Luận án Nghiên cứu đánh giá rủi ro động đất khu vực đô thị thành phố Hà Nội

để phân loại nền [7,91]. 2.4.4. Cơ sở dữ liệu GIS về nhà cửa và dân số Trong quá trình thực hiện đánh giá rủi ro động đất, một số yếu tố tham gia trong quy trình tính toán sẽ được đơn giản hóa và giả định. Các dữ liệu về nhà cửa và dân số được xem xét là không đổi theo thời gian. 2.4.4.1. Tiêu chuẩn phân loại nhà cửa Trong Luận án này, các tiêu chuẩn phân loại nhà được áp dụng nhất quán theo phương pháp luận HAZUS-MH. Theo tiêu chuẩn này, toàn bộ nhà cửa được phân lại theo các tiêu chí bao gồm kết cấu, chiều cao, mức thiết kế kháng chấn và chức năng sử dụng công trình. Bảng 2.5 liệt kê 36 loại nhà cửa được mô tả trong phương pháp luận HAZUS- MH do Cục quản lý tình trạng khản cấp Mỹ công bố [5–7,11]. Tiêu chuẩn phân loại này được áp dụng trong phương pháp luận để tính toán thiệt hại trực tiếp do động đất gây ra đối với nhà cửa tại Hà Nội, với đơn vị đo chiều cao được đo đưa về dạng mét để tiện so sánh. Ngoài ra, mức thiết kế kháng chấn của từng loại nhà liệu kê theo tiêu 53 chuẩn này cũng được phân ra thành các mức sau đây: Không kháng chấn, kháng chấn thấp, kháng chấn trung bình và kháng chấn cao. Bảng 2. 5. Phân loại nhà cửa theo kết cấu và chiều cao No. Ký hiệu Mô tả Chiều cao Xếp loại Điển hình Tính chất Số tầng số tầng m 1 W1 Nhà gỗ, khung nhẹ 1-2 1 4,27 2 W2 Nhà gỗ, dùng với mục đích thương mại hay công nghiệp Tất cả 2 7,32 3 S1L Khung thép mô men Thấp tầng 1-3 2 7,32 4 S1M Trung bình 4-7 5 18,29 5 S1H Cao tầng ≥8 13 47,55 6 S2L Khung thép giằng Thấp tầng 1-3 2 7,32 7 S2M Trung bình 4-7 5 18,29 8 S2H Cao tầng ≥8 13 47,55 9 S3 Khung thép nhẹ Tất cả 1 4,57 10 S4L Khung thép với tường bên bằng bê tông đúc tại chỗ (cast-in-place) Thấp tầng 1-3 2 7,32 11 S4M Trung bình 4-7 5 18,29 12 S4H Cao tầng ≥8 13 47,55 13 S5L Khung thép với tường bao xây gạch không gia cố Thấp tầng 1-3 2 7,32 14 S5M Trung bình 4-7 5 18,29 15 S5H Cao tầng ≥8 13 47,55 16 C1L Khung bê tông chịu mô men Thấp tầng 1-3 2 6,09 17 C1M Trung bình 4-7 5 15,24 18 C1H Cao tầng ≥8 12 36,58 19 C2L Tường bên bằng bê tông chịu mô men Thấp tầng 1-3 2 6,09 20 C2M Trung bình 4-7 5 15,24 21 C2H Cao tầng ≥8 12 36,58 22 C3L Thấp tầng 1-3 2 6,09 54 23 C3M Nhà có khung bê tông với tường bao xây gạch không gia cố Trung bình 4-7 5 15,24 24 C3H Cao tầng ≥8 12 36,58 25 PC1 Nhà có tường dựng đứng bằng bê tông đúc sẵn Tất cả 1 4,57 26 PC2L Khung bê tông đúc sẵn với tường bên bằng bê tông Thấp tầng 1-3 2 6,09 27 PC2M Trung bình 4-7 5 15,24 28 PC2H Cao tầng ≥8 12 36,58 29 RM1L Nhà có tường chịu lực xây nề có gia cố với các vách ngăn bằng bê tông đúc sẵn Thấp tầng 1-3 2 6,09 30 RM1M Trung bình ≥4 5 15,24 31 RM2L Khung bê tông đúc sẵn với tường bên bằng bê tông Thấp tầng 1-3 2 6,09 32 RM2M Trung bình 4-7 5 15,24 33 RM2H Cao tầng ≥8 12 36,58 34 URML Nhà có tường chịu lực xây nề không gia cố Thấp tầng 1-3 1 4,57 35 URMM Trung bình ≥3 3 10,67 36 MH Nhà lưu động Tất cả 1 3,05  Phân loại nhà theo chức năng sử dụng Ngoài việc phân loại nhà theo kết cấu và chiều cao, chức năng sử dụng của toà nhà cũng được lưu ý tới như một tiêu chí phân loại độc lập. Khác với trường hợp phân loại nhà theo kết cấu và chiều cao, việc phân loại nhà theo chức năng sử dụng nhằm cung cấp dữ liệu đầu vào cho các tính toán thiệt hại về người do động đất. Bảng 2.6 minh hoạ tiêu chuẩn phân loại nhà cửa theo chức năng sử dụng, tham khảo từ tài liệu của Mỹ, bao gồm các khối nhà được sử dụng vào các mục đích sau: nhà ở, thương mại, công nghiệp, nông nghiệp, tôn giáo, chính phủ và giáo dục [11,55,56]. Các ký hiệu viết tắt được Việt hóa và nhập vào cơ sở dữ liệu GIS. 55 Bảng 2. 6. Phân loại nhà cửa theo chức năng sử dụng Ký hiệu (Anh) Ký hiệu (Việt) Chức năng sử dụng Ví dụ Nhà dân RES1 ND1 Nhà ở một gia đình Nhà RES2 ND2 Nhà di động Nhà di động RES3 ND3 Nhà ở nhiều gia đình Căn hộ RES4 ND4 Tạm trú Khách sạn RES5 ND5 Khu tập thể (doanh trại) quân đội, nhà trường, trại tù RES6 ND6 Bệnh xá, nơi an dưỡng Thương mại COM1 TM1 Buôn bán lẻ Cửa hàng nhỏ COM2 TM2 Buôn bán lớn Cửa hàng lớn COM3 TM3 Dịch vụ cá nhân/sửa chữa Trạm dịch vụ/cửa hiệu COM4 TM4 Dịch vụ cá nhân/kỹ thuật Văn phòng COM5 TM5 Ngân hàng COM6 TM6 Bệnh viện COM7 TM7 Phòng khám bệnh/trạm xá COM8 TM8 Vui chơi giải trí Nhà hàng/Quán ba COM9 TM9 Nhà hát Nhà hát COM10 TM10 Bãi để xe Gara ô tô, bãi gửi xe Công nghiệp IND1 CN1 Nặng Nhà máy, xí nghiệp IND2 CN2 Nhẹ Nhà máy, xí nghiệp IND3 CN3 Thực phẩm/Hoá chất Nhà máy, xí nghiệp IND4 CN4 Kim loại/xử lý quặng Nhà máy, xí nghiệp IND5 CN5 Công nghệ cao Nhà máy, xí nghiệp IND6 CN6 Xây dựng Văn phòng 56 Nông nghiệp AGR1 NN1 Nông nghiệp Tôn giáo/phi chính phủ REL1 TG1 Nhà thờ/Chùa chiền/Phi chính phủ Nhà nước GOV1 CP1 Dịch vụ công cộng Văn phòng GOV2 CP2 Phản ứng khẩn cấp Công an/cứu hoả Giáo dục EDU1 GD1 Các trường phổ thông EDU2 GD2 Các trường trung cấp, đại học Không bao gồm nhà tập thể 2.4.4.2 Số liệu nhà cửa khu vực nghiên cứu Dữ liệu gốc về nhà cửa của năm quận Hoàn Kiếm, Ba Đình, Hai Bà Trưng, Đống Đa và Thanh Xuân được chuyển đổi từ khuôn dạng rát stơ (ảnh máy bay) sang dạng véc tơ trong môi trường đồ hoạ của phần mềm Microstation ở tỉ lệ 1/2000 [5– 7]. Do tỉ lệ lớn nên các dữ liệu gốc được lưu trong các tệp riêng biệt ứng với các mảnh bản đồ chia nhỏ của khu vực nghiên cứu. Các dữ liệu được số hoá, đưa về khuôn dạng chuẩn và lưu trữ trong cơ sở dữ liệu GIS tổng hợp. 57 Hình 2. 9. Bản đồ phân loại nhà cửa theo kết cấu tại 5 quận Hoàn kiếm, Ba Đình, Hai Bà Trưng, Đống Đa và Thanh Xuân. Hình 2. 10. Bản đồ phân loại nhà cửa theo mục đích sử dụng tại 5 quận Hoàn kiếm, Ba Đình, Hai Bà Trưng, Đống Đa và Thanh Xuân. 58 2.3.4.3 Dữ liệu dân số Số liệu dân cư được thu thập từ nguồn điều tra của Tổng cục điều tra dân số năm 2019, trong đó dân số tại các quận Hoàn Kiếm, Ba Đình, Hai Bà Trưng, Đống Đa và Thanh Xuân chi tiết tới cấp phường được sử dụng để tính thiệt hại về người do động đất. Các dữ liệu này được gán cho các đơn vị hành chính (các phường) trong cơ sở dữ liệu GIS của Hà nội, là dữ liệu ngầm định cùng với các kết quả về thiệt hại nhà cửa tính được từ các mô đun trước đó. Tuy nhiên, người sử dụng luôn luôn có thể thay đổi cơ sở dữ liệu ngầm định để cho các kết quả mang tính xác thực hơn. Dân số của mỗi phường được chia thành bốn nhóm chính như sau:  Số dân có mặt trong các khu nhà ở  Số dân có mặt trong các khu nhà thuộc khối kinh doanh  Số dân có mặt trong các khu nhà thuộc khối công nghiệp  Số dân đang trên đường (tới cơ quan hoặc đi làm về) Phân bố dân ngầm định được tính cho mỗi phường tại ba thời điểm trong ngày là 02 giờ sáng, 14 giờ chiều và 17 giờ chiều. Bảng 2.4 trình bày tỷ lệ phân bố dân cư ngầm định sử dụng trong phương pháp luận. Tỷ lệ này được áp dụng trên cơ sở các số liệu điều tra dân số của Mỹ có đối sánh và hiệu chỉnh theo số liệu điều tra dân số mới nhất của Việt Nam [5–7,11]. Tuy nhiên, các số liệu này chứa đựng sai số, và người sử dụng luôn luôn có thể hiệu chỉnh các số liệu này để các kết quả nhận được có độ tin cậy cao hơn. 59 Hình 2. 11. Phân bố mật độ dân số theo Phường tại thành phố Hà Nội cập nhật đến năm 2019 [92]. 2.5. Công cụ đánh giá rủi ro động đất đô thị Từ những năm 2000, Nguyễn Hồng Phương và cộng sự đã tiến hành đánh giá rủi ro động đất cho một số khu vực đô thị ở Việt Nam bằng công cụ ArcRisk. Cụ thể, công cụ ArcRisk được xây dựng trên nền tảng GIS theo phương pháp luận HAZUS99. Với những điểm còn tồn tại trong những nghiên cứu đánh giá rủi ro động đất được phân tích trong Mục 1.2.2, việc xây dựng và cập nhật những tiến bộ mới trong phương pháp luận đánh giá rủi ro động đất trên thế giới và những thay đổi phù hợp 60 với điều kiện thực tế ở Việt Nam cho công cụ ArcRisk sẽ được thực hiện trong khuôn khổ Luận án này. Quy trình đánh giá độ rủi ro động đất đô thị được thực hiện trong chương trình ArcRisk bao gồm các bước minh hoạ trên hình 2.1. Quy trình được thực hiện qua nhiều giai đoạn, trong đó các giai đoạn lại có mối liên hệ “nhân quả” với nhau, hay nói cách khác, kết quả thực hiện mỗi giai đoạn được sử dụng làm số liệu đầu vào cho giai đoạn tiếp theo. ArcRisk là một phần mềm GIS bao gồm các Mô đun xử lý hoạt động độc lập, trong đó mỗi Mô đun mô phỏng một bước thực hiện trong quy trình đánh giá độ rủi ro động đất. Các Mô đun được thực hiện bởi tập hợp các mô hình xử lý chuyên biệt và được mô tả chi tiết dưới đây. 2.5.1. Mô đun 1: Xác định vùng nghiên cứu Việc đầu tiên cần phải làm trước khi đánh giá độ rủi ro động đất cho một khu vực là xác định ranh giới địa lý của khu vực đó. Trong nhiều trường hợp, ranh giới này trùng với các ranh giới hành chính. Trong thực tế, vùng nghiên cứu có thể là một tập hợp bất kỳ các tỉnh, huyện, xã, thành phố hay quận, phường, trong đó mỗi đơn vị hành chính được cấu thành bởi một hay nhiều đơn vị hành chính cấp thấp hơn. Như vậy, quá trình chọn vùng nghiên cứu quy về việc chọn một vùng có chứa nhiều đơn vị hành chính khác nhau và có cấp hành chính thấp hơn nó. Mô hình xác định vùng nghiên cứu được xây dựng để giải bài toán không gian cho phép tách một tập hợp bất kỳ các vùng có đơn vị hành chính nhỏ nhất từ một đa giác có đơn vị hành chính lớn nhất và hiển thị tập hợp này trên màn hình dưới dạng một bản đồ nền. 61 Hình 2. 12. Giao diện đồ họa thực hiện Mô đun xác định vùng nghiên cứu 2.5.2. Mô đun 2: Đánh giá khả năng rung động nền Mô đun này thực hiện việc tính toán và vẽ bản đồ độ nguy hiểm động đất cho khu vực nghiên cứu (đã xác định trong Mô đun 1). Người sử dụng có thể lựa chọn áp dụng một trong hai cách tiếp cận tất định hay xác suất. Trong trường hợp áp dụng phương pháp tất định, nguồn chấn động được sử dụng là động đất kịch bản được xây dựng trên cơ sở áp dụng mô hình nguồn tuyến. Trong trường hợp áp dụng phương pháp xác suất, các bản đồ xác suất rung động nền đã tính sẵn được nhập thẳng vào công cụ ArcRisk. Thông số rung động nền ngầm định được chọn là gia tốc nền cực đại (PGA), một thông số được thế giới quy ước chọn làm thông số đầu vào cho các tính toán ước lượng thiệt hại. ArcRisk đóng vai trò của một Hệ thống hỗ trợ ra quyết định, cho phép người sử dụng lựa chọn một trong số nhiều phương trình tắt dần chấn động thành lập cho các vùng khác nhau trên thế giới và ứng với các điều kiện địa chấn, địa chất công trình rất khác nhau. 62 Đặc biệt trong nghiên cứu này, đã tiến hành xây dựng và cập nhật thêm những tiến bộ mới trong phương pháp luận đánh giá độ nguy hiểm động đất đất trên thế giới gần đây. Cụ thể như sau: - Đã cập nhật thêm các phương trình tắt dần chấn động mới, trong đó hai phương trình tắt dần chấn động đã được kiểm nghiệm phù hợp nhất với điều kiện nền tại Việt Nam [93]; - Đã xây dựng và cập nhật thêm mô đun hiệu chỉnh giá trị rung động nền trực tiếp theo bản đồ phân bố Vs30 cho đánh giá tất định độ nguy hiểm động đất. - Đã xây dựng và cập nhật thêm mô đun đánh giá rủi ro động đất theo phương pháp luận HAZUS-MH cho hai đối tượng nhà cửa và người. Quy trình đánh giá khả năng rung động nền bằng hai phương pháp tất định và xác suất được minh họa trên Hình 2.13 và được mô tả chi tiết dưới đây. 63 Hình 2. 13. Sơ đồ đánh giá khả năng rung động nền theo phương pháp PSHA và DSHA 64 2.5.2.1. Đánh giá khả năng rung động nền bằng phương pháp tất định Mô đun này cho phép người sử dụng mô tả các tham số của một trận động đất được dự báo sẽ xảy ra tại khu vực nghiên cứu. Các tham số chính của động đất kịch bản được xác định trước bao gồm: độ lớn động đất M, tọa độ chấn tâm (kinh/vĩ độ), độ sâu chấn tiêu h. Ngoài ra, cơ sở dữ liệu GIS của hệ thống, với hai danh mục được lưu trữ bao gồm danh mục các động đất lịch sử và danh mục các đứt gãy sinh chấn có thể cung cấp các thông số liên quan đến nguồn chấn động như thời gian xảy ra động đất, cường độ chấn động trên mặt đất, loại đứt gãy, độ sâu, độ dài, góc cắm, toạ độ các điểm đầu và cuối của đứt gãy, v.v Tất cả các thông tin này đều có thể được sử dụng để xác định động đất kịch bản. Nguồn gốc phát sinh động đất kịch bản được xác định bằng cách chọn một trong ba giả thiết sau:  Động đất kịch bản có chấn tâm trùng với chấn tâm của một trận động đất lịch sử (nguồn điểm);  Động đất kịch bản được phát sinh trên một đứt gãy sinh chấn nằm gần hoặc chạy qua vùng nghiên cứu (nguồn tuyến);  Động đất kịch bản có chấn tâm tại một điểm bất kỳ, có toạ độ được xác định bởi người sử dụng (nguồn điểm tuỳ ý); Khả năng tương tác giữa người và máy được hỗ trợ tối đa bởi các cửa sổ giao diện giành cho người sử dụng. Trên hình 2.14 minh hoạ cửa sổ cho phép người sử dụng lựa chọn một trong ba phương án giả thiết về nguồn gốc phát sinh động đất kịch bản (động đất lịch sử, nguồn tuyến và nguồn điểm tuỳ ý). Sau khi đã lựa chọn một trong các phương án nêu trên, các cửa sổ minh hoạ trên các hình 2.15, 2.16 và 2.17 sẽ cho phép người sử dụng xác lập các thông số của động đất kịch bản tương ứng với phương án đã chọn. 65 Hình 2. 14. Cửa sổ chọn nguồn tuyến động đất kịch bản và phương trình tắt dần chấn động. Hình 2. 15. Cửa sổ cho phép chỉnh sửa các tham số của động đất lịch sử đã chọn. 66 Hình 2. 16. Cửa sổ cho phép chỉnh sửa các tham số của nguồn tuyến. Hình 2. 17. Cửa sổ cho phép chỉnh sửa các tham số của nguồn điểm tuỳ ý. 2.5.2.2. Đánh giá khả năng rung động nền bằng phương pháp xác suất. Một trong những chương trình đánh giá xác suất độ nguy hiểm động đất được các nhà địa chấn trên thế giới sử dụng phổ biến hiện nay là Crisis, do tác giả Mario 67 Ordaz và công sự xây dựng [94]. Chương trình này đã được Trung tâm Nghiên cứu địa chấn công trình Thái bình dương kiểm nghiệm và chứng nhận [95]. Các kết quả đầu ra từ chương trình này sẽ được đưa vào chương trình ArcRisk để tính toán rủi ro động đất. 2.5.3. Mô đun 3: Ước lượng tổn thất Các kết quả đánh giá khả năng rung động nền bằng cả hai phương pháp tất định và xác suất sau khi hiệu chỉnh theo phân loại nền được sử dụng làm đầu vào cho các tính toán đánh giá thiệt hại nhà cửa và ước lượng thiệt hại người. Trên hình 2.18 trình bày quy trình đánh giá thiệt hại nhà cửa và ước lượng thiệt hại người của chương trình ArcRisk. Chương trình này được xây dựng trên môi trường GIS dựa trên cơ sở phương pháp luận HAZUS-MH đã được mô tả tại Mục 2.3 trong Chương 2. Hình 2. 18. Sơ đồ quy trình đánh giá ước lượng thiệt hại nhà cửa và người 2.5.3.1 Đánh giá thiệt hại nhà cửa Trên hình 2.18 minh họa quy trình đánh giá thiệt hại nhà cửa được thực hiện trong chương trình ArcRisk. Trong quy trình này chỉ xem xét đánh giá thiệt hại nhà Số người có mặt trong các khối nhà thiệt hại Giá trị rung động nền đã được hiệu chỉnh (PSHA/DSHA) Ước lượng thiệt hại nhà cửa Tỷ lệ thương vong người theo trạng thái nhà cửa thiệt hại Ước lượng số người thương vong Dữ liệu nhà cửa Dữ liệu dân số 68 cửa trực tiếp do động đất gây ra. ArcRisk cho phép thực hiện các tính toán thiệt hại nhà cửa do động đất tại khu vực nghiên cứu với độ chi tiết tới từng khối nhà. Kết quả dự báo thiệt hại về nhà cửa do các động đất kịch bản gây ra cho khu vực nghiên cứu được trình bày dưới dạng bản đồ biểu thị phân bố không gian của giá trị xác suất thiệt hại nhà cửa (tính bằng %), ước lượng cho khu vực nghiên cứu ở bốn mức độ: nhẹ, trung bình, nặng và hoàn toàn. Tương ứng với các trạng thái mức độ thiệt hại của từng khối nhà, tỷ lệ thương vong người cũng được xác định theo phương pháp luận HAZUZ-MH để phục vụ việc tính toán và ước lượng thiệt hại người. Ngoài các bản đồ xác suất thiệt hại nhà cửa, các kết quả cũng được trình bày dưới dạng các bảng biểu liệt kê tỷ lệ diện tích nhà cửa bị thiệt hại theo phường và theo loại kết cấu. 2.5.3.2 Đánh giá thiệt hại người. Trên cơ sở phương pháp luận tính toán và ước lượng thiệt hại người được trình bày tại Mục 2.3.2 Chương 2, theo phương trình (2.12) số người thương vong được xác định như sau: ENTV = Ntrong nhà * PTV Trong nghiên cứu này, việc tính toán diện tích sử dụng của các loại nhà khác nhau có cùng kết cấu và số người đang có mặt trong những ngôi nhà bị thiệt hại do động đất được thực hiện trực tiếp trên các lớp thông tin GIS biểu thị phân bố nhà cửa tại khu vực nghiên cứu, sử dụng chức năng phân tích không gian của công cụ ArcRisk. Các phương pháp phân tích không gian trong môi trường GIS được áp dụng trong trường hợp này là phép chọn các đối tượng đồ họa trên bản đồ theo thuộc tính, gộp các đối tượng đồ họa có cùng thuộc tính và tính diện tích các đối tượng đã chọn. Các thuộc tính của nhà cửa như trạng thái thiệt hại, loại kết cấu, số tầng, chức năng sử dụng, được sử dụng để lựa chọn, gộp và tính diện tích tổng cộng của các khối nhà có cùng thuộc tính trên bản đồ phân bố nhà cửa. Quy trình tính số người có mặt trong các ngôi nhà bị thiệt hại do động đất áp dụng trong nghiên cứu này được mô tả chi tiết dưới đây. 69 Trên bản đồ phân bố nhà cửa của khu vực nghiên cứu với độ chi tiết tới cấp Phường, công cụ ArcRisk tự động xác định các khối nhà có cùng kết cấu loại j, cùng mục đích sử dụng u và bị thiệt hại ở trạng thái k. Ở đây u có thể nhận một trong các giá trị sau: 1) nhà ở, 2) nhà kinh doanh, 3) nhà thuộc khối giáo dục, 4) nhà thuộc khối công nghiệp, và 5) nhà thuộc khối khách sạn; k = 1÷5. Gọi j=j1, j2, , jh là chỉ số chỉ các loại kết cấu nhà bị thiệt hại trong khu vực nghiên cứu, với h là tổng số kết cấu nhà bị thiệt hại. Gọi n1, n2, , nh là số các khối nhà bị thiệt hại có kết cấu lần lượt bằng j1, j2, , jh. Gọi Aj1, Aj2, , Ajh là diện tích sử dụng của các khối nhà bị thiệt hại có kết cấu tương ứng bằng j1, j2, , jh. Ở đây diện tích sử dụng được hiểu là bằng diện tích mặt bằng của tầng một nhân với số tầng. Đối với mỗi chức năng sử dụng u, diện tích sử dụng của các khối nhà chịu thiệt hại có kết cấu j1 sẽ được tính bởi: Tương tự, diện tích sử dụng của các khối nhà chịu thiệt hại có kết cấu j2, , jh sẽ được tính bởi: Một cách tổng quát, diện tích sử dụng của tất cả các khối nhà chịu thiệt hại có kết cấu j, j=j2, j3, , jh có thể được biểu diễn bởi công thức: với i = 1, 2, , h. Tổng diện tích sử dụng của các khối nhà bị thiệt hại có cùng mục đích sử dụng u và bao gồm tất cả các loại kết cấu trong khu vực nghiên cứu được tính bởi: 70 Từ số liệu điều tra dân số, có thể xác định được số người có mặt trong tất cả các khối nhà bị thiệt hại có mục đích sử dụng u tại thời điểm t tại khu vực nghiên cứu 𝑁𝑃𝑢 𝑡. Mật độ dân số trung bình 𝜌𝑢 𝑡 trên tổng diện tích các khối nhà có mục đích sử dụng u tại thời điểm t sẽ được tính bởi: 𝜌𝑢 𝑡 = 𝑁𝑃𝑢 𝑡/Su Số người đang có mặt trong các khối nhà có kết cấu j (j=j1, j2, , jh) và mục đích sử dụng u tại thời điểm t sẽ được tính bởi: 𝑁𝑃𝑢 𝑗,𝑡 = 𝜌𝑢 𝑡 . 𝑆𝑗𝑖 𝑢 Các giá trị 𝑁𝑃𝑢 𝑗,𝑡 được sử dụng để tính số người bị thiệt hại do động đất ở các mức độ thương vong i khác nhau trong các bước tiếp theo của quy trình. 2.6. Kết luận chương 2 Như vậy, đánh giá rủi ro động đất đô thị về bản chất là việc ước lượng mức độ thiệt hại do động đất gây ra đối với cộng đồng tại khu vực nghiên cứu. Trong chương này đã trình bày một phương pháp luận đánh giá rủi ro động đất đô thị được hoàn thiện trên cơ sở kết hợp những ưu điểm của các phương pháp luận đang được sử dụng rộng rãi nhất trên Thế giới và những đổi mới cho phù hợp với các điều kiện áp dụng ở Việt Nam như việc áp dụng các phương trình tắt dần chấn động được kiểm nghiệm phù hợp theo số liệu gia tốc nền, sử dụng Tiêu chuẩn Việt Nam trong các công đoạn của quy trình thực hiện, số liệu và cấu trúc dân số theo kết quả điều tra dân số năm 2019. Công cụ đánh giá rủi ro động đất ArcRisk được cập nhật và bổ sung một số thuật toán mới áp dụng trên môi trường GIS và không phụ thuộc vào những khuôn dạng số liệu quy định bởi các Phương pháp luận khác trên Thế giới, cụ thể như sau: - Đã cập nhật hai phương trình tắt dần chấn động (Campbell và Borzognia (2008) và Akkar và cộng sự (2014)) được kiểm nghiệm trên cơ sở số liệu gia tốc nền quan trắc khu vực miền Bắc Việt Nam phục vụ việc đánh giá khả năng rung động nền. 71 - Xây dựng mô đun hiệu chỉnh khuếch đại rung động nền theo hai các tiếp cận trực tiếp và gián tiếp phục vụ đánh giá hiệu ứng khuếch đại rung động nền. Trong đó việc hiệu chỉnh trực tiếp được thực hiện theo sơ đồ phân bố Vs30 và hiệu chỉnh gián tiếp được thực hiện trên cơ sở sơ đồ phân loại nền theo TCVN: 9386:2012. - Xây dựng mô đun đánh giá rủi ro động đất theo phương pháp xác suất dựa trên gia tốc phổ nền. Đây là một trong những cập nhật mới quan trọng trong quy trình đánh giá rủi ro động đất ở Việt Nam. - Xây dựng dựng mô đun đánh giá thiệt hại nhà cửa và người trên cơ sở phương pháp luận HAZUS-MH. Đặc biệt trong đó, việc xác định số người trong các khối nhà tại các thời điểm 02h00, 14h00 và 17h00 được xây dựng trên môi trường GIS giúp tăng cường chính xác hóa việc việc ước lượng thiệt hại người do động đất và hoàn toàn độc lập với phương pháp luận của HAZUS-MH. 72 CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤN KIẾN TẠO KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ NỘI VÀ LÂN CẬN Để xây dựng mô hình nguồn chấn động phục vụ đánh giá độ nguy hiểm địa chấn cho thành phố Hà Nội, phạm vi nghiên cứu được mở rộng ra khu vực miền Bắc Việt Nam để có thể bao gồm được tất cả các nguồn chấn động cả xa lẫn gần có khả năng gây ra nguy hiểm địa chấn cho thành phố. Trên hình 3.1 minh họa bản đồ các đới đứt gãy cấp I-II và chấn tâm động đất khu vực miền Bắc Việt Nam và lân cận, được thành lập trên cơ sở tổng hợp những kiến thức cập nhật về hệ thống các đứt gãy sinh chấn và dữ liệu động đất quan trắc được cập nhật tới hết năm 2019. Hình 3. 1. Bản đồ các đới đứt gãy sinh chấn và chấn tâm động đất khu vực miền Bắc Việt Nam và lân cận. Danh mục động đất cập nhật từ 1903 - 2019. 3.1. Các đới đứt gãy hoạt động Cấu trúc kiến tạo có ảnh hưởng mạnh tới chế độ kiến tạo và các hoạt động động đất trên toàn lãnh thổ miền Bắc Việt Nam nói chung và khu vực Hà Nội nói 73 riêng là đới đứt gãy Sông Hồng (ĐGSH), còn được biết đến rộng rãi dưới nhiều tên gọi khác như đới trượt cắt Sông Hồng hay đới trượt cắt Sông Hồng-Ailao Shan. Bắt nguồn từ Tây Tạng, Trung Quốc, đới ĐGSH trải dài hơn 1000 km theo phương TB – ĐN cắt qua lãnh thổ miền Bắc Việt Nam ra tới tận Vịnh Bắc Bộ. Đới ĐGSH được coi là ranh giới phân chia khối lục địa Nam Trung Hoa và khối Đông Dương. Trong Kainozoi, đới ĐGSH trải qua 2 giai đoạn phát triển kiến tạo chính. Giai đoạn thứ nhất phát triển từ khoảng Oligocen đến Miocen (E3-N1), là giai đoạn biến dạng dẻo, trượt bằng trái và quá trình nâng địa hình yếu. Giai đoạn thứ hai, bắt đầu Pliocen đến nay; giai đoạn này có một đột biến lớn xảy ra đó là sự đổi chiều chuyển dịch của địa hình dọc đới ĐGSH từ trượt bằng trái qua chuyển dịch bằng phải và địa hình khu vực thời kỳ này nâng lên rất mạnh. Trên lãnh thổ Việt Nam, đới đứt gãy Sông Hồng được đặc trưng bởi đới biến chất dãy núi Con Voi, kéo dài từ biên giới Việt - Trung tới Việt Trì, được coi như là “tuyến trục” của đới, bề rộng chừng 10 km và được giới hạn bởi đứt gãy Sông Hồng và đứt gãy Sông Chảy. Thực chất đây là hai đứt gãy chính có biểu hiện hoạt động trong giai đoạn hiện nay. Đứt gãy Sông Hồng chạy dọc theo rìa tây nam của đới biến chất dãy núi Con Voi. Trên ảnh vệ tinh Landsat và DEM toàn khu vực, nó được thể hiện như là đới đứt gãy duy nhất chạy dọc thung lũng Sông Hồng. Tuy nhiên, khi phân tích chi tiết trên bản đồ địa hình, DEM (ở tỉ lệ lớn, độ phân giải cao) và các biến dạng địa mạo, địa chất trẻ cho thấy đứt gãy này thể hiện bằng hai đứt gãy chính chạy theo hai bờ phải và trái của Sông Hồng. Chúng không kéo dài liên tục mà phân thành từng đoạn khác nhau. Theo các tài liệu địa vật lý và địa chất thì đứt gãy Sông Hồng là đứt gãy sâu xuyên Moho, có chiều sâu trung bình đạt trên 30 km [96]. Mặt trượt của đứt gãy cắm về đông bắc với góc cắm 78 - 80o và trong giai đoạn hiện đại là trượt bằng thuận hoặc thuận phải. Tốc độ trung bình của đứt gãy trong giai đoạn Đệ Tứ muộn cũng đã được xác định theo hai phương pháp khác nhau. Phương pháp thứ nhất dựa trên tốc dịch chuyển của hệ sông suối theo thời gian, còn phương pháp thứ hai dựa trên tuổi của các chu kỳ băng hà chính trong khu vực. Theo phương pháp thứ nhất, vận tốc dịch chuyển trung bình dọc theo bờ trái và bờ phải của đứt gãy Sông Hồng được xác định lần lượt bằng 4,0±1,8 mm/năm và 1,7±1,5 mm/năm. Theo phương pháp thứ hai, vận 74 tốc dịch chuyển trung bình dọc theo bờ trái và bờ phải của đứt gãy Sông Hồng được xác định lần lượt bằng 3,2±1,7 mm/năm và 1,9±1,5 mm/năm [97]. Đứt