Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp cảnh báo sớm tai biến sụt đất, trượt lở, lũ quét, lũ bùn đá miền Bắc Việt Nam bằng công nghệ viễn thám và dữ liệu về cấu trúc địa chất

Trong những năm gần đây, tình hình thiên tai ở các tỉnh miền núi, trung du ngày càng diễn biến phức tạp, đặc biệt là hiện tượng sụt đất, trượt lở, lũ quét-lũ bùn đá xảy ra ở nhiều nơi, với mức độ ngày càng gia tăng, gây thiệt hại nghiêm trọng về người, tài sản và môi trường sinh thái. Các nghiên cứu về trượt lở ở Việt Nam còn chưa có nhiều các công trình điều tra đủ chi tiết để hỗ trợ hiệu quả hơn công tác cảnh báo sớm nguy cơ và chỉ đạo điều hành phòng chống thiên tai, giảm nhẹ thiệt hại trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Hơn nữa, cho tới nay, Việt Nam chưa có nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám đa tầng, đa thời gian, đa độ phân giải từ vệ tinh, hàng không tầm thấp và mặt đất phục vụ nghiên cứu, theo dõi và tiệm cận cảnh báo sớm tai biến sụt đất, trượt lở, lũ quét-lũ bùn đá. Vì thế, TS. Trần Quốc Cường và nhóm nghiên cứu tại Viện Địa Chất thực hiện đề tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp cảnh báo sớm tai biến sụt đất, trượt lở, lũ quét, lũ bùn đá miền Bắc Việt Nam bằng công nghệ viễn thám và dữ liệu về cấu trúc địa chất” trong thời gian từ năm 2018 đến năm 2021.

Đề tài nhằm thực hiện mục tiêu nghiên cứu các phương pháp và đề xuất giải pháp cảnh báo sớm tai biến sụt đất, trượt đất, lũ quét - lũ bùn đá bằng công nghệ viễn thám đa tầng, đa độ phân giải, đa thời gian và dữ liệu về cấu trúc địa chất; và đánh giá, kiểm chứng các phương pháp nói trên tại một số khu vực thường xảy ra tai biến như Bắc Kạn, Quảng Ninh, Lào Cai, Hà Giang.

Sau ba năm nghiên cứu, đề tài đã thu được một số kết quả nổi bật như sau:

Về đánh giá quy trình qua các vùng thử nghiệm

Lần đầu tiên tại Việt Nam, công nghệ ra-đa giao thoa bằng thiết bị mặt đất (TInSAR) đã được sử dụng trong quan trắc, cảnh báo sớm trượt lở. Số liệu từ đề tài đã chỉ ra tính hợp lý giữa kết quả chuyển dịch bề mặt địa hình theo phương thẳng đứng với các số liệu về dịch trượt bằng trạm quan trắc địa kỹ thuật. Phương pháp này cho số liệu có độ chính xác cao, hoạt động 24/7 và hoàn toàn có thể sử dụng ngưỡng dịch trượt (khi hoạt động 24/7) để cảnh báo sớm.

Hoàn toàn có thể sử dụng kỹ thuật quét laze 3D (TLS) trong quan trắc trượt lở với điều kiện các mốc quan trắc phải được đảm bảo. Các hạn chế của quy trình, thực chất là hạn chế của các phương pháp, công nghệ như không thể quan trắc các khối trượt có sườn song song với tia tới của ra hoặc nằm trong vùng bóng đổ của địa hình. Đối với một số vùng dân cư có các công trình kiên cố, tai biến sụt đất không gây ra các ảnh hướng tới các công trình, quy trình này có hạn chế trong phát hiện tai biến. Do cùng một vùng, đề tài mới chỉ có dữ liệu của quỹ đạo đi lên (ascending) hoặc quỹ đạo đi xuống (descending), chưa có đồng thời cả hai quỹ đạo nên chưa tính toán được vecto dịch chuyển của bề mặt địa hình khối trượt. Qua nghiên cứu thực tế tại các vùng thử nghiệm, đã có các số liệu định lượng mới về dịch chuyển các khối trượt và biến dạng bề mặt địa hình liên quan tới sụt đất.

Về hệ thống cảnh báo sớm

Cảnh báo sớm trong đề tài được hiểu là đưa ra khuyến cáo trước về khả năng xảy ra một hiện tượng tai biến tại những khu vực cụ thể. Hệ thống cảnh báo sớm đề xuất trong đề tài gồm nhiều hợp phần khác nhau nhưng cốt lõi là hợp phần quan trắc tai biến và cảnh báo sớm bằng công nghệ viễn thám và thông tin khác. Hợp phần quan trắc tai biến và cảnh báo sớm trượt lở, lũ quét-lũ bùn đá, sụt đất được xây dựng bằng tích hợp quan trắc bằng công nghệ viễn thám và quan trắc bằng các thiết bị hiện trường. Vai trò của người dân và chính quyền các cấp cũng là môt phần không thể tách rời của hợp phần.

Phương pháp ra-đa giao thoa thiết bị mặt đất (TInSAR) lần đầu tiên được ứng dụng tại Việt Nam trong lĩnh vực quan trắc, cảnh báo sớm trượt lở và đã cho thấy khả năng quan trắc 24/7, tính khả thi và hữu dụng trong điều kiện tai biến tại Việt Nam. Bên cạnh đó, phương pháp quy trình ứng dụng công nghệ viễn thám và thông tin khác nhằm phát hiện, quan trắc cảnh báo sớm trượt lở, lũ quét-lũ bùn đá, sụt đất có thể áp dụng ở nhiều nơi khác ở Việt Nam; góp phần hỗ trợ công tác phòng tránh và giảm nhẹ thiệt hại do tai biến liên quan.