Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá, dự báo mức độ nguy hiểm địa chấn và rủi ro môi trường tại công trình thủy điện sông Lô 6, tỉnh Hà Giang

Chia sẻ: Mao A Mẫn | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:70

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của đề tài là thu thập, xác định danh mục các trận động đất đã ghi nhận được có khả năng ảnh hưởng tới khu vực nghiên cứu. Xử lý số liệu, loại bỏ tiền chấn, dư chấn của các trận động đất bằng phương pháp cửa sổ. Xác định độ nguy hiểm địa chấn tại khu vực nghiên cứu bằng phương pháp xác suất và tất định. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá, dự báo mức độ nguy hiểm địa chấn và rủi ro môi trường tại công trình thủy điện sông Lô 6, tỉnh Hà Giang

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Tá Nam ĐÁNH GIÁ, DỰ BÁO MỨC ĐỘ NGUY HIỂM ĐỊA CHẤN VÀ RỦI RO MÔI TRƢỜNG TẠI CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SÔNG LÔ 6, TỈNH HÀ GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2020
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Tá Nam ĐÁNH GIÁ, DỰ BÁO MỨC ĐỘ NGUY HIỂM ĐỊA CHẤN VÀ RỦI RO MÔI TRƢỜNG TẠI CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SÔNG LÔ 6, TỈNH HÀ GIANG Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. Nguyễn Hồng Phƣơng Hà Nội - 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi. Các số liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam. Các kết quả này chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác. Ngƣời cam đoan Nguyễn Tá Nam
MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG............................................................................................... iii DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ iii MỞ ĐẦU...................................................................................................................1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................3 1.1 Tổng quan ......................................................................................................3 1.1.1 Tổng quan về nghiên cứu địa chấn .........................................................3 1.1.2 Tổng quan về rủi ro môi trƣờng ..............................................................7 1.1.3 Tổng quan về tình hình năng lƣợng ........................................................8 1.2 Tổng quan về khu vực nghiên cứu ..............................................................10 1.2.1 Công trình thủy điện Sông Lô 6 ...........................................................10 1.2.2 Hoạt động địa chấn xung quanh khu vực nghiên cứu ..........................10 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...13 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu ..................................................................................13 2.2 Nội dung nghiên cứu ...................................................................................13 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................13 2.3.1 Phƣơng pháp đánh giá độ nguy hiểm địa chấn .....................................13 2.3.2 Phƣơng pháp đánh giá rủi ro môi trƣờng gây ra do địa chấn tại công trình thủy điện .......................................................................................................31 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................35 3.1 Đánh giá độ nguy hiểm động đất tại thủy điện Sông Lô 6 ..........................35 3.1.1 Đánh giá bằng phƣơng pháp xác suất ...................................................35 3.1.2 Đánh giá bằng phƣơng pháp tất định. ...................................................46 i
3.2 Rủi ro môi trƣờng do địa chấn tại thủy điện sông lô 6 ................................49 3.2.1 Xây dựng các bản đồ ngập lụt khu vực hạ lƣu đập thủy điện...............49 3.2.2 Xây dựng bản đồ các yếu tố chịu rủi ro. ...............................................52 3.2.3 Rủi ro môi trƣờng do vỡ đập thủy điện. ...............................................54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................58 DANH MỤC BÀI BÁO..........................................................................................60 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................61 ii
DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Các đứt gãy có ảnh hƣởng tới thủy điện Sông Lô 6 (Nguyễn Hồng Phƣơng, 2004) ...........................................................................................................36 Bảng 3.2: Danh mục động đất của các phân vùng kiến tạo khu vực nghiên cứu .....39 Bảng 3.3: Tổng hợp kết quả tính bằng phƣơng pháp tất định ...................................46 Bảng 4.1: Chiều dài đƣờng giao thông bị ảnh hƣởng bởi ngập lut ...........................56 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Vị trí thủy điện Sông Lô 6 .......................................................................10 Hình 1.2: Bản đồ đƣờng đẳng chấn gây ra do trận động đất Lục Yên 1954 (Nguyễn Đình Xuyên và nnk., 2004). ......................................................................................11 Hình 1.3: Bản đồ đƣờng đẳng chấn gây ra do trận động đất Bắc Giang năm 1961 (Nguyễn Đình Xuyên và nnk., 2004) ........................................................................12 Hình 2.1: Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp xác suất ...............................................16 Hình 2.2: Các bƣớc đánh giá nguy hiểm địa chấn bằng xác suất .............................17 Hình 2.3: Nguồn chấn động dạng đƣờng và nguồn chấn động dạng diện. ...............18 Hình 2.4: Các dạng đứt gãy.......................................................................................19 Hình 2.5: Góc cắm của đứt gãy và khoảng cách từ bề mặt tới chấn tâm ..................19 Hình 2.6: Hằng số a và b trong biểu thức Gutenberg – Richter. ...............................23 Hình 2.7: Ví dụ về quy luật tắt dần chấn động do động đất. ....................................24 Hình 2.8: Áp dụng kỹ thuật cây logic trong đánh giá nguy hiểm động đất. .............26 Hình 2.9: Mô hình hoạt động của chƣơng trình Openquake.....................................27 Hình 2.10: Các bƣớc đánh giá nguy hiểm địa chấn bằng phƣơng pháp tất định. .....28 Hình 2.11: Kỹ thuật chồng ghép bản đồ (nguồn:cnx.org) ........................................32 Hình 3.1: Hệ thống đứt gãy trong vòng bán kính 200km từ đập thủy điện Sông Lô 6. (Nguyễn Hồng Phƣơng, 2004) ..................................................................................36 Hình 3.2: Loại bỏ tiền, dƣ chấn khỏi danh mục động đất .........................................38 Hình 3.3: Chấn tâm động đất khu vực nghiên cứu ...................................................39 Hình 3.4: Tính toán tần suất lặp lại động đất cho vùng kiến tạo Hoa Nam. .............41 Hình 3.5: Tính toán tần suất lặp lại động đất cho Miền uốn nếp Tây Việt Nam ......42 iii
Hình 3.6: Mô hình cây logic cho phƣơng trình tắt dần chấn động. ..........................43 Hình 3.7: Cƣờng độ rung động nền khu vực nghiên cứu ứng với chu kỳ 145 năm .45 Hình 3.8: Cƣờng độ rung động nền khu vực nghiên cứu ứng với chu kỳ 475 năm .45 Hình 3.10: Kết quả phƣơng pháp tất định cho kịch bản (1) ......................................47 Hình 3.11: Kết quả phƣơng pháp tất định cho kịch bản (2) ......................................48 Hình 3.12: Kết quả phƣơng pháp tất định cho kịch bản (3) ......................................48 Hình 3.13: Kết quả phƣơng pháp tất định cho kịch bản (4) ......................................49 Hình 4.1: Bản đồ mô hình số độ cao (DEM) cho khu vực Sông Lô (mét) ...............50 Hình 4.2: Một số kịch bản nƣớc dâng do vỡ đập thủy điện ......................................51 Hình 4.3: Bản đồ ngập lụt nếu xảy ra sự cố đập thủy điện Sông Lô 6 .....................52 Hình 4.4: Dữ liệu về nhà cửa đã đƣợc số hóa xung quanh khu vực nghiên cứu ......53 Hình 4.5: Dữ liệu về đƣờng giao thông xung quanh khu vực nghiên cứu ................54 Hình 4.6: Bản đồ nhà cửa bị ảnh hƣởng bởi ngập lụt ...............................................55 Hình 4.7: Mức độ ngập lụt đối với nhà cửa ..............................................................56 Hình 4.8: Ảnh hƣởng của ngập lụt tới đƣờng giao thông. ........................................57 iv
MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, hiểm họa do các tai biến thiên nhiên nhƣ động đất, núi lửa và sóng thần không ngừng gia tăng theo thời gian trên phạm vi toàn cầu. Cùng với sự bùng nổ dân số, sự phát triển kinh tế với tốc độ chóng mặt chính là nguyên nhân gây ra những tác động không đƣợc kiểm soát của con ngƣời vào lớp vỏ rắn của Trái Đất (nhƣ khai thác dầu khí, khoáng sản, xây dựng các nhà máy điện hạt nhân, hay thải các chất thải công nghiệp ra môi trƣờng, v.v…), góp phần đáng kể vào sự gia tăng mức độ rủi ro do động đất gây ra đối với cộng đồng. Các kết quả nghiên cứu cũng đã chỉ ra mối liên quan trực tiếp giữa tần suất xuất hiện động đất với những thiệt hại về ngƣời và của do động đất gây ra Các công trình thủy điện ngày nay đƣợc xây dựng ngày càng nhiều nhằm phục vụ đời sống sinh hoạt, sản xuất của con ngƣời. Dựa vào khai thác thủy năng biến đổi thành năng lƣợng, các nhà máy thủy điện thƣờng đƣợc xây dựng trên các con sông lớn, nằm trong các vùng núi có địa hình hiểm trở, nhằm tận dụng thế năng của nƣớc đi từ trên cao xuống. Đây lại là khu vực dễ ảnh hƣởng nhất bởi động đất do là nơi tập trung các đứt gãy sinh chấn. Nhằm giảm thiểu những thiệt hại do động đất và đảm bảo an toàn cho các hoạt động phát triển kinh tế và dân sinh, vấn đề quan trọng là phải xác định đƣợc những khu vực xây dựng nhà máy thủy điện có khả năng phải chịu thiệt hại nếu động đất xảy ra hay không, từ đó đƣa ra những giải pháp hợp lý cho việc quy hoạch, thiết kế kháng chấn và phát triển bền vững. Đánh giá độ nguy hiểm động đất (độ nguy hiểm địa chấn) cho một khu vực nghiên cứu là quá trình áp dụng các phƣơng pháp và công cụ tính toán để xác định các hiệu ứng chấn động do động đất gây ra (độ lớn, tần suất hay chu kỳ lặp lại) tại khu vực đã cho trong một khoảng thời gian cho trƣớc. Điều này sẽ giúp các nhà quản lý có thể đƣa ra các biện pháp quản lý, đối phó phù hợp. Công trình thủy điện Sông Lô 6 đang đƣợc xây dựng trên sông Lô – con sông có vị trí địa lý chạy dọc theo đứt gãy Sông Lô có khả năng gây động đất rất lớn. Do đó việc đánh giá nguy hiểm địa chấn và các rủi ro môi trƣờng tại nhà máy này là rất 1
cần thiết và có tính tham khảo cao trong công tác quản lý môi trƣờng, cứu hộ cứu nạn. Luận văn sẽ áp dụng các kiến thức về địa chấn và môi trƣờng nhằm thực hiện các đánh giá trên, đƣa ra khả năng ảnh hƣởng của việc xây dựng, vận hành nhà máy tới môi trƣờng gây ra bởi động đất. 2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan 1.1.1 Tổng quan về nghiên cứu địa chấn a. Lý thuyết về địa chấn Động đất hay địa chấn là sự rung chuyển của mặt đất do kết quả của sự giải phóng năng lƣợng bất ngờ ở lớp vỏ Trái Đất. Nó cũng xảy ra ở các hành tinh có cấu tạo với lớp vỏ ngoài rắn nhƣ Trái Đất. Chúng gây ra bởi các nguyên nhân: - Nội sinh: Do vận động kiến tạo của các mảng kiến tạo trong vỏ Trái đất, dẫn đến các hoạt động đứt gãy và/hoặc phun trào núi lửa ở các đới hút chìm. - Ngoại sinh: Thiên thạch va chạm vào Trái Đất, các vụ trƣợt lở đất đá với khối lƣợng lớn. - Nhân sinh: Hoạt động của con ngƣời gồm cả gây rung động không chủ ý, hay các kích động có chủ ý trong khảo sát hoặc trong khai thác hay xây dựng, đặc biệt là các vụ thử hạt nhân dƣới lòng đất. Trong quan niệm thông thƣờng thì động đất đƣợc hiểu là các rung chuyển đủ mạnh trên diện tích đủ lớn, ở mức nhiều ngƣời cảm nhận đƣợc, có để lại các dấu vết phá hủy hay nứt đất ở vùng đó. Về mặt vật lý, các rung chuyển đó phải có biên độ đủ lớn, có thể vƣợt giới hạn đàn hồi của môi trƣờng đất đá và gây nứt vỡ. Nó ứng với động đất có nguồn gốc tự nhiên, hoặc mở rộng đến các vụ thử hạt nhân. Chú ý rằng các địa chấn kế tại các trạm quan sát địa chấn đƣợc thiết kế để ghi nhận các động đất dạng nhƣ vậy, và lọc bỏ các chấn động do nhân sinh gây ra. Độ lớn của trận động đất thƣờng đƣợc phân chia theo thang Richter, theo đó độ lớn động đất có thể đƣợc chia thành các thang nhƣ sau: - 1–2 trên thang Richter: Không nhận biết đƣợc - 2–4 trên thang Richter: Có thể nhận biết nhƣng không gây thiệt hại - 4–5 trên thang Richter: Mặt đất rung chuyển, nghe tiếng nổ, thiệt hại không đáng kể 3
- 5–6 trên thang Richter: Nhà cửa rung chuyển, một số công trình có hiện tƣợng bị nứt - 6–7 trên thang Richter, 7–8 trên thang Richter: Mạnh, phá hủy hầu hết các công trình xây dựng thông thƣờng, có vết nứt lớn hoặc hiện tƣợng sụt lún trên mặt đất. - 8–9 trên thang Richter: Rất mạnh, phá hủy gần hết cả thành phố hay đô thị, có vết nứt lớn, vài tòa nhà bị lún - >9 trên thang Richter: Rất hiếm khi xảy ra - >10 trên thang Richter: Cực hiếm khi xảy ra b. Tình hình nghiên cứu đánh giá độ nguy hiểm động đất Trên thế giới Phƣơng pháp tất định bắt đầu đƣợc áp dụng trên thế giới từ đầu thế kỷ 20. Những nghiên cứu theo cách tiếp cận này thƣờng dựa trên việc đối sánh các số liệu quan sát thực tế về những thiệt hại do động đất gây ra với phân bố không gian và các đặc trƣng địa vật lý của các cấu trúc địa chất nằm bên dƣới khu vực bị thiệt hại. Năm 1937, tập bản đồ phân vùng động đất đầu tiên ra đời tại Liên bang Xô viết (Liên xô cũ). Đây là kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học tại Viện Vật lý Trái Đất, Viện Hàn lâm khoa học Liên xô. Do không có đầy đủ các dữ liệu quan trắc về rung động mạnh của nền, các bản đồ phân vùng động đất của Liên xô cũ và Liên bang Nga hiện nay đều lựa chọn cƣờng độ chấn động trên mặt (I) theo thang MSK-64 làm tham số thể hiện trên bản đồ. Ngay sau khi ra đời, phiên bản đầu tiên của các bản đồ phân vùng động đất đƣợc đƣa vào tiêu chuẩn xây dựng của nƣớc cộng hòa Nga lúc bấy giờ. Các bản đồ phân vùng động đất Liên xô trong thời gian từ năm 1937 đến năm 1997 đƣợc xây dựng bằng phƣơng pháp tất định. Phƣơng pháp xác suất chỉ đƣợc áp dụng trong phân vùng động đất ở Liên xô cũ bắt đầu từ năm 1997. Các phiên bản cập nhật của tập bản đồ phân vùng động đất tại Nga đƣợc ban hành vào các năm 1997, 2003 và 2012. Ở Trung Quốc, bản đồ phân vùng động đất toàn lãnh thổ đầu tiên ra đời năm 1957. Bản đồ này đƣợc gọi là “bản đồ thế hệ 1”, đƣợc xây dựng bằng phƣơng pháp 4
tất định và chủ yếu dựa trên cơ sở các tiêu chí địa chất về nguy hiểm địa chấn. Các bản đồ phân vùng động đất thế hệ sau đó của Trung quốc lần lƣợt đƣợc công bố vào các năm 1977, 1990 và 2001. Ở Mỹ, độ nguy hiểm địa chấn đƣợc biết đến và đƣa vào áp dụng cho các công trình xây dựng sau sự kiện động đất 6.4 năm 1933 xảy ra ở Long Beach, California làm 120 ngƣời thiệt mạng và gây thiệt hại 50 triệu USD. Sau sự kiện trên, nguy hiểm địa chấn đã dần đƣợc đƣa vào để thiết kế các công trình xây dựng có khả năng kháng trụ khi có động đất xảy ra. Từ năm 1940 đến 1950, các thông số định lƣợng về nguy hiểm địa chấn đã đƣợc đƣa ra ngày càng hoàn thiện hơn. Sau đó các bản đồ độ nguy hiểm địa chấn dựa trên phƣơng pháp phân tích xác suất cũng đƣợc giới thiệu: Milne và Davenport (1969) đã công bố bản đồ độ nguy hiểm địa chấn cho Canada, Cornel (1968)[4] đã phát triển một phƣơng pháp luận khác so với Milne và Daveport, phƣơng pháp luận này sau đó đƣợc McGuire viết thành chƣơng trình tính dựa trên nền FORTRAN. Trong phƣơng pháp tính của Cornell-McGuire, phân bố không gian của động đất đƣợc thể hiện bằng các nguồn địa chấn, có thể là nguồn diện (vùng nguồn địa chấn) hoặc nguồn đƣờng (đới đứt gãy). Các vùng địa chấn này đƣợc xác định bởi thông tin về địa chấn kiến tạo. Tập bản đồ nguy hiểm động đất quốc gia đƣợc thành lập bằng phƣơng pháp xác suất đƣợc Algermissen và Perkins công bố lần đầu tiên năm 1976. Trong vòng vài thập kỷ sau đó, tập bản đồ này đƣợc các chuyên gia của Cơ quan khảo sát địa chất Mỹ (USGS) liên tục cập nhật vào các năm 1996, 2002 (Frankel và nnk.), 2008, 2012 và 2014 (Petersen và nnk.). Tại nhiều quốc gia khác trên thế giới, công tác phân vùng động đất toàn lãnh thổ cũng đƣợc thực hiện, mặc dù với những thời điểm khởi đầu khác nhau, nhƣng đều cùng chung cách tiếp cận trong phƣơng pháp luận và quy trình thực hiện. Bƣớc sang thế kỷ 21, những tiến bộ về khoa học và công nghệ, đặc biệt là các công nghệ mới nhƣ GIS, viễn thám, và công nghệ tin học phục vụ tính toán là động lực cho những tiến bộ và cải cách quan trọng trong quy trình thực hiện và phƣơng pháp luận đánh giá độ nguy hiểm động đất. Việc đánh giá độ nguy hiểm động đất trở thành một mối quan tâm đa ngành với sự tƣơng tác của nhiều lĩnh vực nghiên 5
cứu khác nhau nhƣ địa chấn học (nghiên cứu sự giải phóng và lan truyền năng lƣợng địa chấn), địa chất (xác định vị trí, hình thể và tiềm năng của nguồn địa chấn), địa vật lý (định lƣợng hoá các nguồn địa chấn mà khoa học địa chất không xác định đƣợc), toán học (xây dựng các thuật toán và công cụ tính toán cho cả hai phƣơng pháp tất định và xác suất), địa kỹ thuật (đánh giá các hiệu ứng địa phƣơng tới sự rung động nền), xây dựng công trình (ƣớc lƣợng rủi ro động đất đô thị) và xã hội học (nghiên cứu tác động kinh tế-xã hội của rủi ro động đất). Tại Việt Nam Ở Việt nam, phƣơng pháp tất định đã ra đời từ giữa thế kỷ 20 và phát triển mạnh cho đến giữa thập kỷ 80. Trong khoảng thời gian từ năm 1968 đến năm 1985, các phƣơng pháp tất định đƣợc áp dụng ở Việt Nam để đánh giá định lƣợng độ nguy hiểm động đất. Các nghiên cứu trong thời kỳ này dựa trên giả thiết về sự tồn tại của một chế độ hoạt động địa chấn “trung bình” đặc trƣng cho mỗi lãnh thổ nghiên cứu và có thể coi là không đổi trong một khoảng thời gian dài tƣơng ứng với một thời kỳ hoạt động địa chất kiến tạo của khu vực đó. Các kết quả đƣợc biểu diễn dƣới dạng các bản đồ biểu thị phân bố không gian của các tham số của chế độ địa chấn nhƣ độ hoạt động địa chấn, độ rung động địa chấn, … nhƣng đặc trƣng nhất là các bản đồ phân vùng động đất, đƣợc hoàn thiện theo thời gian. Bản đồ phân vùng động đất lãnh thổ Việt nam đƣợc thành lập lần đầu tiên vào năm 1985 (Phạm Văn Thục chủ biên) và đƣợc cập nhật năm 1989 (Nguyễn Đình Xuyên chủ biên), là sự kế thừa và hoàn thiện các sơ đồ phân vùng động đất tồn tại trƣớc đó nhƣ sơ đồ phân vùng động đất miền Bắc Việt nam (Rezanov I.A. và Nguyễn Khắc Mão, 1968). Trên bản đồ phân vùng động đất biểu diễn đồng thời các vùng chấn động và các vùng nguồn phát sinh ra các chấn động ấy. Tại mỗi vùng chấn động, các đặc trƣng địa chấn cơ bản nhƣ độ lớn cực đại Mmax và độ sâu chấn tiêu trung bình h đƣợc xác định. Đây có thể coi là thế hệ đầu tiên của bản đồ phân vùng động đất lãnh thổ Việt Nam, đƣợc xây dựng bằng phƣơng pháp tất định, với các tham số đƣợc lựa chọn là cƣờng độ rung động nền trên bề mặt (I) theo thang MSK-64) 6
Phạm Văn Thục và Kijko A . (1985) lần đầu tiên áp dụng phân bố cực trị loại I của Gumbel để dự báo chu kỳ lặp lại và magnitude động đất cực đại cho toàn lãnh thổ Việt nam trong khuôn khổ chung là khu vực Đông nam Á. Nguyễn Hồng Phƣơng (1991) áp dụng các phân bố cực trị loại I và III của Gumbel để đánh giá các tham số nguy hiểm động đất cho 7 vùng nguồn trên lãnh thỗ Việt nam, từ đó dự báo xác suất phát sinh các động đất cực đại cho hai phần chính của lãnh thổ là miền Bắc và miền Nam Việt nam trong các khoảng thời gian khác nhau. Tập bản đồ xác suất nguy hiểm động đất đầu tiên đƣợc Nguyễn Hồng Phƣơng thành lập cho lãnh thổ Việt Nam năm 1993. Dựa trên bản đồ phân vùng địa chấn kiến tạo, thuật toán của A. C. Cornell và chƣơng trình EQRISK của R. K. McGuire đƣợc sử dụng để tính toán và lập bản đồ gia tốc cực đại nền cho lãnh thổ Việt Nam. Đây là lần đầu tiên các mô hình xác suất đƣợc áp dụng trong toàn bộ quy trình đánh giá độ nguy hiểm động đất lãnh thổ Việt Nam, từ khâu xử lý thống kê các tài liệu động đất, ƣớc lƣợng các tham số cho các vùng nguồn đến tính toán và thành lập các bản đồ gia tốc cực đại nền. Năm 1997, tập bản đồ đƣợc tác giả cập nhật trên cơ sở bổ sung thêm các vùng nguồn chấn động trên lãnh thổ Trung Quốc, Lào, Myanmar và Thái Lan. Ngoài ra, để tính đến ảnh hƣởng lan truyền chấn động từ các vùng biển tới lãnh thổ Việt Nam, ranh giới của một vùng nguồn chấn động trên Ấn Độ Dƣơng và 6 vùng nguồn khác trên khu vực Thái Bình Dƣơng cũng đƣợc xác định. Tổng cộng có 17 vùng nguồn chấn động đƣợc sử dụng cho các tính toán và vẽ bản đồ xác suất nguy hiểm động đất đƣợc sử dụng trong công trình này. Đến năm 2004, tập bản đồ này đƣợc tác giả cập nhật lại một lần nữa, với việc hiệu chỉnh lại ranh giới các vùng nguồn trên khu vực Biển Đông Việt Nam. Phiên bản gần đây nhất của tập bản đồ xác suất nguy hiểm động đất lãnh thổ Việt Nam và khu vực Biển Đông đƣợc công bố năm 2015(Phuong & Truyen, 2015). 1.1.2 Tổng quan về rủi ro môi trường a. Lý thuyết về rủi ro môi trường Rủi ro môi trƣờng là những mối đe dọa tiềm ẩn hoặc có thể là thực tế tác động lên môi trƣờng và sinh vật sống qua nguồn khí thải, nƣớc thải, khí chất thải. Hoặc 7
có thể gây suy giảm tài nguyên. Rủi ro môi trƣờng luôn tồn tại song hành với sự phát triển kinh tế xã hội và luôn không chắc chắn. b. Tình hình nghiên cứu đánh giá rủi ro môi trường Trên thế giới Ở các nƣớc phát triển, yêu cầu đánh giá rủi ro đã đƣợc thực hiện bài bản theo các phƣơng pháp nhất quán có lồng ghép với các giải pháp quản lý để hạn chế sự cố và ứng phó kịp thời khi sự cố xảy ra. Các phƣơng pháp luận chung đánh giá rủi ro môi trƣờng (ADB, 1997), tại Canada năm 2000 (Ministry of Environment, 2000), tại Anh năm 2011 (Crandfield University, 2011), tại Úc năm 2011 (National Environment Protection Council, 2011) hầu nhƣ không có sự khác biệt về phƣơng pháp luận chung dù theo thời gian có sự khác nhau về tính ƣu tiên trong đánh giá. Theo đó, sự truyền đạt thông tin đƣợc coi là thành phần cơ bản của quá trình ra quyết định; sự phát triển về hiểu biết và thông tin khoa học sẽ trợ giúp cho đánh giá rủi ro và tính xác đáng của đánh giá rủi ro sẽ đƣợc cải thiện qua các trƣờng hợp nghiên cứu điển hình. Tại Việt Nam ở Việt Nam, công việc đánh giá rủi ro môi trƣờng chƣa thực sự đƣợc quan tâm đúng mức và chỉ dừng ở mức độ nghiên cứu tiếp cận theo các mô hình đánh giá rủi ro của các nƣớc phát triển. Tuy nhiên, trong hầu hết các nghiên cứu, các đánh giá định lƣợng thƣờng chỉ dựa trên đánh giá bằng cảm nhận của chuyên gia nên khó có thể chính xác, đặc biệt trong các trƣờng hợp khi nguyên nhân chính của rủi ro là sự cố của hệ thống công nghệ sản xuất làm các nguồn phát thải chất ô nhiễm tăng đột biến. Trong khi đó, việc dự báo định lƣợng chính xác các rủi ro lớn tiềm ẩn là cần thiết để có ngay các biện pháp phòng ngừa hợp lý và khi sự cố xảy ra sẽ có ngay các biện pháp ứng phó để giảm thiểu các thiệt hại. 1.1.3 Tổng quan về tình hình năng lượng Trên thế giới Theo số liệu Cơ quan Năng lƣợng Quốc tế IEA, từ năm 1974 đến năm 2007, tổng sản lƣợng điện sản xuất toàn cầu tăng từ 6,298 TWh lên 25,721 TWh, tốc độ 8
tăng trƣởng kép hàng năm là 3.3%. Trừ năm 2008 và 2009 giảm do khủng hoảng kinh tế, sản lƣợng điện sản xuất tăng liên tục trong toàn bộ giai đoạn 1974 – 2007. Năm 2017, sản xuất điện từ các nƣớc không thuộc Tổ chức Hợp tác và Phát triển kinh tế OECD (non-OECD) chiếm 57% sản lƣợng điện sản xuất trên thế giới, tăng hơn 2 lần so với con số 28% vào năm 1974. Sản lƣợng điện sản xuất từ các nƣớc non-OECD vƣợt sản lƣợng điện của các nƣớc thuộc OECD từ 2011 và liên tục tăng cao sau đó. Trong đó, điện đƣợc sản xuất từ các nguồn nguyên liệu dễ cháy nhƣ khí, than, dầu… chiếm 66.8% tổng sản lƣợng điện sản xuất toàn cầu – theo số liệu năm 2017. Nhóm các nƣớc thuộc OECD đang chứng kiến sự chuyển dịch về cơ cấu nguồn điện. Các nguồn điện truyền thống nhƣ dầu, than và thủy điện đang có xu hƣớng giảm dần, trong khi đó điện hạt nhân, nhiệt điện khí và nguồn năng lƣợng tái tạo bắt đầu tăng mạnh trong 10 năm trở lại đây. Đặc biệt, trong năm 2018, lần đầu tiên nhiệt điện khí đã vƣợt nhiệt điện than trở thành nguồn điện chiếm phần lớn trong nhóm các nƣớc OECD. Ngƣợc lại, trong nhóm các nƣớc không thuộc OECD lại chứng kiến sự tăng mạnh mẽ của nguồn nhiệt điện than và tiếp tục là nguồn điện chủ yếu tại các nƣớc này. Nguồn điện năng lƣợng tái tạo cũng có sự tăng trƣởng đột biến, tuy vậy vẫn chỉ chiếm một phần nhỏ trong cơ cấu nguồn điện. Tại Việt Nam Với Việt Nam, cơ cấu nguồn của hệ thống cung cấp năng lƣợng điện hiện tại là nhiệt điện than chiếm 35,2%; thủy điện (35,9%), tuabin khí (12,6%), năng lƣợng tái tạo (điện gió, mặt trời, áp mái, sinh khối) 12,6%; điện chạy dầu (2,1%); điện nhập khẩu và từ nguồn khác chƣa tới 2%. Trong đó, các dự án liên quan đến sản xuất điện từ năng lƣợng tái tạo phát triển ngành càng nhiều. Việt Nam có tiềm năng đặc biệt lớn ở việc khai thác các nguồn năng lƣợng tái tạo nhƣ: Thủy điện, điện gió, điện mặt trời, điện sinh khối. Trong đó, thủy điện đƣợc tập trung phát triển gần nhƣ tối đa tại Việt Nam. Tính đến cuối năm 2018, thủy điện là nguồn năng lƣợng chủ lực của nƣớc ta. Việt Nam có tiềm năng khai thác công suất cho thủy điện khoảng 25.000 - 38.000 MW, trong đó 60% tập trung 9
ở miền Bắc, miền Trung là 27% và 13% còn lại ở miền Nam. Việt nam đã khai khác gần hết thủy điện lớn (công suất trên 100 MW). Vì vậy, tới thời điểm hiện tại, nƣớc ta đang tập trung vào phát triển thủy điện nhỏ. 1.2 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 1.2.1 Công trình thủy điện Sông Lô 6 Công trình Nhà máy Thủy điện Sông Lô 6 đƣợc xây dựng thuộc địa bàn xã Vĩnh Hảo, huyện Bắc Quang, tỉnh Hà Giang và xã Yên Thuận, huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang. Công trình có quy mô thiết kế 48MW, với tổng vốn đầu tƣ 1.852 tỷ đồng, khi công trình hoàn thành sản lƣợng điện năng đạt khoảng 187,25 triệu Kwh/năm, doanh thu hàng năm đạt khoảng 187 tỷ đồng. Đến nay, dự án đã dần hoàn thiện, có khả năng đƣa vào vận hành, khai thác điện năng trong quý II.2020. Hình 1.1: Vị trí thủy điện Sông Lô 6 1.2.2 Hoạt động địa chấn xung quanh khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng nền động Hoa Nam. Đây là vùng kiến tạo chiếm toàn bộ diện tích Đông Bắc Bắc Bộ, đƣợc giới hạn phía Tây Nam bởi đứt gãy 10
sông Hồng, phía Nam bởi đứt gãy dọc quốc Lộ 13A, phía Đông Nam bởi đứt gãy sông Thƣơng - Jangshin Shaosing. Trong quá khứ đã từng xảy ra những trận động đất mạnh nằm không xa khu vực địa điểm xây dựng công trình thủy điện Sông Lô 6, điển hình nhất là hai trận động đất ở Lục Yên năm 1954 và ở Bắc Giang năm 1961. Động đất Lục Yên năm 1954 Ở vùng Lục Yên (Yên Bái) thuộc đới sông Hồng trong hai năm liên tiếp 1953 và 1954 đã xẩy ra hai trận động đất cấp 7. Vùng chấn động cấp 7 kéo dài gần 30 km theo hƣớng tây bắc - đông nam nhƣng rất hẹp. Động đất có độ lớn Ms = 5.4 và độ sâu chấn tiêu đƣợc xác định là 16 km. Trận động đất này đƣợc phát hiện hoàn toàn bằng điều tra thực địa. Chấn tâm của động đất Lục Yên chỉ nằm cách địa điểm công trình thủy điện Sông Lô 6 khoảng 30 km. Hình 1.2: Bản đồ đường đẳng chấn gây ra do trận động đất Lục Yên 1954 (Nguyễn Đình Xuyên và nnk., 2004). 11
Động đất Bắc Giang năm 1961 Động đất xảy ra lúc 16 giờ 58 phút ở Tân Yên, cách thị xã Bắc giang 11 km về phía đông bắc, cấp độ mạnh ở chấn tâm đạt tới cấp 7, làm hƣ hại vừa một số nhà cấp IV. Nhƣng vùng chấn động cấp 7 rất hẹp, trong khi các vùng cấp 6 và nhẹ hơn lại rất rộng. Phần chính của chấn tiêu nằm ở độ sâu trung bình 28 km cho nên gây chấn động yếu hơn trên mặt đất. Chấn tâm của động đất Bắc Giang chỉ nằm cách địa điểm công trình thủy điện Sông Lô 6 khoảng 150 km. Hình 1.3: Bản đồ đường đẳng chấn gây ra do trận động đất Bắc Giang năm 1961 (Nguyễn Đình Xuyên và nnk., 2004) . 12
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu của luận văn nhƣ sau: - Đánh giá độ nguy hiểm địa chấn (gây ra do hoạt động kiến tạo) tại Công trình thủy điện Sông Lô 6. - Đánh giá rủi ro môi trƣờng có thể xảy ra do địa chấn tại Công trình thủy điện Sông Lô 6 Phạm vi nghiên cứu của luận văn: - Các hoạt động địa chấn có khả năng ảnh hƣởng tới khu vực thủy điện Sông Lô 6 - Rủi ro môi trƣờng gây ra do địa chấn, bao gồm 2 yếu tố: nhà cửa và giao thông. 2.2 Nội dung nghiên cứu - Xác định khu vực nghiên cứu - Thu thập, xác định danh mục các trận động đất đã ghi nhận đƣợc có khả năng ảnh hƣởng tới khu vực nghiên cứu. - Xử lý số liệu, loại bỏ tiền chấn, dƣ chấn của các trận động đất bằng phƣơng pháp cửa sổ. - Xác định tính địa chấn của khu vực nghiên cứu thông qua danh mục động đất và các đặc điểm về kiến tạo. - Xác định độ nguy hiểm địa chấn tại khu vực nghiên cứu bằng phƣơng pháp xác suất và tất định. - Thu thập thông tin các đối tƣợng dễ bị tổn thƣơng nếu xảy ra sự cố tại Công trình thủy điện - Xác định rủi ro môi trƣờng do địa chấn tại khu vực Thủy điện Sông Lô 6. 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp đánh giá độ nguy hiểm địa chấn Để đánh giá độ nguy hiểm địa chấn, các nhà khoa học Việt Nam và trên thế giới sử dụng 2 phƣơng pháp, bao gồm: 13