Như đã trình bầy ở trên, nhóm các phương pháp đầy đủ và đồng bộ nhất (nhóm phương pháp phân tích viễn thám và bản đồ, nhóm các phương pháp khảo sát thực địa, phân tích địa mạo, địa chất và nhóm các phương pháp phân tích đánh giá tai biến) được ứng dụng để nghiên cứu khu vực hồ thủy điện Hòa Bình.
1.2.2.1. Phương pháp phân tích đánh giá tổng hợp tài liệu
Các tài liệu thống kê hàng năm về TBĐC nói chung, trượt lở bờ hồ nói riêng và thiệt hại ở các ngành, địa phương là cơ sở để phân tích xác lập quy mô, tần xuất xuất hiện và mức độ phát triển tiếp theo. Các số liệu thu thập được giúp người thực hiện nhiệm vụ có những nét khái quát về thực trạng và diễn biến của trượt lở đất đã diễn ra ở địa phương. Đồng thời, phân tích các tài liệu này cho chúng ta những cơ sở để định hướng nội dung về các bước tiến hành nghiên cứu tiếp theo.
1.2.2.2. Phương pháp phân tích viễn thám
Vận dụng kết quả nghiên cứu của các nước tiên tiến, với kinh nghiệm nghiên cứu nhiều năm trong lĩnh vực này, GS Nguyễn Trọng Yêm đã tổng kết, đưa ra hệ phương pháp nghiên cứu TBĐC kết hợp truyền thống và hiện đại tương đối hoàn chỉnh, phù hợp với điều kiện hiện tại. Thực tiễn đã và đang diễn ra, tuỳ từng khu vực nghiên cứu, các tác giả áp dụng hệ thống phương pháp nghiên cứu cụ thể.
24
Nghiên cứu đánh giá tai biến trượt lở bờ hồ, tác giả lựa chọn hệ phương pháp nghiên cứu đó là chính để triển khai luận văn của mình. Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện luận văn sẽ có những cập nhật phương pháp mới hoặc điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện thực tế ở khu vực nghiên cứu.
Viễn thám là phương pháp mới và hiện đại được thực hiện nhờ áp dụng các tiến bộ mới nhất của công nghệ thông tin được đề tài đặc biệt chú trọng và sử dụng triệt để. Phương pháp phân tích viễn thám sẽ là chủ đạo, hỗ trợ đắc lực việc giải quyết các nội dung nghiên cứu tai biến: làm sáng tỏ lịch sử và hiện trạng của tai biến trượt lở đất, xác định các yếu tố nguyên nhân tác động (địa chất- kiến tạo, đới đứt gãy hoạt động, địa hình - địa mạo, điều kiện thuỷ văn, biến động của lớp phủ rừng, biến động sử dụng đất,…) phát sinh tai biến. Bề mặt Trái Đất thể hiện đầy đủ, rõ nét trên các dữ liệu ảnh viễn thám: tai biến trượt lở đất, địa hình, địa chất, lớp phủ thực vật và những hoạt động kinh tế của con người. Chính vì vậy, giải đoán ảnh vệ tinh cho phép nhận dạng tai biến trượt lở đất diễn ra trên bề mặt Trái đất cũng như các yếu tố tác động phát sinh tai biến bằng mắt thường trên cơ sở các dấu hiệu trực tiếp: tôn màu, sắc màu, hoa văn,… và các dấu hiệu gián tiếp: thực vật, thuỷ văn,…; đồng thời bằng phân tích ảnh số trên cơ sở phần mềm chuyên dụng và bằng phương pháp tổ hợp màu.
Tác giả đã sử dụng tổng hợp các ảnh viễn thám hiện có (Landsat TM 1989, 1990, Landsat 2003-2010, Spot-5, VNREDSat-1) cùng với các bản đồ địa hình tỷ lệ khác nhau để giải đoán nhận dạng các khối trượt lở bờ hồ và các yếu tố gây biến động bờ hồ. Kết quả phân tích cho phép xác lập các tai biến TLBH và LQ-LBĐ
(hình 1.1-1.5). Các đứt gẫy, kiến trúc tân kiến tạo, đặc biệt là đứt gẫy tích cực ở các
lưu vực hồ nói trên bằng tập hợp các dấu hiệu trên ảnh: biến dạng địa chất, địa mạo (các vách, bậc kiến tạo, dịch chuyển của các khe sói, khối trượt lở), bình đồ mạng lưới sông, suối, .... Đặc biệt, bằng kỹ thuật phân tích viễn thám và bản đồ đã xác định được các lineamen là các khe nứt, lineamen-đứt gẫy, sự phân bố và tính chất hoạt động của chúng ở khu vực nghiên cứu. Các bản đồ về địa chất thạch học, lớp phủ thực vật,…. Cũng được phân tích giải đoán bằng phân tích viễn thám.
25
(Ảnh: Doãn Đình Hiến) Hình 1.1: Trượt lở và lũ bùn đá tại Tạ Khoa trên ảnh VNREDSat-1 và chụp mặt đất
(Ảnh: Doãn Đình Hiến)
26
(Ảnh: Doãn Đình Hiến) Hình 1.3: Trượt lở kèm lũ quét-lũ bùn đá tại Nậm Chiến trên ảnh Landsat
và chụp mặt đất
(Ảnh: Doãn Đình Hiến) Hình 1.4: Lũ quét-lũ bùn đá tại Tạ Khoa trên ảnh Landsat và chụp mặt đất
27
a b
(Ảnh: Doãn Đình Hiến) Hình 1.5: Trượt lở đất ở đập thủy điện Sơn La (a), Phúc Sạn - Mai Châu (b)
trên ảnh SPOT-5 và chụp tại thực địa 1.2.2.3. Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa
Điều tra, khảo sát nghiên cứu chi tiết ngoài thực địa cho phép thu thập các số liệu về hiện trạng, sơ bộ đánh giá nguyên nhân phát sinh và những thiệt hại do tai biến trượt lở đất gây ra. Ngoài việc điều tra thu thập các thông tin về các vị trí, quy mô, tình hình thiệt hại do các điểm trượt lở bờ hồ đã gây ra trong thời gian trước đây; ngoài thực địa, các khối trượt, điểm nứt đất được đo vẽ chi tiết, xác định các đặc trưng về vị trí (toạ độ địa lý), kích thước (chiều dài, rộng, sâu của khối trượt; chiều dài, rộng, sâu, phương của khe nứt), phân loại, thời gian xuất hiện và thiệt hại do tai biến gây ra. Khảo sát đánh giá vai trò của từng yếu tố tác động phát sinh tai biến ở từng vị trí nứt đất, khối trượt cụ thể. Đó là những tài liệu quan trọng làm cơ sở để phân tích tổng hợp, khoanh vùng cảnh báo nguy cơ trượt lở đất đạt độ tin cậy và chính xác cao. Mỗi khối trượt được mô tả cụ thể về toạ độ địa lý, mặt trượt, kiểu
28
trượt, vật liệu trượt, kích thước khối trượt (chiều dài, chiều rộng, chiều sâu của khối trượt), thời gian diễn biến trượt.
1.2.2.4. Các phương pháp nghiên cứu phân tích chuyên ngành
Các phương pháp nghiên cứu, đo đạc và phân tích chuyên ngành được ứng dụng chủ yếu trong việc xác định các yếu tố tác động phát sinh tai biến trượt lở đất. Phương pháp phân tích trắc lượng hình thái địa hình, biến dạng địa mạo, địa chất xác định yếu tố động lực nội, ngoại sinh, đánh giá vai trò của chúng trong phát sinh các tai biến được sử dụng bổ trợ cho nghiên cứu đánh giá yếu tố trượt lở đất được chiết xuất từ ảnh viễn thám. Phương pháp phân tích trắc lượng hình thái địa hình (đặc điểm phân bố độ dốc, mật độ chia cắt địa hình, bình đồ mạng lưới thuỷ văn, hình thái lưu vực suối, độ dốc lòng, chiều dài dòng,…) đánh giá vai trò của các yếu tố địa mạo.
Các phương pháp phân tích biến dạng địa mạo, địa chất trẻ cho phép xác định các đới nứt nẻ, đứt gẫy hoạt động trên thực địa đối sánh với phân tích giải đoán ảnh viễn thám.
Phân tích biến dạng địa mạo, địa chất trầm tích trẻ, kiến tạo vật lý là chủ đạo trong nghiên cứu đặc điểm của yếu tố đứt gẫy hoạt động, cho phép xác định đới ảnh hưởng động lực đứt gẫy, mật độ đứt gẫy. Phân tích vai trò của yếu tố kiến tạo trong biến động bờ hồ.
Phân tích các đặc điểm địa chất thuỷ văn (đặc điểm chứa nước ngầm), địa chất công trình (độ dính kết, độ cứng của các nhóm đất đá), vỏ phong hoá (kiểu vỏ phong hoá) trên các thành tạo địa chất khác nhau làm cơ sở đánh giá vai trò của từng yếu tố địa chất thuỷ văn, địa chất công trình và vỏ phong hoá trong nhóm yếu tố địa chất tác động phát sinh trượt lở đất.
Các phương pháp phân tích xử lý thống kê xác định vai trò của yếu tố khí hậu, khí tượng thuỷ văn và hoạt động KT-XH trong phát sinh tai biến TLĐ được ứng dụng.
29
1.2.2.5. Nhóm các phương pháp quan trắc, đo đạc
Ngay từ năm đầu tiên (năm 1989) khi mực nước dâng đến cao trình 90 m và tổ máy đầu tiên của Nhà máy thủy điện Hòa Bình (nay là Công ty thủy điện Hòa Bình) bắt đầu phát điện, Trạm môi trường hồ chứa Hòa Bình thuộc Trung tâm nghiên cứu Môi trường, Viện khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường đã phối hợp với Công ty thủy điện Hòa Bình tiến hành xây dựng hệ thống mặt cắt để đo đạc và tính toán lượng bồi lắng cát bùn của hồ bằng phương pháp so sánh thể tích với 39 mặt cắt ngang từ cửa đập đến Chim Vàn, huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La (khoảng 155 km). Đến năm 1990 khi mực nước dâng đến cao trình bình thường, hệ thống mặt cắt được xây dựng hoàn chỉnh với 64 mặt cắt từ Đập lên đến Bản Trang, huyện Mường La, tỉnh Sơn La (mặt cắt 60 - vị trí đập của Nhà máy thuỷ điện Sơn La). Do một số yếu tố khách quan nên từ năm 1998 đến nay không tiến hành đo đạc đoạn hồ từ Tạ Bú (mặt cắt số 56) đến Bản Trang (mặt cắt 60). Thời gian khảo sát địa hình lòng hồ là tháng XII hàng năm, lúc dòng chảy nước và bùn cát đến hồ là nhỏ nhất, lòng hồ tương đối ổn định đảm bảo tính đồng nhất của bộ số liệu đo đạc.
Địa hình lòng hồ phần bị ngập nước được đo bằng máy hồi âm đo sâu FURUNO-600 và FURUNO-400 của Nhật Bản, phần không bị ngập nước (phần cạn) được đo bằng máy thủy chuẩn Ni-025 của Đức. Góc định vị của các điểm phất cờ được đo bằng máy kinh vĩ THEO-020A của Đức. Đường đáy và khoảng cách giữa hai mốc PA-TA được đo bằng máy đo khoảng cách bằng ánh sáng của Nga. Mỗi mặt cắt ngang được xây dựng 04 mốc bê tông kiên cố: PA, PB, TA, TB lần lượt là mốc chính bờ phải, mốc phụ bờ phải, mốc chính bờ trái, mốc phụ bờ trái. Để thuận tiện cho việc xác định vị trí các điểm đặc trưng của mặt cắt, mốc chính bờ trái (TjA) được lấy làm mốc khởi điểm, hướng đi từ TjA đến TjB hoặc các điểm nằm giữa TjA và TjB mang dấu âm (-). Cao độ và tọa độ của các mốc mặt cắt đã được trung tâm Môi trường và Công ty thủy điện Hòa Bình dẫn truyền từ mạng lưới cao - tọa độ Quốc gia hạng IV trong năm 1990. Từ năm 2002 khi khoa học phát triển, đo bồi lắng lòng hồ được áp dụng nguyên lý tích hợp số liệu GPS và đo sâu hồi âm.
30
Để xác định lượng bùn cát bồi lắng hồ Hòa Bình bằng phương pháp so sánh thể tích, dùng phần mềm TOBO nội suy đường đồng mức ở khu vực mặt cắt theo mô hình mặt cắt. Sau đó dùng lệnh vẽ mặt cắt chính qua 2 điểm TA và PA . Chương trình sẽ tự động vẽ mặt cắt chính có điểm đầu là TA và điểm cuối là PA với khoảng cách giữa 2 điểm đo sâu là 10 - 15 m. Cuối cùng là xuất số liệu sang file TXT rồi dùng phần mềm trong NC để tính ra thể tích.
Về nguyên tắc, nếu các mặt cắt ngang bố trí càng dày thì kết quả tính toán thể tích lòng hồ và lượng bùn cát bồi lắng càng chính xác. Ứng với cao trình 115 m, hồ Hòa Bình rộng 19.730 ha. Thực tế có 64 mặt cắt bố trí trên lòng chính, đáp ứng hơn một nửa số mặt cắt tối thiểu tính theo lý thuyết, trung bình khoảng 3 km/1 mặt cắt, có nơi lên tới hơn 10 km (mặt cắt 18-19), các phụ lưu lớn của hồ như Hiền Lương, suối Rút, Suối Tốc.... chưa xây dựng mặt cắt khống chế nên kết quả tính toán chỉ đạt được độ chính xác nhất định.
1.2.2.6. Phương pháp phân tích đánh giá tổng hợp
Trên cơ sở phân tích hiện trạng của các quá trình TLBH, BLLH và các yếu tố tác động phát sinh TLBH và BLLH cho phép xây dựng các bản đồ thành phần (bản đồ nguy cơ TLBH và bản đồ BLLH). Phân tích không gian trong môi trường GIS cho phép xây dựng bản đồ biến động bờ hồ.
Như vậy, bản đồ nguy cơ TLBH được xây dựng trên cơ sở phân tích mức độ, tần suất và phạm vi ảnh hưởng của TLBH. Bản đồ BLLH được xây dựng trên cơ sở phân tích mức độ bồi lắng lòng hồ. Bản đồ biến động được xây dựng trên cơ sở tích hợp các bản đồ thành phần theo ma trận về cấp độ của từng bản đồ thành phần.
Tóm lại, ứng dụng ảnh viễn thám và GIS nghiên cứu đánh giá hiện trạng và
dự báo TBĐC đã đem lại nhiều thành công trong nghiên cứu phòng tránh giảm nhẹ thiên tai cho các nước trên thế giới nói chung, Việt Nam nói riêng. Để nghiên cứu đánh giá biến động bờ hồ, các cách tiếp cận (không gian-thời gian, trực tiếp, hệ thống, lịch sử, phát sinh, đa ngành-đa lĩnh vực) và phương pháp nghiên cứu (nhóm phương pháp phân tích viễn thám và bản đồ, khảo sát thực địa, phân tích địa mạo, địa chất và phân tích đánh giá tai biến) cần được ứng dụng đồng bộ và đúng đắn.
31 Chương 2
HIỆN TRẠNG TRƯỢT LỞ BỜ HỒ VÀ BỒI LẮNG LÒNG HỒ THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH