Luận án đánh giá nguy cơ và hệ thống cảnh báo trượt đất ở Hà Giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG  NGUYỄN QUANG HUY NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRƯỢT ĐẤT VÀ LUẬN CHỨNG HỆ THỐNG QUAN TRẮC PHỤC VỤ CẢNH BÁO TAI BIẾN TRƯỢT ĐẤT CHO KHU VỰC TÂY NAM TỈNH HÀ GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Mã số: 62.01 HÀ NỘI, 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG  NGUYỄN QUANG HUY NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRƯỢT ĐẤT VÀ LUẬN CHỨNG HỆ THỐNG QUAN TRẮC PHỤC VỤ CẢNH BÁO TAI BIẾN TRƯỢT ĐẤT CHO KHU VỰC TÂY NAM TỈNH HÀ GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Mã số : 62.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Trần Mạnh Liểu 2. Đoàn Thế Tường NGƯỜI PHẢN IỆN: 1. N u ễn Hu Phư n HÀ NỘI, 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu là của riêng tôi.

Các kết quả nghiên cứu của luận án do tôi tính toán và đƣa ra là hoàn toàn trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. LỜI CÁM ƠN Luận án này đƣợc hoàn thành tại Viện Khoa học và Công nghệ xây dựng dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS. Trần Mạnh Liểu và PGS. Đoàn Thế Tƣờng.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc các thày giáo hƣớng dẫn, ngƣời đã gợi mở tƣ duy nghiên cứu và có những đóng góp to lớn trong quá trình thực hiện và hoàn thiện luận án. Tôi xin chân thành cám ơn các tổ chức, cán bộ thuộc Viện Khoa học và Công nghệ xây dựng, Trung tâm nghiên cứu đô thị - ĐHQGHN, Viện Khoa học Địa chất & Khoáng sản, Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Hà Giang, Công ty tƣ vấn lập Xí nghiệp Xây dựng và Chuyển giao Công nghệ Môi trƣờng 2 đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình trong suốt quá trình tôi thực hiện luận án. Xin trân trọng cám ơn các chuyên gia, các thày cô, giáo, các nhà khoa học tham gia hội thảo mở rộng, hội đồng đánh giá các bƣớc thực hiện luận án, đã đóng góp các ý kiến quý báu, tâm huyết để tôi hoàn thiện luận án. Tất cả những sự giúp đỡ nêu trên, tôi sẽ ghi nhớ và luôn trân trọng mang theo trong suốt quá trình học tập, công tác và nghiên cứu của mình.

N h ên ứu s nh N u ễn Qu n Hu MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài, lĩnh vực nghiên cứu. Mục tiêu nghiên cứu. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.

Nội dung nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu. Luận điểm bảo vệ. Những điểm mới khoa học.

Cơ sở tài liệu. Cấu trúc luận án. 7 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VỀ TRƢỢT ĐẤT ĐÁ. Khái niệm về trƣợt đất đá.

Phân loại trƣợt đất đá. Các yếu tố nguyên nhân, điều kiện gây trƣợt đất. Nguyên nhân gây trƣợt đất. Điều kiện thành tạo trƣợt.

Vai trò (tỷ trọng tham gia) của các yếu tố điều kiện thành tạo và nguyên nhân gây trƣợt. Tình hình nghiên cứu đánh giá dự báo nguy cơ trƣợt đất và hệ thống quan trắc phục vụ cảnh báo tai biến trƣợt đất trên thế giới. Tình hình nghiên cứu đánh giá dự báo nguy cơ trƣợt đất và hệ thống quan trắc trƣợt đất tại Việt Nam. Tình hình nghiên cứu đánh giá dự báo nguy cơ trƣợt đất và hệ thống quan trắc trƣợt đất trên khu vực tỉnh Hà Giang.

Một số mô hình, phƣơng pháp tính toán đánh giá nguy cơ trƣợt đất đã đƣợc áp dụng. 27 CHƢƠNG II. 43 ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN HỆ TỰ NHIÊN – KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC TÂY NAM TỈNH HÀ GIANG .Vị trí địa lý. Đặc điểm khí hậu.

Đặc điểm địa hình, độ đốc .Yếu tố địa hình. Yếu tố độ dốc. Đặc điểm địa chất, thạch học. Hiện trạng sử dụng đất khu vực nghiên cứu.

Hệ thống đƣờng giao thông. Đặc điểm đứt gẫy, kiến tạo. Hoạt động kinh tế - xã hội. Hiện trạng trƣợt đất trên khu vực nghiên cứu.

Đặc điểm và quy luật phát sinh, phát triển trƣợt đất. 71 CHƢƠNG III. 83 ĐÁNH GIÁ DỰ BÁO NGUY CƠ TRƢỢT ĐẤT. Lựa chọn mô hình đánh giá dự báo nguy cơ trƣợt đất cấp khu vực.

Đánh giá nguy cơ trƣợt đất khu vực Tây Nam tỉnh Hà Giang. Cơ sở dữ liệu và phƣơng pháp xây dựng bản đồ thành phần phân lớp các yếu tố gây trƣợt và xác định trọng số tƣơng ứng của các lớp. Kết quả tính toán, xây dựng các bản đồ thành phần phân lớp các yếu tố gây trƣợt và trọng số tham gia của các lớp phân chia tƣơng ứng. Xác định trọng số của các yếu tố gây trƣợt đất (Wj).

Bản đồ đánh giá nguy cơ trƣợt đất. 104 CHƢƠNG IV:. 107 LUẬN CHỨNG HỆ THỐNG QUAN TRẮC PHỤC VỤ CẢNH BÁO TAI BIẾN TRƢỢT ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU. Tổng quan về hệ thống quan trắc phục vụ cảnh báo tai biến trƣợt đất 107 4.

Phân cấp hệ thống quan trắc .2 Mục tiêu và nhiệm vụ của các hệ thống quan trắc .3 Quan trắc (giám sát) hiện trạng trƣợt đất toàn khu vực. Mạng lƣới quan trắc đo vẽ các điểm trƣợt. Sơ đồ nguyên tắc và tổ chức hệ thống quan trắc trƣợt đất. Luận chứng hệ thống quan trắc cho khu vực nghiên cứu.

Cấu trúc của hệ thống quan trắc. Mạng lƣới tuyến, trạm quan trắc. Tổng hợp khối lƣợng quan trắc. Phƣơng pháp, thiết bị quan trắc.

Quan trắc phân bố không gian các khối trƣợt. Quan trắc đo vẽ đặc điểm khối trƣợt và các yếu tố điều kiện gây trƣợt chủ yếu. Quan trắc các yếu tố tác động, biến đổi nhanh. Định hƣớng các mô hình cảnh báo trƣợt đất khu vực nghiên cứu từ dữ liệu quan trắc.

Điều chỉnh trọng số trong mô hình chỉ số thống kê tích hợp đa biến123 4. Sử dụng mô hình định lƣợng chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều kiện, nguyên nhân gây trƣợt đất để dự báo phân vùng nguy cơ trƣợt đất. Cảnh báo nhanh quy mô, cƣờng độ (thể tích) của các khối trƣợt có thể xuất hiện thông qua quan trắc yếu tố gây trƣợt chủ yếu bằng các hàm hồi quy. Mô hình cảnh báo, dự báo ngƣỡng phát triển trƣợt đất theo các yếu tố có tỷ trọng gây trƣợt lớn, biến đổi nhanh bằng các hàm hồi quy.

129 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 132 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Khu vực nghiên cứu (giới hạn phạm vi đường viền màu đỏ). 2 Hình 2: Ảnh một số khối trƣợt tại khu vực nghiên cứu .1: Đặc điểm cấu trúc khối trƣợt .2: Sơ đồ biểu diễn các lực tác động lên khối trƣợt (theo V.3: Phân loại dự báo nguy cơ trƣợt đất của Kunxen V.4: Sơ đồ thể hiện dữ liệu đầu vào và kết quả đầu ra của Sinmap .5: Sơ đồ ổn định mái dốc .6: Sơ đồ mái dốc chiếu bằng và chiếu đứng .7: Quy trình áp dụng Mô hình chỉ số thống kê dự báo khả năng trƣợt đất trong ArcGIS .1: Bản đồ mô hình số độ cao khu vực nghiên cứu .2: Bản đồ phân bố địa chất thạch học khu vực nghiên cứu .3: Bản đồ phân bố đứt gãy khu vực nghiên cứu .4: Biểu đồ phân loại các điểm trƣợt theo quy mô trƣợt đất .5: So sánh quy mô trƣợt đất sau 12 năm 2003-2015 .6: Bản đồ hiện trạng trƣợt đất khu vực nghiên cứu .7: Khối trƣợt chảy tại khu vực Bản Nà Lống, xã Bản Díu, XM .8: Mô tả khối trƣợt chảy tại khu vực Bản Nà Lống, xã Bản Díu, Xín Mần.9: Khối trƣợt hỗn hợp tại khu vực Cẩm Phu, xã bản Phùng, Hoàng Su Phì.10: Mô tả khối trƣợt hỗn hợp tại Cẩm Phu, xã Bản Phùng, HSP .11: Trƣợt chảy tại khu vực Kết Thành, Hồ Thầu, HSP .12: Trƣợt chảy tại khu vực Bản Péo, HSP .13: Trƣợt chảy tại khu vực Bản Chè, Tân Tiến, HSP .14: Trƣợt hỗn hợp tại khu vực Pố Lồ, HSP .15: Trƣợt hỗn hợp tại khu vực km 85+588, XM .1: Các yếu tố đƣa vào tính toán nguy cơ trƣợt đất .2: Bảng phân loại cao độ địa hình theo phƣơng pháp Natural Break 88 Hình 3.3: Bản đồ phân lớp cao độ địa hình và giá trị trọng số tƣơng ứng .4: Bảng phân loại độ dốc theo phƣơng pháp Nature Break .5: Bản đồ độ dốc và giá trị trọng số tƣơng ứng .6: Bản đồ hƣớng dốc và giá trị trọng số tƣơng ứng .7: Bản đồ mật độ phân cắt ngang và giá trị trọng số tƣơng ứng .8: Bản đồ mật độ phân cắt sâu và giá trị trọng số tƣơng ứng .9: Bản đồ khoảng cách đến đƣờng giao thông và trọng số tƣơng ứng. Bản đồ phân bố khoảng cách đến đứt gãy và trọng số tƣơng ứng .11: Bản đồ phân bố địa chất thạch học và trọng số tƣơng ứng.

Bản đồ phân bố lƣợng mƣa và trọng số tƣơng ứng .13: Bản đồ cơ cấu sử dụng đất và trọng số tƣơng ứng.14: Bản đồ chiều dày vỏ phong hóa và giá trị trọng số tƣơng ứng .15: Bản đồ nguy cơ trƣợt đất khu vực nghiên cứu.16: Bản đồ nguy cơ trƣợt đất khu vực có thể hiện các điểm trƣợt .1: Sơ đồ nguyên tắc và tổ chức hệ thống quan trắc trƣợt đất .2: Bản đồ phân bố các tuyến và trạm quan trắc .3: Nguyên tắc hoạt động của ống ngắm đo khoảng cách.4: Diễn biến sự thay đổi yếu tố mƣa trên khu vực nghiên cứu. 128 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Hệ thống phân loại trƣợt đất đá theo Lomtadze V.2: Hệ thống phân loại trƣợt đất theo Varnes (1978) .3: Phân loại mức độ ổn định sƣờn theo SI.4: Chỉ tiêu của Saaty so sánh cặp đôi các yếu tố .5: Ma trận kết quả so sánh tầm quan trọng giữa các yếu tố .6: Đánh giá bằng điểm số mức độ ảnh hƣởng của các yếu tố. 40 hình thành và phát triển tai biến .1: Lƣợng mƣa các tháng trong năm trạm Hà Giang .2: Lƣợng mƣa các tháng trong năm trạm Bắc Quang .3: Lƣợng mƣa các tháng trong năm trạm Hoàng Su Phì .4: Tỷ lệ diện tích các loại đất dốc khu vực các huyện .5: Hiện trạng cơ cấu sử dụng đất .7: Đặc điểm phân bố mật độ các đứt gãy và mật độ điểm trƣợt tƣơng ứng trong khu vực nghiên cứu .8: Quy mô trƣợt đất tại khu vực cấp xã, thị trấn .1: Phân lớp cao độ địa hình và giá trị trọng số tƣơng ứng.2: Phân loại độ dốc và giá trị trọng số tƣơng ứng .3: Phân lớp hƣớng dốc và giá trị trọng số tƣơng ứng .