Nghiên Cứu Nguyên Nhân, Phương Pháp Xác Định và Giải Pháp Hạn Chế Sụt Lún Bề Mặt Đất Bán Đảo Cà Mau

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu kỹ thuật địa chất nghiên cứu nguyên nhân phương pháp xác định và giải pháp hạn chế sụt lún bán đảo, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Trà Thanh Sang
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Việt Kỳ
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Địa chất
• Đề tài: Nghiên Cứu Nguyên Nhân và Giải Pháp Hạn Chế Sụt Lún Bề Mặt Đất Bán Đảo Cà Mau
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỤT LÚN BỀ MẶT ĐẤT
• 1.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG - TÍNH NÉN LÚN VÀ CỐ KẾT ĐẤT
• 2.1. Tính biến dạng của đất
• 2.2. Phân tích ứng suất gây lún
• 2.2.1. Nén lún bởi sự gia tăng ứng suất do tải trọng bên trên nền đất
• 2.2.2. Nén lún bởi sự gia tăng ứng suất hữu hiệu do hạ thấp mực nước ngầm
• 2.2.3. Phân tích nén lún của TCN có áp dưới tác dụng của giếng khai thác nước
• 2.2.4. Bài toán phương trình vận động của dòng thấm trong TCN có áp
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN NHÂN VÀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LÚN MẶT ĐẤT
• 3.1. Hiện trạng sụt lún bề mặt đất BĐCM
• 3.1.1. Sụt lún bề mặt đất BĐCM liên quan đến tân kiến tạo và cố kết tự nhiên
• 3.1.2. Sụt lún bề mặt đất liên quan các hoạt động nông nghiệp
• 3.1.3. Sụt lún liên quan quá trình đô thị hóa
• 3.1.4. Phát triển dân số khu vực BĐCM
• 3.1.5. Sự gia tăng số lượng nhà ở và các công trình xây dựng
• 3.1.6. Sụt lún đất liên quan các hoạt động khai thác nước dưới đất
• 3.1.7. Đặc điểm địa chất thủy văn khu vực BĐCM
• 3.1.8. Số lỗ khoan khai thác và lưu lượng khai thác NDĐ
• 3.1.9. Mức độ suy giảm mực nước tại một số lỗ khoan quan trắc
• 3.2. Một số phương pháp xác định lún bề mặt đất
• 3.2.1. Phương pháp quan trắc ngoài hiện trường
• 3.2.2. Phương pháp trắc địa
• 3.2.3. Phương pháp điểm giếng
• 3.2.4. Phương pháp SETMH (Surface Elevation Table and Marker Horizon)
• 3.2.5. Phương pháp giải tích và mô hình hóa
• 3.2.6. Phương pháp phân tích ảnh viễn thám và GPS
• 4. CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ HIỆN TƯỢNG LÚN BỀ MẶT ĐẤT DƯỚI ÁP LỰC ĐÔ THỊ HÓA VÀ KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC BĐCM, ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP THÍCH ỨNG
• 4.1. Bài toán tính lún dưới tác dụng của tải trọng công trình
• 4.1.1. Giả thiết và điều kiện địa chất của bài toán
• 4.1.2. Phương pháp và kết quả tính lún
• 4.2. Phân tích ảnh vệ tinh
• 4.2.1. Nhận xét - Đánh giá
• 4.3. Bài toán tính lún do hạ thấp mực nước ngầm
• 4.3.1. Điều kiện bài toán
• 4.3.2. Phương pháp tính toán
• 4.3.3. Kết quả tính toán
• 4.3.4. Nhận xét - Đánh giá
• 4.4. Nhận xét và đánh giá chung
• 4.5. Một số giải pháp thích ứng
• 4.5.1. Quy hoạch và phát triển
• 4.5.2. Hạn chế khai thác nước dưới đất
• 4.5.3. Xây dựng công trình và hệ thống đê biển
• 4.5.4. Nghiên cứu chuyển đổi cơ cấu cây trồng và vật nuôi
• 4.5.5. Bảo vệ môi trường
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: ĐỘNG THÁI NƯỚC DƯỚI ĐẤT TẠI MỘT SỐ GIẾNG QUAN TRẮC
• PHỤ LỤC 2: MẶT CẮT ĐỊA CHẤT - ĐỊA CHẤT THỦY VĂN BĐCM
• PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ TÍNH LÚN DO KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Nguyên Nhân Sụt Lún Bề Mặt Đất Bán Đảo Cà Mau

Bán đảo Cà Mau, một trong những vùng kinh tế trọng điểm của Việt Nam, đang phải đối mặt với tình trạng sụt lún bề mặt đất nghiêm trọng. Nguyên nhân chính của hiện tượng này bao gồm sự tác động của các hoạt động nông nghiệp, đô thị hóa và khai thác nước ngầm. Theo nghiên cứu của Trà Thanh Sang (2017), tốc độ lún trung bình tại khu vực này dao động từ 2,0 đến 3,5 cm/năm. Việc hiểu rõ nguyên nhân và tác động của sụt lún bề mặt đất là rất cần thiết để đưa ra các giải pháp hiệu quả.

1.1. Đặc Điểm Địa Chất và Thủy Văn Khu Vực Bán Đảo Cà Mau

Khu vực Bán đảo Cà Mau có đặc điểm địa chất phức tạp, với nhiều tầng chứa nước khác nhau. Đặc điểm này ảnh hưởng lớn đến quá trình sụt lún bề mặt đất. Các nghiên cứu cho thấy, sự thay đổi mực nước ngầm và áp lực từ các công trình xây dựng là những yếu tố chính gây ra hiện tượng này.

1.2. Tình Hình Sụt Lún Bề Mặt Đất Tại Bán Đảo Cà Mau

Tình hình sụt lún bề mặt đất tại Bán đảo Cà Mau đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng. Theo số liệu từ các nghiên cứu trước đây, tốc độ lún có thể lên đến 3,5 cm/năm, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống và sản xuất của người dân trong khu vực.

II. Nguyên Nhân Chính Gây Sụt Lún Bề Mặt Đất Bán Đảo Cà Mau

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sụt lún bề mặt đất tại Bán đảo Cà Mau. Trong đó, việc khai thác nước ngầm quá mức là một trong những nguyên nhân chính. Theo nghiên cứu, việc khai thác nước ngầm không chỉ làm giảm mực nước mà còn gây ra sự thay đổi áp lực trong đất, dẫn đến hiện tượng lún. Ngoài ra, sự phát triển đô thị hóa cũng góp phần làm gia tăng áp lực lên nền đất.

2.1. Tác Động Của Khai Thác Nước Ngầm

Khai thác nước ngầm quá mức đã làm giảm mực nước trong các tầng chứa nước, dẫn đến sự sụt lún bề mặt đất. Nghiên cứu cho thấy, tốc độ lún do khai thác nước ngầm có thể đạt từ 0,38 đến 2,4 cm/năm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và đời sống.

2.2. Ảnh Hưởng Của Đô Thị Hóa

Sự phát triển đô thị hóa tại Bán đảo Cà Mau đã làm gia tăng áp lực lên nền đất. Các công trình xây dựng và hạ tầng giao thông không chỉ làm tăng tải trọng mà còn làm thay đổi cấu trúc đất, dẫn đến hiện tượng sụt lún bề mặt đất.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Nguyên Nhân Sụt Lún Bề Mặt Đất

Để xác định nguyên nhân gây sụt lún bề mặt đất, nhiều phương pháp nghiên cứu đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm quan trắc địa chất, phân tích số liệu từ các công trình xây dựng và mô hình hóa địa chất. Việc áp dụng các phương pháp này giúp đánh giá chính xác tình hình và đưa ra các giải pháp phù hợp.

3.1. Phương Pháp Quan Trắc Địa Chất

Phương pháp quan trắc địa chất giúp theo dõi sự thay đổi của mực nước ngầm và áp lực đất. Các thiết bị như InSAR và Extensometer được sử dụng để đo đạc chính xác tốc độ lún bề mặt đất.

3.2. Mô Hình Hóa Địa Chất

Mô hình hóa địa chất cho phép phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sụt lún bề mặt đất. Các mô hình này giúp dự đoán tình hình lún trong tương lai và đánh giá tác động của các hoạt động khai thác nước ngầm.

IV. Giải Pháp Hạn Chế Sụt Lún Bề Mặt Đất Bán Đảo Cà Mau

Để hạn chế sụt lún bề mặt đất, cần áp dụng các giải pháp đồng bộ. Các giải pháp này bao gồm quản lý khai thác nước ngầm, quy hoạch đô thị hợp lý và bảo vệ môi trường. Việc thực hiện các giải pháp này không chỉ giúp giảm thiểu tình trạng lún mà còn bảo vệ tài nguyên nước và môi trường sống.

4.1. Quản Lý Khai Thác Nước Ngầm

Quản lý khai thác nước ngầm là một trong những giải pháp quan trọng nhất. Cần có các quy định chặt chẽ về việc khai thác nước ngầm, nhằm đảm bảo mực nước luôn ở mức an toàn.

4.2. Quy Hoạch Đô Thị Hợp Lý

Quy hoạch đô thị hợp lý giúp giảm áp lực lên nền đất. Cần có các kế hoạch phát triển hạ tầng bền vững, tránh xây dựng quá nhiều công trình trong khu vực có nguy cơ cao về sụt lún bề mặt đất.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu

Các giải pháp hạn chế sụt lún bề mặt đất đã được áp dụng tại Bán đảo Cà Mau và đã đạt được một số kết quả tích cực. Việc quản lý khai thác nước ngầm và quy hoạch đô thị đã giúp giảm tốc độ lún. Tuy nhiên, cần tiếp tục theo dõi và điều chỉnh các giải pháp để đảm bảo hiệu quả lâu dài.

5.1. Kết Quả Quan Trắc Thực Tế

Kết quả quan trắc cho thấy, tốc độ lún đã giảm đáng kể sau khi áp dụng các giải pháp quản lý. Điều này cho thấy sự cần thiết của việc thực hiện các biện pháp bảo vệ môi trường.

5.2. Ứng Dụng Các Giải Pháp Bảo Vệ Môi Trường

Các giải pháp bảo vệ môi trường như trồng rừng ngập mặn và cải tạo hệ thống thoát nước đã được triển khai. Những biện pháp này không chỉ giúp giảm sụt lún bề mặt đất mà còn bảo vệ hệ sinh thái khu vực.

VI. Kết Luận và Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu về sụt lún bề mặt đất tại Bán đảo Cà Mau đã chỉ ra rằng, việc hiểu rõ nguyên nhân và áp dụng các giải pháp hợp lý là rất quan trọng. Tương lai của khu vực này phụ thuộc vào việc quản lý tài nguyên nước và bảo vệ môi trường. Cần có sự hợp tác giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng để đảm bảo sự phát triển bền vững.

6.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về nguyên nhân gây sụt lún bề mặt đất mà còn cung cấp cơ sở cho các chính sách quản lý tài nguyên nước hiệu quả.

6.2. Hướng Đi Tương Lai

Hướng đi tương lai cần tập trung vào việc phát triển bền vững, bảo vệ môi trường và nâng cao nhận thức của cộng đồng về vấn đề sụt lún bề mặt đất.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Bán đảo Cà Mau, một phần quan trọng của Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), đang đối mặt với hiện tượng sụt lún bề mặt đất nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống người dân và phát triển kinh tế khu vực. Theo kết quả nghiên cứu giai đoạn 2006–2010, tốc độ sụt lún do các công trình xây dựng dao động từ 2,0 đến 3,5 cm/năm, trong khi tác động từ khai thác nước dưới đất (NĐĐ) là khoảng 0,38 đến 2,4 cm/năm. Tình trạng này được cảnh báo có thể khiến Bán đảo Cà Mau biến mất trong vài thập kỷ tới nếu không có biện pháp kiểm soát hiệu quả. Nghiên cứu nhằm mục tiêu xác định nguyên nhân chính gây sụt lún, đánh giá các phương pháp đo đạc hiện đại và đề xuất giải pháp hạn chế sụt lún bề mặt đất tại khu vực này.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào Bán đảo Cà Mau trong giai đoạn 2006–2010, với phân tích chi tiết về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, đặc điểm địa chất và địa chất thủy văn. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp dữ liệu định lượng về tốc độ sụt lún, hỗ trợ các nhà quản lý và chuyên gia trong việc xây dựng các chính sách quy hoạch bền vững, đồng thời góp phần bảo vệ tài nguyên nước dưới đất và môi trường sinh thái ven biển.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết cơ bản về biến dạng và nén lún đất, trong đó nổi bật là lý thuyết cố kết một chiều của Terzaghi và Peck (1943, 1967). Lý thuyết này giải thích quá trình giảm thể tích đất do thoát nước từ các lỗ rỗng dưới tác động của tải trọng và hạ thấp mực nước ngầm, làm tăng ứng suất hữu hiệu và gây sụt lún. Ngoài ra, mô hình vận động dòng thấm trong tầng chứa nước có áp được áp dụng dựa trên phương trình Dupuit-Forchheimer và định luật Darcy, giúp phân tích ảnh hưởng của khai thác nước dưới đất đến sự thay đổi áp lực và biến dạng đất.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Ứng suất hữu hiệu và sự gia tăng ứng suất do tải trọng công trình và hạ thấp mực nước ngầm.
• Hệ số nén lún đàn hồi và không đàn hồi của đất.
• Hệ số tích trữ nước đàn hồi trong tầng chứa nước.
• Quá trình cố kết đất và biến dạng theo thời gian.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập từ các báo cáo điều tra dân số, thống kê nhà ở, số liệu quan trắc mực nước dưới đất và sụt lún bề mặt qua các thiết bị hiện đại như InSAR, Extensometer, hệ thống Surface Elevation Table and Marker Horizon (SETMH). Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các trạm quan trắc phân bố tại các tỉnh Cà Mau, Sóc Trăng, Bạc Liêu và Cần Thơ, với dữ liệu thu thập trong giai đoạn 2006–2010.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Phân tích số liệu thống kê dân số và nhà ở để đánh giá áp lực đô thị hóa.
• Mô hình hóa nén lún đất dựa trên lý thuyết cố kết và vận động dòng thấm.
• Phân tích ảnh vệ tinh và dữ liệu InSAR để xác định tốc độ và phân bố sụt lún.
• Xây dựng bản đồ sụt lún bề mặt đất kết hợp với dữ liệu địa chất thủy văn.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2011 đến 2017, với các giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích lý thuyết, mô hình hóa và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tốc độ sụt lún bề mặt đất: Tại Bán đảo Cà Mau, tốc độ sụt lún do công trình xây dựng dao động từ 2,0 đến 3,5 cm/năm, trong khi tác động từ khai thác nước dưới đất là 0,38 đến 2,4 cm/năm. Tại một số trạm quan trắc, như Mũi Cà Mau, lún nông bình quân đạt 2,34 cm/năm trong giai đoạn 2011–2015.

2. Phân bố sụt lún không đồng đều: Các tỉnh Cần Thơ, Sóc Trăng, Bạc Liêu và Cà Mau là những khu vực có mức độ sụt lún cao nhất, liên quan mật thiết đến hoạt động đô thị hóa và khai thác nước ngầm.

3. Ảnh hưởng của đặc điểm địa chất: Lớp đất sét mềm có độ âm từ 50 đến 80% và hàm lượng khoáng vật Kaolinit, Illit cao, làm tăng khả năng nén lún. Lớp sét vừa đến cứng xen kẽ với cát chặt cũng góp phần vào quá trình cố kết và sụt lún.

4. Tác động của đô thị hóa và khai thác nước ngầm: Tỷ lệ dân số thành thị tại Cần Thơ tăng từ 65,98% lên 78% trong giai đoạn 2006–2010, kéo theo sự gia tăng nhà ở và công trình xây dựng, làm tăng áp lực lên nền đất. Hoạt động khai thác nước dưới đất quá mức làm giảm mực nước ngầm, tăng ứng suất hữu hiệu và gây sụt lún.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân sụt lún bề mặt đất tại Bán đảo Cà Mau là sự kết hợp giữa quá trình cố kết tự nhiên của trầm tích Holocen mềm và tác động của con người, đặc biệt là khai thác nước dưới đất và phát triển đô thị. Dữ liệu InSAR và quan trắc thực tế cho thấy tốc độ sụt lún có thể lên đến 4 cm/năm, phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về các đồng bằng ven biển có điều kiện địa chất tương tự.

So với các nghiên cứu tại các đô thị lớn như Hà Nội hay Thành phố Hồ Chí Minh, tốc độ sụt lún tại Bán đảo Cà Mau tuy thấp hơn nhưng vẫn ở mức đáng báo động do đặc điểm địa chất yếu và áp lực khai thác nước ngầm ngày càng tăng. Việc phân tích chi tiết các lớp đất và đặc điểm thủy văn giúp hiểu rõ hơn về cơ chế sụt lún, từ đó hỗ trợ xây dựng mô hình dự báo chính xác hơn.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tốc độ sụt lún theo thời gian tại các trạm quan trắc, bản đồ phân bố sụt lún bề mặt đất kết hợp với bản đồ khai thác nước ngầm và phát triển đô thị, giúp minh họa rõ ràng mối liên hệ giữa các yếu tố.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Kiểm soát khai thác nước dưới đất: Hạn chế khai thác nước ngầm vượt quá trữ lượng an toàn, ưu tiên sử dụng các nguồn nước mặt và nước tái sử dụng. Chủ thể thực hiện: các cơ quan quản lý tài nguyên nước, trong vòng 1–3 năm.

2. Phát triển hệ thống quan trắc sụt lún: Mở rộng mạng lưới quan trắc bằng công nghệ InSAR, Extensometer và SETMH để theo dõi liên tục và chính xác hiện tượng sụt lún. Chủ thể thực hiện: Viện nghiên cứu địa chất, các trường đại học, trong vòng 2 năm.

3. Quy hoạch đô thị bền vững: Hạn chế xây dựng công trình lớn trên các vùng đất yếu, áp dụng kỹ thuật móng phù hợp để giảm áp lực lên nền đất. Chủ thể thực hiện: Sở xây dựng, các nhà quy hoạch đô thị, trong vòng 3–5 năm.

4. Xây dựng hệ thống đê biển và bờ bao: Tăng cường hệ thống đê biển, bờ bao để kiểm soát xâm nhập mặn và bảo vệ đất ven biển, đồng thời cải thiện hệ thống thoát nước nội đồng. Chủ thể thực hiện: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, trong vòng 5 năm.

5. Chuyển đổi cơ cấu cây trồng và mô hình canh tác: Khuyến khích chuyển đổi sang các loại cây trồng và mô hình nuôi trồng thủy sản phù hợp với điều kiện đất yếu, giảm thiểu tác động đến đất. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp, các tổ chức nông dân, trong vòng 2–4 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý tài nguyên nước: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu và giải pháp kiểm soát khai thác nước ngầm, giúp hoạch định chính sách bền vững.

2. Chuyên gia địa chất và kỹ thuật xây dựng: Tham khảo các lý thuyết và mô hình nén lún đất, áp dụng trong thiết kế công trình và đánh giá rủi ro nền đất yếu.

3. Nhà quy hoạch đô thị và phát triển hạ tầng: Hiểu rõ tác động của đô thị hóa đến sụt lún, từ đó xây dựng quy hoạch phù hợp, giảm thiểu thiệt hại.

4. Người dân và cộng đồng địa phương: Nắm bắt thông tin về nguyên nhân và giải pháp hạn chế sụt lún, nâng cao ý thức bảo vệ môi trường và tài nguyên nước.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguyên nhân chính gây sụt lún bề mặt đất tại Bán đảo Cà Mau là gì?
   Nguyên nhân chủ yếu là quá trình cố kết tự nhiên của trầm tích mềm kết hợp với khai thác nước dưới đất quá mức và áp lực từ phát triển đô thị. Ví dụ, tốc độ sụt lún do khai thác nước ngầm có thể lên đến 2,4 cm/năm.

2. Phương pháp nào được sử dụng để đo sụt lún bề mặt đất?
   Các phương pháp hiện đại như InSAR, Extensometer và hệ thống SETMH được áp dụng với độ tin cậy cao, cho phép quan trắc liên tục và chính xác.

3. Tác động của đô thị hóa đến sụt lún như thế nào?
   Đô thị hóa làm tăng tải trọng công trình và gia tăng nhu cầu khai thác nước ngầm, từ đó làm tăng ứng suất hữu hiệu và gây sụt lún. Ví dụ, dân số thành thị tại Cần Thơ tăng 12% trong giai đoạn 2006–2010.

4. Giải pháp nào hiệu quả nhất để hạn chế sụt lún?
   Kiểm soát khai thác nước ngầm và phát triển hệ thống quan trắc là giải pháp then chốt, kết hợp với quy hoạch đô thị bền vững và xây dựng hệ thống đê biển.

5. Sụt lún bề mặt đất ảnh hưởng đến đời sống người dân ra sao?
   Sụt lún gây mất đất, xói mòn bờ biển, ảnh hưởng đến hệ sinh thái rừng ngập mặn và làm hư hại cơ sở hạ tầng, gây khó khăn trong sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp.

Kết luận

• Sụt lún bề mặt đất tại Bán đảo Cà Mau diễn ra với tốc độ từ 2,0 đến 3,5 cm/năm do tác động của đô thị hóa và khai thác nước ngầm.
• Quá trình cố kết tự nhiên của trầm tích mềm và đặc điểm địa chất yếu là nguyên nhân nền tảng gây sụt lún.
• Phương pháp InSAR, Extensometer và SETMH được chứng minh là hiệu quả trong quan trắc sụt lún.
• Giải pháp kiểm soát khai thác nước ngầm, phát triển hệ thống quan trắc và quy hoạch đô thị bền vững là cần thiết để hạn chế sụt lún.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho các nhà quản lý, chuyên gia và cộng đồng trong việc bảo vệ tài nguyên đất và nước tại Bán đảo Cà Mau.

Tiếp theo, cần triển khai các dự án quan trắc mở rộng và áp dụng các giải pháp đề xuất trong vòng 1–5 năm để kiểm soát hiệu quả hiện tượng sụt lún. Đề nghị các cơ quan chức năng phối hợp chặt chẽ nhằm bảo vệ bền vững vùng đất quan trọng này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu Hiện nay, Đồng bằng sông Cửu Long nói chung và Bán đảo Cà Mau nói riêng, trước diễn biến phức tạp của biến đổi khí hậu, lượng trầm tích phù sa giảm (Hình 1.1) “Ì và mực nước biển dâng (Hình 1.2) !"' Do đó, xói mon, mắt đất, xâm nhập mặn, sụt lún bề mặt dat,.dang là những van dé vô cùng quan trọng và cấp thiết.1: Ban đô suy giảm tram tích phù sa Sông Hậu phía dưới Can Thơ Cho thấy vật chất lắng động ở đáy sông tương đối ít (gan 19% tong diện tích kênh) và thê hiện qua một lớp cát móng hiện đại xen kẹp với gan 80% tram tích cũ từ kết quả lắng động cua hơn 3.500 năm qua; những nghiên cứu này đã cho thấy tram tích phù sa cho Đồng bằng có thé đã giảm. Theo các chuyên gia dự báo về tình trạng mat đất khu vực Đồng bang sông Cửu Long nói chung và Bán đảo Cà Mau nói riêng, các nghiên cứu về sụt lún đất đặc biệt được quan tâm từ hai năm trở lại đây với “Kết quả dự án nghiên cứu giai đoạn 1 — sự sụt lún đất ở Bán đảo Cà Mau” diễn ra trong hội thảo tại Thành phố Cần Thơ, ngày 17/06/2015 của Viện Dia ky thuật Hoang gia Na Uy (NGI) hợp tác với Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền Nam. Kết quả đo lún băng InSAR cho thấy tỷ lệ sụt lún tương đối lớn khoảng 1 — 4 cm/năm trên toản vùng Đồng băng sông Cửu Long. Và khai thác Nước dưới đất được đưa ra là giả thuyết AVTH: Trà Thanh Sang 7 Luận văn thạc sĩ Chương 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu chính gây sụt lún và sự góp phần của các công trình, cơ sở hạ tầng, hệ thông thoát nước, sự phát triển của mô hình thạch học mới của vùng đồng bang,.

Các tác giả cũng đã và đang xây dựng mô hình địa chất thủy văn 3D, cho phép tính toán động lực học Nước dưới đất và gây sụt lún, cho phép đánh giá tiềm năng lún của hệ thông đa tầng chứa nước khu vực đồng băng và xây dựng các kịch bản trong tương lai để hồ trợ công tác quản lý bên vững nguồn Nước dưới dat, hạn chế mức độ sụt lún va ty lệ sụt lún. "°! Thay đổi mực Location nước biên 1989 - 2012 (m) 1 -1100 to -1400 2 -600 to -900 3 -400 to -500 4 -300 to -400 5 + 550 6 -100 to -150 7 -100 to -150 8 +1300 to +1700 9 +1200 10 +10 to +50 Measurement ocations 11 +10 to +15 castiine 1989 ———= casiine 1999 12 - 100 to -200 coastine 2012 13 -200 to -240 - Hình 1.2: Thay đổi đường bờ biển giai đoạn 1989 — 2012 Dong thời, nhóm nghiên cứu của Lê Xuân Thuyên (Trường DH Khoa Học Tu Nhiên Tp.HCM) cũng đã, đang thực hiện nghiên cứu về biến đối khí hậu và mực nước biển dâng bang phương pháp khảo sát, quan trac đánh giá từ cấp địa phương, các van dé cụ thé dé khái quát cấp lớn hơn. Nhóm nghiên cứu đã thiết kế mạng lưới quan trắc lún nông ở một số vị trí khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long USI" Chỉ tiết phương pháp và kết quả quan trắc sẽ được trình bày cụ thể trong chương sau của luận văn. AVTH: Trà Thanh Sang 8 Luận văn thạc sĩ Chương 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu Dựa trên cong thức tính lún cua Riley (1969), các tác gia Laura E Erban va cộng su, đã xây dựng ban đồ tốc độ lún khu vực BĐCM do khai thác Nước dưới đất, kết quả cho thay dưới tác động cua hoạt động khai thác Nước dưới đất, khu vực Cà Mau có tốc độ lún lớn nhất hơn 3cm/năm giai đoạn 2006 — 2010 (Hình 1.

Tuy nhiên, tham số hệ số nha nước đàn hồi trong công thức tính toán được giả thuyết là hăng số. Maximum aquifer drawdown rate B. Compaction-based subsidence rate cm/yr SN- 0E=— ãsãw“.3: Tốc độ lún do khai thác NDD giai đoạn 2006 — 2010 Như vậy, vấn đề sụt lún bề mặt đất BĐCM đã và đang được nghiên cứu rất nhiều. Tuy nhiên, BĐCM là một đồng băng rộng lớn, để nhận định và đánh giá nguyên nhân gây lún bé mặt đất cần phải quan tâm đến rất nhiều yếu tô về đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội, đặc điểm địa chất và địa chất thủy văn khu vuc,.

Do đó, trong luận văn nay, học viên sẽ xem xét day đủ các yếu tô trên dé đánh giá khách quan hon các nguyên nhân gây sụt lún bề mặt đất khu vực. Đồng thời, giải thích rõ hơn về các phương pháp quan trắc lún bề mặt đất và dé xuất một số giải pháp nhăm hạn chế sụt lún bề mặt đất khu vực nghiên cứu. AVTH: Trà Thanh Sang 9 Luận văn thạc sĩ Chương 2 Ly thuyết biến dạng và nén lún của dat CHƯƠNG 2 LY THUYET BIEN DẠNG - TINH NEN LUN VA CO KET DAT 2. Tinh biến dạng của dat Đất là môi trường rời rạc phân tán và có tính rỗng lớn, bao gồm nhiều pha (ran, lỏng và khí).

Biến dạng của đất thực chat là quá trình sắp xếp lại các hat ran kèm theo sự giảm thể tích lỗ rỗng cho đến khi nước thoát ra và đồng thời làm tăng độ chặt của đất. Biến dang của đất có đặc điểm khác với biến dạng của vật thé liên tục, biến dạng của nó đạt đến trị số 6n định ngay sau khi có tác động của tải trọng. Còn đối với đất, thì biến dạng xuất hiện đồng thời với tải trọng tác dụng nhưng phải trải qua một thời gian mới đạt đến trị số 6n định. Do đó, van dé nén lún theo thời gian của nên đất cũng là van đề hết sức quan trọng.

Xác định độ lún của công trình trên nên đất là một van dé phức tạp, hiện nay có rất nhiều lý thuyết khác nhau để xác định trị số độ lún. Phân tích ứng suất gây lún Theo lý thuyết quá trình nén lún và cô kết, áp lực của tải trọng bản thân hạt đất hay còn gọi là ứng suất hữu hiệu là nhân tổ ảnh hưởng chính. Quá trình nén lún trong đất có thé được tính toán theo lý thuyết cố kết của Terzaghi. Ứng suất hữu hiệu ở một độ sâu có thể được tính toán theo công thức Terzaghi và Peck 1967, (Hình 2.1) Trong đó: p': Ứng suất hữu hiệu ở độ sâu z (kPa); p„: Tong ứng suất ở độ sâu z (kPa): Uy: Ap lực nước lỗ rỗng ở độ sâu z (kPa).

AVTH: Trà Thanh Sang 10 Luận văn thạc sĩ Chương 2 Ly thuyết biến dạng và nén lún của dat pz =p' Tuw = Tang cach nude See ee Dựa vào công thức (2.1), sự gia tăng ứng suất lên nền đất gây nén lún liên quan đến tải trọng bên trên nên đất và sự hạ thấp của mực nước ngâm. Nén lún bởi sự gia tăng ứng suất do tải trọng bên trên nên dat: Tải trọng bên trên nền đất chủ yếu là tải trọng công trình xây dựng. Dưới tác dụng của tải trọng công trình, hạt ran không chịu nén và cũng không mat đi, mà sự nén lún chính là sự giảm đi thể tích lỗ rỗng hay sự giảm đi của hệ số rỗng. Giá trị lún 6n định có thé được xác định bang công thức dưới đây: C1¡ — €2i đi +1 : (2.2) Trong đó: S: Giá tri nén lún (m); h;: Chiều dày lớp phân t6 trầm tích (m).

e;;: Hệ số rỗng của đất ở trạng thái ban đầu; e;¡: Hệ sô rong cua dat dưới tác dụng sự gia tăng ứng suat. AVTH: Trà Thanh Sang II Luận văn thạc sĩ Chương 2 Ly thuyết biến dạng và nén lún của dat Ngoài ra, đặc trưng nén lún cua dat còn được mô tả thông qua một sô chỉ tiêu khác như: Môdun biên dang Ea, Hệ sô nén lún a, Hệ sô nén tương đôi ao hay m,,. Do đó, dé tính lún cho nền đất còn có thé sử dụng các công thức dưới day: S= > aoidpih (2.3) $= ye Api hy (2.5) 1+e; ˆ 2 Pri Trong đó: B là hệ số nén nở hông của đất Ap; sự thay đối ứng suất dưới tác dụng của tải trọng công trình bên trên (kPa). Œ„ là chỉ số nén lún Xét van dé nén lún theo thời gian dựa trên lý thuyết cố kết thắm của K.Terzaghi, phương trình vi phân cố kết thấm đối với đất sét bão hòa nước được viết dưới đây: du 8ˆu ——==C.6) Ot " 8z2 C, gọi là hệ số nén cô kết, C, = K(l+e ( 0) (2.7) Ww:a Trong đó: K là hệ số thấm của nên đất Xét bài toán nên đông nhât va đơn giản nhất, các điêu kiện biên bao gôm: AVTH: Trà Thanh Sang 12 Luận văn thạc sĩ Chương 2 Ly thuyết biến dạng và nén lún của dat '=0&0<z<H=„=p;ơ'=0 z=0>u=0 f= ao & OS z5SH >u=0;0'= p Giải bài toán vi phân bang chuôi Fourier, ta xác định được độ cô kêt của một điêm tai độ sâu z, ở thời gian t như sau: (2.

©XD| — aT, Trong đó: n là hệ số nguyên dương có giá trị nằm trong khoảng 0 đến œ t (2.9) h2 được gọi là nhân tố thời gian. Tùy từng trường hop của bài toán cu thé mà ta sẽ có lời giải khác nhau!*"! 2. Nén lún bởi sự gia tăng ứng suất hữu hiệu do hạ thấp mực nước ngâm: 2. Phân tích nén lún cia TCN có áp dưới tác dụng của giéng khai thác don: Bài toán phân tích dựa trên phương trình Dupuit-Forchheimer và lý thuyết cố kết của Terzaghi.

“ Theo Dupuit-Forchheimer, mực nước hạ thấp s tại một điểm cách giếng khai thác (theo phương nam ngang) một đoạn r được xác định theo công thức sau: Q R 211Kb in r — s=Ah = Hạ—h= ) 2.10 Trong đó: Q là lưu lượng khai thác của giếng (m/ngở) : K là hệ số thắm tầng chứa nước (m/ngd); b là chiều dày tầng chứa nước (m); R là bán kính ảnh hưởng dưới tác dụng bơm hút (m); AVTH: Trà Thanh Sang 13 Luận văn thạc sĩ Chương 2 Ly thuyết biến dạng và nén lún của dat Và mực nước tại khoảng cách r còn có thê được xác định theo công thức dưới đây: h—hy“ — = =——In—Ty 2nKb TÌ —— 2.11 G4) ° Trong dé: h„ là mực nước trong giếng khai thác; r, là bán kính giếng khai thác Mực áp lực ban đầu Q Mi@irieliEem a khai thac \ 7777777] | + D Tang cách nước // | /////ˆẢ V. / oe a © Sc o ` s V9 9 So 0 9 Tang chứa nước có|Ib hw ol, — ofa? ef 2 g| 9 b ae 2S og VY s0 “| lœ 1 jo” a2 20 SẽC 119 «o0 ` SỒ 4 oO oO oO oO j |z Ð> °o°“ °siiojs)0 P° LR 4 2222007 PZZ LORE SLL < R —+ K— r >> Hình 2.