§é nguy hiÓm ®éng ®Êt t¹i mét ®iÓm ®­îc ®¸nh gi¸ qua x¸c suÊt xuÊt hiÖn rung ®éng nÒn ®Êt v­ît qu¸ mét gi¸ trÞ gia tèc nÒn (hoÆc c­êng ®é chÊn ®éng) x¸c ®Þnh. TÝnh to¸n ®é nguy hiÓm ®éng ®Êt cho mçi vïng l·nh thæ, ®Æc biÖt lµ nh÷ng vïng nhËy c¶m nh­ c¸c thµnh phè ®«ng d©n, thñ ®« cña c¸c n­íc lµ ®iÒu quan t©m kh«ng chØ ®èi víi c¸c nhµ nghiªn cøu mµ lµ vÊn ®Ò quan träng ®èi víi c¸c nhµ qu¶n lý vµ d©n chóng. Hµ Néi, thñ ®« cña n­íc ViÖt Nam, thµnh phè ®«ng d©n (­íc tÝnh 3,5 triÖu) l¹i n»m trong ®íi ®øt gÉy s©u: ®øt gÉy S«ng Hång, h¬n thÕ n÷a, trong lÞch sö tån t¹i cña thµnh phè ®· tõng xÈy ra ®éng ®Êt m¹nh trong c¸c n¨m 1278, 1285 nªn viÖc ®¸nh gi¸ ®é nguy hiÓm ®éng ®Êt cho thµnh phè Hµ Néi ®· ®­îc nhiÒu t¸c gi¶ quan t©m nghiªn cøu theo nhiÒu sè liÖu vµ quan ®iÓm kh¸c nhau. Trong bµi b¸o nµy chóng t«i ®Æt vÊn ®Ò tÝnh to¸n ®é nguy hiÓm ®éng ®Êt vïng Hµ Néi dùa vµo quan ®iÓm s¸c xuÊt cña C.A. Cornell [2] vµ dïng ch­¬ng tr×nh EQRISK do Mc Guire [3] c«ng bè dùa trªn lý thuyÕt do C.A. Cornell ®­a ra. Kh«ng tr×nh bµy l¹i lý thuyÕt, ë ®©y chóng t«i nªu lªn nh÷ng vÊn ®Ò quan träng nhÊt trong thùc tiÔn ®¸nh gi¸ ®é nguy hiÓm ®éng ®Êt khu vùc thµnh phè Hµ Néi lµ : nguån ph¸t sinh ®éng ®Êt vµ ph­¬ng tr×nh t¾t dÇn dao ®éng nÒn.

Nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu quy luËt biÓu hiÖn ®éng ®Êt m¹nh trªn l·nh thæ ViÖt Nam ®Òu cã ®iÓm chung lµ ®éng ®Êt m¹nh chØ x¶y ra trªn nh÷ng ®íi ®øt g·y s©u ho¹t ®éng ph©n chia c¸c ®¬n vÞ cÊu tróc. Nh­ vËy, x©y dùng m« h×nh nguån ph¸t sinh ®éng ®Êt ph¶i ®­îc g¾n liÒn víi ®iÒu kiÖn kiÕn t¹o, ®Þa chÊn kiÕn t¹o vµ ®é ho¹t ®éng ®éng ®Êt cña vïng. §Ó tr¸nh t×nh tr¹ng bá sãt ¶nh h­ëng cña nh÷ng vïng cã ®é ho¹t ®éng ®Þa chÊn cao tíi khu vïng Hµ Néi, diÖn tÝch nghiªn cøu cì 5600 km² n»m trong vïng tròng S«ng Hång, chóng t«i ®· tiÕn hµnh tÝnh ¶nh h­ëng cña toµn bé c¸c vïng nguån ph¸t sinh ®éng ®Êt m¹nh trªn miÒn B¾c ViÖt Nam lªn vïng Hµ Néi. Tøc lµ ®Æt khu vïng nghiªn cøu vµo ®iÒu kiÖn m« h×nh nguån cña miÒn B¾c råi kh¶o s¸t. ViÖc x¸c ®Þnh c¸c vïng nguån cho miÒn B¾c nhê ph©n tÝch tµi liÖu ®éng ®Êt vµ kiÕn t¹o.

Sè liÖu ®éng ®Êt phÇn miÒn B¾c ViÖt Nam ®­îc thµnh lËp dùa trªn viÖc tæng hîp, kiÓm tra, ®¸nh gi¸ c¸c sù kiÖn trong nhiÒu nguån sè liÖu trong n­íc vµ thÕ giíi, sè liÖu lÞch sö còng nh­ nh÷ng sè liÖu quan tr¾c ®­îc b»ng m¸y. Quan träng nhÊt lµ danh môc ®éng ®Êt ViÖt Nam lÞch sö vµ quan s¸t (1900 - 1999) do ViÖn VËt lý §Þa cÇu, Trung t©m Khoa häc tù nhiªn vµ C«ng nghÖ quèc gia thµnh lËp. Sè liÖu ®éng ®Êt cña ISC (Trung t©m §Þa chÊn quèc tÕ ) tõ 1917 ®Õn 1999 lµ danh môc ®éng ®Êt ®· ®­îc c«ng bè dùa trªn sè liÖu cña hÖ thèng ®µi tr¹m toµn cÇu, còng ®­îc ­u tiªn. Ngoµi ra chóng t«i còng tham kh¶o thªm sè liÖu tõ c¸c trung t©m ®Þa chÊn l©n cËn (nh­ B¾c Kinh, Trung Quèc), hoÆc c¸c trung t©m sè liÖu lín trªn thÕ giíi nh­ BKK (Bangkok, Th¸i Lan), LAO (Large Aperture Seismic Array, Montana, Hoa Kú), ROM (Rome, ý), NEIC (National Earthquake Information Centre, Golden, Co., Hoa Kú), NEIS (National Earthquake Information Service, Colorado, USA), USGS (United States Geological Survey), USCGS (United States Coast and Geodetic Servey)....

Do sö dông nhiÒu sè liÖu tõ nhiÒu hÖ thèng quan s¸t kh¸c nhau nªn viÖc ®ång nhÊt chÊn cÊp (magnitude) (®­a vÒ mét lo¹i chÊn cÊp thèng nhÊt ) còng ®· ®­îc nghiªn cøu. ChÊn cÊp ®Þa ph­¬ng (M) cña ViÖt Nam vµ chÊn cÊp sãng mÆt cña ISC (Ms - ISC) ®­îc lÊy lµm chuÈn. §éng ®Êt víi chÊn cÊp M ³ 4,5 ®­îc xem nh­ cã ®é chÝnh x¸c cao vµ dïng ®Ó tÝnh to¸n.

Tõ c¸c kÕt qu¶ ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng ph¸t sinh ®éng ®Êt dùa trªn mèi liªn quan cña nã víi ®Æc ®iÓm ®iÒu kiÖn kiÕn t¹o [4] chóng t«i x¸c ®Þnh 9 vïng ph¸t sinh ®éng ®Êt m¹nh trªn miÒn B¾c (h×nh 1). Mçi vïng nguån g¾n liÒn víi mét ®íi ®øt gÉy s©u vµ c¸c th«ng sè ®Þa chÊn cña chóng ®­îc lÊy nh­ sau:

B¶ng 1. Th«ng sè c¬ b¶n cña c¸c vïng nguån ph¸t sinh ®éng ®Êt m¹nh
miÒn B¾c ViÖt Nam.

l­îng mang ®Ëm tÝnh ®Þa ph­¬ng, tÝnh khu vùc. Tuy nhiªn trªn thÕ giíi còng ®· cã nhiÒu kÕt qu¶ nghiªn cøu gia tèc nÒn A trung b×nh toµn cÇu. Trong b¸o c¸o nµy chóng t«i sö dông c«ng thøc tÝnh A do Campbell [1] ®­a ra dùa trªn c¸c sè liÖu toµn cÇu.

Ln(A_H) = -3,512 + 0,904M – 1,328Ln

+

+

+ (1)

trong ®ã A_H ®­îc tÝnh theo ®¬n vÞ g (g = 981 cm/s²). R lµ kho¶ng c¸ch chÊn t©m; F lµ hÖ sè cña ®øt g·y (F = 0 ®èi víi ®øt g·y tr­ît b»ng ; F = 1 ®èi víi ®øt g·y nghÞch); S_SR vµ S_HR lµ c¸c hÖ sè nÒn ®Êt (S_SR = S_HR = 0 ®èi víi trÇm tÝch hoÆc ®Êt mÒm rêi; S_SR = 1 vµ S_HR = 0 ®èi víi ®¸ nöa cøng; S_SR = 0 vµ S_HR = 1 ®èi víi ®¸ gèc).

§©y lµ c«ng thøc míi nhÊt cho toµn cÇu vµ ®· ph©n chia chi tiÕt nhiÒu tr­êng hîp nh­ ¶nh h­ëng cña c¬ cÊu chÊn tiªu, ¶nh h­ëng cña ®iÒu kiÖn nÒn ®Êt. Tuy nhiªn, ®Ó xem xÐt tÝnh phï hîp cña viÖc sö dông c«ng thøc nµy cho ViÖt Nam, chóng t«i cßn dùa trªn c¸c nghiªn cøu vÒ tr­êng chÊn ®éng I cña ViÖt Nam do c¸c nhµ ®Þa chÊn ViÖt Nam ®­a ra [5]:

I = 1,45M + 3,2logR + 2,8 (2)

H×nh 2. So s¸nh c¸c c«ng thøc nÒn

®­îc chuyÓn sang d¹ng ph­¬ng tr×nh t¾t dÇn chÊn ®éng:

A = 10^{(1,45M-3,2logR+2,71)/3,322} (cm/s²) (3)

Trong ®ã M lµ chÊn cÊp ®éng ®Êt, R lµ kho¶ng c¸ch chÊn tiªu.

vµ c¸c ph­¬ng tr×nh t¾t dÇn dao ®éng ®­îc x©y dùng cho vïng V©n Nam (Trung Quèc).

A = 658,3*e ^0,952Ms * (R+10) ^-2,149 (4)

H×nh 2 biÓu diÔn c¸c ph­¬ng tr×nh nµy trong 2 gi¸ trÞ chÊn cÊp M = 5,0 (c¸c ®­êng rêi nÐt) vµ M = 6,0 (®­êng liÒn nÐt) th­êng gÆp vµ cã ¶nh h­ëng nhÊt khi tÝnh to¸n ®é nguy hiÓm ®éng ®Êt vïng Hµ Néi. Riªng víi ph­¬ng tr×nh cña Campbell ®­îc vÏ cho tr­êng hîp ®øt g·y tr­ît b»ng trªn 2 lo¹i nÒn ®Êt kh¸c nhau, mét lµ trÇm tÝch vµ hai lµ ®¸ nöa cøng.

Râ rµng ®­êng t¾t dÇn dao ®éng nÒn cña Campbell [1] tÝnh to¸n cho ®øt gÉy tr­ît b»ng (lo¹i ®øt gÉy phæ biÕn nhÊt trong c¸c vïng nguån ph¸t sinh ®éng ®Êt ë ViÖt Nam) vµ trªn nÒn ®Êt aluvi (nÒn ®Êt vïng Hµ Néi) n»m rÊt gÇn c¸c ­íc l­îng kh¸c cña ®Þa ph­¬ng vµ khu vùc (V©n Nam, Trung Quèc).

Nh­ trªn ®· tr×nh bÇy, ë ®©y chóng t«i ¸p dông ch­¬ng tr×nh EQRIS ®Ó tÝnh ®é nguy hiÓm ®éng ®Êt øng víi c¸c chu kú 200 n¨m, 475 n¨m, vµ h¬n 1000 n¨m. §©y lµ c¸c chu kú hîp víi tuæi thä c¸c c«ng tr×nh d©n dông ( nh­ nhµ ë ) vµ c¸c c«ng tr×nh cã tÝnh chiÕn l­îc l©u dµi (nh­ cÇu, ®­êng...). Trong tÝnh to¸n chóng t«i sö dông mét vµi gi¶ thiÕt còng nh­ mét sè ®iÒu kiÖn sau:

- Coi ®éng ®Êt xuÊt hiÖn ngÉu nhiªn theo thêi gian vµ tu©n theo quy luËt ph©n bè Poisson.

- Vïng Hµ Néi tõ vÜ tuyÕn 20,7 ®Õn 21,4 vµ tõ kinh tuyÕn 105,5 ®Õn 106,2 ®­îc chia theo l­íi kh¶o s¸t. Mçi ®iÓm kh¶o s¸t nµy c¸ch nhau 0,05 ®é.

- C¶ 2 ph­¬ng tr×nh (1), (2) vµ (3) (víi tham sè c¸c vïng nguån ®· ®­îc tr×nh bµy trªn b¶ng 1) lÇn l­ît ®­îc dïng ®Ó tÝnh ®é nguy hiÓm ®éng ®Êt vïng Hµ Néi. Trong ph¹m vi nµy, c¸c vïng nguån S«ng Hång, S«ng Ch¶y, S«ng L« vµ §«ng TriÒu g©y nguy hiÓm trùc tiÕp ®Õn vïng Hµ Néi víi chÊn cÊp Max = 6,0 vµ H = 15. Nh­ng ®Ó tÝnh ®é nguy hiÓm ®éng ®Êt theo quan ®iÓm x¸c suÊt cßn ph¶i tÝnh tíi ¶nh h­ëng cña c¸c vïng nguån bªn ngoµi.

H×nh 3. B¶n ®å PGA (cm/s²) vïng Hµ Néi chu kú 475 n¨m

H×nh 3 lµ vÝ dô vÒ b¶n ®å gia tèc dao ®éng nÒn cùc ®¹i vïng Hµ Néi øng víi chu kú 475 n¨m ®­îc tÝnh theo c«ng thøc Campbell.

H×nh 4. §å thÞ lÆp l¹i gia tèc nÒn cùc ®¹i t¹i ®iÓm Hµ Néi.

H×nh 4 lµ ®å thÞ lÆp l¹i gia tèc nÒn (còng tÝnh theo c«ng thøc Campbell) t¹i ®iÓm kh¶o s¸t Hµ Néi (trªn h×nh 1).

 Nh­ phÇn më ®Çu chóng t«i ®· ®Ò cËp, ph­¬ng tr×nh t¾t dÇn dao ®éng nÒn lµ th«ng sè v« cïng quan träng trong viÖc ®¸nh gi¸ ®é nguy hiÓm ®éng ®Êt. Chóng ta ch­a cã ®ñ sè liÖu ®Ó x©y dùng mét c«ng thøc riªng cho l·nh thæ ViÖt Nam, nªn viÖc lùa chän mét c«ng thøc nµo ®ã cã thÓ ¸p dông ®­îc lµ vÊn ®Ò rÊt phøc t¹p. C«ng thøc Campbell (1997) phÇn nµo ®¸p øng ®­îc ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt còng nh­ ®iÒu kiÖn vÒ kiÕn t¹o l·nh thæ ViÖt Nam.

1. Campbell Kenneth W., 1997. Empirical near-source attenuation relationships for horizontal and vertical components of peak ground acceleration, peak ground velocity, and pseudo-absolute acceleration response spectra. Seismological Research Letters, 68/1: 154-179.

2. Cornell C. A., 1968. Engineering seismic risk analysis. BSSA., 58/5: 1583 - 1606.

3. McGuire, 1976. EQRISK - Fortran computer Program for seismic risk analysis. Open-file Report 76 – 67. US Dept of the Interior Geol. Surv.

4. NguyÔn §×nh Xuyªn, 1987. Quy luËt biÓu hiÖn ®éng ®Êt m¹nh trªn l·nh thæ ViÖt Nam. TC C¸c khoa häc vÒ Tr¸i ®Êt, 9/2: 14 - 20. Hµ Néi.

6. NguyÔn §×nh Xuyªn, TrÇn ThÞ Mü Thµnh, 1999. T×m mét c«ng thøc tÝnh gia tèc dao ®éng nÒn trong ®éng ®Êt m¹nh ë ViÖt Nam. TC C¸c khoa häc vÒ Tr¸i ®Êt, 21/3 : 207 - 213. Hµ Néi.