dài 25km, rộng 3km, diện tích 60km2 117 - Mức độ dự báo nhiễm: Ơ nhiễm 3.4 Phân tích đặc điểm tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu Kết đánh giá tai biến môi trường vùng khai thác khoáng sản vùng nghiên cứu cho thấy khoảng 95% mỏ khoáng sản khai thác xảy tai biến có biểu gây ô nhiễm mức độ khác Về số lượng vụ tai biến lớn mỏ khai thác đá vôi trắng, vật liệu xây dựng, đất san lấp, sét gạch ngói nhu cầu phổ biến loại hình khống sản vùng nghiên cứu Về ảnh hưởng ô nhiễm môi trường phát tán kim loại nặng chủ yếu tập trung mỏ khai thác chì - kẽm, quặng thiếc gốc, tiếp đến mỏ khai thác khoáng sản kim loại sắt, titan ven biển 3.4.1 Đặc điểm tai biến môi trường liên quan đến công nghệ khai thác Hầu hết khu vực mỏ vùng nghiên cứu khai thác theo công nghệ khai thác lộ thiên, số quặng chì-kẽm, quặng thiếc gốc (khu vực Quỳ Hợp) than đá (mỏ than Khe Bố) khai thác theo công nghệ khai thác hầm lò Căn vào cơng nghệ khai thác đặc điểm môi trường khu vực khai thác khống sản thấy dạng tai biến môi trường liên quan đến công nghệ khai thác sau: a Khai thác lộ thiên Khai thác lộ thiên công nghệ phổ biến mỏ khai thác đá vôi trắng, đá vôi xi măng, titan sa khoáng ven biển, quặng sắt, mangan tầng eluvi-deluvi sườn núi mỏ sét xi măng, cát, cuội, sỏi lòng sơng, vàng sa khống Đối với mỏ đá vôi trắng, việc mở moong chủ yếu phương pháp cắt tầng khấu suốt từ vào Sản phẩm khai thác gồm đá block (kích thước >0,3m3) làm đá ốp lát, đá hộc (kích thước 1m; quặng mangan kích thước chủ yếu 110cm, có kích thước 20cm Quặng lẫn lộn lớp đất phủ eluvi - deluvi, mặt độ phân bố không đồng đều, chiếm tỷ lệ 20-50% quặng sắt 10-25% quặng mangan Quy trình khai thác mỏ tạo bờ moong nhằm bóc xúc tồn lớp phủ eluvi - deluvi Vì sườn núi lại đá gốc phong hóa, khơng có thảm thực vật che phủ dẫn đến bị rửa trôi, xói mòn gây sạt lở, tạo lũ bùn lũ qt 3.5 Phân tích ngun nhân gây tai biến mơi trường khu vực Nghiên cứu 3.5.1 Nguyên nhân tự nhiên a Nguyên nhân xuất phát từ yếu tố địa hình Các yếu tố tự nhiên đóng vai trò tiền đề phát sinh ô nhiễm môi trường thúc đẩy ô nhiễm môi trường gia tăng phát triển phức tạp Thuộc nhóm nguyên nhân trước hết vùng khai thác khống sản có đặc điểm địa hình sườn dốc, phân cắt mạnh, độ che phủ thấp Đây yếu tố tạo điều kiện thuận lợi để nguồn thải từ hoạt động khai thác mỏ dễ vận chuyển theo sườn núi, phát tán nhanh lan tỏa rộng Thực tế kết điều tra cho thấy mỏ khai thác khống sản địa hình đồi núi phân cắt, sườn dốc gây ô nhiễm nghiêm trọng đặc biệt nghiêm trọng, điển mỏ khai thác chì - kẽm, mangan, thiếc gốc, đá vơi trắng Đặc điểm yếu tố địa hình tác động gây nguyên nhân ô nhiễm môi trường sau: - Các mỏ khai thác thiếc gốc Suối Mai, Châu Cường (Quỳ Hợp), mỏ chì - kẽm Tân Kỳ, Anh Sơn, Con Cuông phân bố địa hình có độ cao 800m, độ chênh cao moong khai thác với bề mặt địa hình sở 200 - 300m (thậm chí số nơi 400 - 500m), độ dốc sườn núi 30 - 350 Vì vậy, tất quặng thải đất đá từ bãi thải mỏ gần chuyển động tự theo bề mặt địa hình lăn xuống sườn núi, khe suối, khu vực thấp làm tắc nghẽn dòng chảy, gây lũ bùn lũ đá, san lấp thảm thực vật lấn chiếm đất nông nghiệp - Quặng mangan vùng Đức Thọ, Can Lộc Nam Đàn, quặng sắt vùng Vũ Quang Quế Phong khai thác từ lớp phủ eluvi - deluvi sườn đồi có độ dốc địa hình 150 Sau đợt mưa lũ tồn lớp phủ sót lại moong khai thác bị theo dòng chảy tạm thời san lấp diện tích đất nơng nghiệp phía mỏ Một số nơi mức độ phong hóa mạnh xẩy tượng xói lở sườn núi gây nhiều hậu nghiêm trọng, làm thiệt hại tài sản đe dọa đến tính mạng nhân dân - Các mỏ đá xây dựng, đá vôi trắng Anh Sơn, Quỳnh Lưu, Quỳ Hợp, Nghĩa Đàn, Yên Thành, Đậu Liêu, Kỳ Anh, Hương Sơn , tượng đá tảng lăn từ sườn núi xuống diện tích đất nơng nghiệp phổ biến Nhiều khu mỏ có tảng đá lăn cách xa khai trường đến 500m, lấn chiếm diện tích đất nơng nghiệp nhiều diện rộng Một số nơi, sườn núi dốc nên xẩy tượng trượt lở đất đá moong khai thác gây nhiều hậu nghiêm trọng Đáng thương tâm vụ tai nạm xẩy Vẽ (Tương Dương), lèn Cờ (Yên Thành), núi Hoàng Mai (Quỳnh Lưu), rú Nam Giới (Thạch Hà) , làm chết bị thương nhiều người b Nguyên nhân xuất phát từ yếu tố mạng sông suối Đặc điểm sông suối địa bàn tỉnh Nghệ An Hà Tĩnh phát triển, dòng chảy ngắn, dốc, số nơi phát triển dòng chảy ngầm hang hốc karst, kết hợp điều kiện khí hậu khắc nghiệt, mưa nhiều không yếu tố tác động mạnh đến môi trường 121 vùng khai thác khoáng sản, làm gia tăng, gây trầm trọng mức độ ô nhiễm nhiều nơi Tại mỏ khai thác khoáng sản điều tra vùng Quỳ Hợp, Phụ Cận thị xã Hồng Lĩnh, Hương Sơn, Đức Thọ - Can Lộc , cho thấy sau đợt mưa lớn, mức độ ô nhiễm môi trường nước mặt, nước ngầm lại lan rộng, diễn biến phức tạp khó kiểm sốt Nghiêm trọng hơn, phần lớn điểm xả thải phân bố đầu nguồn sông lớn làm gia tăng tốc độ diện phân bố nguồn thải vào thủy vực sông Dinh (Quỳ Hợp), sơng Hiếu (Nghĩa Đàn), sơng Hồng Mai (Quỳnh Lưu), sông Lam (Tương Dương, Con Cuông), sông Nghèn (Hồng Lĩnh, Can Lộc), sông Ngàn Sâu (Vũ Quang, Đức Thọ), sơng Trí (Kỳ Anh) Vai trò tác động sơng suối vùng khai thác khống sản sau: - Tại vùng Quỳ Hợp, mỏ khai thác khoáng sản phân bố lưu vực suối nhánh suối Nậm Tơn, tồn chất thải bị theo nước mưa chảy vào suối nhánh hang ngầm karst sau đổ suối Nậm Tôm, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước khu Châu Hồng, Châu Cường, Châu Quang, Châu Lộc lưu vực sông Dinh với chiều dài ô nhiễm 30km - Vùng Quế Phong, có mỏ sắt phân bố suối nhánh suối Nậm Chọt Nhìn chung, hệ thống suối nhánh ngắn, dốc, nhiều gềnh thác, mưa lũ toàn nước từ sườn núi suối nhánh đổ suối Nậm Chọt theo nhiều chất thải từ moong khai thác, gây ô nhiễm nguồn nước sông Quang kéo dài đến tận huyện Quỳ Châu - Các mỏ khai thác đá xây dựng khu Nghĩa Đàn, Hưng Nguyên, Đậu Liêu, Kỳ Tân, Sơn Giang, Hưng Nguyên, Nghi Lộc chủ yếu phân bố sườn núi có độ phân cắt lớn, độ dốc sườn núi 300, mật độ khe suối dày Khe suối hẻn cạn yếu tố thuận lợi để vận chuyển chất thải, gây ô nhiễm nguồn nước sông Nghèn (Đậu Liêu), sông Ngàn Sâu (Đức Thọ), sơng Trí (Kỳ Anh), sơng Ngàn Sâu, sơng Ngàn Phố - Các mỏ khai thác đá vôi xi măng vùng Quỳnh Lưu, Anh Sơn chịu chi phối hệ thống khe suối nhánh, tác động đến lưu vực sơng Hồng Mai sơng Chanh, gây ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng, quy mô ô nhiễm kéo dài đến hàng chục km - Khai thác vàng sa khống thượng nguồn sơng Cả (thuộc địa phận huyện Tương Dương, Con Cng), sơng có độ dốc lớn (2 - 30), tốc độ dòng chảy mạnh (10 -12m/s) đẩy toàn chất thải phía hạ nguồn, ảnh hưởng lớn đến việc khai thơng dòng chảy gây sạt lở bờ sơng nhiều đoạn huyện Anh Sơn, Đô Lương, Thanh Chương Bên cạnh đó, địa bàn huyện Tương Dương, Con Cng, Anh Sơn có mỏ khai thác quặng chì - kẽm, than đá, vật liệu xây dựng phân bố sườn núi có mức độ phân cắt lớn Vì vậy, chất thải mỏ bị chi phối suối nhánh đổ vào thủy vực sông Cả làm cho nguồn nước ô nhiễm nghiêm trọng kéo dài đến tận Anh Sơn, Đô Lương c Nguyên nhân xuất phát từ yếu tố kiến tạo đặc điểm phân bố khoáng sản Các yếu tố kiến tạo đặc điểm phân bố khoáng sản phần 3.4.2 nêu đồng thời chịu ảnh hưởng mạnh mẽ hoạt động kiến tạo, đặc biệt hoạt động đứt gãy, nên đất đá nhiều vùng khai thác khống sản bị vò uốn, dập vỡ phong hoá mạnh mẽ, tác động, làm gia tăng mức độ ô nhiễm môi trường biểu tai biến địa chất Đặc điểm phân bố khoáng sản mỏ phức tạp, hàm lượng chất có ích khơng cao, khả chịu tuyển tách thấp khó khăn cho khai thác, gây tổn thất khống sản nhiễm mơi trường 122 3.5.2 Các nguyên nhân liên quan đến hoạt động nhân sinh Các yếu tố tự nhiên có vai trò tiền đề phát sinh ô nhiễm môi trường, nguyên nhân nhân sinh lại yếu tố trực tiếp, quan trọng gây ô nhiễm môi trường mỏ khai thác khoáng sản Kết điều tra đề án xác định nguyên nhân nhân sinh sau: a Công nghệ khai thác, chế biến khoáng sản lạc hậu Hầu hết sở khai thác, chế biến khống sản sử dụng cơng nghệ thủ công; phương tiện, thiết bị cũ, lạc hậu có nguy gây nhiễm mơi trường cao Vì sở hoạt động khoáng sản phát sinh nguồn chất thải gây ô nhiễm môi trường số nguyên nhân sau: * Đầu tư khai thác quy mô nhỏ, thiếu đồng bộ, trang thiết bị khai thác cũ kỹ, lạc hậu Hiện trạng sử dụng thiết bị cũ, thiếu đồng dây chuyền khai thác, chế biến khoáng sản làm phát sinh số nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường sau: - Các mỏ có sử dụng vật liệu nổ cơng nghiệp để phá đá quặng chủ yếu dùng thiết bị máy khoan ép để tạo lỗ mìn Loại thiết bị sử dụng máy nổ nén khí vào bình gắn với đầu mũi khoan để phá đá áp lực khí nén Trong q trình khoan, đá bị nén đập từ lực ép nén mũi khoan tạo thành bụi đá thoát khỏi lỗ khoan Do khơng có phận thu gom nên tồn bụi đá phân tán trực tiếp khơng khí - Nổ mìn phá đá khu khai thác sử dụng chủ yếu thuốc nổ công nghiệp TNT loại thuốc để lại nhiều dư lượng độc hại khơng khí Khi nổ mìn khơng có hệ thống lưới phủ bề mặt nên đá vụn, đá tảng văng khỏi khai trường nhiều - Hệ thống thiết bị đào, thu gom xúc bốc sản phẩm moong khai thác máy gạt, máy san ủi, máy xúc tay gàu máy xúc lật, chủ yếu nhập máy cũ từ Hàn Quốc Nhật Bản về, nhiều loại máy có thời gian sử dụng 30 năm Các loại thiết bị cũ, máy móc không đồng bộ, phận động cơ, phanh hãm ổ bi riệu rạo, dầu mỡ rò rỉ nhiều ngấm vào đất phân tán môi trường theo nước mặt nước ngầm Đặc biệt máy cũ hiệu suất cơng việc thấp, q trình sản xuất phát sinh nhiều chất thải không quản lý khơng có phương pháp tận thu nên gây nhiễm môi trường nghiêm trọng - Phương tiện vận chuyển có khu vực khai thác đến nơi tiêu thụ loại xe vận tải cũ, nhiều xe hết hạn lưu thơng Trong đó, mỏ khai thác khống sản quy mơ nhỏ chủ yếu sử dụng xe công nông; số mỏ khai thác đá vôi trắng địa bàn huyện Quỳ Hợp sử dụng xe cũ chế thêm hệ thống ròng rọc để tời đá khối lên xe Nhìn chung, phương tiện vận chuyển cũ, lạc hậu, có nhiều loại xe sản xuất cách 40 năm Vì vậy, thiết bị vận chuyển khơng xả khí thải môi trường vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần mà làm rơi vãi vật liệu, gây tai nạn giao thông Một số phương tiện vận chuyển sản phẩm đến nơi tiêu thụ không trang bị dụng cụ che chắn, thành xe mục nát nên làm rơi vãi vật liệu dọc theo đường giao thơng, khơng gây nhiễm mơi trường mà gây tai nạn làm hệ lụy đến phương tiện giao thông khác - Tại mỏ đá xây dựng khai thác quy mô nhỏ vừa chủ yếu sử dụng loại máy nghiền đá công suất nhỏ Trung Quốc sản xuất, ngày nghiền 100m3 Loại cơng nghệ có đặc điểm nhỏ gọn, thao tác thủ cơng nên dễ di chuyển đến nơi khu mỏ Do đặt nhiều vị trí khác khu vực khai thác nên trình nghiền sàng làm phân tán lượng chất thải đáng kể môi trường Đồng thời 123 thiết bị thơ sơ, khơng có hệ thống thu gom bụi nên lượng bụi đá phân tán mơi trường lớn Bên cạnh đó, q trình nghiền sàng chủ yếu sử dụng sức lao động chính, công nhân làm việc vất vả, vừa chịu ảnh hưởng khói bụi vừa thường xuyên phải đề phòng tai nạn lao động xẩy lúc Theo kết điều tra mỏ cho thấy hầu hết mỏ khai thác đá xây dựng năm xẩy ra, nhiều vụ dây chuyền nghiền sàng làm số công nhân bị dập nát tay, bị đá văng hỏng mắt gây thương tích trầm trọng - Một số công ty cổ phần khai thác quy mô lớn Hưng Nguyên, Nghi Lộc, Cẩm Thịnh, Hương Sơn, Đậu Liêu sử dụng loại máy nghiền sàng đá có cơng suất 200 m3/ngày Loại thiết bị có nhiều cơng đoạn giới hóa quặng chở từ khai trường đổ vào bunke có hệ thống điều khiển đá hộc vào máng nghiền, sản phẩm đầu đá dăm loại tách từ cỡ sàng khác Tuy nhiên, công nghệ nghiền sàng đá dăm lạc hậu, chưa phải quy trình cơng nghệ khép kín nên lượng bụi phân tán vào môi trường lớn - Các loại máy tuyển thu hồi khoáng sản sử dụng thiết bị chủ yếu nhập từ Trung Quốc Nhìn chung, thiết bị tiêu hao nhiên liệu lớn, thải khói bụi nhiều gây nhiễm khơng khí, khả thu hồi tận thu khống sản có tỷ lệ thấp, làm thất thoát nguồn tài nguyên khoáng sản gây ô nhiễm môi trường trầm trọng nhiều phạm vị rộng lớn * Phương pháp khai thác chủ yếu thủ công, thủ công kết hợp giới Do quy trình cơng nghệ khai thác thủ cơng thủ cơng kết hợp giới nên q trình khai thác, chế biến khoáng sản sử dụng lực lượng lao động nhiều từ phát sinh nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường làm tổn hại sức khỏe công nhân Cụ thể: - Công nghệ khoan ép tạo lỗ mìn chủ yếu sử dụng sức lao động công nhân, ngày người khoan - lỗ khoan Khi sử dụng loại thiết bị có lực rung mũi khoan lớn, làm tiêu hao sức khỏe, ảnh hưởng đến hệ thần kinh giác quan người Một số mỏ không trọng đến công tác bảo hộ lao động nên hầu hết cơng nhân khoan lỗ mìn thường hít thở phải bụi đá dẫn đến sinh chứng bệnh đường hô hấp - Trong số dây chuyền khai thác tuyển quặng sử dụng sức lao động người để phân loại sản phẩm chất lượng nhặt đá khoải sản phẩm khai thác, nhặt cuội sạn khỏi quặng sắt, mangan Do ý thức người lao động hiểu biết tác động chất thải đến môi trường nên sản phẩm không quặng vất bừa bãi khu vực khai thác, mỏ khơng có quy trình thu gom chất thải rắn dẫn đến phân tán gây ô nhiễm môi trường - Quy trình tuyển thu hồi quặng thực theo cơng nghệ thủ công kết hợp giới nên không kiểm soát phân tán chất thải dẫn đến môi trường ô nhiễm nguyên chủ yếu khâu nghiền sàng Tại khâu tuyển bunke sàng song sử dụng người điều khiển súng bắn nước để rửa trôi quặng xuống sàng Tuy công nghệ đơn giản, q trình điều khiển súng bắn nước thiếu xác làm cho nước kèm theo vật liệu chứa quặng bắn khỏi vị trí sàng với khối lượng lớn, khơng kiểm sốt Cơng đoạn tuyển đãi quặng qua hệ thống vít xoắn thiết bị khơng đồng bộ, lượng nước tốc độ dòng chảy điều chỉnh không phù hợp nên số hạt quặng bị theo nước thải thất mơi trường Tại quy trình sàng lắc nhiều đơn vị thiếu động bộ, máng đãi xiêu vẹo, lực rung 124 không ổn định, lưu lượng nước chưa phù hợp , làm thất quặng mơi trường, tạo thêm ngun nhân ô nhiễm kim lại nặng nước đất * Công nghệ chế biến, tuyển tách thu hồi quặng lạc hậu Như nêu, công nghệ chế biến, tuyển thu hồi quặng doanh nghiệp sử dụng theo công nghệ truyền thống, tuyển đãi theo phương pháp trọng lực, thiết bị cũ kỹ, lạc hậu làm thất nguồn tài ngun khống sản gây nhiễm mơi trường Một số quy trình cơng nghệ tuyển thu hồi quặng phát sinh nguyên nhân gây ô nhiễm mơi trường sau: - Quặng titan sa khống gồm tập hợp khoáng vật nặng ilmenit, monazit, zircon, rutin, brukit, anataz, leucoxen Quá trình khai thác tuyển thu hồi khống vật cấp độ hạt 0,1-0,2mm, độ hạt 0,02mm, hạt có kích thước