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

ng đó P là ký hiệu chỉ xác suất, A là biến cố có xác suất cần tìm và M, r là các biến ngẫu nhiên liên tục có ảnh hưởng tới biến cố A. Như vậy, nếu coi A là giá trị rung động nền tại điểm đang xét, M là giá trị độ lớn động đất (hay cường độ chấn động trên mặt), và r là khoảng cách từ nguồn tới điểm đang xét, thì từ (2.1) ta có xác suất để cho rung động tại điểm đang xét đạt giá trị A khi động đất xảy ra, tính được bằng phép lấy tích phân theo M và r của tích giữa xác suất có điều kiện của A (khi cho trước M và r) với các xác suất độc lập của M và r. Phép tích phân theo độ lớn được đưa về dạng giải tích, còn hàm mật độ xác suất của khoảng cách fR(r) được cho bởi biểu thức lan truyền chấn động giữa nguồn và điểm đang xét (2.1). 2.1.2. Đánh giá tất định độ nguy hiểm động đất Trong đánh giá nguy hiểm động đất, phương pháp tất định truyền thống còn được gọi là phương pháp đánh giá độ nguy hiểm động đất trên cơ sở các kịch 6 bản. Phương pháp tất định đánh giá rung động nền tại một điểm cho trước chỉ xét hiệu ứng rung động nền của một trận động đất đơn lẻ (còn gọi là động đất kịch bản) gây ra bởi một nguồn chấn động xác định trên khu vực nghiên cứu. Bốn bước thực hiện chính của quy trình đánh giá độ nguy hiểm động đất theo cách tiếp cận tất định được minh hoạ trên hình 2.2: Hình 2. 2. Quy trình đánh giá độ nguy hiểm động đất bằng phương pháp tất định 2.2. Hiệu chỉnh giá trị khuếch đại rung động nền Ở Việt Nam, các giá trị rung động nền thông thường được xác định theo PSHA hay DSHA. Các giá trị này thường được tính cho nền loại A theo Tiêu chuẩn Việt Nam 9386:2012, sau đó các giá trị rung động nền được hiệu chỉnh theo các loại nền tương ứng. Đây được gọi là cách hiệu chỉnh gián tiếp giá trị rung động nền (Hình 2.3). Hiện nay trên thế giới, việc hiệu chỉnh trực tiếp giá trị rung động nền thông qua bản đồ Vs30 cũng được áp dụng khá phổ biến. Trên sơ đồ hình 2.3 mô tả quy trình hiệu chỉnh giá trị rung động nền. Hình 2. 3. Sơ đồ quy trình hiệu chỉnh giá khuếch đại rung động nền 7 2.3. Đánh giá rủi ro động đất đô thị 2.3.1. Cơ sở lý thuyết đánh giá thiệt hại nhà cửa do động đất Các kết quả hiệu chỉnh giá trị khuếch đại rung động nền theo hai cách trực tiếp và gián tiếp sẽ được sử dụng làm đầu vào cho các tính toán đánh giá thiệt hại nhà cửa. Quy trình đánh giá thiệt hại nhà cửa được xây dựng theo cách tiếp cận của HAZUS-MH, bao gồm hai bước chính được mô tả dưới đây. Trong bước thứ nhất của quy trình, phương pháp phổ năng lực được áp dụng để xác định phản ứng cực đại của một toà nhà đối với những rung động nền do động đất gây ra (Mahaney et. al., 1993; FEMA, 1996; SSC, 1996; Freeman et al., 1998). Theo phương pháp này, phản ứng cực đại của một tòa nhà có kết cấu xác định dưới tác động của động đất được xác định bằng cách so sánh đại lượng dịch chuyển nền biểu diễn trên đồ thị khả năng chịu lực của tòa nhà đó với đồ thị phổ phản ứng của rung động nền do động đất kịch bản gây ra tại chân tòa nhà. Ở đây đồ thị khả năng chịu lực của một toà nhà đặc trưng cho phản ứng của toà nhà đó đối với những lực tác động do động đất gây ra, còn đồ thị phổ phản ứng được xây dựng từ các bản đồ phổ gia tốc nền tại khu vực nghiên cứu. Trong bước thứ hai của quy trình, trạng thái phá huỷ của mỗi loại nhà do động đất gây ra tại khu vực nghiên cứu ở các mức độ khác nhau được xác định. Phá huỷ kết cấu của mỗi loại nhà dưới tải trọng của động đất có thể biểu diễn dưới dạng các hàm phân bố chuẩn lô ga. Đồ thị của các hàm này thường còn được gọi là các đồ thị trạng thái phá huỷ, biểu diễn mối tương quan giữa xác suất để cho một toà nhà rơi vào một trong các trạng thái phá huỷ, và phổ dịch chuyển nền. Phổ dịch chuyển nền Sd xác định giá trị ngưỡng của một trạng thái phá huỷ ds được tính bởi công thức: Sd = dsdS , .εds (2.4) ở đây: dsdS , là giá trị mêđian của phổ dịch chuyển gây ra trạng thái phá huỷ ds, và εds là biến ngẫu nhiên có phân bố chuẩn lôga có mêđian bằng đơn vị và độ lệch chuẩn lô ga rít là βds. Xác suất có điều kiện để cho một trạng thái phá huỷ ds cho trước xảy ra hay bị vượt quá được xác định bởi hàm tích luỹ của phân bố chuẩn lôga. Đối với phá huỷ cấu trúc, nếu cho trước đại lượng phổ dịch chuyển Sd, xác suất để cho một trạng thái phá huỷ ds xảy ra hay bị vượt quá là: 𝑃[(𝑑𝑠|𝑆𝑑)] = Ф [ 1 𝛽𝑑𝑠 𝑙𝑛 ( 𝑆𝑑 𝑆̅𝑑,𝑑𝑠 )] (2.5) 8 ở đây: dsdS , là giá trị mêđian của phổ dịch chuyển, tại đó công trình xây dựng đạt tới giá trị cận trên ds của trạng thái phá huỷ, βds là độ lệch chuẩn của lô ga rít tự nhiên của phổ dịch chuyển của trạng thái phá huỷ ds, và Ф là hàm phân bố tích luỹ của phân bố chuẩn. 2.3.2. Cơ sở lý thuyết ước lượng thiệt hại về người do động đất Trong nghiên cứu này, mô hình do Stojanovski và Dong (1994) đề nghị được sử dụng để đánh giá thiệt hại về người do động đất cho khu vực nghiên cứu. Mô hình thương vong về người do động đất sử dụng các kết quả đánh giá thiệt hại nhà cửa đã mô tả trong mục trước làm dữ liệu đầu vào. Số nạn nhân do động đất được tính bằng tích của tỷ lệ thương vong xác định trước cho từng trạng thái thiệt hại nhà và từng loại nhà khi động đất xảy ra. Kết quả cuối cùng là số người bị thương vong do động đất ở bốn mức độ khác nhau (C1- bị thương nhẹ, không phải nằm bệnh viện; C2- bị thương, phải nằm bệnh viện; C3 - bị thương nặng; và C4 - Chết), tại ba thời điểm trong ngày 02h00, 14h00 và 17h00. 2.4. Cơ sở dữ liệu - Cơ sở dữ liệu về địa chấn kiến tạo được kế thừa từ các đề tài nghiên cứu và các công trình trước đây. Cụ thể, các sơ đồ đứt gãy, sơ đồ các vùng nguồn chấn động, độ sâu các đới sinh chấn. - Số liệu động đất được thu thập từ năm 1903 đến năm 2019 với phạm vi φ=18,0-23.5,0oN; λ=102-108.5oE. - Bản đồ phân khu địa chất công trình Hà Nội tỷ lệ 1:25000. - Giá trị Vs30 xác định được tại 191 điểm đo địa chấn thăm dò và 181 điểm đo vi địa chấn trên địa bàn thành phố cũng được sử dụng để phân loại nền. - Dữ liệu nhà cửa được kế thừa từ các số liệu điều tra khảo sát trong các đề tài nghiên cứu trước đây được minh họa trên hình 2.2. - Số liệu dân cư được thu thập từ nguồn điều tra của Tổng cục điều tra dân số năm 2019 được minh họa trên hình 2.3. 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 tính thiệt hại về người do động đất. 9 Hình 2.2. 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 2.3. Phân bố mật độ dân số theo Phường tại thành phố Hà Nội cập nhật đến năm 2019. 2.5. Công cụ đánh giá rủi ro động đất đô thị Quy trình đánh giá độ rủi ro động đất đô thị được thực hiện trong chương trình ArcRisk bao gồm các bước minh họa 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 được phát triển trên môi trường GIS bao gồm ba mô đun chính: Mô đun 1 - Xác định vùng nghiên cứu; Mô đun 2 - Đánh giá khả năng rung động nền; Mô đun 3 - Ước lượng tổn thất. Mỗi mô đun mô phỏng một bước thực hiện trong quy trình đánh giá độ rủi ro động đất được minh họa trên hình 2.1. 10 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. 3.1. Các đới đứt gãy hoạt động 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. 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. Đứt gãy Sông Chảy cũng được xác định là một đứt gãy sâu xuyên vỏ, chạy dọc theo rìa phía ĐB của đới biến chất dãy núi Con Voi, kéo dài thành một đường thẳng từ Lào Cai tới Việt Trì, với chiều dài hàng trăm km. Phương trượt của đới đứt gãy nghiêng về phía đông bắc với góc cắm rất khác nhau, từ 64-800. Nằm về phía đông bắc và chạy gần như song song với đứt gãy Sông Chảy là đứt gãy Sông Lô. Đứt gãy này xuất hiện từ Paleozoi sớm và có lịch sử phát 11 triển lâu dài, thể hiện chủ yếu như một đứt gãy thuận cắm về tây nam với góc cắm 70-800. 3.2. Tính địa chấn khu vực thành phố Hà Nội và lân cận Từ hình 3.1, có thể thấy mặc dù không ghi nhận được động đất mạnh, hoạt động các động đất có độ lớn trung bình vẫn diễn ra với tần suất cao tại đới ĐGSH. Trong khoảng thời gian từ năm 1903 đến 2019, trong phạm vi đới ĐGSH nằm trên lãnh thổ Việt Nam đã có tới 36 trận động đất có độ lớn từ 4.0 trở lên được ghi nhận bằng máy. Ngoài ra cũng phải kể đến các trận động đất lịch sử đã từng xảy ra vào các năm 1277, 1278, 1285 và được ghi lại trong sử sách của các triều vua trị vì ở các thời kỳ này. Trận thứ nhất làm đất nứt 7 trượng, trận thứ hai là một chuỗi ba kích động mạnh xảy ra trong vòng một ngày, còn trận thứ ba đã làm bia đá trong chùa Báo Thiên (xây năm 1057 ở địa điểm Nhà Thờ Lớn hiện nay) gãy làm đôi, và làm núi Cao sơn bị lở. Có thể đánh giá cấp độ mạnh của các trận động đất này tương đương với cấp 7, cấp 7 và cấp 7-8. 3.3. Khảo sát quy luật tỷ lệ đồng dạng động đất khu vực miền Bắc Việt Nam và lân cận. Kết quả khảo sát thời gian chờ giữa hai trận động đất liên và quy luật tỷ lệ đồng dạng thống nhất động đất cho miền Bắc Việt Nam được thực hiện cho cả hai trường hợp tính địa chấn dài hạn và ngắn hạn. Kết quả phân tích cũng cho thấy, trong trường hợp tính địa chấn dài hạn, có thể thấy sự phù hợp tốt của các trận động đất có cận dưới độ lớn từ 4.0 trở lên khi ngoài đường cong xây dựng cho cận dưới bằng 3, cả ba đường cong còn lại xây dựng cho các tập dữ liệu với cận dưới độ lớn lần lượt bằng 4, 4.5 và 5 đều nằm trùng khớp lên nhau. Trong trường hợp tính địa chấn ngắn hạn, các đường cong xây dựng cho các giá trị cận dưới lần lượt bằng 3 và 4 cũng nằm khá trùng lên nhau với điểm xoắn nằm tại vị trí x=1. Các yếu tố trên đây có thể làm sáng tỏ hơn cho việc lựa chọn giá trị độ lớn tiêu biểu Mmin = 4.0 cho Miền Bắc, Việt Nam trong các nghiên cứu tiếp theo. CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ ĐỘ NGUY HIỂM ĐỘNG ĐẤT CHO KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ NỘI Trong Chương này sẽ trình bày đánh giá độ nguy hiểm động đất cho khu vực thành phố Hà Nội theo hai cách tiếp cận là xác suất và tất định. Quy trình đánh giá độ nguy hiểm động đất được thực hiện gồm các bước sau: 1) Xác định các vùng nguồn chấn động khu vực thành phố Hà Nội và lân cận; 2) Ước lượng các tham số nguy hiểm động đất cho từng vùng nguồn chấn động; 3) Thiết lập quy luật tắt dần chấn động cho khu vực nghiên cứu; 4) Tính toán và thành lập bản đồ độ nguy hiểm động đất. 4.1. Mô hình nguồn chấn động Mô hình các vùng nguồn chấn động cho khu vực thành phố Hà Nội và lân cận được xác định trên cơ sở nghiên cứu các qui luật hoạt động động đất, cụ thể là mối liên quan giữa động đất và các yếu tố địa chất kiến tạo và địa động lực. Đầu tiên, ranh giới các vùng phát sinh động đất mạnh được vạch ra dọc theo các 12 đứt gãy hoạt động liên quan theo nguyên tắc sau: các vùng phát sinh động đất được coi là tổng cộng các vùng cực động của tất cả các trận động đất cực đại có khả năng xảy ra trong mỗi đới phá hủy kiến tạo. Tổng cộng có 18 vùng nguồn được coi là có ảnh hưởng chấn động tới thành phố Hà Nội được xác định theo cách tiếp cận này (Hình 4.1): 1) Sơn La 2) Sông Mã-Pumaytun 3) Phong Thổ - Thanh Sơn 4) Mường La – Bắc Yên 5) Sông Đà 6) Lai Châu-Điện Biên 7) Mường Tè 8) Mường Nhé 9) Sông Hiếu 10) Sông Hồng-Sông Chảy 11) Cao Bằng-Tiên Yên 12) Đông Bắc trũng Hà Nội 13) Sông Lô 14) Thái Nguyên-Bắc Cạn 15) Văn Sơn-Hà Giang 16) Đông Triều-Uông Bí 17) Cẩm Phả 18) Quốc Lộ 13a Hình 4. 1. Bản đồ các vùng nguồn phát sinh động đất khu vực thành phố Hà Nội và lân cận. 4.2. Ước lượng các tham số nguy hiểm động đất cho các vùng nguồn chấn động Đã có nhiều tranh luận về việc xác định giá trị độ lớn cận dưới M0 trong nghiên cứu đánh giá nguy hiểm động đất ở Việt Nam, các giá trị M0 thường được sử dụng là 4.0 và 4.5. Việc lựa chọn sử dụng các giá trị này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả đánh giá độ nguy hiểm động đất. Trong nghiên cứu này, giá trị M0 = 4.0 được lựa chọn trên cơ sở khảo sát quy luật tỷ lệ đồng dạng động đất. Để phục vụ tính toán và vẽ bản đồ độ nguy hiểm động đất, các tham số sau đây được ước lượng cho mỗi vùng nguồn:  Độ lớn động đất cực đại dự báo Mmax; 13  Các tham số a và b trong biểu thức tương quan giữa độ lớn và tần suất động đất (biểu thức Gutenberg - Richter) và các đại lượng suy diễn tương ứng λ và β.  Chu kỳ lặp lại dự báo T(M) của các động đất mạnh trong vùng. Các phương pháp hợp lý cực đại và cực trị được áp dụng đồng thời để ước lượng các tham số nguy hiểm động đất. Cơ sở lý thuyết của hai phương pháp này đã được mô tả chi tiết trong nhiều công trình trước đây. Các nghiên cứu trước đây cho thấy phương pháp hợp lý cực đại cho các kết quả ước lượng tham số nguy hiểm động đất xác thực hơn so với phương pháp cực trị, đặc biệt là các giá trị Mmax. Vì vậy, trong nghiên cứu này, phương pháp hợp lý cực đại được ưu tiên áp dụng cho các vùng nguồn chấn động. 4.3. Mô hình tắt dần chấn động Một trong những thành phần quan trọng nhất trong đánh giá độ nguy hiểm động đất đó là lựa chọn mô hình tắt dần chấn động cho khu vực nghiên cứu. Việc lựa chọn mô hình chấn động dựa trên các yếu tố như địa chấn kiến tạo khu vực nghiên cứu, độ lớn động đất, đặc điểm mô hình vận tốc và nhiều yếu tố khác. Năm 2018, trên cơ sở nghiên cứu của nhóm tác giả Lê Quang Khôi và cộng sự về việc lựa chọn các mô hình tắt dần chấn động phù hợp nhất cho Việt Nam, kết quả tính toán của 25 mô hình tắt dần chấn động đã được công bố trên thế giới được so sánh với các băng ghi địa chấn dải rộng của 39 trận động đất ghi nhận được trên lãnh thổ Việt Nam. Do thành phố Hà Nội nằm trên ranh giới giữa hai vùng địa chấn kiến tạo Đông Bắc và Tây Bắc Việt Nam, trong nghiên cứu này, hai biểu thức tắt dần chấn động của Campbell & Bozorgnia (2008) và Akkar & cộng sự (2014) được lựa chọn để áp dụng cho việc tính toán và thành lập tập bản đồ độ nguy hiểm động đất cho thành phố Hà Nội. 4.4. Thành lập bản đồ độ nguy hiểm động đất khu vực thành phố Hà Nội 4.4.1 Đánh giá xác suất độ nguy hiểm động đất khu vực thành phố Hà Nội Các kết quả đánh giá xác suất độ nguy hiểm động đất cho thành phố Hà Nội được thể hiện dưới dạng tập bản đồ độ nguy hiểm động đất. Trên các hình 4.2 và 4.3 minh họa tập bản đồ xác suất nguy hiểm động đất thành lập cho khu vực thành phố Hà Nội, biểu thị phân bố không gian của hai đại lượng SA với xác suất bị vượt quá lần lượt bằng 10% và 2% trong vòng 50 năm trên nền đá loại A theo TCVN 9386:2012. Từ các bản đồ kết quả có thể đưa ra một số nhận định sau đây: 1) Trên các bản đồ nguy hiểm động đất thành lập cho thành phố Hà Nội, phân bố không gian của của các đại lượng SA tập trung tại các đới kéo dài theo phương TB-ĐN, với các giá trị rung động nền lớn nhất nằm trùng lên vị trí của ba đứt gãy Sông Hồng, Sông Chảy và Sông Lô chạy qua địa bàn thành phố Hà Nội 2) Trên toàn thành phố Hà Nội, giá trị SA tại chu kỳ rung động 0.3 s nằm trong khoảng 0.09-0.14 g và 0.16-0.32 g ứng với các chu kỳ lặp lại lần lượt 14 bằng 475 và 2475 năm. Tất cả các quận nội thành có rung động nền mạnh nhất đạt tới cấp VIII tại các chu kỳ lặp lại 475 năm. Đối với chu kỳ lặp lại lần lượt bằng 2475, các quận nội thành có rung động nền mạnh nhất bao gồm Cầu Giấy, Thanh Xuân và Hà Đông và một phần của các quận Ba Đình, Đống Đa và Hoàng Mai. Cường độ chấn động trên bề mặt tại các quận này đạt tới cấp X theo thang MSK-64. 3) Trên toàn thành phố Hà Nội, giá trị SA tại chu kỳ rung động 1.0 s nằm trong khoảng 0.03-0.05 g và 0.05-0.08 g ứng với các chu kỳ lặp lại lần lượt bằng 475 và 2475 năm. Như vậy, cường độ chấn động trên bề mặt trên toàn thành phố chỉ đạt tới cấp VI và VII, theo thang MSK-64. Các quận nội thành có rung động nền mạnh nhất bao gồm Tây Hồ, Hoàn Kiếm, Ba Đình, Cầu Giấy, Đống Đa, Hai Bà Trưng, Thanh Xuân và Hà Đông. Cường độ chấn động trên bề mặt tại các quận này đạt tới cấp VI tại các chu kỳ lặp lại bằng 475 năm, và đạt tới cấp VII tại các chu kỳ lặp lại bằng 2,475 năm. Hình 4. 2. Bản đồ nguy hiểm động đất thành phố Hà Nội thể hiện phân bố gia tốc phổ nền (SA) tại chu kỳ 0.3s với chu kỳ lặp lại 475 năm và 2475. Hình 4. 3. Bản đồ nguy hiểm động đất thành phố Hà Nội thể hiện phân bố gia tốc phổ nền (SA) tại chu kỳ 1.0s với chu kỳ lặp lại 475 năm và 2475 năm. 15 4.4.2 Đánh giá tất định độ nguy hiểm động đất khu vực thành phố Hà Nội 4.4.2.1 Kịch bản động đất Động đất kịch bản là động đất được dự báo sẽ xảy ra tại khu vực nghiên cứu, với các thông số ban đầu được xác định trước. Các động đất kịch bản được xây dựng cho thành phố Hà Nội dựa trên các giả thiết sau: 1) Động đất được phát sinh trên một trong những đứt gẫy kiến tạo có khả năng sinh chấn chạy cắt ngang qua hoặc gần địa bàn thành phố. 2) Chấn tâm động đất kịch bản được lấy tại một điểm nằm trên đứt gẫy phát sinh ra nó và có khoảng cách gần nhất tới địa phận thành phố. 3) Ngoài tọa độ chấn tâm, các tham số khác của động đất kịch bản được xác định theo các tham số hình học và địa động lực của chấn đoạn đứt gẫy phá huỷ phát sinh ra nó (chấn tiêu động đất kịch bản) theo các nguyên tắc của mô hình nguồn đứt gẫy đã mô tả ở trên. Trong nghiên cứu này, kịch bản động đất được xây dựng với giả thiết là chúng được phát sinh trên các đứt gẫy Sông Hồng. 4.4.2.2 Tính toán khả năng rung động nền Trên các Hình 4.4 minh họa bản đồ rung động nền biểu thị phân bố không gian của các giá trị gia tốc nền cực đại (PGA) do động đất kịch bản Sông Hồng gây ra tại các Hoàn Kiếm, Ba Đình, Hai Bà Trưng, Đống Đa và Thanh Xuân, thành phố Hà Nội. Bản đồ cho thấy các giá trị PGA phản ánh rõ rệt sự lan truyền chấn động theo không gian với độ lớn cực đại tại chấn tâm và giảm dần khi ra xa chấn tâm. Kịch bản Sông Hồng gây ra chấn động có gia tốc nền cực đại (PGA) dao động trong khoảng từ 0,06g tới 0,18g tương đương với các chấn động địa phương có thể đạt tới cấp VI-VIII theo thang MSK-64. Hình 4. 4. Phân bố giá trị rung động nền (PGA) tại khu vực nghiên cứu do động đất kịch bản sông Hồng. 16 4.5. Hiệu chỉnh giá trị khuếch đại rung động nền 4.5.1 Hiệu chỉnh trực tiếp giá trị khuếch đại rung động nền Để phục vụ việc hiệu chỉnh trực tiếp giá trị khuếch đại rung động nền, sơ đồ Vs30 cho khu vực năm quận nội thành Hà Nội được xây dựng trên cơ sở 191 điểm đo địa chấn thăm dò và 181 điểm đo vi địa chấn. Tại khu vực năm quận, giá trị SA 0.3s có tính đến hiệu ứng nền nằm trong khoảng 0.156-0.178 g ứng với chu kỳ lặp lại 475 năm, tương đương VIII theo thang MSK-64. Về phân bố không gian, giá trị SA 0.3s có xu hướng giảm từ hướng Tây sang Đông, cụ thể tại khu vực quận Thanh Xuân có giá trị SA 0.3s lớn nhất 0.178g và nhỏ nhất tại khu vực quận Hoàn Kiếm 0.156g. Điều này hoàn toàn phù hợp do đớt đứt gãy Sông Hồng – Sông Chảy nằm bên phía Tây Bắc của năm quận và quận Thanh Xuân gần với nguồn hơn so với các quận còn lại. Bên cạnh đó, giá trị SA cũng phản ánh theo sự phân bố của giá trị Vs30 điều này được cũng thể hiện khá rõ tại khu vực quận Thanh Xuân. Trong khi đó, giá trị SA 1.0s có tính đến hiệu ứng nền nằm trong khoảng 0.081-0.091 g ứng với chu kỳ lặp lại 475 năm, tương đương VII theo thang MSK- 64. Về phân bố không gian, cũng giống như trường hợp SA 0.3s, giá trị SA 0.1s lớn nhất tại khu vực quận Thanh Xuân có giá trị 0.091g. Tuy nhiên, giá trị nhỏ nhất lại nằm ở khu vực phía Tây Bắc quận Ba Đình và Đống Đa là 0.081g, điều này hoàn toàn phù hợp với sơ đồ phân bố giá trị Vs30, tại khu vực này có giá trị Vs30 từ 180 – 360 (m/s). 4.5.2 Hiệu chỉnh gián tiếp giá trị khuếch đại rung động nền Để phục vụ việc đánh giá rủi ro động đất, gia tốc phổ nền chu kỳ ngắn (SAS, T=0,3s) được thành lập từ các bản đồ PGA, đồng thời các bản đồ gia tốc phổ nền chu kỳ dài (SAL, T=1,0s) được thành lập từ các bản đồ gia tốc phổ nền chu kỳ ngắn (SAS) sử dụng các hệ số phổ gia tốc phản ứng cho nền đá (nền loại A). Để có được bức tranh hiện thực về rung động nền tại khu vực nghiên cứu, các giá trị rung động nền cần được hiệu chỉnh theo sơ đồ phân loại nền theo TCVN 9386:2012. Việc phân loại nền đất cho thành phố Hà Nội được thực hiện trên cơ sở ban đầu là bản đồ phân khu địa chất công trình Hà Nội tỷ lệ 1:25000, kết hợp với các giá trị Vs30 xác định được tại 191 điểm đo địa chấn thăm dò và 181 điểm đo vi địa chấn trên địa bàn thành phố cũng được sử dụng để phân loại nền. Ngoài ra, một số kết quả về phân loại nền khu vực nội thành Hà Nội theo tiêu chuẩn của Mỹ cho khu vực Hà Nội cũng được tham khảo. Về phân bố không gian, giá trị SA 0.3s và SA 1.0s có xu hướng giảm từ Tây sang Đông với giá trị SA cực đại nằm ở khu vực phía Tây quận Thanh Xuân và cực tiểu tại khu vực phía Đông quận Hoàn Kiếm. Các giá trị SA 0.3s lớn nhất tại quận Thanh Xuân là 0.256g tương ứng với cường độ chấn động cấp IX và nhỏ 17 nhất tại khu vực quận Hoàn Kiếm là 0.18g tương ứng với cường độ chấn động cấp VIII theo thang MSK-64. Cũng giống như trường hợp SA 0.3s, các giá trị SA 1.0s lớn nhất tại khu vực phía Tây quận Thanh Xuân 0.107g và có giá trị nhỏ nhất tại quận Hoàn Kiếm 0.067g, tương ứng với cường độ chấn động cấp VII theo thang MSK-64. Các kết quả nhận được hoàn toàn phù hợp, với việc kịch bản động đất xây dựng trên đới đứt gãy Sông Hồng nằm bên phía Tây của năm quận và quận Thanh Xuân có vị trí gần với nguồn hơn so với các quận còn lại. Ngoài ra giá trị SA 0.3s và SA 1.0s cũng phản ánh ảnh hưởng của hiệu ứng khuếch đại nền khá rõ nét tại khu vực quận Ba Đình. Các kết quả SA 0.3s và SA 1.0s sẽ làm dữ liệu đầu vào để tính toán thiệt hại nhà cửa và người. CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐỘNG ĐẤT CHO KHU VỰC ĐÔ THỊ THÀNH PHỐ HÀ NỘI Trong Chương này trình bày kết quả đánh giá rủi ro động đất khu vực đô thị Hà Nội theo hai cách tiếp cận PSHA và DSHA bằng chương trình ArcRisk. Các yếu tố được xem xét đánh giá rủi ro động đất là nhà cửa và người. 5.1. Kết quả đánh giá thiệt hại nhà cửa tại khu vực đô thị thành phố Hà Nội Quy trình tính toán và biên tập bản đồ được xây dựng cho phép thực hiện tự động và các kết quả được hiển thị trên giao diện của phần mềm Arcview GIS. Tập bản đồ rủi ro động đất được xây dựng với các lớp thông tin thành phần biểu thị xác suất phá huỷ nhà cửa tại các quận Hoàn Kiếm, Ba Đình, Hai Bà Trưng, Đống Đa và Thanh Xuân ở bốn mức độ phá huỷ: phá huỷ nhẹ, phá huỷ trung bình, phá huỷ nặng và phá huỷ hoàn toàn. 5.1.1. Kết quả đánh thiệt hại nhà cửa bằng phương xác suất Các kết quả đánh giá xác suất phá huỷ nhà cửa ở các mức độ khác nhau cho 5 quận được minh hoạ trên hình 5.1. Từ các kết quả nhận được, có thể rút ra một vài nhận xét như sau: Về mặt không gian, xác suất nhà cửa bị phá huỷ nhà cửa trung bình theo các trạng thái nhẹ, trung bình, nặng và hoàn toàn tại 5 quận nội thành là khá tương đồng. Mức nhẹ dao động từ 13.96-14.65%; mức trung bình từ 6.22-8.10%, mức nặng 1.28 – 1.9% và mức hoàn toàn 0.07- 0.15%. Các giá trị xác suất minh hoạ ở đây cũng có thể được tính như là số ngôi nhà bị ảnh hưởng do động đất trong tổng số các ngôi nhà nằm trong khu vực nghiên cứu. 18 a) b) c) d) Hình 5. 1. Sơ đồ dự báo thiệt hại nhà cửa mức theo mức độ khác nhau a) mức nhẹ, b) mức trung bình, c) mức nặng, d) mức hoàn toàn. 5.1.2. Kết quả đánh thiệt hại nhà cửa bằng phương pháp tất định Kết quả đánh giá xác suất phá huỷ nhà cửa tại các trạng thái khác nhau ứng với kịch bản động đất giả định trên đới đứt gãy sông Hồng được minh hoạ trên hình 5.2. Về mặt không gian, một số phường nằm khu vực phía Tây các quận Ba Đình, Đống Đa và Thanh Xuân bị xác suất thiệt hại cao hơn so với các khu vực còn lại, điều này khá phù hợp do kịch b