L ỜI CẢM ƠN iii
1.3.Vấn đề nghiên cứu của đề tài 16
7. Cấu trúc của luận văn 5
1.3.Vấn đề nghiên cứu của đề tài 16
Những nghiên cứu về trượt đất trên thế giới và ở Việt Nam trước đây đã đem lại những thành tựu khoa học đáng kể, vô cùng hữu ích cho công tác phòng, tránh thiên tai, giảm thiểu những thiệt hại về người và tài sản. Nó cũng mở ra những hướng tiếp cận mới, giới thiệu và phát triển những công nghệ hiện đại, các phương pháp phù hợp phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học cũng như ứng dụng vào thực tiễn, góp phần vào sự phát triển chung của toàn xã hội.
Như mục 1.2 đã đề cập, hiện nay có nhiều phương pháp nghiên cứu và đánh giá, dự báo trượt đất khác nhau được công bố ở Việt Nam cũng như trên thế giới như: Phương pháp thành lập bản đồ địa mạo trực tiếp, phương pháp phân tích sự xuất hiện trượt đất; phương pháp kinh nghiệm, các phương pháp thống kê và các phương pháp nghiên cứu trượt đất dựa trên cơ sở phân tích các đặc tính cơ học của mô hình trượt đất. Công cụ để giải bài toán dự báo trượt đất trong nhiều phương pháp kể trên là GIS (Hệ thông tin địa lý). Với các thế mạnh trong lưu trữ, chuyển đổi các dạng dữ liệu khác nhau, phân tích không gian và hiển thị bản đồ, GIS đã được ứng dụng rất nhiều để đánh giá và xây dựng các mô hình dự báo trượt đất.
Bên cạnh đó, sử dụng tư liệu ảnh viễn thám tích hợp với GIS để xác định, nhận biết, phân tích, đánh giá thông tin, tư liệu nhằm mục đích thành lập bản đồ cảnh báo trượt đất là lựa chọn có tính ưu việt nhất trong thời điểm hiện nay.
Đề tài “Thành lập bản đồ cảnh báo trượt đất tỷ lệ 1/50.000 trên tuyến đường Hồ Chí Minh từ Km 805 đến Km 835” được nghiên cứu dựa trên các thành tựu nghiên cứu về trượt đất trên thế giới và ở Việt Nam. Từ phương pháp nghiên cứu tổng hợp kế thừa các công trình đã được nghiên cứu trước đây có liên quan tới nội dung của đề tài; phân tích, đánh giá các thành tựu và hạn chế; tổng hợp các kết quả nghiên cứu của từng công trình và từ đó lựa chọn phương pháp nghiên cứu phù hợp.
Luận văn tập trung nghiên cứu thành lập bản đồ cảnh báo nguy cơ trượt đất trên tuyến đường Hồ Chí Minh từ Km 805 đến Km 835 dựa trên cơ sở phát huy tối đa sự tích hợp hiệu quả của công nghệ viễn thám và GIS.
Qua rất nhiều các công trình nghiên cứu đã được công bố, có công trình được nghiên cứu bằng phương pháp cổ điển, có những công trình đã ứng dụng công nghệ tích hợp hiện đại dựa trên những nguồn dữ liệu, tư liệu độ
chính xác cao. Song, hoặc là kết quả nghiên cứu chỉ dừng lại ở mức độ định hướng mở, hoặc là công trình nghiên cứu cho một khu vực, phạm vi khác, mặc dù phương pháp, nội dung nghiên cứu có những điểm tương đồng với nội dung của đề tài.
Chương 2. CƠ SỞ KHOA HỌC
THÀNH LẬP BẢN ĐỒ CẢNH BÁO TRƯỢT ĐẤT 2.1. Quy trình công nghệ thành lập bản đồ cảnh báo trượt đất
Hình 2.1 - Quy trình công nghệ thành lập bản đồ cảnh báo trượt đất
Xác định các nhân tố là nguyên nhân gây ra trượt
đất và tính trọng số cho từng yếu tố thành phần
Thu thập dữ liệu GIS, tư liệu viễn thám, các tài liệu liên quan đến các yếu tố thành phần gây ra trượt
đất. Nghiên cứu, phân tích, đánh giá, xử lý tài liệu.
Thành lập bản đồ chuyên đề theo từng yếu tố thành phần.
Thành lập bản đồ cảnh báo trượt đất dựa trên ảnh hưởng của từng yếu tố thành phần.
Chồng xếp bản đồ cảnh báo trượt đất của từng yếu tố thành phần để thành lập bản đồ cảnh báo
trượt đất trên tuyến đường Hồ Chí Minh từ Km 805 đến Km 835.
Kiểm chứng bản đồ cảnh báo trượt đất với đối chứng thực địa
2.2. Các nguyên nhân chủ yếu gây ra trượt đất
2.2.1. Các nguyên nhân do tự nhiên
a - Độ dốc địa hình
Độ dốc địa hình là một trong những nguyên nhân chính, quan trọng và chủ yếu gây nên trượt đất. Khi độ dốc địa hình càng lớn thì tạo ra thế năng càng cao, kết hợp với yếu tố lượng mưa gây xói mòn làm cho kết cấu địa hình bị thay đổi, từ đó xảy ra nguy cơ trượt đất là rất cao.
b - Nước
Sự rò rỉ nước từ nguồn nhân tạo chẳng hạn như hồ chứa, hệ thống tự hoại, các kênh rạch dưới dòng vào sườn dốc có thể ảnh hưởng đến sự ổn định của dốc bằng sự thêm vào trọng lượng (sự thêm vào của nước) đến dốc. Rò rỉ có thể là nguyên nhân các hố nước rỗng phát triển ở dốc liền kề, nguyên nhân của sự giảm phản lực.
Nước có thể làm giảm sự ổn định của dốc bằng cách nhanh chóng rút xuống, sự hạ thấp nhanh chóng của hồ chứa nước hay sông. Khi nước ở mức tương đối cao, một lượng lớn sẽ nhập vào ngân hàng, hiện tượng đó gọi là ngân hàng dự trữ.
Sau đó, khi nước bất ngờ giảm xuống, nước dự trữ sẽ xả một cách không kiểm soát. Đó là sản phẩm của sự phân phối bất thường của các hố nước rỗng làm giảm phản lực, đồng thời, trọng lượng của sự xả nước làm tăng lực truyền. Đó là nguyên nhân, thảm họa hố nước có xu hướng xảy ra suốt dòng chảy sau khi trận lũ đã rút đi.
Nước góp phần hóa lỏng tự phát của đá trầm tích giàu đất sét hay đất sét dày, nước có thể là nguyên nhân của trượt đất. Khi bị khấy động, đất sét có thể mất đi cường độ biến dạng, nó bị hóa lỏng vả chảy.
Trượt đất thường xảy ra khi có nhiều mưa. Suốt cơn mưa, tỉ lệ xâm nhập bề mặt (vadose) không bão hòa của đất hay colluvium vượt quá tỉ lệ thấm sâu trong đất dưới colluvium và mặc dù một phần nước đã di chuyển song song thấm dốc. Thảm họa dốc xảy ra khi phản lực giảm nhanh chóng - khi mà hệ số ổn định bé hơn 1.
Sự tăng áp lực nước ảnh hưởng đến nhiều loại trượt đất và hầu hết các trượt đất do nguyên nhân khác thường của quá trình tăng lên bởi áp lực nước trên độ nghiêng vật liệu địa hình.
c - Thực vật
Yếu tố thực vật bị tàn phá hoặc khai thác bất hợp lý sẽ làm mất đi hay thiếu các kết cấu địa chất để giữ đất, dinh dưỡng trong đất và kết cấu đất.
d - Một số nguyên nhân khác
- Xâm thực chân sườn dốc bởi sông hay sóng biển; - Hoạt động của sinh vật:
+ Sự đào bới của động vật; + Sự phát triển của rễ cây; + Sự phân rã của hệ thống rễ. - Do phong hóa:
+ Sự phân rã cơ học của đá dạng hạt; + Lấy đi chất gắn kết trong đá dạng hạt; + Làm khô đất sét.
- Quá trình Karst: Là hiện tượng phong hóa đặc trưng của những miền núi đá vôi bị nước chảy xói mòn. Sự xói mòn không phải do cơ chế lực cơ
học, mà chủ yếu là do khí điôxít cácbon (CO2) trong không khí hòa tan vào nước, cộng với các ion dương của hydro (H+) tạo thành axít cácbonic.
Nguyên nhân ban đầu phải tính đến là sự hoạt động trồi lên của các khối xâm nhập nông á núi lửa trẻ hơn đá vôi. Các khối xâm nhập nông á núi lửa trẻ cùng với việc nâng các lớp đá vôi lên cao như ngày nay còn làm phát sinh động đất, đứt gẫy và núi lửa. Tại giao điểm của các đứt gẫy hoặc các đới đứt gẫy lớn, núi lửa phun lên sẽ làm biến chất đá vôi, biến đá vôi thành vôi sống (CaO) dễ hoà tan trong nước, đồng thời mang vào các đứt gẫy, khe nứt của đá vôi dăm, cuội, dung nham núi lửa và nước ngầm. Dung nham này trong môi trường nước sẽ bị biến thành bùn, sét - kaolin mềm bở dễ bị nước cuốn trôi hoặc lắng chìm vào các khe nứt, lỗ hổng. Nước đã đóng vai trò dọn dẹp lòng hang (cuốn trôi vôi sống, bùn, sét - kaolin) và tạo thành các thạch nhũ cho chúng ta thấy như ngày nay. Xói mòn dọc theo các bờ biển đá vôi.
Địa hình karst tự nó cũng gây ra một số khó khăn cho sự cư trú của con người. Các chỗ đất sụt có thể phát triển dần dần cho đến khi các lỗ hổng bề mặt đủ lớn, nhưng sự xói mòn ngầm là hoàn toàn không biết trước được và mái của các hang động ngầm có thể sập bất ngờ. Những sự kiện như thế gây ra tổn thất cho nhà cửa, gia súc, xe cộ, máy móc, và thậm chí là con người.
- Động đất làm tăng tải trọng trên sườn dốc, làm mất ổn định dốc, gây ra trượt đất;
- Núi lửa phun.
2.2.2. Các nguyên nhân do nhân tạo
a - Khai thác rừng
Nơi mà những hoạt động khai thác rừng được quan sát trong khoảng 20 năm trên nền địa hình vững chắc thì không gia tăng trượt đất, còn ở những vùng đất yếu, nền đất không ổn định thì gia tăng trượt đất và xói mòn nơi đất rừng bị khai thác gỗ.
Tập quán của con người và sự quan tâm đến sinh cảnh là nguyên nhân hầu hết gây nên trượt đất trong khu vực đô thị nơi có mật độ dân số lớn cũng như nhiều đường sá, nhà cửa và khu công nghiệp.
Cấu trúc của những con đường trong khu vực cũng bị ảnh hưởng nghiêm trọng, hệ thống thoát nước, sự di chuyển của mạch nước ngầm bị gián đoạn, ảnh hưởng đến sự sắp xếp khối lượng của lớp vỏ.
c - Và một số nguyên nhân khác
- Các hoạt động khai thác (than, mỏ,...);
- Các công trình điều chỉnh mái dốc hoặc chất tải thêm trên mái dốc; - Rung động từ các nhà máy, giao thông, vật liệu nổ,...
Tóm lại, trượt đất và các hiện tượng liên quan là nguyên nhân đáng kể dẫn đến sự biến mất sự sống. Mặc dù, đây là những hiện tượng tự nhiên nhưng tần suất xuất hiện của nó lại phụ thuộc vào hoạt động của con người.
Dạng địa hình thường gặp nhất là sườn núi. Các loại vật liệu có thể di chuyển với tốc độ khác nhau trên dạng địa hình này, chúng có thể trườn nhẹ hoặc trượt dồn dập với tốc độ đáng kể. Một sườn núi có thể bao gồm một hay nhiều phần tử cấu thành, bao gồm những gợn nhấp nhô, mặt bằng phẳng, sườn trơn, những mảnh vụn,... sự có mặt của các phần tử này liên quan đến khí hậu, loại đất, đá là những nhân tố tác động đến quá trình hình thành các sườn núi. Các vật liệu trái đất chảy, trượt hoặc rơi trên các sườn núi. Sự trượt đất xảy ra có sự kết hợp của quá trình chảy và trượt các vật liệu.
Tác nhân gây ra trượt đất được xác định bởi các yếu tố như độ dốc địa hình, lượng mưa (nước), loại vật liệu gốc (yếu tố thạch học), khí hậu, thảm thực vật, tác động của con người, giao thông, đô thị hóa, thời gian,… Nguyên nhân của hầu hết các vụ trượt đất là do sự tương tác giữa lực làm cho vật liệu trượt và lực chống lại sự di chuyển của vật liệu. Thường lực làm di chuyển
chủ yếu do khối lượng của vật liệu, còn lực cản sinh ra do sự biến dạng của vật liệu. Hệ số ổn định sườn dốc là tỉ số giữa lực cản và lực làm di chuyển vật liệu. Nếu tỉ số lớn hơn 1 thì sườn dốc được coi là vững chắc. Loại đất và đá trên núi ảnh hưởng đến cả dạng và tần số của các trận trượt đất.
Nước cũng góp phần quan trọng trong việc gây nên các trượt đất. Các dòng nước, hồ hay đại dương làm xói mòn các chân núi, làm tăng lực di chuyển các vật liệu. Mực nước tăng làm tăng khối lượng của lớp vật liệu nhưng việc tăng áp lực của nước làm giảm lực cản lên sự di chuyển của vật liệu. Sự tăng áp lực của nước xảy ra trước trượt đất và trong thực tế, nhiều trận trượt đất chính là hậu quả của việc tăng áp lực của nước lên các vật liệu một cách quá mức.
Tác động của con người đến cường độ và sự thường xuyên của các trận trượt đất có thể nói từ mức độ không đáng kể đến vô cùng lớn. Ở những nơi có trượt đất xảy ra mà không phụ thuộc vào tác động của con người, chúng ta cần phải nhận thức rõ để tránh những khu vực nguy hiểm hoặc đưa ra các biện pháp phòng ngừa, bảo vệ. Ở những nơi mà hoạt động của con người làm tăng số lượng cũng như sự khốc liệt của các trận trượt đất, chúng ta phải giảm thiểu rủi ro này đến mức thấp nhất. Trong một số trường hợp, những đập nước, hồ chứa được xây dựng để làm tăng sự di chuyển nước ngầm vào trong núi. Hoạt động đốn gỗ ở những sườn núi không bền chắc sẽ làm tăng xói mòn đất. Ở những vùng đô thị hóa, việc quy hoạch các đồi núi để phát triển cũng làm tăng sự xói mòn.
Để giảm thiểu tối đa mối nguy hiểm của hiện tượng trượt đất, cần thiết phải có sự nhận biết, phòng chống và điều chỉnh quá trình này. Phải kiểm tra, dùng phương pháp bản đồ để xác định vị trí có nguy cơ xảy ra trượt đất. Khi nhận biết được nơi có khả năng xảy ra, cần khoanh vùng, chấm điểm, từ đó giảm thiểu được mối đe dọa. Việc ngăn chặn những vụ trượt đất
quy mô lớn rất khó khăn, nhưng việc đưa ra cảnh báo nguy cơ có thể xảy ra sẽ làm giảm tác động đến mức nhỏ nhất, dù không thể tránh khỏi.
Sự am hiểu về mối đe dọa trượt đất của đa số con người là rất thấp nếu chưa từng có kinh nghiệm trước đó. Hơn nữa, những người dân cư trú gần những khu vực dễ xảy ra trượt đất thì lại rất khó tiếp cận với những thông tin về công nghệ hiện đại để có những kiến thức về phòng chống trượt đất.
Vì vậy, cần phải có nhiều hơn nữa những dự án, những nghiên cứu mang tính thực tiễn đi vào đời sống xã hội để mọi người dân được tiếp cận thông tin và trang bị cho họ những kiến thức cơ bản về phòng tránh những hậu quả của tai biến môi trường gây ra.
2.3. Xác định mức độảnh hưởng của từng nguyên nhân chủ yếu gây ra trượt đất ra trượt đất
2.3.1. Ảnh hưởng của nguyên nhân chủ yếu gây ra trượt đất
a - Ảnh hưởng của yếu tốđộ dốc đến trượt đất
Độ dốc địa hình, đặc biệt là độ dốc sườn là yếu tố tiềm năng quan trọng mang tính quyết định trong việc hình thành và phát sinh trượt đất. Độ dốc địa hình càng lớn, khả năng xảy ra trượt đất càng cao, sườn càng gồ ghề càng thuận lợi cho khe rãnh xói mòn phát triển và càng dễ phát sinh trượt đất. Phần lớn các vụ trượt đất đã xảy ra đều nằm trên những sườn có độ dốc lớn.
Độ dốc địa hình được thể hiện thông qua góc dốc, khi góc dốc α bằng 0° thì sẽ không xảy ra trượt.
b - Ảnh hưởng của yếu tố lượng mưa đến trượt đất
Mưa đóng vai trò quan trọng đối với quá trình trượt đất.
Thực tế kiểm chứng cho thấy những vùng có lượng mưa lớn đồng thời cũng là những vùng hay xảy ra trượt đất. Để đánh giá ảnh hưởng của lượng
mưa trung bình năm đến trượt đất, căn cứ vào số liệu thống kê lượng mưa trung bình hàng năm cho khu vực nghiên cứu.
c - Ảnh hưởng của yếu tố khoảng cách đến đường giao thông đến trượt đất
Qua khảo sát thực tế cho thấy, phần lớn các điểm trượt đất đều phân bố gần đường giao thông. Quá trình xây dựng đường giao thông làm mất ổn định của sườn dốc, từ đó dễ gây nên trượt đất. Các tuyến đường dễ xảy ra trượt đất thường là các tuyến quốc lộ và tỉnh lộ, nơi độ rộng đường đủ lớn để xe cơ giới vận hành qua lại. Sử dụng phương pháp xác định yếu tố khoảng cách tới các đường giao thông trong đánh giá trượt đất đã được nhiều tác giả nghiên cứu