VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN ĐỊA CHẤT ĐỀ TÀI NGHỊ ĐỊNH THƯ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN ĐỊA CHẤT VÙNG THỪA THIÊN HUẾ BẰNG TÍCH HỢP PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 7326 29/4/2009 HÀ NỘI 2008 VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN ĐỊA CHẤT ĐỀ TÀI NGHỊ ĐỊNH THƯ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN ĐỊA CHẤT VÙNG THỪA THIÊN HUẾ BẰNG TÍCH HỢP PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ CƠ QUAN CHỦ TRÌ CHỦ NHIỆM TRẦN TRỌNG HUỆ HÀ NỘI 2008 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, ĐỊA CHẤT VÀ ĐỊA MẠO 1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ 1.2 KHÍ HẬU 1.3 BÃO 13 1.4 THỦY VĂN 18 1.5 HẢI VĂN 21 1.6 ĐỊA MẠO 24 1.7 ĐỊA CHẤT 45 1.8 HOẠT ĐỘNG NHÂN SINH 70 CHƯƠNG 77 TÍCH HỢP CƠNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ TRONG NGHIÊN CỨU TAI BIẾN ĐỊA CHẤT 2.1 GIỚI THIỆU 77 2.2 NGUỒN TƯ LIỆU CHÍNH 78 2.3 NẮN CHỈNH HÌNH HỌC 80 2.4 KỸ THUẬT TRỘN ẢNH 80 2.5 XỬ LÝ ẢNH RADAR 87 2.6 NGHIÊN CỨU NGẬP LỤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỊA MẠO VIỄN THÁM 103 2.7 NGHIÊN CỨU ĐƯỜNG BỜ DỰA VÀO TƯ LIỆU VIỄN THÁM 106 2.8 SỬ DỤNG GIS PHÂN TÍCH NHẠY CẢM TRƯỢT ĐẤT 112 CHƯƠNG 118 NGHIÊN CỨU NGẬP LỤT ĐỒNG BẰNG THỪA THIÊN - HUẾ 3.1 TÌNH HÌNH LŨ LỤT Ở THỪA THIÊN HUẾ 118 3.2 VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨU LŨ LỤT 121 3.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU LŨ LỤT BẰNG VIỄN THÁM VÀ GIS 125 CHƯƠNG 139 NGHIÊN CỨU XÓI LỞ - BỒI TỤ BỜ BIỂN THỪA THIÊN - HUẾ 4.1 ĐOẠN TỪ ĐIỀN HƯƠNG ĐẾN CỬA THUẬN AN 139 4.2 KHU VỰC CỬA THUẬN AN 141 4.3 ĐOẠN TỪ CỬA THUẬN AN ĐẾN CỬA TƯ HIỀN 151 4.4 KHU VỰC CỬA TƯ HIỀN 152 4.5 ĐƯỜNG BỜ KHU VỰC VỤNG CHÂN MÂY 156 4.6 ĐƯỜNG BỜ KHU VỰC LĂNG CÔ 159 4.7 NGUYÊN NHÂN BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ KHU VỰC THỪA THIÊN - HUẾ 161 CHƯƠNG 168 NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG TRƯỢT ĐẤT KHU VỰC THỪA THIÊN HUẾ 5.1 HIỆN TRẠNG TRƯỢT ĐẤT Ở THỪA THIÊN HUẾ 169 5.2 VAI TRỊ ĐỊA HÌNH ĐỐI VỚI TRƯỢT ĐẤT 180 5.3 VAI TRÒ CỦA MƯA ĐỐI VỚI TRƯỢT ĐẤT 182 5.4 VAI TRÒ CỦA SỬ DỤNG ĐẤT ĐỐI VỚI TRƯỢT ĐẤT 185 5.5 VAI TRÒ CỦA VỎ PHONG HĨA 188 5.6 VAI TRỊ CỦA THẠCH HỌC ĐỐI VỚI TRƯỢT ĐẤT 190 5.7 VAI TRÒ CỦA THÊ NẰM ĐẤT ĐÁ 194 5.8 HOẠT ĐỘNG ĐỨT GÃY ĐỐI VỚI TRƯỢT ĐẤT 202 5.9 TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÁC NHÂN TỐ GÂY TRƯỢT ĐẤT 204 5.10 ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG TRƯỢT ĐẤT KHU VỰC THỪA THIÊN - HUÊ 207 CHƯƠNG TAI BIẾN LŨ QUÉT, LŨ BÙN ĐÁ KHU VỰC THỪA THIÊN HUÊ 213 6.1KHÁI NIỆM 213 6.2 TÌNH HÌNH LŨ QUÉT, LŨ BÙN ĐÁ Ở THỪA THIÊN – HUẾ 214 6.3 NGUYÊN NHÂN GÂY RA LŨ QUÉT VÀ LŨ BÙN ĐÁ 218 6.4 PHÂN VÙNG TAI BIẾN LŨ QUÉT – LŨ BÙN ĐÁ 221 6.5 MỘT SỐ BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU 222 CHƯƠNG 225 ĐÁNH GIÁ NGUY HIỂM ĐỘNG ĐẤT CHO CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN 7.1 TĨM LƯỢC VỀ CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN HƯƠNG ĐIỀN 225 7.2 XÁC ĐỊNH ĐỨT GÃY HOẠT ĐỘNG 232 7.3 ĐÁNH GIÁ ĐỘNG ĐẤT CỰC ĐẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TẤT ĐỊNH 247 7.4 ĐÁNH GIÁ GIA TỐC RUNG CỰC ĐẠI 252 7.5 ĐÁNH GIÁ PHỔ GIA TỐC 260 7.6 MƠ HÌNH HỐ Q TRÌNH BIẾN DẠNG VÀ BIẾN ĐỔI ỨNG SUẤT COULOMB KHI XẢY RA ĐỘNG ĐẤT CỰC ĐẠI 262 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ TỔNG HỢP TAI BIẾN ĐỊA CHẤT KHU VỰC THỪA THIÊN HUẾ 270 8.1 NGUYÊN TẮC ĐÁNH GIÁ 270 8.2 CÁC TAI BIẾN ĐỊA CHẤT CHÍNH 273 KẾT LUẬN 282 TÀI LIỆU THAM KHẢO 284 VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN ĐỊA CHẤT ĐỀ TÀI NGHỊ ĐỊNH THƯ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN ĐỊA CHẤT VÙNG THỪA THIÊN HUẾ BẰNG TÍCH HỢP PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: TRẦN TRỌNG HUỆ HÀ NỘI 2008 NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN TS Trần Trọng Huệ, Chủ nhiệm đề tài, phụ trách chung PGS.TS Phan Trọng Trịnh, đồng chủ nhiệm đề tài, phụ trách ứng dụng viễn thám GIS nghiên cứu động đất Mơ hình biến đổi ứng suất Coulomb, xây dựng đồ tai biến địa chất Ths Mai Thành Tân, phụ trách phần nghiên cứu xói lở đới bờ, tham gia phần nghiên cứu đánh giá trượt đất, tham gia phần đánh giá động đất, tham gia chu trình cơng nghệ viễn thám GIS PGS.TS Đặng Văn Bào phụ trách phần nghiên cứu địa mạo TS Phạm Quang Sơn tham gia phần ứng dụng ảnh radar nghiên cứu ngập lụt Thừa Thiên Huế TS Đặng Vũ Khắc phụ trách phần ứng dụng công nghệ Viễn thám GIS nghiên cứu Trượt đất TS Nguyễn Hiệu tham gia ứng dụng công nghệ Viễn thám GIS nghiên địa mạo tai biến địa chất TS Bùi Văn Thơm, tham gia ứng dụng nghiên cứu viễn thám GIS nghiên cứu tân kiến tạo đứt gãy hoạt động ThS Hoàng Quang Vinh, tham gia ứng dụng nghiên cứu viễn thám GIS nghiên cứu tân kiến tạo đứt gãy hoạt động, lập đồ đánh giá tai biến địa chất vùng nghiên cứu KS Nguyễn Huy Thịnh, tham gia xây dựng mơ hình số địa hình TS Nguyễn Đăng Túc, tham gia xây dựng đồ tai biến địa chất KS Bùi Thị Thảo, phòng Địa Động Lực, Viện Địa chất, tham gia phần tân kiến tạo ThS Ngô Văn Liêm, tham gia phần tân kiến tạo, đánh giá tai biến địa chất ThS Nguyễn Văn Hướng, tham gia phần tân kiến tạo, đánh giá tai biến địa chất MỞ ĐẦU Thừa - Thiên – Huế trung tâm văn hoá quan trọng đất nước với di sản văn hoá giới Tuy nhiên, nơi thường xuyên xảy dạng tai biến địa chất lũ lụt, trượt lở đất, xói lở bờ biển, động đất Đã có số cơng trình nghiên cứu dự báo thiên tai vùng vấn đề địa động lực đại chưa quan tâm mức Chuyển động tân kiến tạo kiến tạo đại nguyên nhân sâu xa nhiều dạng tai biến khác Nghiên cứu tai biến địa chất có ý nghĩa khoa học thực tiễn to lớn Về mặt khoa học, nghiên cứu mối tương tác hoạt động tân kiến tạo với dạng tai biến khác động đất, sụt đất, trượt lở đất, lũ quét giúp hiểu rõ vai trò hoạt động đới đứt gãy Về mặt thực tiễn, kết nghiên cứu loại tai biến địa chất riêng biệt đánh giá tổng hợp cho phép dự báo loại tai biến địa chất khu vực Thừa thiên Huế, từ có biện pháp giảm thiểu thiệt hại gây tương lai Hiện nay, có nhiều phương pháp cho phép nghiên cứu tai biến địa chất có phương pháp viễn thám hệ thống thông tin địa lý Công nghệ phân tích viễn thám có bước tiến nhảy vọt năm gần trở thành công cụ hữu hiệu giúp quan sát môi trường trái đất Các nước khoa học phát triển đầu tư nghiên cứu viễn thám Độ phân giải không gian phổ cho phép người ta phát nhiều vấn đề mà ảnh thông thường phát Nhiều hệ ảnh đa phổ với độ phân giải khác Landsat, Spot, Ir, Ikonos, Aster cho phép quan sát trái đất Cùng với ảnh quang học, ảnh radar Jers1, Ers1, Ers2, Radasat gần Envisat Palsar cho phép chủ động quan sát trái đất không phụ thuộc vào mây ngày đêm, số trường hợp, giao thoa ảnh radar phát thay đổi cỡ vài cm Đối với vùng ven bờ, nhiều nghiên cứu ứng dụng để nghiên cứu vùng đất ngập, thảm thực vật, q trình xói lở tích tụ Đây vùng biến động nhanh chóng cơng cụ phân tích viễn thám tỏ hiệu Trong tất dự án nghiên cứu đới bờ, có tham gia công tác viễn thám Nhiều công nghệ ứng dụng có hiệu cơng nghệ giao thoa ảnh RADAR cho phép xây dụng mô hình số địa hình, cơng nghệ hồ trộn ảnh đa phổ đa nguồn, công nghệ GPS Ở Việt Nam nghiên cứu viễn thám ứng dụng nhiều lĩnh vực địa chất, nơng nghiệp rừng, địa Nghiên cứu đới bờ tiến hành nhiều viện nghiên cứu viện Địa lý, Hải dương, Địa chất có trợ giúp phân tích viễn thám Viện địa chất tiến hành nghiên cứu viễn thám vùng đới bờ Thái bình, Hải phòng, Nam Định Tuy nhiên, việc ứng dụng viễn thám dựa vào phân tích ảnh Landsat phần ảnh Spot, cần phải tận dụng khai thác thêm kỹ thuật tiên tiến, đại công nghệ viễn thám vào nghiên cứu đới bờ Công cụ viễn thám hệ thống thông tin địa lý có hiệu nghiên cứu tai biến địa chất Chính vậy, nhóm hợp tác với trường Đại học Liège, sở nghiên cứu viễn thám vùng đới bờ trước đây, tiến hành triển khai đề tài “Nghiên cứu, điều tra tai biến địa chất vùng Thừa Thiên - Huế tích hợp phương pháp viễn thám hệ thống thông tin địa lý” Việc sử dụng tích hợp phương pháp viễn thám hệ thống thông tin địa lý nghiên cứu tai biến địa chất mà đề tài đưa cách tiếp cận phát triển thời gian gần Nghiên cứu tai biến địa chất vùng kế thừa khảo sát trạng dạng tai biến khác trượt lở đất, lũ, xói lở ven biển nghiên cứu trước Đề tài có áp dụng số cơng nghệ viễn thám đời thời gian gần như: công nghệ giao thoa ảnh Radar, công nghệ phối trộn ảnh (fusion) kết hợp với đo GPS xác cao nhằm nâng cao hiệu công tác nghiên cứu đới bờ viễn thám Đề tài lựa chọn với mục tiêu sau: - Làm sáng tỏ hoạt động tai biến địa chất khu vực Thừa Thiên Huế lũ lụt, trượt đất, động đất xói lở bờ biển tích hợp phương pháp viễn thám GIS, đề xuất biện pháp phòng tránh giảm thiểu thiệt hại tai biến địa chất gây - Phát triển ứng dụng số công nghệ mũi nhọn viễn thám hệ thống thông tin địa lý công nghệ phối trộn (fusion) số liệu có độ phân giải khác nhau, giao thoa ảnh radar tăng cao độ xác GIS nhờ việc xử dụng công nghệ GPS , mô GIS - Thông qua hợp tác quốc tế, xây dựng tiềm lực đội ngũ nghiên cứu, ứng dụng cơng nghệ phân tích viễn thám hệ thống thơng tin địa lý việc nghiên cứu tai biến địa chất Sau q trình thực hiện, đề tài hồn thành số cơng việc sau đây: - Đã nắm qui trình sử dụng thục cơng nghệ phối trộn ảnh đa phổ với ảnh đen trắng phân giải cao, ảnh radar với ảnh máy bay - Đã nắm vững qui trình cơng nghệ giao thoa ảnh vệ tinh radar để tạo ảnh liên kết (coherence) tạo mơ hình số địa hình Hai qui trình cơng nghệ phục vụ phân vùng chi tiết việc đánh giá dự báo ngập lụt - Đã sử dụng thành thục cơng nghệ phân tích ảnh vệ tinh hệ thống GIS việc nghiên cứu biến đổi đường bờ, đánh giá cụ xói lở bồi tụ đới ven bờ - Đã làm chủ qui trình cơng nghệ phân tích ảnh vệ tinh việc xác định đứt gãy hoạt động phục vụ đánh giá nguy hiểm động đất - Đã nắm qui trình sử dụng thục công nghệ sử dụng ảnh vệ tinh mô GIS việc đánh giá nguy hiểm trượt đất - Đã hoàn thành xây dựng đồ trạng tai biến xói lở bờ biển, đồ trạng tai biến lũ bùn đá, đồ trạng tai biến trượt đất - Đã hoàn thành xây dựng đồ địa mạo phục vụ đánh giá tai biến địa chất, tỉ lệ 1/100.000 - Đã thành lập đồ dự báo tai biến tỉ lệ: 1/100.000 - Về mặt xây dựng tiềm lực nghiên cứu: Nhóm nghiên cứu trang bị phần mềm GAMMA phần mềm đại việc sử lý giao thoa ảnh vệ tinh radar hoàn thành đào tạo tiến sĩ thạc sĩ Đã có tập thể nghiên cứu sang thực tập ngắn hạn Vương quốc Bỉ - Đã có sở liệu lớn gồm ảnh vệ tinh landsat, spot, ảnh radar ERS1, ES2, ảnh máy bay thời kỳ, đồ thời kỳ - Về công bố: công bố báo tạp chí quốc tế, báo tuyển tập hội nghị quốc tế 5.7 Vai trò nằm đất đá Quan hệ phương vị hướng dốc - hướng sườn góc dốc đá - độ dốc địa hình có ý nghĩa quan trọng trượt đất khu vực có đá trầm tích Trượt đất dễ xảy trường hợp phương vị hướng dốc mặt phân lớp trùng với hướng dốc địa hình khả lại lớn góc dốc mặt lớp trùng với độ dốc địa hình Khả trượt đất với tăng lên góc lệch phương vị hướng dốc mặt lớp hướng dốc địa hình, tăng lên góc lệch góc dốc mặt lớp độ dốc địa hình Trong trường hợp Thừa Thiên - Huế, đánh giá vai trò nằm đá trầm tích trượt đất dựa vào quan hệ phương vị hướng dốc - hướng sườn (hướng dốc) địa hình Kết nghiên cứu cho thấy, Thừa hiên Huế không phản ánh quy luật theo lý thuyết quan hệ độ lệch hướng dốc đá - hướng đổ địa hình với trượt đất, nghĩa mật độ trượt đất không giảm dần độ lệch tăng dần từ 0° đến 180° Điều chứng tở vai trò nằm đất đá trượt đất khu vực Thừa Thiên - Huế nhỏ 5.8 Hoạt động đứt gãy trượt đất Thống kê trận trượt đất theo vùng ảnh hưởng đứt gãy Thừa Thiên - Huế cho thấy khu vực ảnh hưởng mạnh tập trung nhiều trận trượt đất, nhiên số trận trượt đất vùng không chịu ảnh hưởng đứt gãy lại cao Nếu tính theo mật độ trượt đất ba vùng: ảnh hưởng mạnh, ảnh hưởng yếu khơng ảnh hưởng có giá trị tương đương, mật độ trượt đất vùng ảnh hưởng mạnh trượt đất nhỉnh hai vùng cịn lại chút Như thấy ảnh hưởng đứt gãy khu vực Thừa Thiên - Huế không lớn 5.9 Tầm quan trọng nhân tố gây trượt đất Các nhân tố cần tính đến mơ hình trượt đất khu vực Thừa Thiên - Huế bao gồm: độ dốc, lượng mưa, sử dụng đất, vỏ phong hóa, thạch học, nằm đất đá (thể độ lệch phương vị hướng dốc đá hướng dốc địa hình), đứt gãy Trong nhân tố đứt gãy nhân tố quan trọng so với thê nằm đất đá Vỏ phong hóa tính cho điểm theo thực tế dựa vào quan hệ vỏ phong hóa với trượt đất dĩ nhiên có tầm quan trọng hai nhân tố kể Quan trọng nhân tố có độ che phủ hoàn toàn như: độ dốc, thạch học, lượng mưa sử dụng đất Trong nhân tố này, có trượt đất xảy cấp có giá trị điểm thấp nhân tố độ dốc cho thấy vai trò độ dốc lớn Các nhân tố cịn lại, khơng có trượt đất cấp có giá trị điểm thấp Như vậy, theo phân tích dựa vào tiêu xếp nhân tố chi phối trượt đất theo thứ tự tầm quan trọng tăng dần sau: đứt gãy (ĐG), nằm đá (TN), vỏ phong hóa (VPH), sử dụng đất (SDĐ), lượng mưa (LM), 18 thạch học (TH) độ dốc (ĐD) 5.10 Đánh giá tiềm trượt đất khu vực Thừa Thiên Huế (hình ) Đánh giá tiềm trượt đất dựa sở tổng hợp thông số khống chế trượt đất sử dụng phần mềm GIS ARCVIEW kết cho thấy: vùng có nguy trượt đất thấp chủ yếu vùng đồng ven biển nằm phía đơng bắc tỉnh Thừa Thiên Huế diện nhỏ dọc thung lũng A Lưới Khu vực có khả trượt đất thấp chiếm diện tích tương đối khiêm tốn phân bố chủ yếu khu vực ven rìa vùng núi đồng bằng, dọc theo thung lũng sơng Khu vực có khả trượt đất trung bình, phân bố chủ yếu vùng núi tây nam Thừa Thiên - Huế Khu vực có khả trượt đất cao phân bố chủ yếu phần cao dải Trường Sơn phía đơng thị trấn A Lưới, khu vực núi Bạch Mã phía đơng thị trấn Khe Tre (Nam Đơng) 19 Hình Bản đồ phân vùng tiềm trượt đất 20 Chương 6: Tai biến lũ quét, lũ bùn đá khu vực Thừa Thiên Huế 6.1 Khái niệm Dựa vào hình thái trận lũ xảy miền núi phía bắc, Trần Văn Tư nnk (2000) chia lũ quét thành loại: lũ quét nghẽn dòng, lũ quét sườn, lũ quét tổng hợp từ loại trên: Lũ quét nghẽn dòng lũ xảy sau mưa lớn kéo dài, nước sông dâng cao với cường suất biên độ lớn, ngập vùng rộng lớn nơi nhân dân miền núi cư trú sản xuất Lũ quét sườn xảy suối ngắn dốc Dòng nước lũ xảy nhanh với tốc độ lớn mang theo bùn đá rác rưởi 6.2 Tình hình lũ quét, lũ bùn đá Thừa Thiên Huế Lũ quét nghẽn dòng loại hình chủ yếu Thừa Thiên – Huế, chiếm 53% tổng số lũ quét – lũ bùn đá có khu vực Lũ xảy khu vực miền núi thuộc huyện A Lưới, Nam Đông, Phong Điền Hương Trà Lũ quét nghẽn dòng công trinh chiếm tỷ lệ lớn (19%) Lũ xảy huyện đồng ven biển chủ yếu Phong Điền Phú Lộc Nguyên nhân chủ yếu có mặt tuyến đường bắc – nam quốc lộ 1, đường sắt với hệ thống cầu cống thoát nước chưa hợp lý tạo thành đê chặn nước Lũ quét hốn hợp chiếm tỷ lệ 15% tổng số lũ quét – lũ bùn đá Loại hình lũ ghi nhận huyện Phong Điền Phú Lộc, nơi tiếp giáp vùng miền núi vùng đồng Lũ bùn đá chiếm tỷ lệ chủ yếu phát triển khu vực miền núi thuộc huyện A Lưới, Phú Lộc 6.3 Nguyên nhân gây lũ quét lũ bùn đá Lũ quét lũ bùn đá phát sinh tác động nhân tố sau: Lượng mưa, Dạng lưu vực, Độ dốc, Dạng phân bố sông suối, Thảm thực vật, Hiện tượng trượt lở địa chất, Tương quan hợp lưu, giao cắt dòng chảy lưu vực, Tương quan tụ điểm dân cư lưu vực Về lượng mưa, khu vực hay xảy lũ quét nằm nơi có lượng mưa lớn, trung bình 3400 mm/năm Đó tâm mưa A Lưới, Nam Đông, Bạch Mã – Phú Lộc Lãnh thổ Thừa Thiên – Huế nằm lưu vực sơng chính: Bồ, sông Hương A Sap Lưu vực Sông Hương - sơng Bồ, khu vực có khả (và từng) xảy lũ quét cao-rất cao lưu vực cấp 2-3 có nguồn xuất phát từ dãy Bạch Mã Động Ngài Trên lưu vực này, khu vực có dị thường thắt-mở, đổi hướng dòng chảy, gradient dòng độ dốc sườn lớn thường trùng lân cận hội lưu nhánh cấp Ở lưu vực sông A Sap, đáng ý có mặt thung lũng A lưới chạy dài khoảng 40 km, chiều rộng thay đổi từ vài trăm mét đến khoảng km Phần lớn dòng chảy dồn nước vào thung lũng song lối thoát đổ nước sang Lào xã Hồng Thái lại bị thu hẹp lại khó nước mưa to Ở Thừa Thiên Huế cho thấy địa hình khác có đặc trung lũ khác Ở vùng miền núi thường có tần suất xuất lũ qt nghẽn dịng, lũ bùn đá cao Ở khu vực vùng núi tiếp giáp đồng bằng, nơi có thay đổi đột ngột độ dốc thường hay xuất lũ quét hỗng hợp lũ quét nghẽn dòng lũ quét sườn Theo báo cáo tỉnh Thừa Thiên - Huế khu vực nằm hạ lưu sông lớn suối dốc từ núi chảy xảy tình trạng lũ quét sườn nghẽn dòng Ở khu vực đồng xảy lũ quét nghẽn dịng liên quan cửa sơng bị bồi lấp cát Thảm phủ rừng đóng vai trị đáng kể việc hạn chế lũ quét, lũ bùn đá Sự rừng rõ ràng làm tăng dòng chảy mặt, giảm thời gian tập trung nước, tăng độ lớn 21 điểm lũ, tăng nguy lũ lụt Ở khu vực Phú Lộc điều kiện lớp phủ thực vật thưa chủ yếu trảng bụi để lộ vỏ phong hóa granit lẫn tảng lăn sườn Hoạt động người tác động vào tự nhiên, làm biến đổi yếu tố tự nhiên chặt phá rừng, khai thác khống sản, san lấp biến đổi địa hình, đắp đập, nạo vét dòng chảy, xây kè đập,đường xá cầu cống, nhiều có ảnh hưởng đến hình thành phát triển lũ quét lũ bùn đá Điển hình khu vực hai “đê” đường quốc lộ đường sắt bắc – nam xây dựng cắt ngang đường thoát dòng chảy song cầu cống thoat nước chưa thiết kế hợp lý gây tượng lũ quét nghẽn dòng khu vực 6.4 Phân vùng tai biến lũ quét-lũ bùn đá (hình 5) Phân vùng tai biến lũ quét lũ bùn đá Thừa Thiên Huế tiến hành dựa phân tích yếu tố phát sinh lũ Cụ thể là: Bản đồ địa hình, đồ khơng cung cấp thơng tin địa hình, mà cịn cho biết mạng lưới dịng chảy, hình dạng lưu vực, lớp phủ tthực vật, hệ thống đường xá, cầu cống, đập thủy lợi thủy điện, phân bố dân cư Bản đồ số hóa độ cao (DEM) đồ xây dựng từ đồ địa hình Nó cho phép quan sát địa hình theo không gian chiều, dễ dàng nhận khu vực có địa hình nhạy cảm với lũ qt, lũ bùn đá Bản đồ độ dốc Bản đồ xây dựng từ đồ DEM, cho phép đánh giá khả vận chuyển dồn nước gây lũ quét khu vực Bản đồ địa chất, đồ xác định trũng hình thành hoạt động đứt gãy nơi nhạy cảm với lũ, thành tạo đệ tứ có nguồn gốc lũ tích, sơng – lũ tích vốn sản phẩm lũ quét lũ bùn đá Các thành tạo địa chất khác có mức độ nhạy cảm khác lũ Bản đồ vỏ phong hóa với kiểu vỏ chiều dày Bản đồ giúp cho đánh giá khả cung cấp vật liệu cho lũ bùn đá Bản đồ phân vùng tai biến lũ quét lũ bùn đá thể cấp: mạnh, mạnh, trung bình, yếu ổn định: Vùng có nguy xảy lũ bùn đá lũ quét mạnh phân bố phía nam thung lũng A Lưới thượng nguồn sơng Ô Lâu Vùng có nguy lũ quét mạnh chủ yếu phân bố vực hai trũng A Lưới Nam Đông, thượng nguồn sông lớn khu vực Ô Lâu, Bồ, Hữu Trạch, Tả Trạch, A Sáp Vùng có nguy lũ bùn đá – lũ qt trung bình chiếm đại phận diện tích khu vực miền núi Thừa Thiên – Huế Độ dốc sườn khoảng – 25°, mật độ dòng chảy mức trung bình Vùng có nguy lũ bùn đá – lũ quét yếu phân bố chủ yếu khu vực đồng ven biển Ở khu vực miền núi vùng nằm nơi có sườn tương đối thoải (3 - 10°), mạng dòng chảy tương đối thưa Vùng tương đối ổn định, xảy lũ 22 23 Hình Bản đồ trạng tai biến lũ bùn đá -lũ quét phân vùng tỉnh Thừa Thiên - Huế quét lũ bùn đá phân bố khu vực ven biển Đây khu vực có cồn đụn cát, khả thấm nước cao, mạng dòng chảy mặt thưa thớt Như vậy, Thừa Thiên – Huê nơi hay xảy lũ quét, lũ bùn đá Nguy phát sinh lũ chủ yếu tùy thuộc vào chế độ mưa, mạng dòng chảy, địa hình (dạng lưu vực, độ dốc, dị thường cản trở dịng chảy), địa chất (thạch học, vỏ phong hóa, kiến tạo), thảm thực vật, hoạt động người Phần lớn diện tích Thừa Thiên – Huế có nguy lũ quét trung bình trở lên Khu vực A Lưới thượng nguồn sơng Ơ Lâu có nguy cao cao liên quan đến hoạt động kiến tạo tâm mưa A Lưới Động Ngãi 6.5 Một số biện pháp giảm thiểu Muốn giảm thiểu tai biến cần có quy hoạch quản lý thích hợp quy mơ lưu vực dựa sở phân vùng tai biến Ở quy mô lưu vực, bảo vệ rừng trồng thêm rừng biện pháp hữu hiệu làm giảm thiểu nguy lũ quét mà nhiều dạng tai biến khác trượt lở đất, lũ lụt hạ lưu Đối với vùng có nguy lũ qt cao khơng nên bố trí xây dựng khu dân cư phát triển sở hạ tầng mà nên sử dụng vào mục đích khác phát triển lâm nghiệp Trong trường hợp khơng thể tránh cần xây dựng cơng trình bảo vệ Cũng cần lắp đặt hệ thống cảnh báo lũ có có phương án sơ tán dân cư trường hợp Ở khu vực cụ thể, hoạt động người cần tránh làm cản trở dòng chảy trực tiếp cản trở tiêu nước Có thể tiến hành nạo vét dịng chảy làm tăng khả lũ Xây dựng hồ chứa biện pháp tốt để điều tiết nước hạn chế lũ lụt song cần có thiết kế hợp lý tránh nguy vỡ đập gây hậu gấp bội Khi xây dựng đường xá phải bố trí cầu cống với độ hợp lý đủ để tiêu thoát đỉnh lũ Chương Đánh giá độ nguy hiểm động đất cho cơng trình thuỷ điện 7.1 Tóm lược cơng trình thuỷ điện Hương Điền Cơng trình thủy điện Hương Điền xây dựng sông Bồ thuộc hệ thống sông Hương thuộc địa phận xã Hương Vân – huyện Hương Trà - Tỉnh Thừa Thiên Huế Đập dài 180 m xây dựng đoạn trung lưu sông Bồ nối hai đồi có độ cao 150m Nhìn chung khu vực đập đặc trưng địa hình đồi với độ cao phổ biến khoảng 100 – 200m Từ vị trí đập xi hạ lưu (phía bắc) khoảng 4km địa hình đồi với độ cao 150 – 200 m chuyển đột ngột xuống miền đồng với độ cao 10m sườn dốc khoảng 30 - 40° Đây khu vực tập trung đông dân cư sinh sống Đập thủy Điện Hương Điền xây dựng đất đá thuộc phân hệ tầng Tân Lâm bao gồm đá cát kết, bột kết phiến sét Trong đó, cát kết dạng quarzite chủ yếu Đá rắn chắc, phân lớp có hướng cắm phía đơng bắc, độ dốc khoảng 40° – 50° Tuy nhiên vị trí xây dựng đập đất đá bị dập vỡ có khe nứt phương tây bắc – đông nam 7.2 Xác định đứt gãy hoạt động Theo tài liệu địa chất, gần khu vực xây đập thủy điện Hương Điền nằm đới kiến tạo Long Đại miền uốn nếp Việt Lào Chạy gần vị trí đập có đới đứt gãy tương đối lớn qua đứt gãy Đak Rông – Huế Đây đứt gãy cấp phân chia nội đới Theo tài liệu nghiên Viện Địa chất (Bùi Văn Thơm, 2002; Trần Trọng Huệ nnk, 2001; Phan Trọng Trịnh nnk, 2005), đới đứt gãy Đakrơng- Huế tổng thể có phương TTB – ĐĐN, khớp nối với đứt gãy Trường Sơn khu vực huyện Đakrông chạy theo sông Đakrông, Ngịi Ơ Lâu, dọc bờ nam sơng An Cựu chạy thẳng biển khu vực cửa Tư Hiền Từ Hoà Vân, đới đứt gãy 24 tách thêm nhánh theo phương tây bắc - đông nam đến Phú Lộc với chiều dài khoảng 50km Đứt gãy Đakrơng- Huế đóng vai trò ranh giới vùng địa mạo- địa chất khác nhau: cánh bắc- tây bắc thuộc miền đồi núi thấp đến trung bình, ngược lại cánh nam- tây nam thuộc miền núi cao trung bình thấp dần phía biển tạo hai bậc địa hình điển hình Mặt trượt đứt gãy cắm phía bắc đơng bắc với góc dốc khoảng 65- 70° Đới đứt gãy Đak Rông – Huế hoạt động thể dấu hiệu địa hoá, địa nhiệt, địa chấn, nước nóng, nứt đất, địa mạo, chuyển động đại Để tính ảnh hưởng đứt gãy đập thủy điện cần xác định đoạn đứt gãy hoạt động gần khu đập Công việc thực dựa sở phân tích viễn thám GIS tư liệu sau: Bản đồ địa hình 1:50.000, Ảnh vệ tinh Spot chụp ngày 18/12/2004, Ảnh vệ tinh Lansat chụp ngày 2/6/2001 Kết cho thấy khu vực có đoạn đứt gãy hoạt động có ảnh hưởng tới vị trí xây đập thủy điện ký hiệu tương ứng F1, F2 F3 Tính chất hoạt động đứt gãy thể rõ địa hình phản ảnh rõ nét ảnh vệ tinh đường dạng tuyến phân biệt hai cánh rõ ràng (hình 6) Từ cánh phía nam dải đồi cao 150 m – 200m chuyển đột ngột xuống độ cao 10 m cánh phía bắc Tính chất đứt gãy thuận trượt phải thể đứt gãy Chúng thuộc hệ thống đứt gãy Đak Rông – Huế với góc cắm khoảng 65 – 70º phía đơng bắc 7.3 Đánh giá động đất cực đại phương pháp tất định Công việc đánh giá động đất theo phương pháp tất định dựa có mặt đứt gãy sinh chấn cụ thể cho phép đánh giá mức độ chi tiết cao Động đất cực đại tính theo phương pháp khác dựa vào kích thước phá huỷ bề mặt đứt gãy, phương pháp dựa diện tích bề mặt đứt gãy, có tính tới tính chất hoạt động đứt gãy (thuận, nghịch, trượt moment động đất tác giả Wyss (1979), Slemmons (1982), Woodward-clyde (1983), Well–Coppersmith (1994) đưa Các phương pháp sử dụng để tính tốn nghiên cứu này: Phương pháp tính magnitude theo moment động đất (Kanamori (1977); Hanks Kanamori (1979)) Phương pháp tính magnitude theo mặt đứt gãy Phương pháp tính magnitude theo chiều dài đứt gãy độ dịch chuyển đứt gãy (theo Well – Coppersmith (1989)) Kết tính động đất cực đại cơng trình thủy điện Hương Điền Tính động đất cực đại cơng trình thủy điện Hương Điền dựa sở đứt gãy hoạt động F1, F2 F3 ) xác định có mặt khu vực Các thơng số đứt gãy xác định ảnh nguồn tài liệu khác Kết tính toán cho thấy magnitude động đất cực đại gây cho khu vực đập 5,74 đứt gãy F1 gây Hai đứt gãy cịn lại có khả gây động đất khoảng 5,4- 5,5 Tốc độ dịch chuyển cực đại đứt gãy vào khoảng 22 – 42 mm 7.4 Đánh giá gia tốc rung động Gia tốc rung động đánh giá theo phương pháp trọng số Do khu vực cần đánh giá gần chấn tiêu động đất nên công thức đánh giá gia tốc rung động xây dựng từ số liệu trận động đất gần nguồn ưu tiên mang trọng số cao Kết tính tốn cho thấy đứt gãy F1 cách đập 2,9 km đứt gãy có ảnh hưởng lớn tới đập thủy điện Đứt gãy gây gia tốc rung động ngang cực đại thân đập 0.263g ứng với 258 cm/s2 ; gia tốc rung động chu kỳ 10000 năm 0.26g ứng với 255 cm/s2 ; gia tốc rung động ngang ứng với động đất thiết kế cực đại (chu kỳ 950 25 năm) 0.212g ứng với 208 cm/s2 ; gia tốc sở hiệu dụng có chu kỳ 475 năm 0.17g ứng với 166 cm/s2 ; gia tốc sở hiệu dụng có chu kỳ 145 năm 0.141g ứng với 138 cm/s2 Hình Xác định đứt gãy hoạt động ảnh Spot chụp ngày 18/12/2004 kết hợp với mơ hình DEM 7.5 Đánh giá phổ gia tốc Để có số liệu ban đầu, chúng tơi tính tốn phổ gia tốc ứng với động đất cực đại động đất sở hiệu dụng, chu kỳ 145 năm 475 năm Tuy nhiên để tính tốn giá trị phổ gia tốc với độ tin cậy cao hơn, cần thiết phải tiến hành nghiên cứu chi tiết phần nghiên cứu thiết kế Các giá trị sau có ý nghĩa tham khảo Phương pháp tính tốn dựa phương pháp Campbell Gia tốc đạt giá trị lớn tương ứng với chu kỳ 0.15–0.17s Ở đứt gãy F1, giá trị lớn gia tốc cực đại đạt 611cm/s2, gia tốc sở hiệu dụng chu kỳ lặp 475 năm 394cm/s2, gia tốc sở hiệu dụng chu kỳ lặp 145 năm 328 cm/s2 Đối với đứt gãy F2 giá trị lớn tương ứng 498cm/s2, 312cm/s2 263 cm/s2 Đối với F3 giá trị lớn tương ứng 198cm/s2, 125cm/s2 105cm/s2 7.6 Mơ hình hố q trình biến dạng biến đổi ứng suất Coulomb xảy động đất cưc đại Khi có động đất, xảy chuyển dịch dọc đứt gãy Các đứt gãy F1, F2 F3 biết có hướng trượt phải Biên độ chuyển dịch cực đại xảy động đất cực đại tính theo Well – Coppersmit đứt gãy F1, F2 F3 tương ứng 42 mm, 22 mm 25 mm Đây tham số đưa vào mô hình tình biến dạng biến đổi ứng suất Chuyển dịch đứt gãy chuyển dịch trượt phải với thành phần xiết ép nhẹ Hệ số ma sát Coulomb ẩn số, với trường hợp trượt thay đổi từ 0.4 tới 0.7 Hệ số poision chọn chung cho vỏ trái đất 0.25 Modul trượt chọn 3.2x1010 Nm-2 Mơ hình biến vị Okada xây dựng kiểm chứng nhờ kết giao thoa ảnh vệ tinh RADAR trước sau xảy động đất, cho thấy trình biến dạng xảy giống hệ mơ hình chiều Okada dự báo Việc chọn mơ hình tốt khơng dễ dàng khơng biết rõ hệ số ma sát Coulomb Tuy nhiên, mục 26 đích lấy an tồn nên chúng tơi sử dụng tham số cực trị tính tốn Mặc dù tính tốn cho giá trị cụ thể ứng suất hệ số Poision modul trượt chưa xác định chắn lên chúng tơi chuẩn hố với giá trị cực đại cực tiểu để đưa tranh thay đổi ứng suất Coulomb hệ số Việc tính tốn tiến hành khơng gian chiều vng góc sau chỉnh nắn hệ thống thơng tin địa lý với sai số hệ thống đồ địa hình 1/50.000 Mơ hình biến dạng biến đổi ứng suất tính cho đứt gãy có ảnh hưởng đến đập (đứt gãy F1) tính cho ba đứt gãy hoạt động bề mặt, độ sâu km độ sâu km Các mơ hình thể rõ miền tăng ứng suất Coulomb, hay xác miền tăng biến dạng hay miền chịu ứng suất căng dãn mức độ khác miền giảm ứng suất Coulomd hay nói khác chịu nén ép mức độ khác Các miền lại ứng suất không đổi Miền tăng ứng suất Coulomb cao miền nguy hiểm dễ xảy động đất độ bền giảm mạnh, đặc biệt đập beton Kết cho thấy tuyến đập nằm miền giảm nhẹ ứng suất hay nói cách khác ứng suất nén ép nhẹ Như mức độ nguy hiểm đập không lớn Chương Đánh giá tổng hợp tai biến địa chất khu vực Thừa Thiên Huế 8.1 Nguyên tắc đánh giá Do đặc thù tự nhiên mình, Thừa Thiên – Huế, đề cập chương trước, chịu tác động nhiều tai biến địa chất, có dạng sau: động đất, trượt đất, lũ quét, lũ bùn đá, ngập lụt, xói lở bờ sơng, bờ biển Thừa Thiên – Huế sở loại hình tai biến sau: Trượt lở, Nứt sụt đất, Lũ quét, lũ bùn đá, Xói mịn, Địa hóa Cơng việc tiến hành cách tích hợp đồ tai biến thành phần đánh giá cho điểm cho trọng số theo công thức sau: Stt = n ∑ wjsj j Trong đó: Stt - điểm tổng cộng wj - trọng số thông số j (bản đồ thành phần j) sj - điểm thông số j (bản đồ thành phần j) n - số lượng thông số (bản đồ thành phần j) Dựa vào điểm số tổng cộng mà đồ tai biến tổng hợp chia thành ba cấp : Vùng có nguy tai biến địa chất thấp, Vùng có nguy tai biến địa chất trung bình, Vùng có nguy tai biến địa chất cao Kết hợp đồ với đồ hành tỉnh, huyện cho thấy tranh tai biến địa chất quy mô cấp tỉnh cấp huyện Bằng cách này, Trần Trọng Huệ nnk (2001) cho Thừa Thiên Huế khơng có nguy tai biến địa chất thấp mà có tai biến địa chất cấp trung bình cao Trong có tới 65% diện tích lãnh thổ có nguy tai biến địa chất cao, tỷ lệ cao số tỉnh bắc Trung Rõ ràng là, với đánh giá tổng hợp tai biến đưa phân vùng với cấp tai biến thấp, trung bình cao vậy, ta dễ dàng thấy cách khái quát mức độ nguy tai biến địa chất khu vực Tuy nhiên, cách làm khu vực cụ thể tai biến nên khó sử dụng làm sở để xây dựng phương án cụ thể để phát triển khu vực Hơn vấn đề tai biến địa chấn chưa quan tâm thích đáng đánh giá Đây dạng tai biến quan 27 trọng đặc biệt khu vực này, nơi đạng đầu tư xây dựng nhiều sở hạ tầng lớn khu đô thị, đập thủy điện, tai biến địa chấn nguyên nhân gây tai biến khác trượt đất, xói lở, bồi tụ, Trên thực tế điểm xuất tai biến địa chất loại hình hay loại hình khác, mức độ hay mức độ khác Thành lập đồ phân vùng tai biến địa chất cho tỉnh Thừa Thiên – Huế trọng thể tai biến địa chất trội cho khu vực cụ thể Cách làm giúp cho nhà quy hoạch tính đến tai biến địa chất có giải pháp phòng chống kế hoạch sử dụng đất Phân vùng tai biến địa chất cho Thừa Thiên – Huế dựa sở số tai biến địa chất có khu vực: địa chấn, lũ bùn đá, lũ quét, ngập lụt, trượt đất, sạt lở bờ sông, bờ biển Nền màu thể tai biến mang tính ngoại sinh chính: lũ bùn đá, lũ quét, ngập lụt trượt đất Các tai biến ngoại sinh khác sạt lở bờ sông, bờ biển xảy quy mô hẹp thể ký hiệu Các tai biến có nguồn gốc nội sinh thể nét chải biểu diễn vùng theo giá trị magnitude cực đại gia tốc rung động cực đại trường hợp xảy động đất Bên cạnh đứt gãy sinh chấn chấn tâm động đất thể đồ Bản đồ tai biến địa chất tổng hợp kết nghiên cứu tai biến đề cập chương trước Theo nghiên cứu tai biến khu vực khái quát mục 8.2 Các tai biến địa chất Tai biến địa chấn; Tai biến địa chấn xảy dọc theo đoạn đứt gãy sinh chấn thuộc đới đứt gãy sâu Đak Rơng – A Lưới phía tây Thừa Thiên Huế đứt gãy sâu Đak Rơng – Huế phía bắc tỉnh Dọc theo đứt gãy xảy trận động đất với magnitude đạt 4,1 – 5,5 Kết tính tốn dựa vào mơ hình tính maginutde động đất cực đại gia tốc rung động cực đại cho thấy đứt gãy sinh động đất có magntude tới 5,7 Về mặt gia tốc cực đại (PGA), chia thành hai vùng: - Vùng có PGA từ 0,2058g đến 0,1727g nằm khoảng từ đứt gãy sinh chấn đến vị trí cách đứt gãy – 5km - Vùng có PGA từ 0,1727g đến 0,1250g nằm khoảng cách đứt gãy từ 3km đến 10km Đây hai vùng cần quan tâm phải tính tới tham số gia tốc dao động thiết kế cơng trình xây dựng lớn Tai biến lũ bùn đá, lũ quét Vùng có nguy lũ bùn đá lũ quét có nguy xảy cao thượng nguồn sơng Ơ Lâu, phía tây huyện Phong Điền thượng nguồn sơng A Sáp, phía nam huyện A Lưới Khu vực xảy lũ quét lũ bùn đá mạnh liên quan đến hoạt động hai đứt gãy Đak Rông – Huế Đak Rông – A Lưới đề cập Tai biến trượt lở nứt sụt đất Tai biến trượt lở nứt sụt đất đồ thể cấp: mạnh, mạnh, trung bình , yếu yếu Khu vực có tiềm trượt lở, nứt sụt đất cao Phân bố chủ yếu phần cao dải Trường Sơn phía đơng thị trấn A Lưới, khu vực núi Bạch Mã phía đơng thị trấn Khe Tre (Nam Đông) Đây khu vực lượng mưa chủ yếu 3200mm/năm khu vực chịu ảnh hưởng nhiều đứt gãy Khu vực có khả trượt lở, nứt sụt đất cao, nói chung, nằm vùng núi có độ dốc 15° - 45°, có mặt đá xâm nhập granit, granodiorit, đá biến chất, với lượng mưa 3000 mm/năm Khu vực có khả trượt lở, nứt sụt đất trung bình có diện 28 tích lớn nhất, phân bố chủ yếu vùng núi tây nam Thừa Thiên - Huế, nơi có độ dốc chủ yếu 15° - 30°, thạch học chủ yếu đá magma biến chất với vỏ phong hóa ferrosialit sialferit Khu vực có khả trượt lở, nứt sụt đất thấp phân bố chủ yếu khu vực ven rìa vùng núi đồng bằng, dọc theo thung lũng sông Đây khu vực đặc trưng độ dốc thấp (