Phƣơng pháp nghiên cứu

5. CẤU TRÚC LUẬN VĂN

1.2.2.Phƣơng pháp nghiên cứu

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 phƣơng pháp mới hoặc điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện thực tế ở khu vực nghiên cứu. Trong đó phải kể đến các phƣơng pháp nhƣ: khảo sát thực địa, đặc biệt là phân tích ảnh viễn thám, phân tích địa mạo, địa chất, kiến tạo, phân tích so sánh cặp và phân tích không gian trong môi trƣờng GIS. Các phƣơng pháp đã áp dụng nghiên cứu đánh giá trƣợt lở đất ở lƣu vực thủy điện Sơn La.

Trên thế giới cũng nhƣ ở nƣớc ta, chƣa có một công trình nào tổng hợp các phƣơng pháp nghiên cứu TBĐC nói chung, trƣợt lở đất nói riêng một cách đầy đủ nhất. Ở một số nƣớc tiên tiến, trên cơ sở nghiên cứu TBĐC, họ đã tổng kết kinh nghiệm, xác lập đƣợc hệ phƣơng pháp chuẩn về nghiên cứu TBĐC cho nƣớc mình (Nga, Trung Quốc, Mỹ). Ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu đánh giá TBĐC là vấn đề mới và khó. Vận dụng kết quả nghiên cứu của các nƣớc tiên tiến, với kinh nghiệm nghiên cứu nhiều năm trong lĩnh vực này, GS Nguyễn Trọng Yêm đã tổng kết, đƣa ra hệ phƣơng pháp nghiên cứu TBĐC kết hợp truyền thống và hiện đại tƣơng 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 phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể. Nghiên cứu đánh giá tai biến trƣợt lở đất, tác giả lựa chọn hệ phƣơng 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 phƣơng pháp mới hoặc điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện thực tế ở khu vực nghiên cứu. Trong đó phải kể đến các phƣơng pháp nhƣ: khảo sát thực địa, đặc biệt là phân tích ảnh viễn thám, phân tích địa mạo, địa chất, kiến tạo, phân tích so sánh cặp và phân tích không gian trong môi trƣờng GIS. Các phƣơng pháp đã áp dụng nghiên cứu đánh giá trƣợt lở đất ở lƣu vực thủy điện Sơn La.

a. Phƣơng pháp phân tích đánh giá tổng hợp các số liệu và thông tin thu

thập về tai biến trƣợt lở đất

Các tài liệu thống kê hàng năm về TBĐC nói chung, trƣợt lở đất nói riêng và thiệt hại ở các ngành, địa phƣơng 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 đƣợc giúp ngƣời

thực hiện nhiệm vụ có những nét khái quát về thực trạng và diễn biến của trƣợt lở đất đã diễn ra ở địa phƣơng. Đồng thời, phân tích các tài liệu này cho chúng ta những cơ sở để định hƣớng nội dung về các bƣớc tiến hành nghiên cứu tiếp theo.

b. Phƣơng pháp phân tích ảnh viễn thám và sử dụng các mô hình không

gian nghiên cứu đánh giá trƣợt lở đất

Viễn thám là phƣơng pháp mới và hiện đại đƣợc thực hiện nhờ áp dụng các tiến bộ mới nhất của công nghệ thông tin đƣợc đề tài đặc biệt chú trọng và sử dụng triệt để. Phƣơng 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 trƣợt 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 trƣợt lở đất, địa hình, địa chất, lớp phủ thực vật và những hoạt động kinh tế của con ngƣời. Chính vì vậy, giải đoán ảnh vệ tinh cho phép nhận dạng tai biến trƣợt lở đất diễn ra trên bề mặt Trái đất cũng nhƣ các yếu tố tác động phát sinh tai biến bằng mắt thƣờng 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 phƣơng pháp tổ hợp màu.

c. Phƣơng 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 trƣợt 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 trƣợt lở đất đã gây ra trong thời gian trƣớc đây; ngoài thực địa, các khối trƣợt, điểm nứt đất đƣợc đo vẽ chi tiết, xác định các đặc trƣng về vị trí (toạ độ địa lý), kích thƣớc (chiều dài, rộng, sâu của khối trƣợt; chiều dài, rộng, sâu, phƣơng 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 trƣợt cụ thể. Đó là những tài liệu quan trọng

làm cơ sở để phân tích tổng hợp, khoanh vùng cảnh báo nguy cơ trƣợt lở đất đạt độ tin cậy và chính xác cao. Mỗi khối trƣợt đƣợc mô tả cụ thể về toạ độ địa lý, mặt trƣợt, kiểu trƣợt, vật liệu trƣợt, kích thƣớc khối trƣợt (chiều dài, chiều rộng, chiều sâu của khối trƣợt), thời gian diễn biến trƣợt.

d. Các phƣơng pháp nghiên cứu, đo đạc và phân tích chuyên ngành

Các phƣơng pháp nghiên cứu, đo đạc và phân tích chuyên ngành đƣợc ứng dụng chủ yếu trong việc xác định các yếu tố tác động phát sinh tai biến trƣợt lở đất. Phƣơng pháp phân tích trắc lƣợng 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 đƣợc sử dụng bổ trợ cho nghiên cứu đánh giá yếu tố trƣợt lở đất đƣợc chiết xuất từ ảnh viễn thám. Phƣơng pháp phân tích trắc lƣợng hình thái địa hình (đặc điểm phân bố độ dốc, mật độ chia cắt địa hình, bình đồ mạng lƣới thuỷ văn, hình thái lƣu vực suối, độ dốc lòng, chiều dài dòng,…) đánh giá vai trò của các yếu tố địa mạo.

Các phƣơng 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 hƣởng động lực đứt gẫy, mật độ đứt gẫy.

Phân tích các đặc điểm địa chất thuỷ văn (đặc điểm chứa nƣớc 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 trƣợt lở đất.

Các phƣơng pháp phân tích xử lý thống kê xác định vai trò của yếu tố khí hậu, khí tƣợng thuỷ văn và hoạt động KT-XH trong phát sinh tai biến TLĐ đƣợc ứng dụng.

e. Phƣơng pháp phân tích đánh giá tai biến trƣợt lở đất

Hiện nay, trong đánh giá nguy cơ tai biến TLĐ, các nhà khoa học Việt Nam đã tiếp cận theo hƣớng mô hình hoá các quá trình gây tai biến. Mô hình tất định

(deterministic) là một dạng mô hình dựa trên phân tích bản chất vật lý của quá trình gây tai biến và điều kiện địa kỹ thuật của khu vực nghiên cứu. Với mô hình này, quá trình gây tai biến là quá trình vật lý, với các lực tác động làm phá vỡ trạng thái cân bằng. Mô hình này giúp đánh giá khả năng gây tai biến. Mô hình thống kê là dạng mô hình đƣợc xây dựng dựa hoàn toàn vào phân tích thống kê về mặt toán học các điểm đã xảy ra tai biến. Có hai nhóm phân tích thống kê: nhị biến (hồi quy tuyến tính, phân tích tách biệt) và đa biến (chỉ số thông kê, xác suất, trọng số chứng cứ, độ lệch chuẩn). Mô hình này giúp đánh giá xác xuất xảy ra tai biến, hoặc nguy cơ tai biến. Mô hình suy nghiệm là dạng mô hình dựa trên phân tích về các nhân tố có thể gây ảnh hƣởng tới tai biến, các chuyên gia đánh giá vai trò của các nhân tố ảnh hƣởng thông qua quá trình cho trọng số. Mô hình này đánh giá nguy cơ tai biến theo công thức:

H (LSI) =   n j wj 1   m i Xij 1

Trong đó : H (LSI) - là chỉ số nhậy cảm với trượt lở đất, Wj - là trọng số của yếu tố thứ j, Xij - là giá trị của lớp thứ i trong yếu tố gây trượt j.

Phƣơng pháp so sánh cặp thông minh của Saaty (1994) đƣợc ứng dụng để nghiên cứu phân vùng nguy cơ TBĐC nói chung, TLĐ nói riêng. Trong đó nội dung chủ yếu là đánh giá vai trò của từng yếu tố trong mối quan hệ phát sinh TBĐC, đƣợc thể hiện bằng cách cho điểm và tính trọng số. Độ nhạy cảm tai biến (Suceptibility map) đƣợc xác lập trên cơ sở phân tích đánh giá các yếu tố nguyên nhân sinh tai biến. Bản đồ nhạy cảm tai biến là kết quả của sự tích hợp các bản đồ nhạy cảm thành phần và tuân thủ theo công thức nêu trên. Bản đồ nguy cơ tai biến (Hazard map) đƣợc tạo lập từ kết quả phân tích không gian và thực hiện trong môi trƣờng GIS.

Các nhân tố ảnh hƣởng đến sự hình thành và phát triển TLĐ có vai trò và tầm quan trọng khác nhau, vì thế, vấn đề quan trọng là đánh giá đúng tầm quan trọng khác nhau đó và chọn đƣợc những nhân tố có tầm quan trọng hàng đầu. Việc đánh giá một cách định lƣợng tầm quan trọng của các nhân tố khác nhau trong tập hợp các nhân tố quyết định sự phát triển của TLĐ thƣờng thông qua việc xác định trọng số của các nhân tố, dựa vào thống kê các kết quả đo đạc, phân tích thành phần kiến trúc của các nhân tố và vào nhận thức của chuyên gia. Ngày nay, để đánh giá trọng số của các nhân tố một cách phù hợp hơn, chính xác hơn, ngƣời ta thƣờng dùng phƣơng pháp phân tích cấp bậc (Anatical Hiearchy Process - AHP) của Saaty dựa trên nguyên tắc so sánh giữa các cặp nhân tố mà thƣờng đƣợc gọi là “so sánh cặp thông minh”. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Phƣơng pháp Saaty dựa vào sự so sánh giữa 2 nhân tố theo nguyên tắc là nếu nhân tố A quan trọng hơn nhân tố B thì A/B>1 và ngƣợc lại, A kém quan trọng hơn B thì A/B<1. Đƣơng nhiên, nếu A và B quan trọng nhƣ nhau thì A/B=1. Và mức độ quan trọng của A so với B càng tăng khi tỷ số A/B càng lớn. Và ngƣợc lại, đƣơng nhiên, nếu tỷ số A/B càng nhỏ thì mức độ quan trọng của A so với B càng giảm. Saaty đã đƣa ra một thang tỷ lệ lý thú cho một “cặp so sánh thông minh” (bảng 1.3):

Bảng 1.3: Bảng so sánh cặp thông minh

<<Kém quan trọng hơn Quan trọng hơn>> 1/9 1/7 1/5 1/3 1 3 5 7 9 Kém quan trọng hơn rất rất nhiều Kém quan trọng hơn rất nhiều Kém quan trọng hơn nhiều Kém quan trọng hơn Quan trọng bằng nhau Quan trọng hơn Quan trọng hơn nhiều Quan trọng hơn rất nhiều Quan trọng hơn rất rất nhiều

Trên nguyên tắc so sánh nói trên, ngƣời ta xây dựng ma trận các cặp so sánh. Và từ ma trận này, theo Vector nguyên lí Eigen tính đƣợc một “tập hợp các

trọng số phù hợp nhất”. Có thể hình dung phƣơng pháp “So sánh cặp thông minh” qua ví dụ sau đây (5 yếu tố với các điểm tƣơng ứng 1, 3, 5, 7, 9):

Cho các nhân tố tác động phát sinh tai biến: A, B, C, D, E và xây dựng ma trận so sánh cặp (bảng 1.4).

Bảng 1.4: Ma trận so sánh cặp các nhân tố quyết định TBĐC

Các nhân tố A(1) B(3) C(5) D(7) E(9) A(1) 1 3 5 7 9 B(3) 1/3 1 1,67 2,33 3 C(5) 1/5 1/3 1 1,4 1,80 D(7) 1/7 1/5 1/3 1 1,29 E(9) 1/9 1/7 1/5 1/3 1

Dựa theo ma trận này, theo Vector nguyên lí Eigen tính đƣợc tổ hợp các trọng số phù hợp sau: A = 0,36, B = 0,28, C = 0,20, D = 0,12, E = 0,04.

Trên khu vực nghiên cứu, phƣơng pháp phân tích so sánh cặp của Saaty (cho điểm, tính trọng số) đã đƣợc ứng dụng để đánh giá vai trò của các yếu tố tác động phát sinh tai biến TLĐ. Việc cho điểm, tính trọng số của mỗi yếu tố thể hiện vai trò của từng yếu tố trong tổng thể các yếu tố tác động phát sinh tai biến TLĐ. Cơ sở của việc cho điểm chính là mức độ phân bố TLĐ trên mỗi yếu tố đó. Việc đánh giá mức độ nhậy cảm trên thang cho điểm có thể biểu thị sự ƣu tiên của chúng một cách thích đáng đối với TLĐ. Để đem đến cho thang điểm này một ý nghĩa cụ thể, ngƣời ta đã sử dụng nguyên lý của sự phân hóa về ngữ nghĩa: một đầu của thang điểm này đƣợc gán với đại lƣợng định tính và đầu kia nhận một đại lƣợng định tính nghịch đảo (bảng 1.5).

Bảng 1.5: Thang điểm độ nhạy cảm trượt lở của các yếu tố

Nhậy cảm 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 -10 Không nhậy cảm Phân tích độ nhạy cảm tai biến của yếu tố thành phần (nguy cơ TLĐ theo từng yếu tố phát sinh) dựa trên cơ sở đánh giá mối tƣơng quan yếu tố tác động phát sinh tai biến với hiện trạng phân bố TLĐ. Phân tích so sánh cặp đƣợc ứng dụng nhằm xác định vai trò của từng yếu tố thể hiện bằng trọng số của nó trong tổng thể

các yếu tố tác động phát sinh TLĐ. Trên cơ sở đó cho phép xây dựng các bản đồ nguy cơ TLĐ thành phần. Bản đồ nguy cơ TLĐ là tổng hợp các bản đồ nguy cơ thành phần bằng phƣơng pháp phân tích không gian trong môi trƣờng GIS.

1.2.3. Cơ sở tài liệu

Trên địa bàn lƣu vực hồ thủy điện Sơn La nƣớc ta, một khối lƣợng lớn các tài liệu về lịch sử, hiện trạng và yếu tố phát sinh tai biến TLĐ đã đƣợc đề cập ở các công trình nghiên cứu trƣớc đây. Tuy nhiên, việc cập nhật các tài liệu mới nhất về vấn đề này làm cơ sở cho nghiên cứu dự báo tai biến TLĐ là nhiệm vụ rất quan trọng hiện nay. Trong đó phải kể đến nguồn tài liệu lớn đƣợc phân tích, chiết xuất từ các dữ liệu ảnh viễn thám. Trên cơ sở phân tích ảnh viễn thám và khảo sát thực địa cho phép xác lập hiện trạng và các yếu tố phát sinh TBĐC ở khu vực Tây Bắc.

1). Phân tích giải đoán hiện trạng tai biến địa chất

Trong nghiên cứu dự báo tai biến TLĐ, các thông tin chiết xuất từ ảnh vệ tinh (hiện trạng và yếu tố phát sinh TLĐ) đảm bảo chi tiết, đầy đủ. Thông qua các dấu hiệu ảnh: dấu hiệu trực tiếp (phổ ảnh, hoa văn, tổ hợp màu,…), gián tiếp là những yếu tố lớp phủ, địa hình, địa mạo và thành phần vật chất trên bề mặt,… cho phép xác lập hiện trạng phân bố và các yếu tố phát sinh TBĐC. Ví dụ nhƣ, các đới

5. CẤU TRÚC LUẬN VĂN

1.2.2.Phƣơng pháp nghiên cứu

Mục lục