Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Địa lý: Nghiên cứu đánh giá TDBTT của tuyến đường quốc lộ vùng núi bằng công nghệ viễn thám và GIS (Đoạn Quốc lộ 6 thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình)

Chia sẻ: Acacia2510 _Acacia2510 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu luận án là thành lập được bản đồ đánh giá mức độ dễ bị tổn thương trên tuyến đường quốc lộ vùng núi trước tác động của tai biến lũ lụt, trượt lở đất với sự trợ giúp của công nghệ viễn thám và GIS.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Địa lý: Nghiên cứu đánh giá TDBTT của tuyến đường quốc lộ vùng núi bằng công nghệ viễn thám và GIS (Đoạn Quốc lộ 6 thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _______________________ HÀ THỊ HẰNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG CỦA TUYẾN ĐƢỜNG QUỐC LỘ VÙNG NÚI BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS (ĐOẠN QUỐC LỘ 6 THUỘC ĐỊA PHẬN TỈNH HÒA BÌNH) Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và GIS Mã số: 9440211.01 DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ Hà Nội - 2019
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TS. Nguyễn Ngọc Thạch 2. PGS.TS. Hoàng Tùng Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................. Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................. Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................. Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án tiến sĩ họp tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vào hồi giờ ngày tháng năm 20... Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ở vùng núi, đường bộ có vai trò quan trọng trong giao thương, du lịch, phát triển kinh tế, đảm bảo quốc phòng – an ninh của đất nước. Với đặc thù dạng tuyến, tuyến đường này thường trải dài qua nhiều dạng địa hình khác nhau nên nhạy cảm cao trước các tai biến. Vì vậy, nghiên cứu đánh giá TDBTT của tuyến đường trước tác động của tai biến có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý, khai thác vận hành và bảo trì đường bộ một cách chủ động, cũng như trong việc đưa ra các cảnh báo sớm nhằm giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản. Ở Việt Nam, phần lớn các nghiên cứu xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở dọc tuyến đường, phương pháp sử dụng chủ yếu là khảo sát thực địa. Vì vậy, NCS đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu đánh giá TDBTT của tuyến đường quốc lộ vùng núi bằng công nghệ viễn thám và GIS (Đoạn Quốc lộ 6 thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình)”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Thành lập được bản đồ đánh giá mức độ dễ bị tổn thương trên tuyến đường quốc lộ vùng núi trước tác động của tai biến lũ lụt, trượt lở đất với sự trợ giúp của công nghệ viễn thám và GIS. 3. Phạm vi nghiên cứu Từ đỉnh các dãy núi (đường phân thủy đỉnh ở vùng thượng lưu) đến đáy các thung lũng (đường tụ thủy ở vùng hạ lưu) cắt ngang qua tuyến đường quốc lộ vùng núi. 4. Điểm mới của luận án - Đã làm rõ hiện trạng và đặc điểm tổn thương của tuyến đường quốc lộ vùng núi trên cơ sở tích hợp, phân loại ảnh viễn thám có độ phân giải không gian cao, siêu cao và hệ thống thông tin địa lý. - Đã tính tới khả năng chống chịu của tuyến đường trước tác động của hai loại hình tai biến lũ lụt, trượt lở đất trong 1
đánh giá nguy cơ dễ bị tổn thương của tuyến đường quốc lộ vùng núi. 5. Các luận điểm bảo vệ - Luận điểm 1: Tích hợp tư liệu ảnh viễn thám có độ phân giải không gian cao, siêu cao và GIS cho phép xác định hiện trạng tổn thương của tuyến đường quốc lộ vùng núi. - Luận điểm 2: Kết quả đánh giá nguy cơ dễ bị tổn thương của tuyến đường quốc lộ vùng núi trước tác động của tai biến lũ lụt, trượt lở đất và khả năng chống chịu của tuyến đường là cơ sở cho việc lập kế hoạch bảo trì và đảm bảo chất lượng khai thác của đường bộ. CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TDBTT CỦA TUYẾN ĐƢỜNG QUỐC LỘ VÙNG NÚI 1.1. Tính dễ bị tổn thƣơng - TDBTT là mức độ tổn thất, suy thoái của hệ thống, mức độ chống chịu, phục hồi, ứng phó của nó trước các tác động từ bên ngoài (tai biến thiên nhiên và các hoạt động nhân sinh). - TDBTT của hệ thống giao thông đường bộ là “tính nhạy cảm đối với các sự cố có thể làm giảm đáng kể khả năng sử dụng mạng lưới đường bộ” [35]. 1.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu có liên quan Trên thế giới: nghiên cứu đánh giá TDBTT của tuyến đường quốc lộ vùng núi thường - Đánh giá tác động của từng loại tai biến (trượt lở đất và lũ lụt) đến đường bộ một cách độc lập, riêng rẽ. - Áp dụng bài toán phân tích đa chỉ tiêu. - Bản đồ hiện trạng tai biến được thành lập từ các nguồn ảnh vệ tinh có độ phân giải không gian vừa phải (Landsat, Spot-5), từ dữ liệu khảo sát thực địa và từ dữ liệu lịch sử. 2
- Xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở, bản đồ nguy cơ lũ lụt trên cơ sở thực hiện các phép tính toán trong môi trường GIS. - Hầu như không đề cập đến yếu tố nội tại (khả năng chống chịu) của tuyến đường. - Việc kiểm chứng mô hình nghiên cứu thường thông qua kết quả khảo sát thực địa hoặc sử dụng dữ liệu lịch sử. Tại Việt Nam: các nghiên cứu chủ yếu tập trung đánh giá hiện trạng tai biến trượt lở đất xảy ra dọc theo một số tuyến đường giao thông trọng yếu qua phân tích địa hình, địa mạo, địa chất, vỏ phong hóa, khí hậu, nước dưới đất và các hoạt động nhân sinh. Dữ liệu ảnh viễn thám, công nghệ GIS được sử dụng rất ít, bên cạnh đó, cũng không đề cập tới các yếu tố nội tại của tuyến đường hay đánh giá tác động của tai biến lũ lụt tới tuyến đường vùng núi. Tại QL6 tỉnh Hòa Bình: các nghiên cứu đánh giá tình trạng dễ bị tổn thương của tuyến QL6 căn cứ vào chất lượng bề mặt đường hoặc tập trung vào việc thống kê số điểm trượt lở đất đá xảy ra dọc tuyến, đề xuất biện pháp gia cố hoặc chỉ ra các điểm có nguy cơ trượt lở cao qua phân tích địa hình, địa mạo. Phương pháp đánh giá là khảo sát thực địa, nội dung đánh giá chỉ mang tính tức thời, không tính tới tác động của các sự cố bên ngoài, bên cạnh đó, tư liệu viễn thám hầu như không được đề cập tới. 1.3. Cơ sở lý luận Khái niệm TDBTT tương đối trừu tượng, phức tạp, đa ngành và tổng hợp, do đó, có nhiều hướng tiếp cận khác nhau. Trong nghiên cứu này, chỉ số dễ bị tổn thương của đường bộ (RVI) phản ánh mức độ nhạy cảm của tuyến đường quốc lộ vùng núi và được đánh giá dựa trên hai khía cạnh: tác động của các sự cố bên ngoài (các tai biến thiên nhiên) tới tuyến đường và khả năng chống chịu (yếu tố nội tại) của tuyến đường. Nếu giá trị nhạy cảm càng cao thì mức độ dễ bị tổn thương càng lớn và ngược lại. 3
1.4. Quan điểm, phƣơng pháp và quy trình nghiên cứu Hình 1.3. Sơ đồ các bước trong mô hình nghiên cứu. CHƢƠNG 2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG TỚI TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG CỦA TUYẾN QUỐC LỘ 6 TỈNH HÒA BÌNH 2.1. Các nhân tố chung ảnh hưởng tới TDBTT của tuyến đường 2.1.1. Vị trí địa lý QL6 thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình bắt đầu từ Km38 và kết thúc tại Km153, lần lượt đi qua 6 đơn vị hành chính là: huyện Lương Sơn, huyện Kỳ Sơn, thành phố Hòa Bình, huyện Cao Phong, huyện Tân Lạc, huyện Mai Châu. 2.1.2. Yếu tố địa hình 2.1.2.1. Độ cao 4
Đặc điểm nổi bật của địa hình vùng Hoà Bình là núi cao, đồi và các thung lũng nằm giữa núi, chia cắt phức tạp, độ dốc lớn theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và chia thành 2 vùng r rệt: - Vùng núi thấp và đồi phía Đông Nam. - Vùng núi cao phía Tây Bắc. 2.1.2.2. Độ dốc Tuyến đường quốc lộ vùng núi thường trải dài qua các dạng địa hình khác nhau, có những khu vực đắp cao, đào sâu, do đó, khi độ dốc địa hình lớn đồng nghĩa với việc làm gia tăng nguy cơ hình thành các tai biến thiên nhiên dọc theo tuyến đường, tác động của các tai biến sẽ làm tăng mức độ dễ bị tổn thương của tuyến đường quốc lộ vùng núi [105]. Bản đồ độ dốc địa hình khu vực tỉnh Hòa Bình được nội suy từ dẫn xuất DEM trong phần mềm ArcGIS 10.2 và được phân cấp thành 5 vùng độ dốc: 00-150; 150- 250; 250-350; 350- 450; >450; 2.1.3. Yếu tố địa chất * Đặc điểm vỏ phong hóa Hòa Bình là một tỉnh miền núi Việt Nam có nền địa chất đa dạng, mặt khác, cũng như toàn thể lãnh thổ Việt Nam, tỉnh Hòa Bình nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới ẩm, đó là những tiền đề phát sinh nhiều kiểu vỏ phong hóa. Các kiểu vỏ phong hóa có các thành phần hóa học và tính chất cơ lý khác nhau sẽ gây ra các kiểu trượt lở đất khác nhau - một trong những tai biến ảnh hưởng trực tiếp tới tuyến đường quốc lộ vùng núi, chưa kể tới việc vỏ phong hóa và lớp phủ bề mặt đất thường thay đổi cấu trúc theo thời gian. * Đặc điểm địa chất công trình Khảo sát địa chất công trình và địa chất thuỷ văn là các công tác bắt buộc, thường được tiến hành trước khi thi công đường bộ, tuy nhiên, do phạm vi khảo sát thường hẹp (chỉ khảo sát trong phạm vi 30m-50m kể từ tim tuyến), không bao quát hết toàn tuyến 5
(mỗi hố khoan địa chất cách nhau vài chục mét), chính vì vậy, trên thực tế, dù có khảo sát địa chất công trình và tính đến trong phương án thiết kế, thi công song các tuyến quốc lộ vùng núi vẫn bị tổn thương nặng nề bởi tác động của tai biến. * Đặc điểm địa chất thủy văn Địa chất thủy văn đóng một vai trò chủ đạo bắt đầu từ quá trình hình thành cho đến xuất hiện sự sụt lún, trượt lở hay hố tử thần,… trên các tuyến đường giao thông. Theo thống kê, hơn 90% thiệt hại trên các tuyến đường giao thông miền núi hàng năm liên quan đến độ dốc và nước ngầm, trong đó, 30% - 40% thiệt hại là do mực nước ngầm [123]. Chu kỳ biến động của mực nước ngầm cùng với tác động của lượng mưa tạo ra những thay đổi đáng kể và khó lường về các hiện tượng tai biến, tác động đến đường giao thông. 2.1.4. Đặc điểm địa mạo Tỉnh Hoà Bình là một trong những tỉnh miền núi điển hình thuộc miền Tây Bắc Việt Nam, trong số hơn 4600km2 toàn bộ diện tích của tỉnh có trên 4000km2 là núi và đồi. Giữa núi và đồi là thung lũng sông suối có hướng và kích thước khác nhau, không có một đồng bằng nào có diện tích đáng kể. Vùng núi chiếm phần lớn diện tích với 212740ha (44,8% diện tích toàn tỉnh), còn lại là đồi, đồng bằng và thung lũng chiếm 262202ha (54,2% diện tích) [19]. Núi có đủ các kiểu hình thái phổ biến của các tỉnh miền núi phía Bắc, từ các kiểu vòm - khối tảng đến uốn nếp khối tảng, uốn nếp địa luỹ,...với hướng chủ yếu là Tây Bắc - Đông Nam và vòng cung. Trên lãnh thổ của tỉnh, theo chỉ tiêu độ cao có ba phức hệ địa hình cơ bản là phức hệ địa hình miền núi, phức hệ địa hình đồi và phức hệ địa hình đồng bằng thung lũng [10], [17]. Trong đó, tuyến QL6 thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình nằm xen kẹp giữa các dạng phức hệ địa hình này. 6
2.1.5. Đặc điểm khí hậu * Lượng mưa Trên cơ sở dữ liệu lượng mưa thu thập được tại các trạm quan trắc mưa trên địa bàn tỉnh năm 2016, Km38-Km42 thuộc huyện Lương Sơn nằm trong khu vực có lượng mưa khá cao; Km43-Km107 thuộc huyện Kỳ Sơn và Thành phố Hòa Bình nằm trong khu vực có lượng mưa trung bình; Km108-Km114 thuộc huyện Tân Lạc nằm trong khu vực có lượng mưa thấp và từ Km115-Km153 thuộc huyện Mai Châu nằm trong khu vực có lượng mưa thấp nhất trong tỉnh. * Sương mù Ở vùng núi, sương mù ảnh hưởng lớn tới chất lượng khai thác tuyến đường vì có thể cản trở tầm nhìn, giảm vận tốc lưu thông trên đường của các phương tiện. Hàng năm, trên phạm vi toàn tỉnh quan trắc được từ 9-37 ngày có sương mù. Trong đó, huyện Mai Châu quan trắc được nhiều sương mù nhất (37 ngày/năm), huyện Tân Lạc có 22 ngày/năm, còn những huyện khác chỉ có 9-15 ngày/năm. 2.1.6. Đặc điểm thủy văn Hòa Bình có một mạng lưới sông suối khá dày, do đặc điểm địa hình núi cao, phân cắt mạnh làm cho bề mặt đáy của các dòng sông thường có độ dốc lớn, có nơi bị phân bậc hoặc bị gấp khúc, lưu lượng và mực nước thay đổi thất thường. Do đó, các sông suối ở đây thường có dòng chảy siết, động năng rất lớn, đặc biệt là trong mùa mưa lũ, điều này làm tăng sự xói mòn bề mặt và phát sinh các hiện tượng tai biến cực đoan, như: lũ quét, trượt lở đất,… 2.1.7. Đặc điểm lớp phủ thực vật Lớp phủ thực vật có khả năng hạn chế tai biến, bởi lẽ chúng làm giảm mức độ xói mòn qua các tầng lá, rễ cây,...làm tăng lượng nước ngấm vào lòng đất, làm giảm lưu lượng dòng chảy bề 7
mặt, điều hòa mực nước ngầm, tăng khả năng kháng trượt của đất đá thông qua việc cải tạo tính chất cơ lý của lớp thổ nhưỡng. 2.1.8. Đặc điểm kinh tế xã hội Phân bố dọc theo tuyến QL6 thì huyện Lương Sơn là nơi có mật độ dân số cao nhất trong tỉnh, bắt đầu từ Km38-Km49; tiếp theo các đoạn tuyến bắt đầu từ Km49-Km65 thuộc huyện Kỳ Sơn; Km81-Km84 thuộc huyện Cao Phong; Km85-Km91 thuộc thành phố Hòa Bình; Km96-Km120 thuộc huyện Tân Lạc, phân bố dân số ít nhất là ở huyện Mai Châu từ Km120-Km153. 2.2. Các nhân tố bên ngoài ảnh hưởng tới TDBTT của tuyến đường 2.2.1. Tai biến trượt lở đất Trượt lở đất xảy ra nhiều ở các sườn đồi núi dốc, dọc theo tuyến đường, TLĐ có quy mô từ rất nhỏ đến rất lớn, phạm vi phát triển rộng, diễn biến từ rất chậm (2- 5cm/năm) tới rất nhanh (lớn hơn 3m/s) làm cho con người không đối phó kịp. Hình 2.19. Bản đồ nguy cơ trượt lở đất theo không gian nghiên cứu. 8
Tuyến QL6 tỉnh Hòa Bình chạy men theo các sườn thung lũng - thường là những nơi có địa hình hiểm trở: taluy dương dốc đứng thuộc địa hình núi cao, còn taluy âm thuộc sườn thung lũng. Phần lớn tuyến đường này chạy dọc ranh giới giữa đới nâng và đới hạ tân kiến tạo, điển hình là đoạn từ Km120 - Km153 chạy qua huyện Mai Châu, đoạn đường này chạy dọc theo đứt gẫy sâu Sơn La - Bỉm Sơn - ranh giới giữa đới Sơn La và đới Sông Đà. Tại cung đường này, địa hình thể hiện sụt bậc rất r , đới Sơn La nâng cao, còn đới Sông Đà hạ thấp [10]. Lịch sử cho thấy cung đường này là một trong những nơi hay xảy ra trượt lở đất nhất trong tỉnh, đặc biệt ở các xã Phúc Sạn, Đồng Bảng, Tòng Đậu,... 2.2.2. Tai biến trượt lũ lụt Lũ lụt thường do mưa có cường độ lớn gây ra, diện tích tập trung nước hẹp và khả năng tiêu thoát nước kém. Hình 2.20. Bản đồ nguy cơ lũ lụt theo không gian nghiên cứu. 9
Tuyến quốc lộ vùng núi thường nằm trong lưu vực của các sông, suối trong khu vực, khi mưa lớn kéo dài, nước từ vùng thượng nguồn tràn xuống, nếu hệ thống thoát nước trên tuyến đường không hoạt động hiệu quả có thể gây ra ngập lụt trên toàn tuyến hoặc từng đoạn tuyến, tùy theo mức độ mà hiện tượng ngập lụt có thể kéo dài từ vài chục phút cho tới vài ngày. Lũ thường kéo theo sự sụt lở, phá hủy các công trình xây dựng cơ bản, như: đường sá, cầu cống, trạm điện,… 2.3. Các yếu tố nội tại của đƣờng bộ Các yếu tố nội tại (kết cấu) của đường bộ bao gồm: công trình nền đường, công trình mặt đường, công trình thoát nước (cầu, cống,…), công trình phòng hộ, gia cố ổn định mái taluy, các công trình khác (biển báo, trạm biến áp,…). Trước tác động của tai biến, đường bộ là yếu tố trực tiếp bị tổn thương, qua đó, phần nào ảnh hưởng tới chất lượng khai thác của tuyến đường. Nếu tuyến đường bộ có kết cấu chắc chắn, khả năng chống chịu tốt thì mức độ dễ bị tổn thương càng thấp và ngược lại. Trong nghiên cứu này, trên cơ sở các nguồn dữ liệu thu thập, NCS sử dụng các lớp thông tin sau: * Tính ổn định nền đường Trước tác động của các sự cố bên ngoài, nền đường đóng vai trò là “xương sống” của tuyến đường, chịu lực tác động chính của toàn bộ các điều kiện tự nhiên cũng như các loại hình tai biến. Nếu nền đường có tính ổn định tốt, rất tốt thì mức độ dễ bị tổn thương của tuyến đường càng thấp và ngược lại, nếu nền đường có tính ổn định kém, rất kém thì mức độ dễ bị tổn thương của tuyến đường càng cao. Theo thống kê cho thấy, tại thời điểm khảo sát, thi công xây dựng công trình, phần lớn tuyến QL6 có độ ổn định nền đường ở mức 10
tốt, rất tốt. Trong đó, tình trạng ổn định ở mức tốt, rất tốt có 66,0km (chiếm 57,4%); tình trạng ổn định ở mức trung bình có 33,0km (chiếm 28,7%); tình trạng ổn định ở mức kém, rất kém có 16,0km (chiếm 13,9%). * Các khúc cua trên đường Trong thiết kế thi công tuyến đường ở vùng núi, các khúc cua trên đường có ưu điểm là làm cho tuyến đường bám sát địa hình, do vậy có thể giảm được khối lượng đào đắp, giảm giá thành xây dựng công trình, làm cho tuyến đường trở nên thân thiện với môi trường (do không tạo ra những chỗ đào sâu đắp cao) nhưng xe chạy trong đường cong phải chịu thêm lực ly tâm. Lực ly tâm có thể gây ra những khó khăn cho người tham gia giao thông. Các khúc cua trên tuyến QL6 tỉnh Hòa Bình căn cứ theo bản vẽ hoàn công đường bộ năm 2002. Theo số liệu thống kê về số lượng các khúc cua trên tuyến QL6 tỉnh Hòa Bình cho thấy, mức độ ảnh hưởng của các khúc cua này cũng được chia thành 5 mức đánh giá, từ: rất ít, ít, trung bình, nhiều, rất nhiều (Phụ lục 6). Trong đó, tình trạng rất ít có 13,0km (chiếm 11,30%); tình trạng ít có 20,0km (chiếm 17,39%); tình trạng trung bình có 41,0km (chiếm 35,65%); tình trạng nhiều có 14,0km (chiếm 12,17%) và tình trạng rất nhiều có 27,0km (chiếm 23,47%). * Chất lượng mặt đường. Theo báo cáo thống kê phân loại chất lượng mặt đường bộ tuyến QL6 tỉnh Hòa Bình tính đến ngày 31/12/2016, chất lượng mặt đường ở đây căn cứ vào vật liệu trên bề mặt tuyến đường và được chia thành 5 mức đánh giá, từ: rất xấu, xấu, trung bình, tốt, rất tốt (Phụ lục 5). Trong đó, tình trạng rất xấu có 8,0km (chiếm 6,51%); tình trạng xấu có 18,0km (chiếm 14,66%); tình trạng trung bình có 38,0km (chiếm 30,94%); tình trạng tốt có 43,8km (chiếm 35,66%) và tình trạng rất tốt có 15,0km (chiếm 12,21%). 11
CHƢƠNG 3. ĐÁNH GIÁ TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG CỦA TUYẾN QUỐC LỘ 6 TÌNH HÒA BÌNH BẰNG VIỄN THÁM - GIS VÀ CÁC BIỆN PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG KHAI THÁC TUYẾN ĐƢỜNG 3.1. Đánh giá hiện trạng tổn thương trên tuyến quốc lộ 6 tỉnh Hòa Bình 3.1.1. Phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng tổn thương Dựa vào nguồn tư liệu ảnh vệ tinh có độ phân giải không gian siêu cao, nguồn dữ liệu ảnh chụp từ UAV, NCS tiến hành thành lập bản đồ hiện trạng tổn thương dọc tuyến QL6 tỉnh Hòa Bình thông qua việc giải đoán tự động trên ảnh vệ tinh kết hợp với khảo sát thực địa. Hình 3.1. Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ hiện trạng tổn thương tuyến đường quốc lộ vùng núi. Bản đồ hiện trạng tổn thương của tuyến đường bao gồm: các vị trí tổn thương do tai biến (lũ lụt, trượt lở đất), các vị trí tổn thương do mặt đường hư hỏng, vị trí các khúc cua gấp trên tuyến đường. Ngoài nguồn ảnh vệ tinh có độ phân giải không gian cao, như: GeoEye-1, Spot 5, nghiên cứu này còn sử dụng các dữ liệu hình ảnh bay chụp từ máy bay không người lái UAV để thành lập bản đồ hiện trạng tổn thương tuyến đường. 12
Các dữ liệu hình ảnh bay chụp từ UAV phục vụ cho việc giải đoán, xác định các vị trí tổn thương chung trên tuyến đường nên cũng có những đặc thù riêng về công tác thiết kế tuyến bay, thiết lập độ cao bay chụp, xử lý hình ảnh,… (Hình 3.2). Hình 3.2. Sơ đồ quy trình phát hiện tổn thương trên tuyến đường quốc lộ vùng núi từ dữ liệu ảnh bay chụp bằng UAV. 3.1.2. Đặc điểm phân bố các vị trí tổn thương Qua thống kê cho thấy, dọc tuyến QL6 thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình có 323 vị trí tổn thương, trong đó: 304 điểm được giải đoán từ ảnh vệ tinh và các dữ liệu hình ảnh chụp từ UAV; 19 điểm được bổ sung từ kết quả khảo sát thực địa. - Tai biến trượt lở đất xảy ra khá thường xuyên trên tuyến QL6 tỉnh Hòa Bình, với 235 điểm trượt lở. Nếu xét theo chiều dài tuyến đường thì trung bình có khoảng 2-3 điểm trượt lở/km và hầu hết các vị trí tổn thương do trượt lở đất dọc hai bên tuyến đường đều có quy mô vừa và nhỏ. - Hiện tượng ngập lụt chỉ diễn ra trên tuyến QL6 khi điều kiện thời tiết bất lợi, mưa lớn kéo dài nhiều ngày, số lượng các điểm ngập lụt trên tuyến đường qua khảo sát chỉ có 27 điểm nhưng có 13
những vị trí bị ngập úng nặng, điển hình là đoạn Km125- Km126 và Km130-Km131 thuộc xã Tòng Đậu, huyện Mai Châu, gây gián đoạn chất lượng khai thác tuyến đường này trong nhiều ngày. Hình 3.3. Bản đồ hiện trạng tổn thương tuyến QL6. - Các vị trí mặt đường hư hỏng trên tuyến đường QL6 chỉ có 21 điểm, kích thước của các hư hỏng này không lớn, thường là các ổ gà có kích thước cỡ 6cm – 15cm, các vị trí sụt lún phần mép đường có kích thước từ 25cm - 120cm, độ sâu trung bình của các hư hỏng trên mặt đường này dao động từ 5cm – 12cm, nằm rải rác ở hầu hết ở các địa phận hành chính cấp huyện mà tuyến QL6 đi qua. - Các vị trí khúc cua gấp trên đường có khoảng 40 điểm, tập trung nhiều ở những nơi địa hình núi, độ dốc lớn, cụ thể là 14
huyện Tân Lạc và huyện Mai Châu. Điển hình có một số đoạn đèo dốc, khúc cua nguy hiểm cho các phương tiện tham gia giao thông, như: Dốc Cun từ Km78-Km82+500 thuộc thành phố Hòa Bình; dốc Quy Hậu từ Km96-Km99+500, đèo Phú Cường từ Km114-Km118+500 thuộc huyện Tân Lạc; đèo Thung Khe từ Km124-Km131+100, dốc 81 từ Km143-Km147 thuộc huyện Mai Châu. Mặc dù chiều dài tuyến QL6 qua địa phận hành chính mỗi huyện khác nhau nhưng nếu thống kê theo số lượng và diện tích tổn thương thì huyện Mai Châu có diện tích tổn thương lớn nhất (50,85%), tiếp đến là huyện Tân Lạc (17,98%) và thành phố Hòa Bình (16,92%), ít nhất là huyện Lương Sơn (1,92%), hình 3.5. Hình 3.5. Biểu đồ so sánh diện tích tổn thương theo huyện và chiều dài tuyến. 3.2. Thành lập bản đồ dễ bị tổn thƣơng 3.2.1. Lựa chọn các yếu tố đánh giá Trong nghiên cứu này, trên cơ sở kế thừa kết quả nghiên cứu và các tài liệu thu thập được, NCS lựa chọn các nhóm yếu tố sau 15
phục vụ cho mô hình đánh giá TDBTT của tuyến đường quốc lộ vùng núi, bao gồm: - 1). Tác động của các sự cố bên ngoài (Tai biến lũ lụt; Tai biến trượt lở đất). - 2). Khả năng chống chịu của tuyến đường (Tính ổn định nền đường; Chất lượng bề mặt đường; Các khúc cua trên đường). Hình 3.6. Sơ đồ quá trình thành lập bản đồ dễ bị tổn thương tuyến QL6. 3.2.2. Xếp hạng các yếu tố Trong nghiên cứu này, lựa chọn 05 yếu tố tham gia vào mô hình đánh giá TDBTT của tuyến QL6 tỉnh Hòa Bình, mỗi một yếu tố theo một tiêu chí phân loại đánh giá khác nhau, do đó, cần thống nhất quy đổi về theo mức độ dễ bị tổn thương. Theo đó, mỗi một yếu tố sẽ tương ứng với một bản đồ riêng lẻ mà việc xếp hạng ảnh hưởng của các thành phần trong từng yếu tố này căn cứ vào mức độ gây ra tổn thương của chúng, tai biến ở mức cao, rất cao thì mức độ 16
gây ra tổn thương cho tuyến đường càng lớn, tuyến đường có độ ổn định kém, chất lượng bề mặt xấu, các khúc cua trên đường nhiều thì cũng dễ bị tổn thương hơn. Việc xếp hạng được chia thành 5 mức độ dễ bị tổn thương: mức 1 (rất thấp), mức 2 (thấp), mức 3 (trung bình), mức 4 (cao), mức 5 (rất cao). Kết quả thể hiện trong bảng 3.5. Bảng 3.5. Xếp hạng các yếu tố tham gia đánh giá Xếp Xếp Yếu tố Thành phần Yếu tố Thành phần hạng hạng Rất thấp 1 Rất ít 1 Thấp 2 3. Các Ít 2 1. Tai biến khúc cua Trung bình 3 Trung bình 3 trƣợt lở đất trên Cao 4 đƣờng Nhiều 4 Rất cao 5 Rất nhiều 5 Rất thấp 1 Rất tốt 1 Thấp 2 Tốt 2 2. Tai biến 4. Chất lũ lụt Trung bình 3 lƣợng mặt Trung bình 3 đƣờng Cao 4 Xấu 4 Rất cao 5 Rất xấu 5 Rất tốt 1 Tốt 2 5. Độ ổn định nền Trung bình 3 đƣờng Kém 4 Rất kém 5 17
3.2.3. Xác định trọng số của các yếu tố Phương pháp phân tích thứ bậc AHP (còn gọi là phương pháp mô hình trọng số) là một phương pháp bán định lượng, được sử dụng để xác định trọng số của 05 yếu tố tham gia vào mô hình đánh giá TDBTT của tuyến đường 17QL6 tỉnh Hòa Bình, bao gồm: 1). Tai biến trượt lở đất; 2). Tai biến lũ lụt; 3). Tính ổn định nền đường; 4). Chất lượng bề mặt đường; 5). Các khúc cua trên đường. Trong nghiên cứu này, NCS sử dụng phần mềm Expert Choice để tính toán trọng số cho 05 yếu tố trên (bảng 3.6). Tỉ số nhất quán: CR = 0,0576