Nội dung nghiên cứu địa mạo phục vụ giảm thiểu tác hại do tai biến

8. Cấu trúc luận án

1.2.3. Nội dung nghiên cứu địa mạo phục vụ giảm thiểu tác hại do tai biến

trƣợt lở đất, lũ bùn đá

a) Nghiên cứu các nhân tố thành tạo địa hình và phát sinh tai biến

Theo phương pháp luận của địa mạo học, địa hình được xem như là những sự vật có phát sinh, phát triển theo lôgic tiến hóa và là kết quả của tác động tương hỗ và đồng thời lên bề mặt Trái đất của các quá trình nội sinh và ngoại sinh. Hai nhóm động lực này luôn đồng thời tồn tại và gây những tác động ngược nhau đối với mặt đất. Tùy thuộc vào tương quan mạnh hay yếu giữa chúng mà địa hình mặt đất sẽ phát triển theo những khuynh hướng khác nhau. Địa hình luôn có những mối liên hệ cụ thể và chặt chẽ với đặc điểm của môi trường địa lí, xem nó như là một trong những hợp phần của môi trường vốn có khả năng tự điều chỉnh, nghĩa là nó luôn luôn có quan hệ tương hỗ và quan hệ chi phối nhân-quả với những hợp phần khác của môi trường địa lý. TLĐ, LBĐ là các quá trình địa mạo, khi nghiên cứu các dạng tai biến này ta phải chú ý đầy đủ đến toàn bộ quan hệ qua lại phức tạp giữa các địa quyển: thạch quyển, khí quyển, thủy quyển và sinh quyển, kể cả những tác động của con người. Đó là những nhân tố hình thành và phát sinh tai biến.

a) Nghiên cứu hình thái, kiến trúc và nguồn gốc của địa hình trong mối liên hệ với tai biến

Diện mạo bên ngoài, hay là hình thái địa hình có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với sự phân bố lại vật chất và các dạng năng lượng tự nhiên trên bề mặt Trái đất. Hình thái chi phối hoạt động của các quá trình tạo thành và cải biến địa hình, quy định khả năng sử dụng địa hình cho những mục đích khác nhau, và nhiều khi phản ánh những thông tin quan trọng về địa chất, nhất là thạch học và kiến tạo. Mỗi loại tai biến xảy ra đều theo những quy luật nhất định và chúng chịu sự chi phối bởi các yếu tố địa hình, địa mạo khác nhau, tuỳ theo mỗi yếu tố

nổi trội mà hình thành nên từng loại hình tai biến đặc trưng cho chúng. Đối với các tai biến về trượt lở, đổ lở, xói mòn đất, thường xảy ra phổ biến ở những vùng núi cao, sườn dốc quá trình xâm thực sâu là chủ yếu. Trong khi đó ở vùng độ chênh cao địa hình không lớn, chủ yếu tích tụ các trầm tích bở rời do đó quá trình xâm thực ngang lại chiếm ưu thế dẫn đến tai biến trượt, xói lở bờ của các sông lớn. Còn ở những vùng trũng giữa núi, xuất hiện chủ yếu loại hình tai biến LQ, LBĐ, bởi vì đây là nơi phát triển phổ biến mạng sông suối có dạng hội tụ, ở xung quanh vùng trũng, địa hình có độ chênh cao lớn, sườn dốc, khi có mưa lớn, nước kèm theo các sản phẩm trượt từ trên cao dồn tụ tại đây, gây ra hiện tượng tai biến nói trên. Do đó nghiên cứu, phân tích và xác định không gian các dạng địa hình, phân loại độ dốc cũng như các quá trình địa mạo rõ ràng là cần thiết, nó sẽ giúp cho chúng ta hiểu rõ hơn nguyên nhân nào là chính gây ra cho từng loại tai biến khác nhau và làm cơ sở cho việc phân vùng dự báo tiềm năng gây tai biến. Trên cơ sở nghiên cứu hiện trạng tai biến ở khu vực cũng như phân tích chi tiết một số khu vực điển hình sẽ rút ra được một số quy luật về mối quan hệ giữa hình thái, kiến trúc và nguồn gốc của địa hình đối với tai biến TLĐ, LBĐ.

b) Những đặc trưng địa mạo liên quan tới tai biến TLĐ, LBĐ

Ngày nay, về lí thuyết người ta đã biết những tác nhân chủ yếu của các tai biến TLĐ, LBĐ nhưng chưa có trường hợp nào chỉ rõ cu ̣ thể vì sao nơi này hay nơi kia bi ̣ tai biến và vì sao nhiều khi chúng cứ lă ̣p đi lă ̣p la ̣i trên cùng mô ̣t đi ̣a bàn. TLĐ, LBĐ khi xảy ra đều làm biến đổi địa hình và tùy vào những điều kiện địa mạo nhất định mới xuất hiện các tai biến này. Nghiên cứu những đặc trưng địa mạo liên quan đến tai biến TLĐ, LBĐ được quan tâm nghiên cứu gần đây ở Việt Nam (Đào Đình Bắc, Trần Thanh Hà, 2006)[10]. Bằng việc phân tích một số khối trượt và khu vực xảy ra LBĐ điển hình trong và ngoài khu vực nghiên cứu, chúng tôi có thể rút ra được những đặc trưng địa mạo riêng cho từng kiểu trượt, lũ. Việc làm sáng tỏ tập hợp những dấu hiệu địa mạo cụ thể có giá trị cảnh báo nguy cơ xuất hiện của tai biến suy ra từ những nghiên cứu chìa khóa và sự kiểm chứng ta ̣i mô ̣t số khu vực k hác có điều kiê ̣n tương tự là việc làm rất có ý nghĩa trong đánh giá loại hình tai biến này. Tiến tới phân loại những dấu hiệu đặc trưng ứng với những trường hợp cụ thể được đánh giá như những chỉ thị về các địa điểm có nguy cơ cao về dạng tai biến TLĐ, LBĐ.

c) Đánh giá tính ổn định của địa hình

Đối tượng nghiên cứu của địa mạo ứng dụng là những mối quan hệ giữa địa hình và các mục tiêu kinh tế. Trong nghiên cứu các tai biến địa động lực ngoại sinh, địa mạo học đóng vai trò quan trọng. Cơ sở của hướng nghiên cứu này là dựa vào những quy luật phát triển địa hình, coi địa hình là một hệ cân bằng động, lực liên kết đóng vai trò giữ được sự ổn định của địa hình còn trọng lực đóng vai trò tiềm ẩn của quá trình phá vỡ địa hình. Không phải nơi nào cũng xảy ra các quá trình tách sườn, trượt đất, lở đá,... mà chúng chỉ phát triển trong một số trường hợp riêng biệt, có tính chất địa phương. Tính năng động của quá trình này không chỉ phụ thuộc vào độ dốc của sườn mà còn cả đặc tính bao phủ của lớp trầm tích bở rời, thành phần cơ học và cả độ ẩm của đất đá.Trong quá trình phát triển của mình, địa hình trải qua các giai đoạn phát triển khác nhau. Chỉ tiêu của những giai đoạn khác nhau là đặc điểm hình thái sườn, hình thái chạm trổ của nó, sự có mặt của các thung lũng và dạng vi địa hình khác nhau. Giữa hình thái và cấu tạo sườn có một mối liên quan chặt chẽ và rất phức tạp. Khi biết các mối quan hệ này, theo hình thái có thể xác định theo cấu tạo của vật liệu bở rời trên sườn, đặc điểm tướng của nó. Đó là cơ sở để đánh giá các quá trình hiện tại và dự đoán chúng trong tương lai.

Chỉ tiêu địa mạo từ lâu được sử dụng để đánh giá độ ổn định của sườn trong địa chất công trình - địa chất so sánh. Nội dung chủ yếu là phân tích lịch sử phát triển của sườn, xác định hướng phát triển của những quá trình hiện tại và chuyển động kiến tạo mới nhất. Khi phân tích sự hình thành thung lũng sông miền núi hay đồng bằng thì có thể hình thành khái niệm về mức độ ổn định của các bộ phận sườn khác nhau và vạch ra những bộ phận nguy hiểm. Những bộ phận sườn thấp và dốc phù hợp với chia cắt Holocen và Đệ tứ muộn cấu tạo bởi các đá bị phá hủy nhất và có thể xem là ổn định hơn. Phần giữa các sườn được hình thành vào thời gian Đệ tứ giữa và muộn mà các đá thành tạo nó đã bị phá huỷ mạnh mẽ và bị phong hoá, là không ổn định nhất. Những bộ phận sườn phía trên bị phá huỷ lâu dài nhất cũng bị thay đổi đáng kể và không ổn định. Nhưng tác động lâu dài của quá trình di chuyển thường sinh ra những loại sườn thoải hơn. Điều đó giảm mức độ nguy hiểm của chúng trên quan điểm đổ lở.

1.2.4. Bản đồ địa mạo phục vụ nghiên cứu trƣợt lở đất, lũ bùn đá

Qua tổng quan các công trình nghiên cứu tại Việt Nam cũng như trên thế giới cho thấy tai biến TLĐ, LQ, LBĐ có thể xảy ra ở nhiều quy mô khác nhau. Trên thực tế, để nghiên cứu các dạng tai biến nói chung hay TLĐ và LBĐ cần có những nghiên cứu tổng quan nhiều khía cạnh địa chất, địa mạo, thủy văn,.. cho đến những nghiên cứu chi tiết như lập trạm đo tốc độ dịch chuyển thân khối trượt hay camera theo dõi,... Tương ứng, trong phương pháp địa mạo nghiên cứu tai biến cũng cần có những tiếp cận từ khái quát đến chi tiết.

* Nguyên tắc thành lập

Xét về góc độ tự nhiên của các quá trình TLĐ thì đó chính là quá trình tiến hóa của sườn đến một trạng thái cân bằng mới. Nghiên cứu về quá trình trượt lở cũng là nghiên cứu về nguồn gốc và quá trình hình thành sườn. Hướng nguồn gốc đã được hình thành từ những năm 50-60 của thế kỷ XX. Một trong những nhà địa mạo đầu tiên thuộc Liên Xô đã đưa ra nguyên tắc phân loại địa hình theo các bề mặt đồng nhất về nguồn ngốc là Efremov I.UK(1949), sau đó đã được Xpiriđonov A.I. (1959) phát triển và đưa ra hệ thống phân loại thống nhất cho các bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000 và 1:50.000 [24]. Theo Apiridonov.A.I. thì quá trình trượt lở nằm trong lớp địa hình có nguồn gốc ngoại sinh và thuộc nhóm kiểu địa hình trọng lực.

Cho đến hiện nay, bản đồ địa mạo ở Việt Nam vẫn chưa có được một hệ thống chú giải thực sự mang tính quy chế chung vì tính linh hoạt trong ứng dụng của chúng. Ứng dụng địa mạo cho tai biến TLĐ, LQ càng không có được sự đồng nhất. Vì vậy, trong luận án NCS sẽ đưa ra những quy tắc chung cho việc thành lập bản đồ địa mạo trong nghiên cứu tai biến TLĐ, LBĐ. Một mặt đảm bảo được nội dung của bản đồ địa mạo theo nguyên tắc nguồn gốc lịch sử, mặt khác trên bản đồ còn bổ sung thêm nhiều yếu tố trắc lượng hình thái. Nguyên tắc thành lập cụ thể như sau:

- Đảm bảo các đối tượng và nội dung chung của bản đồ địa mạo;

- Nguyên tắc chính để phân loại địa hình là nguyên tắc các bề mặt đồng nhất về nguồn gốc;

- Thành lập các sơ đồ địa mạo phân cắt ngang, phân cắt sâu, độ cao, độ dốc, hướng sườn, nhóm các mặt cắt trùng hợp,... để bổ sung các giá trị định lượng cụ thể cho vùng nghiên cứu.

* Nội dung thể hiện trên bản đồ địa mạo

Qua những phần trình bày ở trên, chúng tôi sử dụng bảng phân loại địa hình theo nguyên tắc các bề mặt đồng nhất về nguồn gốc thành lập bản đồ địa mạo vừa là bản đồ địa mạo chung vừa là bản đồ địa mạo ứng dụng để nghiên cứu các vấn đề tai biến thiên nhiên. Trên đó còn bổ sung thêm nhiều các yếu tố trắc lượng địa hình và hiện trạng tai biến. Bản đồ địa mạo Lào Cai tỷ lệ 1:100.000 phục vụ nghiên cứu tai biến TLĐ, LBĐ được thành lập với 32 dạng địa hình theo nguồn gốc (xem bản đồ địa mạo chương 3), với 4 nhóm dạng địa hình như sau: I- Nhóm địa hình kiến tạo và kiến trúc bóc mòn (Các dạng địa hình sườn có nguồn gốc kiến tạo và kiến trúc bóc mòn, độ đốc địa hình lớn); II- Nhóm địa hình do bóc mòn tổng hợp (Bao gồm các bề mặt nằm ngang, hơi nghiêng có nguồn gốc san bằng ở các bậc độ cao khác nhau và các địa hình sườn có nguồn gốc xâm thực, bóc mòn, rửa trôi bề mặt); III- Nhóm địa hình karst (Tập hợp các dạng địa hình phát triển trên các trầm tích cacbonat có nguồn gốc hình thành khác nhau); IV- Nhóm địa hình do dòng chảy (Bao gồm các dạng địa hình có nguồn gốc dòng chảy như thềm, bãi bồi, bề mặt tích tụ sông, lũ tích,...).

1.3. Phƣơng pháp và quy trình nghiên cứu

1.3.1. Phƣơng pháp nghiên cứu

Để thực hiện mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài, các nhóm phương pháp chính sau đây đã được sử dụng:

a)Nhóm phương pháp nghiên cứu thực địa

Các phương pháp thực địa truyền thống được sử dụng nhằm mục đích: bổ sung, kiểm tra các kết quả nghiên cứu và giải đoán trong phòng (trên bản đồ địa hình, trên ảnh viễn thám...) về địa hình, các quá trình địa mạo, cấu trúc địa chất và thành phần thạch học, lớp phủ thực vật,...; quan sát, đo vẽ, mô tả các biểu hiện có liên quan đến tai biến địa mạo. Trong quá trình thực hiện luận án, các phương pháp này được sử dụng để khảo sát theo tuyến và điểm trên toàn lãnh thổ tỉnh Lào Cai, bao gồm các nội dung chính sau: nghiên cứu địa mạo và phân tích một

số khối trượt điển hình như khu vực cầu Mống Sến, xã Phìn Ngan, trên các tuyến quốc lộ chính qua tỉnh. Ngoài ra, tác giả còn tiến hành khảo sát và điều tra ở các khu vực ngoài tỉnh Lào Cai để tìm hiểu rõ bản chất của quá trình sinh LBĐ như ở khu vực Mường Lay (tỉnh Lai Châu) hay trên đường Hồ Chí Minh. Các kết quả khảo sát thực địa này được sử dụng để hoàn thiện bản đồ hiện trạng tai biến TLĐ, LBĐ và bản đồ địa mạo phục vụ nghiên cứu tai biến tỉnh Lào Cai.

b)Nhóm phương pháp nghiên cứu địa mạo truyền thống

- Phương pháp phân tích nguồn gốc - hình thái: Phương pháp này được xây dựng trên cơ sở nguyên lý cho rằng hình thái địa hình có liên quan chặt chẽ với nguồn gốc của nó. Nói cách khác, mỗi kiểu nguồn gốc địa hình khác nhau được đặc trưng bởi một kiểu hình thái địa hình riêng biệt. Trong luận án, phương pháp này được sử dụng để phân loại nguồn gốc các thành tạo địa hình, làm cơ sở đánh giá mức độ ổn định của sườn và các tai biến LBĐ có thể gây ra.

- Phương pháp phân tích động lực - hình thái: Phương pháp này dựa trên mối quan hệ chặt chẽ giữa động lực thành tạo và các đặc điểm hình thái của địa hình. Đặc điểm hình thái của một dạng địa hình nào đó, tích tụ hay mài mòn, xói lở, là kết quả tác động của một hay vài nhân tố động lực chiếm ưu thế nào đó. Trong luận án, phương pháp này được sử dụng để nghiên cứu các vấn đề địa mạo chung có liên quan đến sự hình thành và phát triển của các thành tạo địa hình. Đánh giá tai biến TLĐ, LBĐ thông qua các dấu vết hình thái để lại trên địa hình.

- Phương pháp trắc lượng hình thái: Phương pháp này cho phép phân tích định lượng địa hình bề mặt trái đất, bao gồm nghiên cứu đặc điểm hình thái địa hình và thể hiện trên bản đồ địa hình, ảnh viễn thám,... Với sự hỗ trợ của GIS, có thể nghiên cứu hình thái địa hình, độ cao tuyệt đối, độ cao tương đối, độ dốc, độ CCN, độ chia cắt sâu, bề mặt cơ sở,... một cách có hiệu quả. Trong luận án, phương pháp trắc lượng hình thái được sử dụng để đánh giá những đặc trưng hình thái địa hình, bao gồm độ chênh cao địa hình, độ dốc địa hình, hướng sườn và mật độ CCN địa hình. Các yếu tố này có mối quan hệ trực tiếp với quá trình hình thành và phát sinh tai biến TLĐ, LBĐ, đặc biệt là LQ trên các lưu vực sông suối nhỏ ở phần thượng và trung lưu tỉnh Lào Cai. Độ dốc của địa hình và mật độ CCN cho thấy mức độ tập trung dòng chảy trên lưu vực, còn hướng của lưu vực lại có quan hệ mật thiết với hướng đón gió, đón mưa,... [23].

c) Nhóm phương pháp viễn thám và GIS

Trong những năm gần đây, công nghệ viễn thám và GIS đã giải quyết được nhiều bài toán trong địa mạo và tai biến thiên nhiên. Đặc biệt là các dạng địa hình, các yếu tố địa mạo, cấu trúc dạng tuyến, các cấu trúc tách giãn, các đứt gãy TKT,... Các loại ảnh vệ tinh (SPOT, LANDSAT TM, ảnh máy bay...), các loại bản đồ địa hình và các phần mềm GIS (Mapinfo, Erdas Imagine, Arcview, Ilwis, ArcGIS...) để nắn chỉnh hình học, xây dựng DEM, phân tích, tổ hợp và