8. Cấu trúc luận án
3.2.2. Xác định trọng số các yếu tố gây trƣợt
Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phát sinh và phát triển tai biến trƣợt lở đất có vai trò và tầm quan trọng khác nhau. Việc tính toán thứ hạng (giá trị Wi) không định lƣợng đƣợc tầm quan trọng của từng yếu tố. Để xác định trọng số của các yếu tố gây trƣợt có thể dựa vào các phƣơng pháp thống kê, đánh giá chuyên gia… Trong đó phƣơng pháp phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy Process – AHP) tỏ ra phù hợp khi nghiên cứu ở quy mô trung bình [48].
Các cặp yếu tố gây trƣợt đƣợc so sánh lần lƣợt với nhau bằng phƣơng pháp chuyên gia. Theo đó, cặp yếu tố gây trƣợt là lƣợng mƣa TB năm và độ dốc địa hình thì yếu tố lƣợng mƣa TB năm đƣợc đánh giá là quan trọng hơn so với yếu tố độ dốc địa hình. Điều này đƣợc lý giải bởi nhiều khu vực có độ dốc tƣơng đối lớn, nhƣng trƣợt lở đất phần lớn xuất hiện vào mùa mƣa. Ma trận so sánh cặp đƣợc tiến hành cho 11 yếu tố gây trƣợt. Thứ tự quan trọng của các yếu tố gây trƣợt đƣợc thể hiện trong bảng 3.6. Giá trị vector eigen của ma trận đã đƣợc tính toán bằng phần mềm ExpertChoice. Đây cũng chính là trọng số các yếu tố gây trƣợt (bảng 3.6). Giá trị CR = 0,0596 < 0,1 (10%). Nên kết quả tính toán trọng số ma trận hoàn toàn phù hợp.
115
Bảng 3.6: Ma trận so sánh cặp và trọng số các yếu tố gây trượt
Các yếu tố gây trƣợt [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] Eigen- values
[1] Lƣợng mƣa TB năm 1 3 2 3 4 5 6 7 6 8 9 0,261
[2] Độ dốc địa hình 1 2 2 3 3 4 7 6 8 9 0,184
[3] Kiểu vỏ phong hóa 1 2 2 3 4 4 5 6 7 0,142
[4] Thạch học 1 2 3 4 5 4 6 7 0,121
[5] Lớp phủ thực vật 1 2 3 3 4 6 7 0,089
[6] Độ lệch hƣớng cắm 1 2 3 2 5 5 0,060
[7] Đơn vị địa mạo 1 2 2 3 4 0,044
[8] Buffer giao thông 1 2 3 4 0,035
[9] Mật độ Lineament 1 2 3 0,032
[10] Chia cắt sâu 1 2 0,018
[11] Chia cắt ngang 1 0,014
3.2.3. Chỉ số nhạy cảm trƣợt lở đất
Chỉ số nhạy cảm trƣợt lở đƣợc sử dụng để biểu thị mức độ nhạy cảm của một vùng nào đó. Chỉ số này đƣợc tính dựa trên trọng số các yếu tố (từ phƣơng pháp AHP) và thứ hạng các lớp (từ phƣơng pháp giá trị thông tin), theo công thức:
∑
Trong đó:
LSI là chỉ số nhạy cảm trượt lở đất (Landslide Susceptibility Index)
Wi là thứ hạng của lớp i thuộc yếu tố gây trượt lở j đang xem xét (bảng 3.5) Wj là trọng số của yếu tố gây trượt j (bảng 3.6)
LSI=0.261*[1] + 0.181*[2] + 0.142*[3] + 0.121*[4] + 0.089*[5] + 0.060*[6] + 0.044*[7] + 0.035*[8] + 0.032*[9] + 0.018*[10] + 0.014*[11]
Kết quả giá trị LSI đƣợc thể hiện trong hình 3.8. Các công đoạn tính toán đƣợc thực hiện trên phần mềm ArcGIS 10.0.
116
Hình 3.8: Biểu đồ phân bố giá trị LSI khu vực nghiên cứu
Bản đồ chỉ số nhạy cảm trƣợt lở đất là một tập hợp liên tục các giá trị nhạy cảm mang tính định lƣợng, điều này có nghĩa tại một vị trí nhất định trong không gian nghiên cứu sẽ mang một giá trị nhất định, và có rất nhiều (n) giá trị trong bản đồ LSI. Do đó rất khó để biết khu vực nào có chỉ số nhạy cảm cao hơn hoặc ít hơn so với khu vực khác. Điều này gây khó khăn cho ngƣời sử dụng đặc biệt các nhà quy hoạch, nhà quản lý, những ngƣời cần thông tin mang tính tổng quát. Thực tế, ngƣời sử dụng chỉ quan tâm đến các bản đồ kết quả có hiển thị dƣới dạng các khoanh định vùng tai biến với mức độ khác nhau mà dễ dàng hiểu đƣợc ý nghĩa. Ví dụ nhƣ các khu vực có nguy cơ tai biến trƣợt lở rất mạnh, mạnh, trung bình, yếu…Tính hữu ích của một bản đồ nhạy cảm đƣợc tăng lên rất nhiều khi nó đƣợc chia thành các khu vực nhạy cảm (vùng nguy cơ).
Bản đồ nguy cơ trƣợt lở đất đƣợc thực hiện bằng cách gộp một nhóm các giá trị LSI vào một khu vực có cùng một nguy cơ. Mỗi giá trị LSI chỉ có thể nằm vào một vùng nguy cơ nào đó. Trong các nghiên cứu về trƣợt lở, tùy thuộc vào quy mô nghiên cứu, sự phân bố của trƣợt lở, mà có thể phân chia thành 3, 4, 5 vùng nguy cơ khác nhau. Có nhiều phƣơng pháp phân chia, tuy nhiên phƣơng pháp phân chia các giá trị chỉ số liên tục thành các lớp liên tục nhƣ trên vẫn chƣa đƣợc rõ ràng. Lý do bởi các nhà nghiên cứu dựa vào ý kiến chuyên gia của chính họ để thành lập các giá trị đƣờng biên cho các lớp. Tuy vậy, phần lớn các nhà khoa học dựa vào phƣơng
117
pháp thống kê giá trị LSI, thông qua các công cụ thống kê đƣợc tích hợp trong các phần mềm GIS phổ biến nhƣ ArcGIS, ILWIS [64, 84].
Trong nghiên cứu này, do giá trị phân bố LSI có hệ số lệch âm (hình 3.9), chúng tôi sử dụng phƣơng pháp “phân loại tự nhiên” (Naturual Breaks) để phân chia chỉ số nhạy cảm trƣợt lở thành năm cấp (bảng 3.7). Đây là phƣơng pháp phù hợp khi giá trị LSI lệch âm [67].
Hình 3.9: Các ngưỡng giá trị biên theo phương pháp Natural Breaks
Bảng 3.7: Phân chia giá trị LSI và thống kê diện tích các nhóm nguy cơ trượt lở
Tại các giá trị ngƣỡng, ta có thể xác định đƣợc các giá trị chỉ số nguy cơ tai biến trƣợt lở đất tƣơng ứng. Kết quả bản đồ dự báo khoanh định các nhóm nguy cơ tai biến trƣợt lở đất của khu vực nghiên cứu đƣợc thành lập.
Cấp Nguy cơ Giá trị LSI Diện tích (km2) Diện tích (%)
1 Rất thấp < -0,6086 478,73 9,9 2 Thấp -0,6086 ÷ -0,4522 1079,11 22,4 3 Trung bình -0,4522 ÷ -0,3159 1597,83 33,2 4 Cao -0,3159 ÷ -0,1595 1155,94 24 5 Rất cao > -0,1595 506,23 10,5
118
Theo đó, gần 1/3 diện tích khu vực đƣợc phân vào vùng có nguy cơ trƣợt lở cao và rất cao; gần 1/3 diện tích nằm trong khu vực có nguy cơ trung bình; và gần 1/3 diện tích khu vực có nguy cơ trƣợt lở thấp và rất thấp (hình 3.10).
Hình 3.10: Biểu đồ % diện tích phân bố các nhóm nguy cơ trượt lở đất
Các địa phƣơng có nhiều diện tích nằm nhóm nguy cơ trƣợt lở đất rất cao là Pác Nặm (17,6%), Ba Bể (15,1%), Ngân Sơn (14,6%). Còn các địa phƣơng có ít diện tích nằm trong nhóm nguy cơ trƣợt lở đất rất cao là TP. Bắc Kạn (2,3%), Na Rì (4,2%), chợ Đồn (6,2%). Nếu xét về độ ổn định của địa hình hay địa hình thuộc nhóm có nguy cơ rất thấp và thấp thì TP. Bắc Kạn (55,7%) và Chợ Đồn (49,4%) là hai địa phƣơng nhiều diện tích ổn định nhất. Trong khi Pác Nặm (6,8%) và Ngân Sơn (16,3%) có ít diện tích ổn định nhất. Đối với nhóm nguy cơ trung bình thì không có sự khác biệt lớn giữa các địa phƣơng.
Bảng 3.8: Thống kê nguy cơ trượt lở đất theo đơn vị hành chính cấp huyện
Nguy cơ TL Huyện
Rất thấp Thấp Trung bình Cao Rất cao
(km2) (%) (km2) (%) (km2) (%) (km2) (%) (km2) (%) Pác Nặm 1,8 0,4 29,9 6,4 173,2 36,9 181,5 38,7 82,3 17,6 Ba Bể 63,4 9,4 144,9 21,4 197,9 29,3 167,0 24,7 102,2 15,1 Ngân Sơn 12,5 1,9 92,4 14,4 247,5 38,6 194,8 30,4 93,5 14,6 Bạch Thông 59,3 10,9 135,9 25 158,5 29,1 121,9 22,4 68,8 12,6 TP. Bắc Kạn 14 10,2 62,2 45,5 44,54 32,6 12,8 9,3 3,2 2,3 Chợ Đồn 178,9 19,8 267,6 29,6 245,3 27,1 156,8 17,3 55,8 6,2 Chợ Mới 27,8 4,6 160,9 26,8 203,3 33,9 143,1 23,9 64,6 10,8 Na Rì 120,9 14,3 185,2 21,8 327,6 38,6 178 21 35,8 4,2 9.9 22.4 33.2 24 10.5 0 5 10 15 20 25 30 35
Rất thấp Thấp Trung bình Cao Rất cao
119
HÌNH 3.11: BẢN ĐỒ NGUY CƠ TRƢỢT LỞ ĐẤT TỈNH BẮC KẠN
120
3.2.4. Kiểm chứng mô hình
Việc kiểm chứng dữ liệu dự đoán là một trong những phần quan trọng nhất của quá trình thành lập bản đồ nguy cơ trƣợt lở đất dựa vào phƣơng pháp thống kê [109]. Trong đánh giá bản đồ nguy cơ tai biến trƣợt lở đất, một vấn đề khó luôn đặt ra cho các nhà khoa học đó là “tiêu chuẩn nào để đánh giá kết quả dự đoán nguy cơ trƣợt lở?”. Đây thực sự là một câu hỏi rất khó vì trên thực tế chúng ta chỉ biết hiện trạng những nơi đã xảy ra trƣợt lở, do vậy để đánh giá kết quả bản đồ nguy cơ tai biến trƣợt lở thậm chí nhiều khu vực chƣa hề có xuất hiện trƣợt lở là điều không hề đơn giản. Trong hầu hết các nghiên cứu về trƣợt lở, sự phân bố hiện trạng trƣợt lở trong các nhóm nguy cơ trƣợt lở khác nhau luôn đƣợc coi là yếu tố chìa khóa khi đánh giá mức độ chính xác của kết quả dự báo. Một số phƣơng pháp kiểm chứng bản đồ nguy cơ trƣợt lở thông qua các công cụ toán học và thống kê nhƣ tính toán tần suất xuất trƣợt lở, diện tích dƣới đƣờng cong (Area Under Curve – AUC) đƣợc nhiều tác giả sử dụng [45, 89].
Diện tích dƣới đƣờng cong là phƣơng pháp thống kê độ chính xác phổ biến nhất sử dụng cho mô hình dự đoán trong đánh giá tai biến tự nhiên [51]. Giá trị AUC càng cao thì độ chính xác của mô hình càng lớn. Một mô hình lý tƣởng đạt đƣợc khi giá trị AUC tiệm cận 1, trong khi giá trị gần 0,5 chỉ ra sự thiếu chính xác trong mô hình.
121
Để tính toán giá trị AUC, bản đồ hiện trạng trƣợt lở chồng phủ lên bản đồ chỉ số nguy trƣợt lở. Các giá trị phần trăm tích lũy của diện tích trƣợt lở (đô nhạy – sensitivity) và phần trăm tích lũy của diện tích LSI tƣơng ứng (độ đặc hiệu – specificity) đƣợc tính toán bằng công cụ phân tích không gian của phần mềm ArcGIS 10.0. Theo đó, giá trị LSI đƣợc chia thành 100 phần bằng nhau. Với mỗi giá trị LSI, tính diện tích trƣợt lở cho giá trị LSI đó và quy đổi về phần trăm tích lũy diện tích trƣợt lở. Trên cơ sở giá trị tƣơng ứng của LSI và phần tích lũy diện tích trƣợt lở, diện tích dƣới đƣờng cong đƣợc tính bằng phần mềm thống kê SPSS.
Kết quả giá trị AUC = 0,78 đây chính là giá trị diện tích dƣới đƣờng cong, hay độ chính xác của mô hình đánh giá nguy cơ trƣợt lở đất. Nói cách khác, mô hình đánh giá nguy cơ trƣợt lở đất bằng cách kết hợp hai phƣơng pháp giá trị thông tin và AHP có độ chính xác đạt 78%.
Ngoài phƣơng pháp kiểm định theo AUC, nghiên cứu này còn sử dụng phƣơng pháp kiểm chứng tuần suất xuất hiện trƣợt lở quan sát đƣợc trên các mức nguy cơ. Tần suất trƣợt lở bằng tỉ số giữa % diện tích trƣợt lở với % diện tích mỗi nhóm nguy cơ. Theo đó, nhiều tác giả cho rằng mô hình có độ chính xác khi tần suất trƣợt lở tăng dần theo nguy cơ trƣợt lở từ thấp đến cao. Và độ chính xác đƣợc tính bằng tần suất nằm trong nhóm nguy cơ cao và rất cao. Kết quả tính toán (bảng 3.9) cho thấy 72% nguy cơ xảy ra trƣợt lở rơi vào nhóm nguy cơ cao và rất cao. Ngoài ra tần suất trƣợt lở cũng tăng dần từ vùng có nguy cơ thấp đến vùng có nguy cơ rất cao. Nhƣ vậy, mô hình đánh giá nguy cơ trƣợt lở đề xuất đảm bảo độ tin cậy và tƣơng đối chính xác.
Bảng 3.9: Kiểm chứng độ chính xác của mô hình theo tần suất trượt lở
Vùng nguy cơ Diện tích Diện tích trƣợt lở Tần suất trƣợt lở TSTL quy đổi Điểm trƣợt lở Điểm trƣợt lở (km2) (%) (m2) (%) (%) % Rất thấp 478,72 9,94 114,85 1,18 0,1187 2 7 1 Thấp 1079,12 22,4 960,75 9,87 0,4406 9 46 7 TB 1597,85 33,16 2846,86 29,25 0,8821 16 92 16 Cao 1155,96 23,99 3475,41 38,48 1,6040 32 168 29 Rất cao 506,23 10,51 2040,47 20,96 1,9943 40 274 47
122
3.3. GIẢM THIỂU THIỆT HẠI DO TRƢỢT LỞ ĐẤT TẠI TỈNH BẮC KẠN
3.3.1. Định hƣớng sử dụng đất đối với các vùng nguy cơ trƣợt lở đất
Quy hoạch sử dụng đất là một vấn đề lớn cần có sự tham gia nghiên cứu của nhiều ban ngành chính quyền địa phƣơng, các nhà hoạch định kinh tế vĩ mô, các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực. Trong đề tài này, qua điều tra nghiên cứu đã chỉ ra rằng chính các hoạt động nhân sinh là tác nhân hàng đầu gây hiện tƣợng trƣợt lở. Các tác nhân tự nhiên đóng vai trò tiền đề hình thành các dạng tai biến. Chính vì vậy, việc quy hoạch sử dụng đất cần có sự chuẩn bị chu đáo và lƣờng trƣớc các kịch bản tai biến có thể xảy ra, trong đó có tai biến trƣợt lở đất. Với việc thành lập bản đồ nguy cơ trƣợt lở đất, luận án đề xuất các định hƣớng sử dụng đất nhằm hạn chế các nguy cơ gây ra trƣợt lở đất (bảng 3.10):
Bảng 3.10: Định hướng sử dụng đất đối với các vùng có nguy cơ trượt lở
Vùng nguy cơ Định hƣớng sử dụng đất
Rất thấp Phù hợp cho mục đích sử dụng làm đất nông nghiệp, nên hạn chế việc sử dụng cho mục đích làm khu dân cƣ hoặc các mục đích khác.
Thấp
Nếu phải mở rộng các khu dân cƣ thì nên tập trung ở vùng này, tuy nhiên cần chú ý các giải pháp phòng tránh lâu dài. Khuyến khích mở rộng sản xuất nông nghiệp, hoặc trồng cây lâu năm.
Trung bình
Đƣợc phép sử dụng cho mục đích khu dân cƣ, khu công nghiệp nhƣng cần chú ý thực hiện các biện pháp phòng tránh giảm thiểu hậu quả. Khuyến khích chuyển đổi cho mục đích trồng rừng, trồng cây lâu năm.
Cao
Hạn chế cho mục đích sử dụng để xây dựng các khu dân cƣ khi chƣa có biện pháp phòng tránh hiệu quả. Cần có biện pháp gia cố, phòng tránh thỏa đáng đối với các vị trí đã xây dựng công trình. Chuyển dần diện tích đất sang mục đích trồng rừng hoặc trồng cây lâu năm nếu có biện pháp bảo vệ phù hợp.
Rất cao
Không nên sử dụng cho mục đích xây dựng các khu dân cƣ. Cần có biện pháp di dời ngay dân cƣ và có biện pháp phòng chống phù hợp đối với các công trình đang bị đe dọa. Phù hợp cho việc chuyển đổi sang đất rừng phòng họ, đất trồng cây lâu năm (đất nông nghiệp).
123
3.3.2. Cảnh báo nguy cơ trƣợt lở đất cho địa phƣơng
Trên cơ sở bản đồ hiện trạng trƣợt lở đất và bản đồ nguy cơ trƣợt lở đất tỉnh Bắc Kạn, chúng khuyến cáo các xã sau đây cần chú ý đến công tác phòng chống tai biến trƣợt lở (bảng 3.11).
Bảng 3.11: Các xã có nguy cơ trượt lở rất cao và cao
Khu vực Nguy cơ rất cao Nguy cơ cao
TP. Bắc Kạn Ven đô TP Xuất Hóa, Vũ Muộn Bạch Thông TT. Phủ Thông, Nguyên Phúc,
Phƣơng Linh, Tân Tiến, Tú Trĩ
Đôn Phong, Sỹ Bình, Quang Thuận
Ba Bể TT. Chợ Rã, Chu Hƣơng, Địa Linh, Mỹ Phƣơng, Thƣợng Giáo
Đồng Phúc, Khanh Ninh Chợ Đồn Nghĩa Tá, Lƣơng Bằng TT. Bằng Lũng, Phƣơng Viên Chợ Mới TT. Chợ Mới, Quảng Chu, Thanh
Bình
Bình Văn, Yên Cƣ, Yên Hân
Na Rì TT. Yên Lạc, Công Minh, Hảo
Nghĩa, Lam Sơn, Lƣơng Thành Liêm Thủy, Xuân Dƣơng Ngân Sơn TT. Nà Phặc, TT. Vân Tùng, Lãng
Ngân
TT. Ngân Sơn, Thuần Mang, Thƣợng Quan, Trung Hòa Pác Nặm TT. Bộc Bố, Cổ Linh, Giáo Hiệu,
Nhạn Môn
An Thắng, Nghiên Loan, Xuân La
3.3.3. Các biện pháp phòng, tránh và giảm thiểu thiệt hại do trƣợt lở đất
Trên cơ sở phân tích các điều kiện tự nhiên, và hiện trạng trƣợt lở đất trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn, luận án đề xuất một số giải pháp phòng chống trƣợt lở đất sau:
3.3.3.1. Các biện pháp công trình
Để hạn chế tình trạng trƣợt lở đất tại tỉnh Bắc Kạn, chúng tôi đề xuất các nhóm biện pháp kỹ thuật gồm:
- Sửa bề mặt mái dốc (tức là làm thay đổi hình dạng bên ngoài của mái dốc) với mục đích đƣa nó về trạng thái cân bằng (trạng thái ổn định) để hạn chế khả năng trƣợt. Có hai cách thực hiện: Làm nhẹ tải trọng phần trên của mái dốc nhƣ hạ thấp mái dốc, làm thoải mái dốc, tạo nhiều bậc thang theo sƣờn dốc (cắt cỏ mái dốc); tăng tải trọng ở phần chân của mái dốc bằng cách xây dựng các loại tƣờng phản áp
124
hay các khối đất khác nhau tại các chân dốc. Các công trình chống đỡ nhƣ: tƣờng chắn (tƣờng kè) bê-tông xi-măng và bê-tông cốt thép, tƣờng rọ đá Mac-ca-phe-ri.
- Tiêu thoát nƣớc ngầm tầng nông bằng cách xây dựng hệ thống các rãnh thoát