3.1.2. Nguy cơ trượt đất đá (E4 - E12)
Tiêu chí nguy cơ trượt đất đá là một trong các cơ sở đánh giá mức độ phơi bày do trượt đất đá, khu vực có nguy cơ trượt đất đá càng cao thì mức độ phơi bày do tai biến càng lớn. Tiêu chí này được đánh giá dựa trên 9 chỉ số là tỉ lệ diện tích khu vực có nguy cơ trượt theo 9 tác nhân gây ra/cường hóa trượt đất đá. Ngồi chỉ số lượng mưa có nguồn dữ liệu từ niên giám thống kê, các chỉ số cịn lại có dữ liệu từ các bản đồ khơng gian. Các chỉ số này được chuẩn hóa định lượng dựa trên quy trình (**) đã được đề cập ở trên.
3.1.2.1. Lượng mưa (E4)
Theo số liệu quan trắc khí tượng thủy văn tỉnh Hà Giang qua các năm 2010 - 2014 (Hình 3.10), có thể nhận thấy lượng mưa tập trung cao vào khoảng thời gian từ tháng 6 đến tháng 8 và cao nhất vào tháng 7, đặc biệt vào tháng 7 năm 2013, lượng mưa rất lớn đạt gần 1100mm. Thực tế thông qua các ghi nhận về trượt đất đá đã xảy ra và quan trắc hiện trạng cho thấy thời gian mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 8 là khoảng thời gian thường xảy ra trượt đất đá trên sườn dốc nhiều nhất. Như vậy, không phải mùa mưa nào cũng gây trượt đất đá mà chỉ trong trường hợp mưa lớn kéo dài (thường liên tục từ 2 đến 4 ngày) và cường độ mưa lớn mới gây nên hiện tượng trượt đất đá. Lượng mưa lớn kéo dài là nguồn bổ sung quan trọng cho nước dưới đất, nước mưa ngấm xuống sâu làm bão hòa đất đá ở sườn dốc dẫn đến độ bền đất đá giảm, từ đó thúc đẩy q trình trượt. Một phần nước mưa khơng kịp ngấm xuống dưới sẽ chảy tràn trên mặt đất làm xói mịn đất đá, gây ra hiện tượng mương xói và rãnh xói gây mất ổn định sườn dốc. Nước mưa cịn thúc đẩy q trình phong hóa hóa học, đất trở lên tơi xốp kém ổn định và dễ dàng dịch chuyển xuống dưới sườn dốc.
Hình 3.10. Biểu đồ lƣợng mƣa tỉnh Hà Giang qua các năm 2010 – 2014
(Nguồn: Niên giám thống kê tỉnh Hà Giang, 2014)
Lượng mưa là một trong những tác nhân gây trượt đất đá, tuy nhiên khu vực nghiên cứu là trên diện tích nhỏ, vì vậy khi xét đến yếu tố này chỉ xét đến mối quan
hệ giữa thời gian và tần suất trượt đất đá xảy ra, do giá trị chỉ số cho từng thôn là đồng đều khơng có sự phân dị khi diện tích khu vực nghiên cứu quá nhỏ.
3.1.2.2. Độ dốc (E5)
Độ dốc địa hình là một trong những yếu tố quan trọng quyết định quá trình trượt đất đá. Để đánh giá mức độ trượt đất đá theo các khoảng độ dốc khác nhau, ở đây giả định các yếu tố gây trượt đất đá khác như địa chất cơng trình, địa mạo,.... là khơng đổi trên toàn bộ khu vực nghiên cứu. Độ dốc được phân chia thành nhiều nhóm độ dốc khác nhau với thang độ dốc được chia khoảng bằng phương pháp natural break trên phần mềm ArcGIS là hơi dốc 0,04-17 độ; dốc vừa: 17-26 độ; dốc 26-34 độ; rất dốc 34-44 độ; dốc đứng và vách treo 44-69 độ (Hình 3.11).
Bảng 3.1. Tỉ lệ phân bố khối trƣợt trên từng khoảng độ dốc Khoảng độ dốc (độ) Khối trƣợt lớn Khối trƣợt trung bình Khối trƣợt nhỏ Diện tích (km2) Mật độ khối trƣợt/km2 Tỉ lệ phân bố khối trƣợt (%) Giá trị chuẩn hóa 0,04-170 0 5 14 7,30 0,36 25 0,60 17-260 4 12 19 12,59 0.485 33 1,00 26-340 4 10 12 10,98 0,445 31 0,80 34-440 1 0 7 6,83 0,163 11 0,40 44-690 0 0 0 1,92 0 0 0,20
Sau khi phân khoảng và tính tốn mật độ khối trượt trên từng khoảng (Bảng 3.1), kết quả tính tốn cho thấy phần lớn trượt đất đá xảy ra ở khoảng độ dốc từ 17- 26 độ (33,26%) và từ 26-34độ (30,53%). Đây cũng chính là độ dốc đặc trưng của quá trình trượt đất đá trong khu vực nghiên cứu. Từ kết quả nghiên cứu này, có thể thấy rằng trượt đất đá xảy ra trên thực tế không phải chỉ dựa trên độ dốc lớn. Những khu vực nằm trong nhóm độ dốc này do có vật liệu bở rời, vỏ phong hóa dày, tính gắn kết vật liệu yếu, dễ phát sinh trượt. Nơi có độ dốc cao 44 - 69 độ ít xảy ra trượt đất đá, khu vực này dốc, lớp phủ thực vật dày chủ yếu là rừng nguyên sinh và ít bị tác động bởi hoạt động của con người.
Hình 3.12. Giá trị chỉ số độ dốc E5 theo từng thôn trong xã Nấm Dẩn
Dựa trên kết quả tính tốn, phân tích trên, giá trị E đối với chỉ số độ dốc (E5) sẽ được chuẩn hóa theo tỉ lệ phân bố khối trượt ở từng khoảng độ dốc (Bảng 3.1), trong đó nhóm có trọng số cao nhất là nhóm độ dốc 17 – 26độ. Biểu đồ giá trị chỉ
số E5 phân bố ở từng thơn (Hình 3.12) cho thấy thơn Na Chăn có nguy cơ trượt cao nhất, và thấp nhất ở thôn Nấm Dẩn trong phạm vi chỉ xét tác nhân do độ dốc.
3.1.2.3. Hướng dốc (E6)
Hướng dốc khu vực xã Nấm Dẩn có tác động gián tiếp đến q trình trượt đất đá thơng quan mối quan hệ tương hỗ giữa địa hình và khí hậu. Sườn có hướng đón gió thì có độ ẩm, lớp phủ thực vật khác với sườn khuất gió, điều này cũng sẽ dẫn đến mức độ ổn định của sườn khác nhau. Ngồi sự tác động đến khí hậu, hướng dốc cịn có tác động đến hiện tượng trượt đất đá thông qua cấu trúc thạch học bên dưới.
Hình 3.13. Biểu đồ phần trăm diện tích trƣợt đất đá theo 8 hƣớng dốc địa hình
Sơ đồ hướng dốc thể hiện hướng bề mặt sườn dốc được tính từ DEM và chia thành 8 hướng và được chuyển sang giá trị từ 0 đến 360 độ tương đương với 8 khoảng là hướng Bắc (337,5 – 22,5 độ), Đông Bắc (22,5 - 67,5 độ), Đông (67,5 – 112,5 độ), Đông Nam (112,5 – 157,5 độ), Nam (157,5 – 202,5 độ), Tây Nam (202,5 – 247,5 độ), Tây (247,5 – 292,5 độ), Tây Bắc (292,5 – 337,5 độ). Các phân lớp này
được sử dụng để tính mật độ và tỉ lệ các khối trượt theo hướng phơi sườn. Theo kết quả tính tốn mật độ khối trượt thì trượt đất đá khu vực nghiên cứu tập trung ở những vùng có hướng Tây Nam (22%) (Hình 3.13). Đây là hướng hồn lưu chính nóng và ẩm vào mùa mưa trong khu vực nghiên cứu.
Hình 3.14. Giá trị chỉ số E6– hƣớng dốc theo từng thơn
Kết quả tính tốn (Hình 3.14) cho thấy nguy cơ trượt đất đá do hướng phơi sườn cao nhất ở các thôn Nấm Chanh, Nấm Dẩn và Thống Nhất và thấp nhất ở các thôn Nấm Chà và Ngam Lâm.
3.1.2.4. Phân cắt ngang (E7)
Chiều rộng của sườn dốc được thể hiện qua chỉ số phân cắt ngang địa hình. Cũng như mức độ dập vỡ, nứt nẻ, mức độ cắt ngang địa hình phản ánh tính liên tục, mức độ liền khối của đất đá. Các đặc tính định lượng của sự phân cắt ngang địa hình phụ thuộc vào tỷ lệ và chức năng của bản đồ. Thông thường người ta thường dùng chỉ số độ dài của mạng lưới thủy văn trên diện tích 1km2 được quy định như giá trị trung bình hoặc theo lưu vực sơng. Mật độ phân cắt ngang địa hình được hiểu là tổng độ dài tất cả các rãnh xâm thực, khe xói (dịng chảy tạm thời), sông suối (dịng chảy thường xun) trên một diện tích nhất định nào đó (1km2).
Hệ thống sông suối là bức tranh thể hiện kết quả sự phân cắt địa hình dưới tác động của dịng chảy. Nước trên bề mặt địa hình rất nhạy cảm và linh động với sự thay đổi của địa hình. Vì thế, nó cũng phản ánh phần nào chế độ kiến tạo của khu
vực mà cụ thể là nhiều hệ sơng suối được hình thành từ các hệ thống đứt gãy. Mật độ phân cắt ngang thể hiện sự phân cắt theo chiều ngang của địa hình, là thơng số xác định gián tiếp nguy cơ xảy ra trượt đất đá.
Hình 3.15. Sơ đồ phân cắt ngang xã Nấm Dẩn
Sơ đồ phân cắt ngang hay hệ thống thủy văn khu vực được chiết xuất từ DEM (Hình 3.15). Sử dụng công cụ Arc Hydro Tool trong ArcGIS để xây dựng mạng lưới hệ thống dòng chảy và nội suy ra bản đồ mật độ phân cắt ngang địa hình, thể hiện tổng chiều dài mạng lưới sơng suối (km) trên diện tích (km2). Sau đó, tính tốn tỉ lệ phân bố khối trượt của các nhóm phân cắt ngang địa hình dựa trên tính mật độ khối trượt. Thơng qua giá trị mật độ khối trượt/km2, trượt đất đá chủ yếu xảy ra trên lớp phân cắt ngang có mật độ giá trị từ 3,527 – 5,495 (km/km2) và 2,477–
3,527 (km/km2) với lần lượt tỉ lệ là 58% và 22%. Điều này thể hiện đúng với thực tế mật độ dòng chảy càng cao, tập trung gần lưu vực sông và hạ lưu của những nhánh suối, sườn dốc có nguy cơ trượt cao.
Bảng 3.2. Tỉ lệ phân bố khối trƣợt trên từng khoảng phân cắt ngang Nhóm phân cắt ngang (km/km2) Số khối trƣợt Diện tích (km2) Mật độ khối trƣợt/km2 Tỉ lệ phân bố khối trƣợt % Giá trị chuẩn hóa Lớn TB Nhỏ 0 – 0,750 1 0 0 6.69 0.05 2 0.2 0,750 – 1,628 0 3 8 9.59 0.16 7 0.4 1,628 – 2,477 2 6 9 11.05 0.27 11 0.6 2,477 – 3,527 3 7 14 7.81 0.53 22 0.8 3,527 – 5,495 3 11 21 4.21 1.37 58 1
Dựa vào kết quả phân tích trên, giá trị chỉ số phơi bày E7 - phân cắt ngang địa hình được chuẩn hóa về giá trị từ 0-1 ở từng thơn (Hình 3.16). Kết quả cho thấy mức độ nguy cơ trượt bởi tác nhân phân cắt ngang cao nhất ở thôn Na Chăn (giá trị chỉ số đạt 0,151). Thơn Na Chăn có diện tích phân bố nhóm mật độ sông suối 3,527– 5,495 lớn trong khi ở thôn Lủng Cháng, diện tích phân bố lớp phân cắt ngang mật độ 3,527– 5,495 (km/km2) không đáng kể. Do vậy, nguy cơ trượt đất đá thôn Lủng Cháng thấp nhất so với các thơn cịn lại.
3.1.2.5. Phân cắt sâu (E8)
Độ cao tương đối của địa hình là biên độ dao động về độ cao của bề mặt đất, nghĩa là độ chênh cao tương đối giữa đỉnh các địa hình dương với đáy các dạng địa hình âm gần nhất. Yếu tố này thể hiện vai trị năng lượng của địa hình. Khi độ cao tương đối càng lớn thì năng lượng địa hình càng cao, điều này kích thích q trình dịch chuyển của đất đá xảy ra mạnh hơn và động năng va đập của đất đá thể hiện sự khốc liệt rõ nét hơn. Người ta thường thể hiện độ cao tương đối này qua chỉ số phân cắt sâu địa hình. Khi tính tốn trên GIS chỉ số này được xác định bằng việc tính độ chênh cao địa hình (mét) tại mỗi ơ lưới vng có diện tích 1km2 trên bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000.
Bằng phương pháp Natural break trong ArcGIS, giá trị phân cắt sâu được chia thành 5 nhóm lớp là 168-314; 341-428; 428-511; 511-614; 614-799 (m/km2). Sau khi xác định mật độ khối trượt ở các lớp phân cắt sâu, kết quả cho thấy trượt đất đá tập trung ở hai nhóm phân cắt sâu 341 - 428 và 428 – 511 (m/km2). Kết quả này cũng thể hiện được mối quan hệ giữa trượt đất đá và phân cắt sâu: độ chia cắt sâu càng mạnh thì trượt đất đá càng lớn, nhưng mối quan hệ này không hẳn sẽ là tuyến tính. Địa hình dốc và chiều dài sườn dài làm tăng sự tác động của các tác nhân phong hóa, vỏ phong hóa nên trượt đất đá thường xuyên xảy ra.
Giá trị chỉ số phơi bày phân cắt sâu E10 được tính tốn ở từng thơn sau khi giá trị trọng số nguy cơ trượt của mỗi nhóm lớp phân cắt sâu được xác định. Dựa vào mật độ khối trượt ở từng nhóm lớp phân cắt sâu, giá trị trọng số nguy cơ trượt nhóm phân cắt sâu từ 341 - 428 cao nhất. Kết quả giá trị E10 được thể hiện trên hình đã cho thấy thơn Na Chăn và khu vực Đèo Gió đạt mức cao nhất xấp xỉ 0,157. Giá trị chỉ số E10 ở hai thôn Nấm Dẩn và thôn Nấm Chà thấp nhất do vậy khả năng trượt xảy ra do tác nhân phân cắt sâu là thấp nhất (Hình 3.17).
3.1.2.6. Độ cao địa hình (E9)
Hình 3.18. Sơ đồ mơ hình số độ cao DEM xã Nấm Dẩn
Độ cao địa hình (DEM) là một yếu tố liên quan chặt chẽ tới quá trình trượt đất đá, đặc biệt đối với xã Nấm Dẩn là vùng núi cao có địa hình phân cắt, xâm thực, bóc mịn
mạnh. DEM được xây dựng trên cơ sở nội suy và sửa lỗi từ các đường đồng mức địa hình có thuộc tính độ cao trên diện tích 396233 pixels của xã Nấm Dẩn (Hình 3.18). Dựa theo tính tốn phần trăm diện tích trượt đất đá đất trong DEM, ta thấy diện tích trượt đất đá trong các nhóm DEM được phân bổ trong các nhóm có địa hình với độ cao từ 782 – 1024 là chủ yếu. Độ cao khu vực này diễn ra chủ yếu các trượt chảy đặc trưng với diện tích lớn. Các nhóm cao độ địa hình khác diện tích trượt đất đá nhỏ.
Hình 3.19. Giá trị chỉ số phơi bày E9 độ cao địa hình theo từng thơn
Dựa trên kết quả phân nhóm theo độ cao địa hình và tính tốn trọng số, giá trị chỉ số phơi bày E9 đã được xác định cho từng thôn trong khu vực nghiên cứu (Hình 3.19). Kết quả đã cho thấy các thơn Đồn Kết, Nấm Chiến, Lủng Mở và Nấm Dẩn là các thơn có khả năng trượt cao hơn so với các thơn cịn lại khi chỉ xét đến tác nhân độ cao địa hình.
3.1.2.7. Vỏ phong hóa (E10)
Q trình phong hố đá gốc là nguyên nhân quan trọng gây trượt đất đá. Quá trình phong hố làm cường độ, kết cấu giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho nước dễ xâm nhập vào mái dốc. Trên sườn dốc nếu lớp vỏ phong hóa càng dày, mức độ phong hóa càng triệt để thì khả năng trượt càng lớn . Dựa trên các nghiên cứu đã có , khu vực Nấm Dẩn thuộc kiểu vỏ phong hóa bóc mòn , nhạy cảm cao, cơ ̣ng thêm địa hình khu vực Nấm Dẩn có độ phân cắt lớn nên hiện tượng trượt và rửa trơi của vỏ phong hóa xảy ra tương đới rõ nét . Do ảnh hưởng của quá trình phong hóa , các đá bị mềm bở và dễ dàng bị tác động của các dòng ta ̣m thời hoă ̣c áp suất thủy tĩnh dẫn
đến trượt đất đá nghiêm trọng. Việc các đá bị dập vỡ do hoạt động kiến tạo, quá trình phân cắt địa hình càng tạo điều kiện thuận lợi cho vỏ phong hóa phát triển.
Vỏ phong hóa ở khu vực Nấm Dẩn có bề dầy biến đổi từ 0 đến hơn 10m, những nơi có bề dầy lớn thường liên quan đến những khu vực hoạt động kiến tạo mạnh, mức độ phân cắt địa hình lớn và phức tạp. Đá gốc trong khu vực Nấm Dẩn chủ yếu là các đá granitoid với thành phần khá giàu khoáng vật feldspat và mica . Với đặc tính của feldspat khi bị phong hóa sẽ biến đổi thành sét kaolinit , lớ p sét kaolinit này đóng vai trò như mô ̣t lớp đê ̣m dễ bi ̣ trượt trên các lớp đất đá khác, cộng thêm đặc khối hình thái dạng vảy mỏng do tính chất cát khai tốt của mica càng tạo điều kiện cho hiện tượng trượt đất đá xảy ra.
Hình 3.20. Tỉ lệ phân bố các kiểu phong hóa và giá trị E10 (VPH) theo từng thơn
Kết quả nghiên cứu thực tế cho thấy hầu hết các điểm trượt đất đá đều xảy ra trong khu vực tồn ta ̣i lớp vỏ phong hóa bóc mòn đă ̣c biê ̣t là đới với kiểu vỏ phong hóa bóc mịn , phụ kiểu saprolit - phong hóa mạnh. Do vậy, giá trị E đối với chỉ số VPH được xác định dựa trên phương pháp tính quy đổi theo thang điểm từ 0 - 1 trong đó trọng số cao nhất đến thấp nhất lần lượt cho kiểu VPH bóc mịn phụ kiểu saprolit, saprock và VPH tích tụ. Từ biểu đồ hình 3.13, có thể nhận xét rằng nguy cơ trượt do hiện tượng phong hóa tương đối đồng đều giữa các thôn, tuy nhiên thôn