I. GIỚI THIỆU
5. Dự báo và giảm thiểu tai biến động đất
Dự báo chính xác khu vực xảy ra động đất, thời điểm xuất hiện động đất là biện pháp tích cực nhất làm giảm thiểu tai biến động đất. Trên cơ sở dự báo mức độ rung động mặt đất và tần suất xuất hiện rủi ro động đất, người ta tổ chức quy hoạch sử dụng đất một cách an toàn hợp lý. Dự báo cấp độ rung động mặt đất là cơ sở xác định tiêu chuẩn thiết kế xây dựng , làm cho các công trình có thể chịu đựng được mức độ rung động cao nhất có thể có, nhờ đó có thể giảm thiểu tai biến phát sinh do động đất. Công tác dự báo động đất đã được các nhà địa chấn học tập trung nghiên cứu trong nhiều năm qua. Nhiều phương pháp dự báo động đất đã được đề xuất với các mức độ thành công khác nhau[23].
5.1. Phân vùng dự báo nguy cơ tai biến động đất
Mục tiêu công tác phân vùng dự báo nguy cơ tai biến động đất là khoanh định các vùng có mức độ rủi ro động đất khác nhau. Mỗi vùng lại được phân chia theo các cấp độ rung động và dự báo tổn thất, từ đó làm cơ sở cho việc dự báo tổn thất tiếp theo. Quy trình phân vùng dự báo nguy cơ tai biến động đất gồm ba bước, cụ thể như sau:
- Phân vùng phát sinh động đất - Phân vùng cấp độ rung động - Dự báo quy mô tổn thất
Công tác nghiên cứu thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ tai biến động đất được thực hiện phổ biến ở nhiều nước - theo các mức độ khác nhau , trong đó có Việt Nam.
Trên cơ sở phân tích các tài liệu lịch sử, tài liệu điều tra thực tế và số liệu thu thập từ các trạm quan trắc cho đến năm 1995, Nguyễn Đình Xuyên [6] đã xác định tần suất xuất hiện động đất trên các vùng thuộc lãnh thổ Việt Nam .
Bảng 10 : Tần suất động đất ở các vùng lãnh thổ Việt Nam [6]
Vùng Tần suất xuất hiện
M≥4,5 I ≥ 6 M≥5,0 I ≥ 7 M≥5,5 I≥7 - 8 M≥6,0 I ≥ 8 M≥6,5 I ≥ 8 Miền Bắc Việt Nam
Miền Nam Việt Nam Vùng Đông Bắc Việt Nam
Vùng Tây Bắc Việt Nam
0,6017 0,1585 0,0803 0,5029 0,2251 0,0525 0,6283 0,1988 0,873 0,0174 0,0103 0,0734 0,0338 0,0037 0,0300 0,0136 0,0111 Bảng 11 : Các vùng phát sinh động đất mạnh trên lãnh thổ Việt Nam [6]
Cường độ rung động (Độ richter) Vùng Cường độ rung động (độ richter) Vùng
6,8 Sơn La 5,5 Cao Bằng – Tiên Yên ; Cẩm Phả; Phong Thổ - Than Uyên; Mường La – Chợ Bờ; Đông Bắc trũng Hà Nội; Sông Đà, Sông Lô; Rào Nạy, Mường Nhé; Hạ lưu sông Mã; Khe Giữa – Vĩnh Linh; Huế; Trà Bồng; Đà Nẵng, Tam Kỳ; Phước Sơn; Sông Ba; Sông Pô Cô; Ba Tơ – Củng Sơn; kinh tuyến 109,5 , Thuận Hải – Minh Hải; Tuy Hòa – Củ Chi; Vũng Tàu – Tôn Lê Sáp; Sông Hậu; Phú Quý 6,5 Sông Mã – Fumâytun 6,0 Đông Triều Sông Hồng – Sông Chảy Sông Cả - Khe Bố
Hình 18 : Bản đồ phân vùng dự báo cấp độ rung động [21] - Tần suất lặp lại : B1≥ 0,005 (chu kỳ ≤ 200 năm )
- Xác suất xuất hiện chấn động : P ≥ 0,1 trong 20 năm.
Trên hình 18 là bản đồ phân vùng dự báo cấp độ rung động (rung động cực đại Imax) theo thang MKS-64 đã được Nguyễn Đình Xuyên thành lập trên cơ sở đánh giá nền đất chung có độ bền vững trung bình (tương ứng với nền sét và sét cát) với độ sâu mực nước ngầm là 2 – 5m).
5.2. Dự báo thời điểm xuất hiện động đất
Ngày nay công tác dự báo động đất đã đạt nhiều thành công, người ta có thể dự báo được khoảng thời gian xuất hiện động đất, tuy nhiên việc dự báo chính xác thời điểm xuất hiện động đất, hiện vẫn còn là một thách thức đối với ngành dự báo động đất. Cho đến nay có nhiều phương pháp dự báo đã được đề xuất, nhưng chưa cò phương pháp nào hoàn toàn thành công. Một số phương pháp dự báo động đất phổ biến có thể kể đến như sau:
5.2.1. Phương pháp thống kê
Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất và có lịch sử lâu đời nhất. Qua nghiên cứu những biểu hiện của các sinh vật và môi trường ở các vùng trước khi xảy ra động đất, người ta rút ra những nhận định như sau:
- Các sinh vật, đặc biệt là những loài bò sát, thường rất nhạy cảm với những rung động, cũng như những tiếng ì ầm trong nền đất. Do vậy, trước mỗi trận động đất chúng thường bị hoảng loạn , và có hành vi bất thường; càng gần đến thời điểm bùng phát động đất thì hanh vi bất thường càng gia tăng.
- Do rung động, nền đất sẽ có những biến động bất thường như các giếng bị mất nước, trên nền đất các khe nứt cũ phát triển và xuất hiện các khe nứt mới, biểu đồ địa chấn diễn biến bất thường…
Thống kê các biểu hiện bất thường của sinh vật và của nền đất, so sánh chúng với những biểu hiện bất thường của những trận động đất lịch sử, từ đó có thể dự báo thời điểm xuất hiện động đất.
Phương pháp này trong thực tế đã có thành công, như đã dự báo chính xác trận động đất ở Thiên Sơn – Trung Quốc vào tháng 2 năm 1975, dân chúng được sơ tán trước hai ngày, do vậy động đất tàn phá cả thị trấn Hải Thành nhưng không có thương vong. Tuy nhiên, sự thành công của phương pháp này không ổn định vì ngay sau đó phương pháp
này không dự báo được trận động đất 7,9 độ richter ở Đường Sơn vào tháng 7 năm 1976, do vậy làm cho gần 100.000 người thương vong.
5.2.2. Phương pháp thay đổi điện trường (phương pháp VAN)
Đây là phương pháp dự báo của các nhà địa chấn Hy Lạp.
Do rung động độ lỗ hổng của nền đất đá khu vực sẽ thay đổi và thường kéo theo sự tahy đổi độ ẩm của khối nền, do vậy làm thay đổi điện trở suất trong khối nền. Từ nguyên tắc này cho phép dự báo thời điểm bộc phát thông qua sự thay đổi điện trường của nền đất. Tuy nhiên với những động đất nhẹ, hoặc do cấu tạo nền đất, sự thay đổi điện trường quá nhỏ, các phương tiện thiết bị không thể ghi nhận được do vậy không thể dự báo được.
5.2.3. Phương pháp gia tăng thể tích
Khi bị rung động, trong nền đất đá của vùng sẽ phát triển nhiều khe nứt nhỏ ( về
nguyên tắc những khe nứt này sẽ làm chậm sự lan truyền của các sóng chấn động ), kết
quả làm tăng thể tích của khối nền trước khi xảy ra sự đổ vỡ. Do vậy khi theo dõi sữ biến
dạng khối nền có thể cho phép dự báo sự bộc phát của động đất.
5.3. Các biện pháp giảm thiểu tổn thất do tai biến động đất
Tai biến động đất gây nhiều tổn thất về người và tài sản, do vậy trên những vùng lãnh thổ có rủi ro tai biến, động đất (như Nhật, Đài Loan…) con người luôn tìm những biện pháp để giảm thiểu tổn thất. Một trong những biện pháp tích cực làm giảm thiểu tổn thất là quy hoạch sử dụng đất hợp lý, những quy định chặt chẽ về thiết kế cơ sở hạ tầng và các công trình xây dựng nhằm chống đổ vỡ tương ứng với cấp quy mô rung động của vùng. Cấp quy mô được chọn để xác lập tiêu chuẩn là cấp rung động cao nhất và có tần suất xuất hiện lớn nhất. Một số biện pháp nhằm giảm thiểu tổn thất đã và đang được áp dụng là:
5.3.1. Biện pháp làm giảm thiểu sự sụp đổ
Như đã phân tích ở phần trên, sóng S gây nứt nẻ mặt đất, làm các vật kiến trúc có chiều cao bị dao động và từ đó phát sinh gia tốc từ đó phát triển độ lệch tâm của các công trình, tạo nên dao động xoắn , và lực cắt xé; trong lúc đó sóng P gây ảnh hưởng đến các kết cấu dạng tuyến. Do vậy sóng S sẽ gây nguy hiểm cho các công trình trên bề mặt; mức độ nguy hiểm liên quan với chiều cao các công trình và theo cấp độ rung động.
Nhằm giảm thiểu sự đổ vỡ của công trình, ngoài việc chọn vật liệu có kết cấu chịu đựng được sự rung động thì việc thiết kế công trình chịu đựng được sự dao động là một trong những biện pháp quan trọng. Ba nguyên tắc cơ bản trong thiết kế công trình chịu được dao động là:
- Cô lập công trình với các sóng chấn động. - Bổ sung bộ phận giảm chấn/ hấp thụ năng lượng. - Kiểm soát chủ động.
Theo nguyên tắc kiểm soát chủ động, người ta thiết kế hệ thống điều chỉnh dao động trên đỉnh của các công trình cần ưu tiên bảo vệ. Hệ thống này điều chỉnh dao động của khối kiến trúc theo chiều ngược lại với chiều dao động của nền để triệt tiêu dao động của nền. Kiểu thiết kế này hiện chưa phổ biến.
Theo nguyên tắc cô lập và giảm chấn, người ta thiết kế hệ thống giảm sốc bên dưới các công trình(hình 19 a,b,c,d) và bộ phận hấp thụ năng lượng ở dạng khung trụ chống và khung (hình 20 a,b)
Hình 19 : Hệ thống cô lập và giảm sốc ở các công trình[22] a) Nền kép có tầng hầm
b) Nền có đệm ở khoảng giữa chiều cao của cột tầng hầm c) Đệm cao su dùng để cách ly không giảm chấn
d) Có đệm cao su cách ly giảm chấn
Hình 20 : Hệ thống giảm chấn ở các công trình [22] a) Khung trụ chống
b) Lõi cứng và khung: bộ giảm chấn hấp thụ năng lượng phân bố
Thiết kế vạn năng tự động cho hệ thống cấp nước và khí đốt. Các hệ thống van này sẽ tự động khóa đường dẫn của khí đốt và nước khi sự rung động mặt đất vượt quá ngưỡng an toàn cho phép.
5.3.3. Biện pháp làm giàm thiểu đứt vỡ hệ thống đường ống
Thiết kế phân đọan đường ống, sử dụng các đầu nối mềm chịu đựng được sự xê dịch không đều của nền (tương tự như thiết kế đường ống trên vùng có cấu trúc nền phức tạp, đặc điểm địa chất công trình biến động lớn)
5.3.4. Biện pháp làm giảm thiểu thiệt hại về người
Xây dựng quy trình diễn tập ứng phó với tình trạng khẩn cấp , bao gồm phương pháp báo động , giáo dục ý thức ứng phó với tai biến cho cộng đồng dân cư.
