Thông tin tài liệu
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 12-21 Đánh giá nguy trượt đất khu vực xã Nấm Dẩn, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang Nguyễn Quang Huy1,*, Trần Mạnh Liểu1, Bùi Bảo Trung1, Nguyễn Văn Thương1, Nguyễn Công Kiên2 Đại học Quốc gia Hà Nội, 144 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng, 81 Trần Cung, Nghĩa Tân, Cầu Giấy, Hà Nội Nhận ngày 11 tháng 10 năm 2016 Chỉnh s a ngày 28 tháng 10 năm 2016; Chấp nhận đăng ngày 16 tháng 12 năm 2016 Tóm tắt: Bài viết giới thiệu phương pháp, quy trình đánh giá nguy trượt đất cho khu vực xã Nấm Dẩn, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang, khu vực xảy trượt đất quy mơ rộng, có nhiều khối trượt lớn lớn Phương pháp đánh giá nguy trượt đất phương pháp số thống kê tích hợp đa biến Căn trạng khu vực nghiên cứu, yếu tố định trượt đất đưa vào tính tốn địa chất thạch học, độ cao, độ dốc, phân cắt ngang, phân cắt sâu, khoảng cách đến đường giao thông, khoảng cách đến đứt gãy, trạng s dụng đất Trọng số yếu tố (vai trị gây trượt) tính tốn định lượng thơng qua cơng thức nhóm nghiên cứu Trung tâm Nghiên cứu Đô thị - ĐHQGHN đề xuất Kết xây dựng đồ đánh giá nguy trượt đất xây dựng dựa đồ giá trị số nguy xảy tai biến trượt đất đất tính tốn hệ thống GIS cho khu vực nghiên cứu dựa công thức Voogd (1983) Từ khóa: Đánh giá nguy trượt đất, Hệ thống quan trắc, Cảnh báo tai biến trượt đất Đặt vấn đề Dẩn, huyện Xín Mần xuất khối trượt lớn nằm sát trục đường giao thông tỉnh lộ 178, thể tích lên đến 100.000m3 (Thơn Thống Nhất, Đèo Gió) trượt gây ách tắc giao thơng huyết mạch tỉnh Hà Giang; nhiều khối trượt lớn từ 10.000 đến 100.000m3 xuất thôn Thông Nhất, Nấm Chiến, Tân Sơn, Lùng Cháng, Na Chân ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt canh tác nhân dân Do vậy, đánh giá nguy trượt đất khu vực xã Nấm Dẩn huyện Xín Mần cách định lượng, tin cậy, phục vụ quy hoạch khai thác hợp lý đất đai giảm thiểu thiệt hại tai biến trượt đất gây khu vực nghiên cứu cần thiết, xuất phát từ nhu cầu thực tiễn Trượt đất tai biến địa chất thường xuyên xảy vùng có địa hình phân dị mạnh, gây hậu nghiêm trọng đến đời sống xã hội cộng đồng, gây thiệt hại nặng nề người sở vật chất khu vực Do vậy, đánh giá nguy trượt đất cho khu vực cần thiết Ở khu vực Tây Nam tỉnh Hà Giang, trượt đất diễn phạm vi quy mô lớn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống, sinh hoạt cộng đồng Đặc biệt khu vực xã Nấm _ Tác giả liên hệ ĐT.: 84-913227440 Email: nqhuy1975.nqh@gmail.com 12 N.Q Huy nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 12-21 Phƣơng pháp đánh giá nguy trƣợt đất kỹ thuật sử dụng Hiện có nhiều phương pháp nghiên cứu đánh giá, dự báo trượt đất khác công bố Việt Nam giới, như: Phương pháp thành lập đồ địa mạo trực tiếp; phương pháp phân tích xuất trượt đất; phương pháp kinh nghiệm; phương pháp thống kê phương pháp nghiên cứu trượt đất dựa sở phân tích đặc tính học mơ hình trượt đất đất Cơng cụ để giải toán dự báo trượt đất nhiều phương pháp kể GIS (Hệ thống Thông tin Địa lý) Với mạnh lưu trữ, chuyển đổi dạng liệu khác nhau, phân tích khơng gian, tích hợp thơng tin hiển thị đồ, GIS ứng dụng nhiều để đánh giá xây dựng mơ hình dự báo trượt đất Trong báo cáo thực xây dựng mô hình dự báo trượt đất khu vực nghiên cứu mơ hình số thống kê tích hợp đa biến 2.1 Cơ sở phương pháp Nguyên tắc phương pháp phân tích thống kê là: “the past and present are keys to the future” (Varnes D.J,1978; Hutchinson, 1988) [1, 2] Các yếu tố gây trượt chủ yếu khứ thống kê lại nhằm dự báo xuất trượt đất khu vực có điều kiện tương tự Trong báo này, nhóm tác giả tính giá trị trọng số (Wij) cho lớp yếu tố gây trượt đất theo công thức (1) Điểm số (Wj) đánh giá theo công thức (2) Bản đồ nguy trượt đất tính công thức (2) phân vùng dự báo nguy trượt đất theo công thức (3) Trong phương pháp số thống kê tích hợp đa biến, giá trị trọng số cho lớp thông số ảnh hưởng tới trình trượt đất đất định nghĩa logarit tự nhiên mật độ trượt đất lớp mật độ trượt đất tồn đồ Cơng thức Van Westen (1997) [3] đưa sau: Npix Si Npix( Ni ) Dij Densclass Wij ln ln n ln Densmap D Npix Si i 1 n Npix Ni i 1 13 (1) đó: Wij: Trọng số lớp i thuộc yếu tố gây trượt đất j Dij: Mật độ trượt đất lớp i thuộc yếu tố gây trượt đất j D: Mật độ trượt đất toàn đồ Npix(Si): Số pixel (số hay diện tích) trượt đất lớp i thuộc yếu tố gây trượt đất j Npix(Ni): Tổng số pixel (số hay diện tích) lớp i thuộc yếu tố gây trượt đất j ∑Npix(Si): Tổng số pixel (số hay diện tích) trượt đất thuộc yếu tố gây trượt đất j ∑Npix(Ni): Tổng số pixel (số hay diện tích) yếu tố gây trượt đất j Wj: Trọng số yếu tố gây trượt đất j xác định theo công thức sau [4]: j Maxj Wj 1 n (2) j n 1 j 1 Maxj n: Số lượng yếu tố gây trượt đất khu vực nghiên cứu j : Độ lệch chuẩn hàm phân bố trượt ứng với yếu tố Maxj: Giá trị lớn ghi nhận yếu tố vùng trượt tương ứng yếu tố Bản đồ giá trị số nguy xảy tai biến trượt đất tính toán hệ thống GIS cho khu vực nghiên cứu dựa công thức Voogd (1983) [5] sau đây: 14 N.Q Huy nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 12-21 n LSI W j Wij (3) j1 đó: LSI: Chỉ số nguy xảy tai biến trượt đất Wij: Trọng số lớp i thuộc yếu tố gây trượt đất j Wj: Trọng số yếu tố gây trượt đất j n: Số lượng yếu tố gây trượt đất khu vực nghiên cứu Quy trình áp dụng Mơ hình Chỉ số Thống kê dự báo khả trượt đất CÁC BẢN ĐỒ YẾU TỐ Chuyển sang ArcGIS PHÂN LỚP Chồng (Overlay) với Hiện trạng trượt đất TÍNH DIỆN TÍCH CÁC KHOẢNH CHÌA KHĨA Theo cơng thức(2-1) TÍNH TRỌNG SỐ CHO TỪNG LỚP CHUYỂN SANG RASTER Theo cơng thức (2-2) TÍNH BẢN ĐỒ NGUY CƠ TRƢỢT ĐẤT VÀ PHÂN VÙNG Hình Quy trình áp dụng mơ hình số thống kê xây dựng đồ nguy trượt đất 2.2 Cơ sở liệu kỹ thuật sử dụng Các yếu tố ảnh hưởng đến trượt đất xã Nấm Dẩn, huyện Xín Mần đánh giá nghiên cứu bao gồm: địa hình (độ dốc, phân cắt sâu, phân cắt ngang xây dựng từ DEM), thạch học, khoảng cách đến đường giao thông, khoảng cách đến đứt gãy trạng s dụng đất * Nhóm đồ xây dựng trực tiếp: gồm đồ theo chuyên đề nghiên cứu có liên quan đến trượt đất, thu thập khảo sát từ thực địa, địa hình, địa chất, trạng trượt đất Bản đồ trạng trượt đất xây dựng đồ địa hình tỉ lệ 1/10.000 theo khoảnh chìa khóa khối trượt thực tế * Nhóm đồ xây dựng gián tiếp: Nội suy từ điểm độ cao đường đồng mức địa hình tạo Mơ hình số độ cao (DEM) đồ thành phần độ dốc, phân cắt sâu, phân cắt ngang, xây dựng từ DEM ảnh Vệ tinh - Bản đồ Địa chất thạch học: Các kiểu thạch học đồ địa chất khuôn dạng MAPINFO tỉ lệ 1/10.000 chuyển sang ArcGIS, làm lỗi topo phân loại thành phần thạch học theo N.Q Huy nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 12-21 phân loại đồ gốc Giá trị trọng số thể mật độ trượt đất theo phân lớp - Bản đồ độ phân cắt ngang: Bản đồ phân cắt ngang hay hệ thống thủy văn khu vực chiết xuất từ DEM Từ DEM, nội suy đồ mật độ phân cắt ngang địa hình, thể tổng chiều dài mạng lưới sơng suối (m) diện tích (m2) - Bản đồ độ phân cắt sâu: Từ đồ DEM, dùng phần mềm ArcGIS để tính độ chênh cao địa hình pixel kề phân lớp theo phương pháp Nature Break, tính mật độ trượt đất cho lớp - Bản đồ độ dốc: Độ dốc sườn yếu tố tiềm quan trọng việc hình thành phát sinh trượt đất Phần lớn vụ trượt đất xảy nằm sườn có độ dốc lớn Từ DEM hiệu chỉnh, dùng phần mềm ArcGIS để xây dựng đồ độ dốc - Bản đồ khoảng cách đến đứt gãy: Bản đồ khoảng cách đến đứt gãy xây dựng dựa hệ thống đứt gãy đới dập vỡ từ 15 đồ kiến tạo Phân lớp nhóm khoảng cách đến đứt gãy theo phương pháp Nature Break - Bản khoảng cách đến đường giao thông: Xây dựng đường giao thơng địa hình đồi núi thường tạo taluy đường với vách dốc đứng, tiềm ẩn nguy trượt đất lớn Vùng có mật độ giao thơng lớn có nguy cao bị trượt đất - Bản đồ trạng s dụng đất: Con người sinh canh tác nông nghiệp địa hình đồi núi tất yếu phải phá rừng, phá vỡ trạng thái cân ổn định tự nhiên Do đất chịu tác động trực tiếp nước mưa, thời tiết, hoạt động canh tác người nên trình phong hóa diễn nhanh hơn, nguy trượt đất theo cao Tất đồ yếu tố thể phạm vi nghiên cứu diện tích 396.299 lưới (pixels) với kích thước lưới 10x10m đưa hệ tọa độ VN2000 kinh tuyến trục 105,5 múi độ Hình Bản đồ phân bố điểm trượt đất xã Nấm Dẩn 16 N.Q Huy nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 12-21 Kết nghiên cứu đánh giá nguy trƣợt đất 3.1 Hiện trạng trượt đất xã Nấm Dẩn Bản đồ trạng trượt đất xã Nấm Dẩn thành lập sở tài liệu khảo sát nhóm chun gia thuộc Trung tâm Nghiên cứu Đơ thị (CUS) có bổ sung thêm số khối trượt khơng có khả tiếp cận thơng qua giải đốn ảnh vệ tinh ALOS-2, chụp theo phương thức Spotlight, độ phân giải 1x3m, kích thước vùng chụp 25x25km (Hình 1) Ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu nắn chỉnh chồng chập lên DEM để tạo hình ảnh quan sát khơng gian chiều Tất vị trí trượt đất phân tích, giải đốn mắt thường khơng gian chiều thơng qua yếu tố địa hình, dạng kiến trúc dịng chảy, xói mịn bề mặt, tông ảnh, thảm phủ trạng s dụng đất [6] Tổng số: 112 khối trượt; Thể tích khối trượt biến động từ 200 m3 đến 124 407 m3 3.3 Xác định trọng số yếu tố Số lượng yếu tố (n) 07 tính trọng số trượt đất theo lớp (Wij) trọng số yếu tố gây đến tai biến trượt đất (Wj) thể bảng sau tính theo cơng thức (2): Bảng Trọng số yếu tố ảnh hưởng tới phát sinh, phát triển trượt đất xã Nấm Dẩn Yếu tố ảnh hưởng Diện tích lớp (m2) Trọng số lớp 18574888 -5.95 1995947 2.01 19024409 0.26 Granit aplit 37560 -10.25 485-591 1734441 -3.20 592-713 3190724 1.53 714-837 3987049 1.8 838-1040 7297518 -4.11 1041-1369 12214391 -2.91 >1369 11048838 -10.25 0-31 22483783 0.56 32-114 2531808 -2.69 115-208 4345790 -4.36 209-295 6509546 -5.04 296-437 2710860 -4.11 >437 1045902 -10.56 Phân lớp Granitdiorit dạng porphyr hạt thô, granit mica, granit biotit hạt thô bị ép, granit mica dạng gneis hạt thô Granit biotit, granit mica hạt vừa - nhỏ dạng khối Granit biotit, granit mica hạt lớn - vừa dạng gneis Thạch học Phân cắt ngang (m/km2) Trọng số yếu tố 0.21 0.05 N.Q Huy nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 12-21 Phân cắt sâu (m) Độ dốc (độ) Khoảng cách đến đứt gãy (m) Khoảng cách đến đường giao thông (m) Hiện trạng s dụng đất 94 2943519 -10.24 44 1921985 -10.24 0-106 4669609 -1.79 107-238 5174916.9 1.54 239-414 5881170 0.92 415-615 5964186 -5.69 616-1214 11014298 -5.77 1215-2391 6923747 -10.92 0-22 2302262 -1.90 23-72 3376768 1.98 73-126 2773655 1.67 127-182 2458518 -4.03 183-371 5412305.6 -8.79 >371 23304694 -10.96 Đất lâm nghiệp 25280542 -3.60 Đất nông nghiệp 13867681 1.03 Đất công trình xây dựng 602212.81 -2.20 0.09 0.07 0.13 0.21 0.08 17 18 N.Q Huy nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 12-21 Bản đồ giá trị trọng số lớp địa chất thạch học Bản đồ giá trị trọng số lớp phân cắt ngang Bản đồ giá trị trọng số lớp phân cắt sâu Bản đồ giá trị trọng số lớp độ dốc Bản đồ giá trị trọng số phân lớp khoảng cách đến đứt gãy Bản đồ giá trị trọng số phân lớp khoảng cách đến đường giao thông N.Q Huy nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 12-21 19 Bản đồ giá trị trọng số lớp trạng s dụng đất Hình Bản đồ giá trị trọng số phân lớp yếu tố phát sinh, phát triển trượt đất 3.4 Bản đồ nguy trượt đất xã Nấm Dẩn Bản đồ giá trị số nguy xảy tai biến trượt đất tính tốn hệ thống GIS cho khu vực nghiên cứu dựa công thức (3) Hiện nay, số phương pháp toán học hay s dụng để phân loại phần mềm GIS Các phương pháp dựa trên phân khoảng thủ cơng tự nhiên, phân khoảng đều, hay tính tốn thống kê Phương pháp phân loại "Natural Break" (ngắt tự nhiên) phương pháp dựa việc phân nhóm giá trị với đường biên thể bước nhảy tương đối lớn giá trị chúng Dựa vào phân tích trên, chúng tơi lựa chọn phương pháp Natural Break phân thành khoảng giá trị số nguy xảy tai biến trượt đất, tương ứng với 05 cấp nguy trượt đất: thấp; thấp; trung bình; cao; cao Bản đồ nguy trượt đất thể hình Hình Bản đồ nguy trượt đất xã Nấm Dẩn 20 N.Q Huy nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 12-21 Kết đáng giá nguy trượt đất phù hợp với trạng trượt đất khu vực, khối trượt xuất khu vực có nguy trượt đất cao Kết luận Dựa vào đồ phân vùng nguy trượt lở xã Nấm Dẩn theo cấp độ: Rất thấp, thấp, trung bình, cao cao nguy trượt lở cao cao tập trung chủ yếu vào thôn Thống Nhất, Tân Sơn, Na Chăn, Nấm Lu, Lủng Mở, Nấm Dẩn thôn Nấm Chanh với đặc điểm sau: Các khối trượt phân bố tập trung theo hướng Bắc Nam, dọc theo trục đường tỉnh lộ 178 Các khối trượt từ quy mơ nhỏ đến lớn với thể tích khối trượt từ 200m3 đến 100.000 m3 Căn phân loại đặc điểm khối trượt Lomtadze V D (1978) [7] , khối trượt khu vực nghiên cứu phân làm 02 loại chủ yếu gồm trượt chảy trượt hỗn hợp Các loại khối trượt nằm xen kẽ khơng có quy luật phân bố Các khối trượt chảy có đặc điểm hỗn hợp mảnh vụn, dăm, sạn, cát, sét phong hóa chảy trườn theo nhiều mặt trượt nằm bên khối trượt Các khối trượt hỗn hợp gồm nhiều lớp khối trượt xếp chồng liên tục Mối liên hệ yếu tố phát sinh, phát triển trượt đất khả trượt đất thể thông qua khoảng giá trị yếu tố có khả dễ xảy trượt nhất, cụ thể: + Thạch học: Granit biotit, granit mica hạt lớn - vừa dạng gneis + Phân cắt ngang: phân cắt ngang từ – 31m/km2 + Phân cắt sâu: phân cắt sâu từ 31 – 41 m + Độ dốc: Độ dốc từ 20 – 26 độ + Khoảng cách đến đứt gãy: từ 107 – 238 + Khoảng cách đến đường giao thông: từ 23 – 72 m + Hiện trạng s dụng đất: Đất nông nghiệp Tài liệu tham khảo [1] Varnes D.J (1978), Landslide types and processes in R L schuster and R J Krizek (eds), Landslide Analysis and control pp 11-33 Special Report 176 [2] J N Hutchinson (1988), Morphological and geotechnical parameters of landslides in relation to geology and hydrogeology, Proceedings of the Fifth International Symposium on Landslides, edited by: Bonnard, C., Balkema, Rotterdam, 3–35, [3] Cees van Westen (1997), "statistical landslide hazard analysis", ITC Publication, Eschede, Netherland, tr 73-84 [4] Trần Mạnh Liểu (2007), "Phương pháp phân vùng dự báo khả phát triển tai biến địa chất theo tiêu tích hợp yếu tố phát triển tai biến", Tạp chí xây dựng số 9/2007 [5] Voogd.H (1983), " Multicriteria Evaluation for Urban and Regional Planning", University of Groningen, The Netherlands [6] Nghiêm Văn Tuấn (2013), Báo cáo đề tài đánh giá nguy trượt lở ảnh viễn thám, Trung tâm Viễn thám Quốc gia, HN [7] Lomtadze V D (1978), Địa chất cơng trình-thạch luận cơng trình, Nxb Đại học Trung học Chun nghiệp, Hà Nội (bản dịch tiếng Việt) N.Q Huy nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 12-21 21 Risk Assessment Forecast of Landslide in Nam Dan Areas, Xin Man District, Ha Giang Province Nguyen Quang Huy1, Tran Manh Lieu1, Bui Bao Trung1, Nguyen Van Thuong1, Nguyen Cong Kien2 Vietnam National University, Hanoi, 144 Xuan Thuy, Cau Giay, Hanoi, Vietnam Vietnam Institute for Building Science and Technolopgy, 81 Tran Cung, Nghia Tan, Hanoi, Vietnam Abstract: The paper introduces the methods, processes calculate the risk of landslides forecast for Nam Dan areas, Xin Man district, Ha Giang province, where the landslide occurred on a large scale with sliding blocks large and very large Method landslide risk assessment method integrates statistical indicators multivariate Based on the current status of the study area, the decisive factor landslides are taken into account the geological lithology, DEM, slope, horizontal terrain differentiation, vertical terrain differentiation, distance to roads, distance to the lineament, existing land use Weights of the factors (causes sliding role) is calculated through formula quantified by a research team of the Centre for Urban Studies - VNU proposal Result mapping landslide risk assessment is based on the index value maps prone land landslide hazards are calculated in the GIS for the study area based on a formula of Voogd (1983) Keywords: Risk Assessment Forecast of Landslide, Observation system, Landslide hazard forecast ... (2016) 12-21 Kết đáng giá nguy trượt đất phù hợp với trạng trượt đất khu vực, khối trượt xuất khu vực có nguy trượt đất cao Kết luận Dựa vào đồ phân vùng nguy trượt lở xã Nấm Dẩn theo cấp độ: Rất... đất Hình Bản đồ giá trị trọng số phân lớp yếu tố phát sinh, phát triển trượt đất 3.4 Bản đồ nguy trượt đất xã Nấm Dẩn Bản đồ giá trị số nguy xảy tai biến trượt đất tính tốn hệ thống GIS cho khu. .. điểm trượt đất xã Nấm Dẩn 16 N.Q Huy nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 12-21 Kết nghiên cứu đánh giá nguy trƣợt đất 3.1 Hiện trạng trượt đất xã Nấm
Ngày đăng: 17/03/2021, 20:15
Xem thêm:
