Cảnh báo trượt lở đất theo thời gian thực
Nhóm tác giả gồm Lê Quang Dương và Lê Thị Thanh Thảo, lớp 10C1, Trường THPT Lê Quý Đôn (Tam Kỳ, Quảng Nam) có ý tưởng xây dựng bản đồ cảnh báo thiên tai kép lũ quét và sạt lở đất ở Quảng Nam. Cấu thành bản đồ cảnh báo là nhiều loại bản đồ khác nhau, trong đó bản đồ số là quan trọng nhất.
Độ cao càng lớn thì tạo nên độ dốc càng lớn. Đồng thời độ cao càng lớn thì áp lực trọng lực đất xuống càng cao. Vì vậy, độ cao càng lớn nguy cơ sạt lở càng cao. Bản đồ số hướng dốc (sườn núi) được đánh giá có vai trò quan trọng đối với trượt lở đất tại huyện Nam Trà My.
Hướng dốc (sườn núi) có tác động gián tiếp đến quá trình trượt lở thông qua mối quan hệ tương hỗ giữa địa hình và khí hậu. Hướng dốc có hướng đón gió thì có độ ẩm, lớp phủ thực vật khác với sườn khuất gió, dẫn đến mức độ ổn định của đất theo các sườn khác nhau là khác nhau. Từ bản đồ hiện trạng trượt lở của tỉnh Quảng Nam cũng như tại Nam Trà My, nhóm nhận thấy ở hướng Đông có số điểm trượt lở là nhiều nhất (11/40 vụ) trong khi đó hướng Tây Bắc ít ảnh hưởng nhất (1/40 vụ).
Bản đồ số phân cắt ngang thể hiện sự phân cắt theo chiều ngang của địa hình, được hiểu là tổng độ dài tất cả các rãnh xâm thực, khe xói (dòng chảy tạm thời), sông suối (dòng chảy thường xuyên) trên một diện tích nhất định nào đó. Bản đồ số mật độ phân cắt sâu là yếu tố thể hiện vai trò của thế năng địa hình. Khi độ cao tương đối càng lớn thì thế năng địa hình càng cao và ngược lại. Điều này đã thúc đẩy quá trình dịch chuyển của đất đá xảy ra mạnh hơn và động năng va đập của đất đá thể hiện tính khốc liệt rõ nét hơn.
Bản đồ số hướng dòng chảy sườn, bản đồ số tích tụ dòng chảy được xây dựng cùng bản đồ số lượng mưa ngày. Từ các bản đồ này, nhóm xây dựng bản đồ dự báo trượt lở. Bước một, nhóm tiến hành xây dựng ma trận trọng số giúp nhận biết được những nhân tố nào ảnh hưởng lớn hơn trong quá trình dẫn đến trượt lở đất. Bước hai là xây dựng các bản đồ thành phần bao gồm: Độ cao, độ dốc, lớp phủ, phân cắt ngang, phân cắt sâu, hướng dốc, khoảng cách đường.
Về bản đồ độ dốc, độ cao, nhóm sử dụng Google Earth Pro, bản đồ khoảng cách đến đường nhóm sử dụng Open Street Map, phân xã, huyện dùng Google Map. Dữ liệu từ NASA cho bản đồ lớp phủ, đồng thời nhóm cũng đã có được dữ liệu về bản đồ hiện trạng trượt lở đất, phân cắt ngang, phân cắt sâu từ Viện Địa chất. Cuối cùng, nhóm chồng chập 7 bản đồ này theo trọng số đã tính trước, cho ra kết quả là bản đồ dự báo nguy cơ trượt lở đất.
Nhóm đã thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ trượt lở đất khi có nhân tố kích thích theo thời gian thực là lượng mưa ngày và lượng mưa tích lũy 10 ngày trước đó. Nhân tố lượng mưa ngày là nhân tố kích thích mãnh liệt nhất đến quá trình trượt lở đất. “Theo nghiên cứu trước đây mà chúng tôi đang tiếp tục nghiên cứu, và đã xây dựng được 2 ngưỡng mưa ngày là phương trình ngưỡng mưa bắt đầu gây ra trượt lở ở Quảng Nam P1 và ngưỡng mưa gây ra trượt lở với cường độ và số vụ lớn nhất là P2. Trong 2 phương trình này P1; P2 là lượng mưa ngày xảy ra trượt lở và P10 là lượng mưa tích lũy trong 10 ngày trước đó”, em Lê Quang Dương chia sẻ.
Khi lượng mưa ngày đạt ngưỡng P1 thì từ bản đồ trượt lở ở trên, mức độ nguy cơ được nâng lên 1 bậc cảnh báo. Khi lượng mưa ngày đạt ngưỡng P2 thì từ bản đồ trượt lở ở trên, mức độ nguy cơ được nâng lên 2 bậc cảnh báo.
Từ kết quả này, bản đồ dự báo lũ quét được xây dựng từ 7 bản đồ thành phần. Bản đồ phân vùng nguy cơ trượt lở - lũ quét được tạo ra bằng cách chồng chập hai bản đồ phân vùng nguy cơ trượt lở đất và phân vùng nguy cơ lũ quét. Và bản đồ phân vùng nguy cơ trượt lở, lũ quét cùng với phân tích ảnh viễn thám, ảnh chụp flycam, khảo sát thực địa kết hợp với kiến thức về cơ chế hình thành tai biến kép, nhóm đã xây dựng bản đồ tai biến kép trượt lở, vỡ đập gây lũ quét.
Phân tầng nguy cơ theo màu
Lê Thị Thanh Thảo cho biết, bản đồ này phân tầng màu theo nguy cơ diễn ra trượt lở đất, lũ quét, tai biến kép để dễ dàng giúp cho chính quyền địa phương và người dân nhìn thấy được mức độ nguy hiểm, vào mùa mưa lớn kéo dài không nên đến những nơi nguy hiểm, tránh gây thiệt hại cho người và tài sản. Bản đồ giúp cho chính quyền địa phương quy hoạch lại đô thị, bảo đảm an toàn tính mạng cho người dân trước khi tai biến xảy ra. Ngoài ra, việc biết trước nguy cơ xảy ra trượt lở đất, lũ quét, tai biến kép, giúp người dân có thể sắp xếp công việc, nâng cao năng suất làm việc, kịp có những biện pháp phòng ngừa hợp lí để không bị thiệt hại quá nhiều về người và tài sản.
Trong quá trình nghiên cứu, nhóm đã tham khảo nhiều tài liệu như các tọa độ diễn ra trượt lở đất tại tỉnh Quảng Nam tại nguồn Viện Địa chất - Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam để tiến hành xây dựng bản đồ hiện trạng trượt lở đất, đây là một hướng đi rất mới trong nghiên cứu khoa học. Bên cạnh đó, khi đi khảo sát hiện trường tại Trà Leng, Quảng Nam, nhóm đã đi cùng với các thầy trong Viện Địa chất.
Nhóm nghiên cứu cho biết, hiện ở Việt Nam chưa có sản phẩm nào nghiên cứu cả ba dạng thiên tai lũ quét, trượt lở đất và tai biến kép trượt lở đất – lũ quét. Thành quả của nhóm là ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS để xây dựng các bản đồ số. Xây dựng bản đồ hiện trạng trượt lở đất tại Quảng Nam; Xây dựng được bản đồ phân vùng nguy cơ trượt lở đất đến cấp xã, cấp huyện tại huyện Nam Trà My, tỉnh Quảng Nam; Bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét đến cấp xã, cấp huyện tại huyện Nam Trà My, tỉnh Quảng Nam; Xây dựng bản đồ các đánh dấu các khối trượt nguy cơ cao gây ra trượt lở tạo lũ quét, lũ bùn đá bằng phân tích ảnh viễn thám và khảo sát thực địa, chụp ảnh flycam.
Không chỉ xây dựng bản đồ, nhóm còn đề xuất các giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại do tai biến kép gây ra; Thiết kế hệ thống cảnh báo sạt lở tức thời theo thời gian thực cảnh báo nguy cơ trượt lở - lũ quét thời gian ngắn từ 1 - 10 ngày sắp tới.
