CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TRƯỢT LỞ ĐẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 1.1 Các khái niệm liên quan 1.1 Trượt lở đất Định nghĩa: Trượt lở là sự chuyển động của một khối đá, mảnh vỡ, hay đất xuống bờ dốc (Cruden D.1991) [23] Trượt lở đất là sự di chuyển đất đá xuống bề mặt địa hình ở những chỗ sườn dốc, ta luy đường, thung lũng sông, vách bờ các hồ và biển dưới tác dụng của trọng lực. Trượt lở bao gồm: Trượt, chảy và đổ lở, dưới tác dụng của trọng lực cả khối vật liệu di chuyển xuống dưới chân chen lấn vào các khối đất đá khác, tạo cấu tạo rối (turbidit) [12]. Trượt lở đất là dạng chuyển động khối ở các vùng đất dốc mà nguyên nhân là khi trọng lực của các khối đất đá thắng sức kháng cắt của chúng.Trượt lở xảy ra khi có sự mất cân bằng trong khối trượt để hình thành trạng thái cân bằng, ổn định mới. Trượt lở đất thường xảy ra ở những nơi sườn dốc của đồi, núi, vách đá.
Có thể xảy ra chậm rãi hoặc đột ngột. [12] Phân loại: Để phân loại trượt lở đất thường dựa vào một số tiêu chí sau: Hình thái mặt trượt (mặt trượt phẳng, cong, nêm); kiểu trượt (đổ, trượt, chảy); các kiểu vật liệu (đá gốc, vật liệu vụn, vật liệu rời); tốc độ dịch chuyển (trượt nhanh, trượt chậm) Hiện nay trên thế giới có rất nhiều tiêu chuẩn phân loại trượt lở đất khác nhau. Trong khuôn khổ đề tài này tác giả sử dụng tiêu chuẩn phân loại của Varnes năm 1978 (Bảng 1). Dựa vào loại hình dịch chuyển và vật liệu trượt, ta có các loại trượt lở đất sau (Hình 1.
12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận Văn Thạc Sĩ Học Viên: Nguyễn Văn Long Bảng 1. Phân loại trượt lở theo Varnes D.J [29] Kiểu vật liệu Kiểu dịch Đất chuyển Đá gốc Chủ yếu vật liệu Chủ yếu vật liệu vụn mịn Rơi (sụp đổ) khối Rơi (sụp đổ) khối Rơi (sụp đổ) Rơi (sụp đổ) đá vụn đất Lật (nghiêng Lật (nghiêng đổ) Lật (nghiêng đổ) Lật (nghiêng đổ) đổ) khối đá khối vụn khối đất Xoay Trượt Trượt đá Trượt khối vụn Trượt khối đất Thẳng Chảy tràn Chảy đá tràn Chảy vụn tràn Chảy đất tràn Chảy Chảy đá Chảy vụn Chảy đất Trượt hỗn hợp Kết hợp của hai hoặc nhiều kiểu trượt 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận Văn Thạc Sĩ Học Viên: Nguyễn Văn Long Hình 1. Hình ảnh các kiểu trượt lở minh họa [29] 1.2 Hệ thống thông tin địa lý Định nghĩa: Thuật ngữ GIS được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: Địa lý, kỹ thuật tin học, quản lý môi trường và tài nguyên, khoa học xử lý về dữ liệu không gian…Sự đa dạng trong các lĩnh vực ứng dụng dẫn đến có rất nhiều định nghĩa về GIS. Một số định nghĩa tiêu biểu về GIS có thể kể đến như: Theo Burrough (1986) cho rằng GIS là “Một tập hợp các công cụ thu thập, lưu trữ, trích xuất, chuyển đổi và hiển thị dữ liệu không gian từ thế giới thực để phục vụ cho 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận Văn Thạc Sĩ Học Viên: Nguyễn Văn Long một mục đích nào đó”.
Chi tiết hơn, Aronoff (1989) định nghĩa GIS là “Một hệ thống dựa trên máy tính cung cấp bốn khả năng về dữ liệu không gian: Nhập dữ liệu, quản lý dữ liệu, xử lý và phân tích, xuất dữ liệu”. Theo ESRI: “Một hệ thống thông tin địa lý (GIS) cho phép chúng ta hình dung, câu hỏi, phân tích và diễn giải dữ liệu để hiểu các mối quan hệ, mô hình và xu hướng”. [19; 22; 25] Thành phần của GIS: GIS có 4 thành phần cơ bản như sau: Phần cứng: Bao gồm bộ xử lý trung tập (CPU), thiết bị nhập dữ liệu, lưu dữ liệu và xuất dữ liệu. Phần mềm: Một hệ thống phần mềm xử lý hệ thông tin địa lý yêu cầu phải có 2 chức năng sau: tự động hóa bản đồ và quản lý cơ sở dữ liệu.
Dữ liệu: Có hai thành phần quan trọng của dữ liệu địa lý: Dữ liệu không gian (nó ở đâu?) và dữ liệu thuộc tính (nó là gì?). - Dữ liệu không gian xác định vị trí của một đối tượng theo một hệ tọa độ. - Dữ liệu thuộc tính thể hiện một hay nhiều thuộc tính của thực thể không gian, bao gồm dữ liệu định tính và định lượng. Dữ liệu định tính xác định loại đối tượng (ví dụ, nhà cửa, rừng núi, sông ngòi); trong khi dữ liệu định lượng chia thành dữ liệu tỉ lệ (dữ liệu được đo lường từ điểm gốc là 0), dữ liệu khoảng (dữ liệu được chia thành các lớp), dữ liệu dạng chữ (dữ liệu được thể hiện dưới dạng chữ).
Dữ liệu thuộc tính còn gọi là dữ liệu phi không gian vì bản thân chúng không thể hiện thông tin không gian (Basanta Shrestha, 2001). [21] Người điều hành: Được đào tạo và có kinh nghiệm trong nhiều lĩnh vực vì HTTDL là một hệ thống tổng hợp của nhiều công việc kỹ thuật Chức năng của GIS: GIS có 4 chức năng cơ bản (Basanta Shrestha, 2001), đó là: Thu thập dữ liệu: Dữ liệu được sử dụng trong GIS đến từ nhiều nguồn khác nhau, có nhiều dạng và được lưu trữ theo nhiều cách khác nhau. GIS cung cấp công cụ để tích hợp dữ liệu thành một định dạng chung để so sánh và phân tích. Nguồn dữ liệu chính bao gồm số hóa thủ công, quét ảnh hàng không, bản đồ giấy và dữ liệu số có sẵn.
Ảnh vệ tinh và Hệ thống Định vị toàn cầu (GPS) cũng là nguồn dữ liệu đầu vào. [21] Quản lý dữ liệu: Sau khi dữ liệu được thu thập và tích hợp, GIS cung cấp chức năng lưu trữ và duy trì dữ liệu. Hệ thống quản lý dữ liệu hiệu quả phải đảm 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận Văn Thạc Sĩ Học Viên: Nguyễn Văn Long bảo các điều kiện về an toàn dữ liệu, toàn vẹn dữ liệu, lưu trữ và trích xuất dữ liệu, thao tác dữ liệu [21] Phân tích không gian: Đây là chức năng quan trọng nhất của GIS làm cho nó khác với các hệ thống khác. Phân tích không gian cung cấp các chức năng như nội suy không gian, tạo vùng đệm, chồng lớp.
[15] Hiển thị kết quả: Một trong những khía cạnh nổi bật của GIS là có nhiều cách hiển thị thông tin khác nhau. Phương pháp truyền thống bằng bảng biểu và đồ thị được bổ sung với bản đồ và ảnh ba chiều. Hiển thị trực quan là một trong những khả năng đáng chú ý nhất của GIS, cho phép người sử dụng tương tác hữu hiệu với dữ liệu.2 Tình hình nghiên cứu trượt lở đất trên thế giới và VN 1.1 Nghiên cứu trượt lở đất trên trên thế giới Hướng nghiên cứu tai biến trượt lở đất trên thế giới đã được các nhà khoa học quan tâm với các hướng nghiên cứu liên quan đến vùng núi Himalaya, An- pơ, các vùng khí hậu lục địa khô hạn như Trung Á, các vùng hoang mạc Bắc Phi và Bắc Mỹ, Trung Mỹ. Trên cơ sở các công trình công bố, những kết luận ban đầu về cơ chế hoạt động cũng như những nguyên nhân phát sinh.
Nhiều hành động đã được thực hiện trong thời gian vừa qua nhằm giảm thiểu thiệt hại do trượt lở đất gây ra. Từ thực tế đó, nhiều quốc gia trên thế giới đã xây dựng nhiều giải pháp và ứng dụng công nghệ vào nghiên cứu tai biến trượt lở để giảm thiểu thiệt hại. Trong đó vào năm 2010, NASA đã phát hành một bản đồ về tình trạng trượt lở trên toàn cầu. Cơ sở dữ liệu được tổng hợp từ các báo cáo về tình trạng trượt lở đất khắp nơi trên thế giới, bao gồm cả vị trí của nơi xảy ra trượt lở đất và cả loại mưa xảy ra tại khu vực đó.
Với dữ liệu bản đồ này, NASA hy vọng các nhà dự báo thời tiết địa phương có thể đưa ra được những cảnh báo chính xác và kịp thời nhất tới người dân để hạn chế tối đa thiệt hại. Trong dữ liệu bản đồ thể hiện, các khu vực xảy ra trượt lở thường tập trung chủ yếu ở Châu Á, nơi có mùa mưa kéo dài và hay chịu tác động từ các cơn bão nhiệt đới. Tại hội nghị Châu Á về Cơ học Đất và Địa kĩ thuật Công trình ở Seoul – Hàn Quốc (8/1999) đã có một tiểu ban chuyên đề về phòng tránh thiên tai bảo vệ mái dốc, bảo vệ trượt lở đất bờ sông và chống động đất. Thực tế, các công trình nghiên cứu đều đề cập đến các phương pháp tiếp cận bản chất của hiện tượng trượt lở đất để từ đó tìm ra nguyên nhân trực tiếp và đề xuất các giải pháp phòng chống nhằm hạn chế thiệt hại do trượt lở đất gây ra.
Ở một số nước như Nga đã thành lập một loạt các bản đồ đánh giá dự báo, phân vùng tai biến môi trường cho toàn quốc và xuất bản một hệ các tác phẩm rất có 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận Văn Thạc Sĩ Học Viên: Nguyễn Văn Long giá trị, tổng kết nghiên cứu đánh giá tai biến môi trường nói chung và trượt lở đất nói riêng. Tại Trung Quốc cũng đã thành lập bộ bản đồ tai biến môi trường toàn quốc trong đó có bản đồ trượt lở đất cho từng tỉnh và từng khu vực quan trọng. Cho đến gần đây công nghệ GIS đã được sử dụng như một công cụ đắc lực, đem lại hiệu quả cao trong việc đánh giá và phân tích dữ liệu. Hiện nay, có rất nhiều các phần mềm GIS đã được thương mại hóa và bán trên thị trường, chúng khác nhau về những đòi hỏi đối với phần cứng của máy tính, khả năng (các hàm toán học), phân tích không gian, quản lý cơ sở dữ liệu, cấu trúc dữ liệu dùng để phân tích là raster hay vecter.
Việc sử dụng mô hình dữ liệu vecter hay raster có ảnh hưởng rất lớn đến việc tính toán, phân tích cũng như biểu diễn các lớp thông tin khác nhau của mỗi hệ thống. Chính vì vậy trong một số trường hợp thay cho việc đáp ứng những yêu cầu về mặt khoa học kĩ thuật, lại chỉ quan tâm đến việc lựa chọn đặc điểm của các phần mềm GIS cho việc đánh giá tai biến trượt lở đất.2 Nghiên cứu trượt lở đất ở Việt Nam Việt Nam với phần lớn địa hình là đồi núi, khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm, mưa nhiều thường xuyên xảy ra tai biến trượt lở đất gây ảnh hưởng đến phát triển kinh tế – xã hội.