Luận án tiến sĩ tích hợp viễn thám và GIS đánh giá trượt lở đất phục vụ giảm thiểu thiệt hại tại tỉnh Bắc Kạn - ĐHQG Hà Nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Đình Tài TÍCH HỢP VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN TRƯỢT LỞ ĐẤT PHỤC VỤ GIẢM THIỂU THIỆT HẠI TẠI TỈNH BẮC KẠN LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA LÝ Hà Nội - 2017 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Đình Tài TÍCH HỢP VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN TRƯỢT LỞ ĐẤT PHỤC VỤ GIẢM THIỂU THIỆT HẠI TẠI TỈNH BẮC KẠN Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lý Mã số: 62 44 02 14 LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. Nguyễn Ngọc Thạch Hà Nội - 2017 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Đình Tài LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.

Nguyễn Ngọc Thạch, người Thầy hướng dẫn khoa học đã tận tâm giúp đỡ NCS trong quá trình thực hiện luận án. Xin gửi lời cảm ơn đến các thầy giáo, cô giáo bộ môn Bản đồ-Viễn thám- GIS, và các thầy cô trong Khoa Địa lý vì những kiến thức giảng dạy trong quá trình thực hiện luận án, cũng như những ý kiến đóng góp trao đổi về luận án. NCS xin gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo Khoa Địa lý, Phòng Sau đại học-Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho NCS hoàn thành luận án. NCS cũng xin gửi lời cảm ơn Giám đốc Trung tâm Vật lý Môi trường, và Viện trưởng Viện Viện Vật lý – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã cho phép NCS tham gia học tập và bảo vệ luận án Tiến sĩ, cũng như đã bố trí công việc thuận lợi cho NCS có thể hoàn thành luận án này.

NCS cũng xin gửi lời cảm ơn đến đồng nghiệp, bạn bè đã có những ý kiến trao đổi đóng góp đối với luận án trong thời gian qua. Cuối cùng NCS xin dành lời cảm ơn đến gia đình đã tạo điều kiện tốt nhất để NCS có thể hoàn thành luận án. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC CÁ C THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .3 DANH MỤC HÌNH .4 DANH MỤC BẢNG.6 PHẦN MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài.

Mục tiêu và nội dung nghiên cứu. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Những điểm mới của luận án. Các luận điểm bảo vệ.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Cở sở tài liệu. Cấu trúc luận án. 11 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊ N CỨU TRƢỢT LỞ ĐẤT TỈNH BẮC KẠN.

TỔNG QUAN CÁ C CÔ NG TRÌNH NGHIÊ N CỨU TRƢỢT LỞ ĐẤT. Nghiên cứu trƣợt lở đất trên thế giới. Nghiên cứu trƣợt lở đất ở Việt Nam. Nghiên cứu trƣợt lở đất tại Bắc Kạn.

CƠ SỞ LÝ LUẬN NGHIÊ N CỨU TRƢỢT LỞ ĐẤT. Khái niệm trƣợt lở đất. Phân loại trƣợt lở đất. Mô hình vật lý của trƣợt lở đất.

Các nguyên nhân gây ra trƣợt lở đất. Vai trò của các yếu tố đối với trƣợt lở đất. PHƢƠNG PHÁP VÀ QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU. Giả thiết nghiên cứu.

Các biến số nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu. Quy trình nghiên cứu. 44 Tiểu kết chương 1.

46 Chƣơng 2: CÁ C YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG TỚI TRƢỢT LỞ ĐẤT TỈNH BẮC KẠN. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ. YẾU TỐ ĐỊA CHẤT. Đặc điểm thạch học.

49 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Đặc điểm vỏ phong hóa. Đặc điểm kiến trúc cấu tạo. YẾU TỐ ĐỊA HÌNH.

Các yếu tố trắc lƣợng hình thái. Đặc điểm địa mạo. ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU THỦY VĂN. Địa chất thủy văn.

ĐẶC ĐIỂM LỚP PHỦ THỰC VẬT. ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI (YẾU TỐ NHÂ N SINH). Hạ tầng giao thông. Các hoạt động nhân sinh làm mất độ ổn định sƣờn dốc.

88 Tiểu kết chương 2. HIỆN TRẠNG, NGUY CƠ TRƢỢT LỞ ĐẤT TỈNH BẮC KẠN VÀ CÁ C GIẢI PHÁ P GIẢM THIỂU. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG TRƢỢT LỞ ĐẤT TỈNH BẮC KẠN. Thành lập bản đồ hiện trạng trƣợt lở đất.

Đặc điểm phân bố trƣợt lở đất tại tỉnh Bắc Kạn. Ảnh hƣởng của các yếu tố gây trƣợt đến hiện trạng trƣợt lở đất. ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRƢỢT LỞ ĐẤT TỈNH BẮC KẠN. Xác định thứ hạng các yếu tố gây trƣợt.

Xác định trọng số các yếu tố gây trƣợt. Chỉ số nguy cơ trƣợt lở đất. Kiểm chứng mô hình. GIẢM THIỂU THIỆT HẠI DO TRƢỢT LỞ ĐẤT TẠI TỈNH BẮC KẠN 122 3.

Định hƣớng sử dụng đất đối với các vùng nguy cơ trƣợt lở đất. Cảnh báo nguy cơ trƣợt lở đất cho địa phƣơng. Các biện pháp giảm thiểu thiệt hại do trƣợt lở đất. 123 Tiểu kết chương 3.

125 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 125 DANH MỤC CÔ NG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁ C GIẢ LIÊN QUAN TỚI LUẬN Á N .127 TÀ I LIỆU THAM KHẢO. 128 PHỤ LỤC 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CÁ C THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU VIẾT TẮT Analytical Hierachy Process AHP (phương pháp phân tích thứ bậc) CCN Chia cắt ngang CCS Chia cắt sâu Continously Operating Reference Station CORS (Hệ thống tham chiếu vận hành liên tục) Digital Elevation Model DEM (Mô hình số độ cao) Geographic Information System GIS (Hệ thống tin địa lý) Global Navigation Satellite System GNSS (Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu) Interferometric Bideimensional Spectropolarimeter IBIS (Giao thoa hai chiều quang phổ phân cực kế) Light Detection And Ranging LiDAR (Dò tìm và định vị bằng tia Laser) Lineament Các yếu tố dạng tuyến Landslide Susceptibility Index LSI (Chỉ số nhạy cảm trượt lở đất) NCS Nghiên cứu sinh nnk Những ngƣời khác Radio Detection And Ranging RADAR (Dò tìm và định vị bằng sóng Radio) Real Time Kinematic RTK (Chuyển động thời gian thực) Synthetic Aperture Radar SAR (Tên một loại ảnh Radar) SX Sản xuất TLĐ Trƣợt lở đất TP Thành phố VLXD Vật liệu xây dựng VPH Vỏ phong hóa VT Viễn thám 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Minh họa các thành phần của một khối trƣợt .2: Minh họa các kiểu trƣợt lở đất theo phân loại của Varnes .3: Các thành phần lực tác động lên khối trƣợt .4: Ảnh khảo sát thực địa chụp cùng chuyên gia Ấn Độ .5: Quy trình xử lý tích hợp VT-GIS xây dựng bản đồ trƣợt lở đất .6: Sơ đồ minh họa các bƣớc trong mô hình nghiên cứu .1: Bản đồ hành chính tỉnh Bắc Kạn .2: Bản đồ phân bố các kiểu thạch học tỉnh Bắc Kạn .3: Bản đồ vỏ phong hóa tỉnh Bắc Kạn .4: Sơ đồ phân bố khối cấu trúc-đứt gãy tỉnh Bắc Kạn .5: Bản đồ góc lệch giữa hƣớng cắm của đá với hƣớng dốc .6: Một số lỗi lineament thƣờng gặp đƣợc tự động chuẩn hóa .7: Mật độ lineament khu vực nghiên cứu.8: Bản đồ phân bố độ cao địa hình tỉnh Bắc Kạn.9: Bản đồ độ dốc địa hình tỉnh Bắc Kạn .10: Bản đồ giá trị chia cắt sâu tỉnh Bắc Kạn .11: Bản đồ giá trị chia cắt ngang tỉnh Bắc Kạn .12: Bản đồ địa mạo tỉnh Bắc Kạn .13: Bản đồ phân bố lƣợng mƣa TB năm tỉnh Bắc Kạn .14: Bản đồ hiện trạng lớp phủ thực vật tỉnh Bắc Kạn năm 2014 .15: Bản đồ buffer giao thông tỉnh Bắc Kạn .16: Trƣợt lở đất xảy ra trên tỉnh lộ 258 do mở rộng đƣờng .17: Khai thác khoáng sản trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn .18: Khai thác gỗ dùng làm nhiên liệu đốt tại huyện Ngân Sơn .1: Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ hiện trạng trƣợt lở đất .2: Ảnh SPOT 4 phủ lên DEM khu vực nghiên cứu .3: Một số mẫu chìa khóa giải đoán trƣợt lở khu vực nghiên cứu .4: Bản đồ hiện trạng trƣợt lở đất tỉnh Bắc Kạn .5: Một số ảnh trƣợt lở chụp trong quá trình đi khảo sát thực địa .6: Biểu đồ so sánh diện tích trƣợt lở đất theo huyện .7: Sơ đồ quá trình tính toán, thành lập bản đồ nguy cơ trƣợt lở đất. 108 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.8: Biểu đồ phân bố giá trị LSI khu vực nghiên cứu .9: Các ngƣỡng giá trị biên theo phƣơng pháp Natural Breaks .10: Biểu đồ biểu diễn sự phân bố các nhóm nguy cơ trƣợt lở .11: Bản đồ nguy cơ trƣợt lở đất tỉnh Bắc Kạn .12: Đánh giá độ chính xác của mô hình nghiên cứu .13: Một só biện pháp phòng chống trƣợt lở đất tại tỉnh Bắc Kạn.

124 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các phƣơng pháp đánh giá nguy cơ trƣợt lở đất .2: Hệ thống phân loại trƣợt lở đất theo Varnes .3: Phân loại trƣợt lở đất theo van Schalkwyk .4: Tầm quan trọng khi so sánh cặp tƣơng đối theo đề xuất của Saaty .5: Chỉ số nhất quán ngẫu nhiên .1: Bốn hƣớng chính của bộ lộc Sobel .2: Tỷ lệ (%) lƣợng mƣa phân theo mùa năm 2013 tại các trạm đo .3: Phân bố dân cƣ trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn.4: Diện tích sử đất cho mục đích khai thác khoáng sản .5: Diện tích đất tự nhiên của tỉnh Bắc Kạn .1: Tƣ liệu ảnh vệ tinh sử dụng để thành lập bản đồ hiện trạng trƣợt lở .2: Quy mô các vết trƣợt trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn .3: Thống kê hiện trạng trƣợt lở đất theo đơn vị hành chính cấp huyện.4: Các yếu tố gây trƣợt dùng để đánh giá nguy cơ trƣợt lở đất .5: Kết quả tính toán giá trị Wi các yếu tố gây trƣợt lở đất .6: Ma trận so sánh cặp và trọng số các yếu tố gây trƣợt .7: Phân chia giá trị LSI và thống kê diện tích các nhóm nguy cơ .8: Thống kê nguy cơ trƣợt lở theo đơn vị hành chính cấp huyện .9: Kiểm chứng độ chính xác của mô hình theo tần suất trƣợt lở.10: Định hƣớng sử dụng đất đối với các vùng có nguy cơ trƣợt lở.11: Các xã có nguy cơ trƣợt lở rất cao và cao. 123 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trượt lở đất là quá trình di chuyển đất đá trên sườn dốc dưới tác động của trọng lực. Đặc điểm chung của trượt lở đất là xảy ra rất bất ngờ, trong thời gian ngắn, có thể dịch chuyển hàng nghìn mét khối các vật liệu sườn đủ để vùi lấp một khu vực dân cư lớn.