Đặt vấn đề Trượt lở đất là một trong những loại hình thiên tai phổ biến nhất trên thế giới và Việt Nam. Ba phần tư lãnh thổ Việt Nam thuộc khu vực miền núi, có địa hình sườn dốc cao, hoạt động phát triển kinh tế - xã hội chưa được qui hoạch hợp lý, nên các hiện tượng trượt lở đất, lũ bùn đá và lũ quét thường xảy ra. Những năm gần đây, các loại hình thiên tai này xảy ra với tần suất và cường độ ngày càng tăng, gây ra những thiệt hại nghiêm trọng cả về người và tải sản. Theo thống kê, chỉ trong thời gian từ năm 2000 đến nay đã có hàng trăm vụ trượt lở đất lớn nhỏ xảy ra ở nhiều quốc gia trên thế giới gây thiệt hại nghiêm trọng.
Điển hình như vụ trượt lở đất vào ngày 9 tháng 11 năm 2001 ở đồi Amboori, bang Kerala nằm ở miền Nam của Ấn độ gây hậu quả 40 người bị chết. Hay vụ lở đất bất thường có quy mô lớn với khối lượng đất đá khoảng 200 triệu m3, chiều rộng khoảng 1.600m, và chiều cao khoảng 750 m đã xảy ra vào ngày 26 tháng 3 năm 2004, vào lúc 13:45 giờ địa phương, trên bức tường dốc của miệng núi lửa trên sườn phía tây bắc núi Bawakaraeng (có độ cao 2830m) ở đầu nguồn sông Jeneberang, phía Nam Sulawesi, Indonesia. Các mảnh vỡ lở kéo dài khoảng 7 km từ đầu nguồn và chôn vùi các thung lũng, sông ngòi và nhà cửa, hậu quả là 32 người đã bị chết. Vào ngày 10 tháng 1 năm 2005, một vụ lở đất xảy ra ở La Conchita, bang California, Mỹ đã phá hủy hoàn toàn 36 ngôi nhà và giết chết 10 người.
Ngày 17 tháng 2 năm 2006, một vụ trượt lở nghiêm trọng khác đã xảy ra ở đảo Leyte, Philippin, vụ trượt lở bắt nguồn từ một dốc đứng cao 450m, một khối rừng lớn trượt lở và quét xuống phía dưới khu thung lũng sông Himbungao, nơi tập trung dân cư đông đúc. Vụ trượt lở gây thảm họa vô cùng nghiêm trọng, chôn vùi toàn bộ ngôi làng Guinsaugon, hậu quả hơn 1100 người đã bị chết. Tháng 6 năm 2007, ở thành phố Chittagong, Bangladesh, một vụ sạt lở đất đá tương tự đã xảy ra, nguyên nhân do việc cắt xén bừa bãi các ngọn đồi làm gia tăng nguy cơ trượt lở, dẫn đến sự biến mất của hàng trăm ngọn đồi, gây ô nhiễm môi trường và đã giết chết ít nhất 120 người dân sống ở khu vực lân cận. Năm 2010, một số nước như Pakistan, Bồ Đào Nha, Uganda, Trung Quốc và Canada cũng xảy ra các vụ trượt lở đất gây thiệt hại về cả người và tài sản.
Chỉ tính riêng trong năm 2014, thế giới đã có 5 vụ trượt lở đất nghiêm trọng, đầu tiên là vụ trượt lở đất ngày 22 tháng 3 xảy ra ở Oso, Washington, nước Mỹ gây ra cái chết cho 43 người dân thường. Ngày 2 tháng 5, một vụ trượt lở đất khác xảy ra ở Badakhshan, một tỉnh miền Đông Bắc Afghanistan, hậu quả là chôn vùi toàn bộ ngôi làng, khoảng 500 người đã thiệt mạng và 4000 người phải di chuyển đi nơi khác sinh sống. Sau đó, vào ngày 30 tháng 7, một vụ trượt lở đất đá khác đã xảy ra ở quận Pune, bang Maharashtra, Ấn độ gây hậu quả cuốn trôi hơn 50 ngôi nhà, 136 người đã thiệt mạng và hơn 100 người bị mất tích. Ngày 2 tháng 8, một vụ trượt lở đất tồi tệ ở Nepal đã gây hậu quả làm chết hơn 156 người.
Ngày 20 tháng 8, tại tỉnh Hiroshima, Nhật Bản, một LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 vụ trượt lở đất cũng đã tấn công một khu dân cư, làm cho các ngôi nhà bị chôn vùi dưới lớp bùn đất và đá. Ít nhất đã có 32 người bị thiệt mạng và nhiều người khác bị mất tích. Trượt lở đất là một nguy cơ liên tục ở vùng miền núi, phía đông Nhật Bản, nơi có nhiều ngôi nhà được xây dựng trên hoặc gần các sườn dốc, và có lượng mưa lớn hàng năm. Gần đây nhất là vụ trượt lở đất ngày 27 tháng 8 tại làng Yingping ở tỉnh Quý Châu, Trung Quốc.
Hậu quả là 77 ngôi nhà đã sập hoặc bị chôn vùi hoàn toàn, có 6 người đã thiệt mạng và hơn 20 người vẫn còn mất tích [20, 21, 22]. Ở Việt Nam, trượt lở đất cũng xảy ra thường xuyên ở một số tỉnh như Sơn La, Lai Châu, Điện Biên, Yên Bái, Lào Cai, Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Cạn, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Nam, Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk, Bình Thuận, An Giang, Hậu Giang [4]. Theo số liệu thống kê, từ năm 2000 đến 2014, nước ta đã xảy ra 250 đợt lũ quét, sạt lở ảnh hưởng tới các vùng dân cư, làm chết và mất tích 646 người, bị thương gần 351 người; hơn 9.700 căn nhà bị đổ trôi; hơn 100.000 căn nhà bị ngập, hư hại nặng; hơn 75.000 ha lúa và hoa màu bị ngập; hàng trăm ha đất canh tác bị vùi lấp; nhiều công trình giao thông, thuỷ lợi, dân sinh kinh tế bị hư hỏng nặng nề, tổng thiệt hại ước tính trên 3. Đặc biêt, từ đầu năm 2014 đến nay, do ảnh hưởng của hoàn lưu bão số 2 và mưa lớn đã xảy ra các trận lũ quét và sạt lở đất trên địa bàn các tỉnh miền núi như Hà Giang, Lai Châu, Cao Bằng và Sơn La… làm 24 người chết và mất tích, trong đó có 2 gia đình ở thị trấn Tam Đường và huyện Hoàng Su Phì thiệt mạng tới 5 người trong cùng một nhà.
Trên thế giới , viê ̣c nghiên cứu tai b iến địa chất đươ ̣c đầ u tư rấ t sớm , nhiề u phương pháp khoa ho ̣c tiên ti ến đã được áp dụng vào công tác dự báo nguy cơ th ảm họa trượt lở đất. Ở Việt Nam, vấ n đề này mới chỉ đươ ̣c chú tr ọng khoảng 15 năm gần đây khi thảm họa thiên tai xảy ra thư ờng xuyên hơn. Các nghiên cứu về trượt lở đất ở Việt Nam mới chỉ áp dụng trên diện rộng, tỷ lệ nhỏ, chủ yếu phân vùng dự báo định tính, còn rất thiếu các công trình điều tra đủ chi tiết để hỗ trợ hiệu quả hơn công tác quy hoạch, cảnh báo nguy cơ và chỉ đạo điều hành phòng chống thiên tai, giảm nhẹ thiệt hại trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Chính vì vậy, vấn đề nghiên cứu và thiết kế một hệ thống cảnh báo trượt lở đất là rất cấp thiết trong tình hình hiện nay.
Nội dung được trình bày trong luận văn này là nghiên cứu và thiết kế mạng cảm biến không dây phục vụ hệ thống cảnh báo trượt lở đất. Đóng góp cách nhìn tổng quan về Cấu trúc Mạng cảm biến không dây và Mô hình Mạng cảm biến không dây phục vụ hệ thống cảnh báo trượt lở đất. Thực trạng cảnh báo trƣợt đất trên Thế giới và ở Việt Nam 1. Khái niệm trƣợt lở đất và phân loại trƣợt lở Trượt lở là hiện tượng chuyển dịch của khối đất đá trên sườn dốc từ trên xuống dưới theo một hoặc vài mặt nào đó hoặc rơi tự do.
Trượt lở có thể xảy ra trên sườn dốc tự nhiên hoặc sườn bờ, mái dốc nhân tạo dưới tác dụng của trọng lượng bản thân và một số nhân tố phụ trợ khác, như áp lực của nước mặt và nước dưới đất, lực địa chấn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 và một số lực khác. Thể trượt là khối đất đá bị dịch chuyển tách khỏi nền gốc. Gương trượt là bề mặt chia tách phần nền gốc, đới sinh trượt với thể trượt, thường tạo thành các mặt lõm trên sườn địa hình diễn ra trượt lở. Trên các sườn dốc, hiện tượng trượt lở thường kéo theo hiện tượng trượt đổ, tức là khối đất đá rơi tự do, dưới tác dụng của trọng lực ngay sau khi tách khỏi nền đá gốc [3, 5, 7, 9, 10].
Sự dịch chuyển sườn dốc rất đa dạng và có nhiều cách phân loại khác nhau. Phân loại theo dạng chuyển động, ta có thể chia làm 5 nhóm chính như sau: sụt lở, lật, trượt, trượt ép trồi, trượt dòng và trượt phức tạp. + Sụt lở: khi các khối đá vụn hay đất tách rời ra khỏi mặt dốc đứng và chuyển động nhanh xuôi xuống dốc theo cách rơi hay lăn tròn tự do, các chuyển động đó được gọi là sụt lở hay rơi. Hiện tượng này có phạm vi từ các khối đá trên đỉnh núi di chuyển do động đất đến các khối đất nhỏ sụt lở ở bờ sông khiến phần đất treo bên trên bị sập xuống.
+ Lật: là chuyển động xoay xảy ra khi một khối vật liệu xoay quanh một trụ trước cố định ở gần đáy khối. Hiện tượng lật hay xảy ra ở các dốc đá hay đất dính bị chia thành các khối bởi các khe nứt hay thớ, phiến thẳng đứng định hướng song song với mặt dốc. + Trƣợt: là sự biến dạng phá vỡ và dịch chuyển của đất đá theo một hoặc một vài mặt trượt có thể quan sát hoặc giả định được. Sự dịch chuyển của đất đá có thể vượt ra ngoài phạm vi chân khối trượt.
Trượt đất đá là loại hình tai biến phổ biến nhất ở các vùng đồi núi dốc, các tuyến đường giao thông miền núi, các bờ mỏ khai thác đá. + Trƣợt ép trồi: là các chuyển động mở rộng ngang từ chậm đến nhanh của các khối đá hay đất được gọi là tản ngang. Sự hóa lỏng và chảy của lớp đất yếu ở mái dốc là nguyên nhân của hầu hết các chuyển động tản ngang trong đất mảnh vụn và các loại đất khác trong phân loại chuyển động mái dốc. + Trƣợt dòng: đặc trưng cho sự chuyển dịch của vật liệu trượt tạo thành dòng đất đá với tốc độ trượt khác nhau từ rất nhanh đến rất chậm.
Sản phẩm trượt có thể là hỗn hợp đất đá với nước tạo thành lũ bùn đá hoặc là vật liệu khô. + Trƣợt phức tạp: là sự kết hợp theo thời gian và không gian của hai hay nhiều kiểu trượt ở trên. Nguyên nhân và một số yếu tố ảnh hƣởng đến trƣợt đất Nguyên nhân gây trượt có thể do độ bền của nền đất đá bị giảm đi, hoặc là do trạng thái ứng suất ở sườn dốc bị thay đổi, hoặc do cả hai nguyên nhân trên làm cho điều kiện cân bằng của khối đất đá ở sườn dốc bị phá hủy. Một sự cố trượt sẽ xảy ra khi mà thế cân bằng giữa kháng lực của đất đá hình thành trên sườn dốc đối với trọng lực của chúng nghiêng về phía trọng lực.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.