Nghiên cứu đánh giá tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghệ an – hà tĩnh và xây dựng giải pháp giảm thiểu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Thị Hòa

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN MÔI TRƯỜNG
LIÊN QUAN ĐẾN HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG
SẢN KHU VỰC NGHỆ AN - HÀ TĨNH VÀ XÂY DỰNG
GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

HÀ NỘI - 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Thị Hòa
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN MÔI TRƯỜNG
LIÊN QUAN ĐẾN HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG
SẢN KHU VỰC NGHỆ AN - HÀ TĨNH VÀ XÂY DỰNG
GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU
Ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số: 9520320

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. TS.TRỊNH THÀNH
2. PGS.TS. NGUYỄN PHƯƠNG

HÀ NỘI - 2020

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong
luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong các công trình nghiên cứu nào.
Hà nội, ngày

T/M TẬP THỂ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

thán
g

Nghiên cứu sinh

TS. Trịnh Thành

Nguyễn Thị Hòa

i

năm
2020


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Trịnh Thành và PGS.TS.
Nguyễn Phương người Thầy đã hướng dẫn và giúp tôi định hướng trong nghiên cứu
khoa học trong suốt thời gian thực hiện luận án.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể cán bộ bộ môn Kỹ thuật môi
trường, Khoa Môi trường, Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Đây không chỉ là nơi đào tạo giúp

tôi trưởng thành hơn trong hoạt động nghiên cứu khoa học mà còn là nơi để tôi chia sẻ những
khúc mắc gặp phải trong quá trình thực hiện luận án. Lãnh đạo bộ môn đã tạo điều kiện về
mặt thời gian và trang thiết bị để tôi thực hiện trong suốt quá trình làm luận án.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến chủ nhiệm đề tài cấp bộ B2014-02-212, TS. Nguyễn
Quốc Phi, khoa Môi trường, trường Đại học Mỏ - Địa chất đã hỗ trợ kinh phí và tài
liệu cho các nội dung nghiên cứu thực hiện luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến các Thầy Cô của Viện Khoa học và Công nghệ Môi
trường, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, những kiến thức mà tôi được tiếp thu, tích lũy
trong suốt thời gian học tập tại đây từ khi là học viên cao học là nền tảng không thể thiếu để
tôi có đủ khả năng tiếp thu, trau dồi kiến thức mới phục vụ cho các nghiên cứu trong luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô của phòng đào tạo trường Đại học Bách
khoa Hà Nội đã giúp đỡ và hướng dẫn tận tình cho tôi các mẫu giấy tờ văn bản trong
suốt quá trình học tập và hoàn thành luận án.
Để hoàn thành luận án này không thể không nhắc tới sự hỗ trợ và khuyến khích
về tinh thần của những người thân trong gia đình và bạn bè.
Tôi xin Chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày........tháng…… năm 2020

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Thị Hòa

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIỆT TẮT TRONG LUẬN ÁN...........................................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................................vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ..................................................................................................vii
MỞ ĐẦU....................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TAI BIÊN MÔI TRƯỜNG VÀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG
KHU VỰC NGHIÊN CỨU........................................................................................................7

. Một số khái niệm, tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án...............................7
Một số khái niệm.................................................................................................. 7
Một số tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án...........................................7
. Tổng quan các tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác......................8
. Tổng quan tình hình nghiên cứu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác
khoáng sản trong nước và ngoài nước.....................................................................................9
Trên thế giới..........................................................................................................9
Tại Việt Nam.......................................................................................................14
. Nguyên tắc lựa chọn các phương pháp phân tích nguy cơ tai biến môi trường.......18
. Khái quát chung và hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứu..............................19
Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, nhân văn......................................................19
Khái quát đặc điểm địa chất - khoáng sản vùng nghiên cứu.............................. 21
Hiện trạng khai thác, chế biến khoáng sản.........................................................23
Hiện trạng môi trường tại các khu vực khai thác khoáng sản đặc trưng của vùng
nghiên cứu.........................................................................................................................28
. Kết luận chương 1....................................................................................................35
CHƯƠNG 2 CÁCH TIẾP CẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................... 37
. Cách tiếp cận trong nghiên cứu tai biến môi trường................................................37
. Phương pháp nghiên cứu..........................................................................................41
Phương pháp thu thập, xử lý và tổng hợp tài liệu...............................................41
Phương pháp nghiên cứu khảo sát địa chất môi trường..................................... 41
Phương pháp phân tích ảnh viễn thám kết hợp GIS...........................................42
Phương pháp nghiên cứu địa động lực...............................................................43
Phương pháp mô hình hóa môi trường...............................................................43
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................................57

3.1. Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác
khoáng sản.............................................................................................................................57
3.1.1. Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu các vị trí khai thác khoáng sản.........................57
3.1.2.

Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu các điều kiện môi trường................................. 59

3.1.3.

Kết quả xây dựng CSDL nền phân tích nguy cơ xảy ra tai biến.........................62

3.2.

Kết quả xác định các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ xảy ra tai biến tại vùng...........64

iii


3.2.1.

Nhóm các yếu tố tự nhiên...................................................................................64

3.2.2.

Nhóm các yếu tố liên quan đến công nghệ khai thác , chế biến khoáng sản......67

3.3. Kết quả đánh giá nguy cơ tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng
sản khu vực nghiên cứu.........................................................................................................70
3.3.1. Kết quả đánh giá nguy cơ xảy ra tai biến trượt lở liên quan đến hoạt động khai thác
khoáng sản khu vực nghiên cứu (Vùng Quỳ Hợp và vùng Tương Dương Nghệ An).......71

3.3.2.

Kết quả phân vùng lũ bùn đá tại vùng Nghiên cứu (Quỳ Hợp - Nghệ An)......100

3.3.3. Kết quả mô phỏng quá trình lan truyền một số chất gây ô nhiễm môi trường tại một
số bãi thải quặng đuôi các khu vực khai thác, chế biến khoáng sản............................... 104
3.3.4. Kết quả phân vùng dự báo nguy cơ ô nhiễm môi trường tại các khu vực khai thác
khoáng sản.......................................................................................................................115
3.4. Phân tích đặc điểm tai biến môi trường liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản
khu vực nghiên cứu............................................................................................................. 118
3.4.1. Đặc điểm tai biến môi trường liên quan đến công nghệ khai thác....................118
3.4.2.

Đặc điểm tai biến liên quan đến điều kiện địa chất và loại hình khoáng sản.. .120

3.5. Phân tích nguyên nhân gây tai biến môi trường tại khu vực Nghiên cứu................121
3.5.1. Nguyên nhân tự nhiên.......................................................................................121
3.5.2.

Các nguyên nhân liên quan đến hoạt động nhân sinh.......................................123

3.5.3.

Công tác quản lý nhà nước về khoáng sản và môi trường................................128

3.6. Xây dựng giải pháp giảm thiểu và phòng ngừa tai biến môi trường liên quan đến hoạt động
khai thác khoáng sản........................................................................................................... 130
3.6.1. Xây dựng và hoàn thiện các giải pháp tổng thể................................................132
3.6.2.

Các giải pháp cụ thể đối với hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực.......133

3.6.3.

Xây dựng các giải pháp giảm thiểu các tác nhân gây tai biến.......................... 138

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................................141
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................144
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN..................................150

iv


DANH MỤC CÁC TỪ VIỆT TẮT TRONG LUẬN ÁN
Ký Hiệu
AHP
AR5
CF
CHASM
CN
CSDL
CP KSTM

Tiếng Việt
Phương pháp phân tích thứ bậc
Báo cáo đánh giá lần thứ 5
Hệ số tin cậy
Mô hình kết hợp Thủy văn và ổn định
Công nghiệp
Cơ sở dữ liệu

Cổ phần khoáng sản thương mại

DNTN
DDA

Doanh nghiệp tư nhân
Phương pháp phân tích biến dạng
không liên tục
Mô hình số độ cao
Địa chất thủy văn
Địa chất công trình
Phương pháp phần tử hữu hạn
Hệ thống thông tin địa lý
Hệ thống xác định vị trí
Hợp tác xã

DEM
ĐCTV
ĐCCT
FEM
GIS
GPS
HTX
IPCC
JTC1
KTKS
LSI
NDVI
QCVN
QCKTVMT

SINMAP
TCVN
TCCLMT
TNHH
TNMT
TRIGRS
TT-BTNMT
UBND
VN
VLXD
XM

Tiếng Anh
Analytic Hierarchy Process
Fifth Assessment Report
Certainty Factor
Combined Hydrology and Stability Model
Industry
Database
Commercial and mineral joint stocks
(company)
Private enterprise
Discontinuous Deformation Analysis

Digital Elevation Model
Hydrogeology
Geological engineering
Finite Element Method
Geographic Information System
Global Positioning System

Co-operative association
Cooperative
Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí Intergovernmental Panel on Climate
hậu
Change
Ủy ban Hỗn hợp tai địa chất
Khai thác khoáng sản
Mining activities
Chỉ số nhạy cảm trượt lở đất
Chỉ số thảm thực vật chuẩn hóa
Normalized Difference Vegetation Index
Quy chuẩn Việt Nam
Vietnamese regulations
Quy chuẩn kỹ thuật về môi trường
Environmental technical regulations
Mô hình Khoanh vẽ chỉ số ổn định
Stability Index MAPping
Tiêu chuẩn Việt Nam
Vietnamese standards
Tiêu chuẩn chất lượng môi trường
Environmental quality standards
Trách nhiệm hữu hạn
Limited Liability (company)
Tài nguyên môi trường
Natural resources and environment
Mô hình ước tính lượng mưa xâm nhập Transient Rainfall Infiltration and Gridvà tính toán ổn định sườn dốc của vùng Based Regional Slope-Stability Model
theo sơ đồ lưới
Thông tư - Bộ tài nguyên Môi tường Circular, Ministry of Natural Resources
and Environment
Ủy ban nhân dân

People's Committee
Việt Nam
Vietnam
Vật liệu xây dựng
Building materials
Xi măng
Cement

v


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Khả năng áp dụng các phương pháp phân tích tai biến………………………………....19

Bảng 1.2. Tổng hợp số lượng, sản lượng các mỏ đang khai thác trên khu vực........................26
Bảng 1.3. Tóm tắt điểm mạnh, điểm yếu của các nhóm phương pháp.....................................36
Bảng 2.1. Chỉ tiêu của Saaty so sánh cặp đôi các yếu tố..........................................................49
Bảng 2.2. Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố............................................................ 49
Bảng 2.3. Giá trị RI ứng với từng số lượng chỉ tiêu n..............................................................50
Bảng 3.1. Các thành phần môi trường và yếu tố ảnh hưởng liên quan đến tai biến.................63
Bảng 3.2. Kết quả tính toán trọng số cho các yếu tố độ dốc.................................................... 82
Bảng 3.3. Kết quả tính toán trọng số cho các yếu tố vỏ phong hóa......................................... 82
Bảng 3.4. Kết quả tính toán trọng số cho các yếu tố thạch học................................................83
Bảng 3.5. Kết quả tính toán trọng số cho các yếu tố phân cắt sâu........................................... 84
Bảng 3.6. Ma trận sai số........................................................................................................... 85
Bảng 3.7. Độ tin cậy của các phương pháp dự báo.................................................................. 86
Bảng 3.8. Kết quả tính toán trọng số cho độ cao địa hình……………………………………..
..................................................................................................................................................92
Bảng 3.9. Kết quả tính toán trọng số cho độ dốc địa hình........................................................93
Bảng 3.10. Kết quả tính toán trọng số cho hướng dốc địa hình............................................... 93

Bảng 3.11. Kết quả tính toán trọng số cho mật độ dòng chảy..................................................93
Bảng 3.12. Kết quả tính toán trọng số cho yếu tố chỉ số thực vật - NDVI...............................94
Bảng 3.13. Kết quả tính toán trọng số cho yếu tố địa chất.......................................................94
Bảng 3.14. Kết quả tính toán trọng số cho điều kiện ĐCCT....................................................95
Bảng 3.15. Kết quả tính toán trọng số cho điều kiện ĐCTV....................................................95
Bảng 3.16. Kết quả tính toán trọng số cho mật độ đứt gãy...................................................... 96
Bảng 3.17. Kết quả tính toán trọng số cho đặc điểm vỏ phong hoá.........................................96
Bảng 3.18. Kết quả tính toán trọng số cho yếu tố lượng mưa..................................................97
Bảng 3.19. Kết quả tính toán trọng số cho loại hình đất.......................................................... 97
Bảng 3.20. Kết quả tính toán trọng số cho chiều dày tầng đất................................................. 97
Bảng 3.21. Kết quả tính toán trọng số cho thành phần cơ giới................................................ 97
Bảng 3.22. Ngưỡng phân bậc nguy cơ trượt lở tại khu vực nghiên cứu…………………………...99

Bảng 3.23. Bảng phân bậc nguy cơ trượt lở theo phương pháp Thống kê Bayes....................99
Bảng 3.24. Bảng phân bậc nguy cơ trượt lở theo phương pháp Hệ số tin cậy.........................99
Bảng 3.25. Kết quả phân tích mức độ tin cậy của các phương pháp được tổng hợp.............100
Bảng 3.26. Ma trận so sánh mức độ quan trọng của các yếu tố............................................. 101
Bảng 3.27. Ma trận chuẩn hoá và tính toán trọng số..............................................................101
Bảng 3.28. Kết quả tính toán trọng số đánh giá mức độ ảnh hưởng giữa các yếu tố theo ý kiến các
chuyên gia...............................................................................................................................102
Bảng 3.29. Kết quả tính toán trọng số đánh giá mức độ ảnh hưởng trong từng yếu tố..........102
Bảng 3.30. Tổng hợp khối lượng lấy mẫu môi trường tại mỏ thiếc sa khoáng Bản Cô.........105

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1-1. Hệ các phương pháp phân tích tai biến………………………………………………....
Hình 1-2. Sơ đồ vị trí khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An ......................................................................
Hình 1-3. Sơ đồ vị trí khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh .....................................................................

Hình 2-1. Sơ đồ nguyên tắc tiếp cận nghiên cứu thực hiện trong luận văn .....................................
Hình 2-2. Các bước trong phân tích tai biến môi trường ...............................................................
Hình 2-3. Các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ xảy ra tai biến ........................................................

19
29
32
37
38
38

Hình 2-4. Mô hình biểu diễn xác suất xuất hiện vị trí xảy ra tai biến theo mô hình thống kê Bayes…..44

Hình 2-5. Cấu trúc mạng nơron phân tích trượt lở . ...................................................................... 47
Hình 2-6. Sơ đồ mô tả sự lan truyền của chất ô nhiễm trong đất ................................................... 53
Hình 2-7. Quy trình tính toán lan truyền của chất ô nhiễm sử dụng bộ phần mềm GeoStudio 2012 56
Hình 3-1. Các vị trí khai thác khoáng sản (sáng màu và loang lổ) tại Quỳ Hợp trên ảnh Landsat 8 OLI
(10/02/2017) .............................................................................................................................. 57
Hình 3-2. Vị trí các điểm mỏ tại khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An đến năm 2017. Hình tròn thể hiện các vị
trí khai thác thiếc, hình vuông thể hiện các vị trí khai thác đá hoa, hình tam giác thể hiện các vị trí

khai thác đá xây dựng thông thường và hình chữ nhật thể hiện các xưởng chế biến khoáng sản. .... 58
Hình 3-3. Một phần cơ sở dữ liệu các điểm mỏ tại khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An ........................... 58
Hình 3-4. Một phần cơ sở dữ liệu các điểm mỏ tại khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh .......................... 59
Hình 3-5. Cấu trúc các trường dữ liệu các điểm mỏ tại Thạch Khê, Hà Tính ................................. 59
Hình 3-6. Các vị trí có kết quả phân tích mẫu nước mặt (a), nước ngầm (b) và nước thải (c) tại khu
vực nghiên cứu ........................................................................................................................... 60
Hình 3-7. Minh họa về cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích mẫu nước mặt ............................... 60
Hình 3-8. Minh họa một phần về cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích mẫu nước ngầm ............. 61
Hình 3-9. Minh họa về một phần cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích mẫu nước thải ................ 61

Hình 3-10. Các vị trí có kết quả phân tích mẫu đất (a) và chất thải rắn (b) tại khu vực Thạch Khê, Hà

Tĩnh ........................................................................................................................................... 61
Hình 3-11. Minh họa một phần về cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích mẫu đất ........................ 62
Hình 3-12. Minh họa một phần về cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích chất thải rắn ................. 62
Hình 3-13. Ảnh Landsat tổ hợp kênh 541 các khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh ................................. 63
Hình 3-14. Sơ đồ thành phần thạch học khu vực nghiên cứu ........................................................ 73
Hình 3-15. Sơ đồ mật độ đứt gãy và lineament ............................................................................ 74
Hình 3-16. Sơ đồ vỏ phong hóa .................................................................................................. 74
Hình 3-17. Sơ đồ địa chất công trình khu vực nghiên cứu ........................................................... 75
Hình 3-18. Sơ đồ địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu............................................................... 76
Hình 3-19. Sơ đồ loại hình đất (a), độ dày tầng đất (b) và thành phần cơ giới đất (c) khu vực ....... 77
Hình 3-20. Sơ đồ hướng dốc địa hình………………………………………………………...78
Hình 3-21. Sơ đồ hệ thống sông suối khu vực nghiên cứu ............................................................ 79
Hình 3-22. Sơ đồ lớp phủ thực vật khu vực nghiên cứu ................................................................ 79
Hình 3-23. Sơ đồ phân bố mưa lớn nhất trong 24h (a), sơ đồ biểu thị số ngày mưa >75mm (b) và Sơ

đồ biểu thị số ngày mưa >100mm (c) ..........................................................................................
Hình 3-24. Sơ đồ hệ thống giao thông khu vực nghiên cứu ..........................................................
Hình 3-25. Sơ đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực nghiên cứu .......................................................
Hình 3-26. Các vị trí khai thác khoáng sản tại khu vực Quỳ Hợp ..................................................

80
81
81
81

Hình 3-27. Sơ đồ dự báo nguy cơ và vị trí các điểm xảy ra tai biến theo kết quả tính toán của mô hình

ANN .......................................................................................................................................... 87

Hình 3-28. Biểu đồ phân bố nguy cơ xảy ra tai biến theo chỉ số nhạy cảm (LSI) ........................... 87
Hình 3-29. Phương pháp phân bậc theo phân phối chuẩn ............................................................. 87

vii


Hình 3-30. Sơ đồ phân vùng nguy cơ xảy ra tai biến...............................................................88
Hình 3-31. Bản đồ địa hình (a) và độ dốc (b) khu vực nghiên cứu..........................................90
Hình 3-32. Sơ đồ mạng lưới sông suối (a) và mật độ sông suối (b).........................................91
Hình 3-34. Sơ đồ thảm thực vật khu vực nghiên cứu...............................................................91
Hình 3-35. Sơ đồ dự báo nguy cơ trượt lở theo mô hình Thống kê Bayes (a) và phương pháp Hệ số

tin cậy (b)..................................................................................................................................98
Hình 3-36. Kết quả phân bậc nguy cơ trượt lở theo mô hình Thống kê Bayes (a) và phương pháp Hệ

số tin cậy (b)............................................................................................................................. 99
Hình 3-37. Sơ đồ dự báo nguy cơ lũ bùn đá: a) hàng năm, b) mùa mưa và c) mùa khô........103
Hình 3-38. Sơ đồ dự báo nguy cơ lũ bùn đá: a) Lượng mưa lớn nhất trong 24h, b) số ngày mưa lớn

trên 75mm và c) số ngày mưa lớn trên 100mm......................................................................103
Hình 3-39. Sơ đồ vị trí khai thác và các khu bị ô nhiễm tại mỏ thiếc sa khoáng, xã Châu Thành, Quỳ
Hợp, Nghệ An.........................................................................................................................105
Hình 3-40. Quy trình xác định đường cong đặc trưng đất - nước và hàm hệ số thấm...........108
Hình 3-41. Hàm hệ số thấm và lực hút dính...........................................................................108
Hình 3-42. Hàm khối lượng nước và lực hút dính................................................................. 109
Hình 3-43. Các điều kiện biên và lưới tính toán cho mặt cắt bãi thải mỏ thiếc sa khoáng Bản Cô. 109
Hình 3-44. Áp lực nước trong đất sau khi mô phỏng.............................................................109
Hình 3-45. Kết quả mô phỏng phát tán sau 250 ngày (a), 500 ngày (b), 750 ngày (c), 1000 ngày (d),
1250 ngày (e) và 1500 ngày (f).............................................................................................. 110
Hình 3-46. Sơ đồ vị trí bãi thải và các diện tích ô nhiễm môi trường tại mỏ Đá vôi Châu Hồng, xã

Châu Tiến, Quỳ Hợp, Nghệ An.............................................................................................. 112
Hình 3-47. Các điều kiện biên và lưới tính toán cho mặt cắt bãi thải mỏ đá vôi trắng Châu Hồng 113
Hình 3-48. Áp lực nước trong đất sau khi mô phỏng.............................................................113
Hình 3-49. Kết quả mô phỏng phát tán sau 250 ngày (a), 500 ngày (b), 750 ngày (c), 1000 ngày (d),
1250 ngày (e), 1500 ngày (f), 1750 ngày (g) và 2000 ngày (h),.............................................114
Hình 3-50. Các vùng dự báo nguy cơ ô nhiễm môi trường liên quan đến các hoạt động khai thác
khoáng sản tại Quỳ Hợp, Nghệ An.........................................................................................116
Hình 3-51. Các vùng dự báo nguy cơ ô nhiễm môi trường liên quan đến các hoạt động khai thác
khoáng sản tại Thạch Khê, Hà Tĩnh....................................................................................... 117
Hình 3-52. Các chiến lược giảm thiểu rủi ro tai biến liên quan đến các hoạt động khoáng...130

Hình 3-53. Một số vị trí xảy ra tai biến liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản. .137
Hình 3-54. Nguy cơ vỡ đập hồ lắng và bãi thải quặng đuôi tại khu vực bản Na Kỳ, xã Liên Hợp
................................................................................................................................................ 137
Hình 3-55. Các vị trí có nguy cơ tai biến tại các xã a) Châu Hồng và b) Châu Lộc………. .138
Hình 3-56. Sơ đồ bố trí bãi nổ mìn vi sai phi điện điển hình................................................. 139

viii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Ngành công nghiệp khai thác mỏ đã và đang ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong
nền kinh tế của nước ta và là nguồn lực quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa đất nước.
Tuy nhiên, bên cạnh mặt tích cực, thì hoạt động khai thác khoáng sản cũng gây ra nhiều tác
động xấu ảnh hưởng tới môi trường sinh thái và cả tính mạng, tài sản của con người. Hoạt
động khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên khoáng sản nói chung đều có tác động mạnh mẽ
đến môi trường tự nhiên; trong đó có môi trường sống. Bên cạnh đó, do công tác đánh giá
nguy cơ tai biến môi trường chưa được quan tâm và thực hiện tốt. Vì vậy, vấn đề ô nhiễm môi
trường trong hoạt động khai thác mỏ ngày càng gia tăng cả về số lượng và quy mô; trong đó,

đặc biệt nghiêm trọng tại khu vực Nghệ An - Hã Tĩnh, một trong những khu vực tập trung lớn
và đa dạng các hoạt động khai thác khoáng sản của nước ta. Yếu tố chính gây tác động đến
môi trường là các dạng tai biến từ khai trường khai thác khoáng sản, các bãi thải, khí độc hại,
bụi và nước thải mỏ... làm phá vỡ cân bằng điều kiện sinh thái vốn đã được hình thành từ
hàng chục triệu năm, gây ra sự ô nhiễm nặng nề đối với môi trường đất, nước, không khí… và
ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của con người.

Trên thế giới, việc nghiên cứu các tai biến môi trường do hoạt động khai thác
khoáng sản được chú ý từ rất sớm và hiện đã áp dụng nhiều phương pháp có tính khoa
học cao vào việc ước lượng và dự báo nguy cơ. Nhưng ở nước ta, vấn đề này mới chỉ
được chú trọng trong khoảng 10 năm trở lại đây khi các hoạt động tai biến xảy ra liên
tục hàng năm và gây ra rất nhiều thiệt hại nghiêm trọng về người và của. Các thiệt hại
về tính mạng con người và tài sản do các dạng tai biến môi trường gây ra thường
nghiêm trọng hơn so với nhận thức và đánh giá hiện nay của xã hội. Sự quan tâm của
cộng đồng về các sự cố môi trường chỉ được chú ý sau khi các thảm hoạ nghiêm trọng
đã diễn ra cho thấy các nguy cơ về tai biến môi trường chưa được đánh giá đúng mức,
chưa được nghiên cứu một cách bài bản, hệ thống; đặc biệt công tác nghiên cứu dự báo
tai biến và rủi do liên quan khai thác khoáng sản gần như còn bỏ ngỏ.
Tình hình thực tế trong những năm gần đây cho thấy vấn đề ảnh hưởng và nguy cơ ô
nhiễm môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản diễn ra ngày càng phức tạp,
hiện tượng tai biến môi trường do khai thác khoáng sản xảy ra với tần suất, cường độ và mật
độ ngày càng cao, gây thiệt hại lớn và ngày càng nghiêm trọng hơn. Đi kèm với sự tăng
trưởng cao về công suất khai thác là các nguy cơ xảy ra tai biến môi trường tại các khai
trường, khu chế biến khoáng sản, bãi thải, các đường lò trong khai thác hầm lò…, nguy cơ
phá vỡ các đập quặng đuôi cũng như khả năng sụt, lún trong khai thác hầm lò và hậu quả của
chúng lên bề mặt đất còn có khả năng gây ra sự phát tán các chất độc hại ra môi trường xung
quanh, gây ô nhiễm môi trường tại các diện tích khai thác trong khu vực nghiên cứu. Tuy
nhiên, vấn đề nghiên cứu nhận dạng và dự báo mức độ ô nhiễm môi trường trong khai thác
khoáng sản và đề xuất các biện pháp phòng ngừa trên cơ sở định lượng hoá mối quan hệ giữa
tai biến môi trường và các yếu tố liên quan ở nước ta chưa được quan tâm đúng mức. Các

1


công trình nghiên cứu về tai biến môi trường đã tiến hành chủ yếu mang tính khu vực,
đa số mới đề cập được các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ tai biến, chưa có các ước
lượng về mức độ tổn thương môi trường cũng như đánh giá thiệt hại từ các rủi ro môi
trường. Do vậy, các giải pháp phòng ngừa nêu ra còn mang tính định hướng chung,
khả năng áp dụng vào thực tế khó khăn và hiệu quả không cao.
Vì vậy, để khắc phục được những hạn chế nêu trên, việc nghiên cứu đặc điểm
phân bố, các tác nhân làm phát tán các chất độc hại vào môi trường sống nhằm khoanh
vùng nguy cơ tai biến môi trường và dự báo nguy cơ tai biến môi trường, xây dựng
giải pháp phòng ngừa và biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng của chúng đến môi trường
do hoạt động khai thác khoáng sản là hết sức cần thiết. Đây là vấn đề có tính khoa học
và ý nghĩa thiết thực, làm cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch phục vụ phát triển
bền vững kinh tế-xã hội của vùng nghiên cứu nói chung và các khu vực có hoạt động
khai thác khoáng sản nói riêng, giúp cơ quan quản lý nhà nước trong công tác cấp giấy
phép hoạt động khoáng sản (thẩm định các Dự án đầu tư, thiết kế mỏ, luận án đánh giá
tác động môi trường (ĐTM), lập đề án cải tạo, phục hồi môi trường sau khai thác mỏ
hoặc kiến nghị các khu vực không đủ điều kiện để tiến hành hoạt động khoáng sản.
Từ những vấn đề nêu trên việc nghiên cứu nguy cơ tai biến môi trường liên quan đến
hoạt động khai thác khoáng sản có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Vì vậy, đề tài
“Nghiên cứu đánh giá tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản
khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh và xây dựng giải pháp giảm thiểu” là hết sức cấp thiết, từ đó
có kế hoạch sử dụng và các biện pháp quản lý môi trường một cách hợp, phục vụ mục tiêu
phát triển kinh tế bền vững cho khu vực nghiên cứu nói riêng và xã hội nói chung.
2. Mục tiêu của luận án
- Mục tiêu chung:
Xác định được các yếu tố nguy cơ và phân tích khả năng xảy ra tai biến từ đó
khoanh vùng nguy cơ xảy ra tai biến môi trường do hoạt động khai thác khoáng sản

khu vực Nghệ An – Hà Tĩnh và xây dựng các giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu.
- Mục tiêu cụ thể:
+ Xác định được các yếu tố nguy cơ gây tai biến môi trường liên quan hoạt
động khai thác khoáng sản tại khu vực nghiên cứu.
+ Phân tích các dạng tai biến biến môi trường có khả năng xảy ra do hoạt động
khai thác khoáng sản tại khu vực nghiên cứu
+ Khoanh vùng nguy cơ xảy ra tai biến môi trường liên quan đến hoạt động
khai thác khoáng sản tại khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh.
+ Nghiên cứu xây dựng các giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu.
3. Nội dung nghiên cứu
- Xây dựng cơ sở dữ liệu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác
khoáng sản tại khu vực nghiên cứu.

2


- Nghiên cứu xác định các dạng tai biến địa chất do hoạt động khai thác khoáng
sản (sạt lở sườn tầng khai thác, bãi thải, sập đường lò, bục nước trong khai thác hầm
lò, sự phá vỡ các hồ chứa quặng đuôi, biến dạng bề mặt địa hình,…).
- Đánh giá nguy cơ tai biến môi trường đặc trưng (đất, nước, không khí...) tại
một số khu vực khai thác khoáng sản ở khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh và ảnh hưởng của
chúng đến hệ sinh thái và sức khoẻ cộng đồng.
- Đánh giá các yếu tố nguy cơ và phân tích khả năng xảy ra tai biến môi trường
bằng phương pháp chuyên gia và các bài toán định lượng do hoạt động khai thác
khoáng sản tại khu vực nghiên cứu.
- Dự báo mức độ ô nhiễm môi trường dựa trên việc xây dựng các mô hình dự
báo khả năng biến động địa chất, phân tích mức độ ổn định đối với các khai trường,
bãi thải, hồ chứa quặng đuôi và khu vực chế tuyển quặng; cũng như khả năng phát tán
các chất gây ô nhiễm vào môi trường.
- Khoanh định các diện tích có khả năng gây tai biến liên quan đến hoạt động

khai thác khoáng sản.
- Xây dựng các giải pháp giảm thiểu tai biến môi trường do các hoạt động khai
thác khoáng sản tại khu vực Nghệ An - Hã Tĩnh.
4. Phương pháp nghiên cứu
a. Phương pháp thu thập, xử lý và tổng hợp tài liệu:
-Thu thập tổng hợp kết quả đo vẽ bản đồ địa chất và khoáng sản khu vực nghiên
cứu bao gồm đặc điểm địa chất khoáng sản, các điều kiện địa chất công trình, thuỷ
văn, địa mạo, vỏ phong hoá, điều kiện khai thác mỏ;
- Tài liệu về thăm dò và khai thác khoáng sản;
- Các tài liệu về khí tượng thủy văn khu vực, địa hình, ảnh viễn thám các khu
vực xung quanh các khu mỏ;
- Thu thập, phân tích tổng hợp tài liệu đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai
khoáng tới môi trường trong khu vực nghiên cứu.
b. Phương pháp nghiên cứu khảo sát địa chất môi trường:
Phương pháp này được tiến hành nhằm xác định sự phân bố trong không gian
của các tai biến môi trường đã xảy ra, các vị trí, đặc điểm địa hình, địa mạo, cấu trúc
địa chất bất lợi; từ đó xác định các yếu tố nguy cơ ảnh hưởng đến việc hình thành các
tai biến. Thu thập các loại mẫu phân tích.
Các phương pháp khảo sát thực địa bao gồm:
- Lộ trình địa chất môi trường tổng quan trên toàn bộ diện tích nghiên cứu và lộ
trình nghiên cứu chi tiết trong các khu mỏ đang khai thác được lựa chọn;
- Tiến hành quan trắc (định kỳ) môi trường không khí, đất, nước theo các quy
chuẩn về chất lượng môi trường hiện hành tại một số các mỏ trong khu vực nghiên cứu;
- Lấy, gia công và phân tích các chỉ tiêu môi trường các loại mẫu đất, nước,
thực vật và mẫu bụi cho một số mỏ đại diện tại khu vực nghiên cứu.
c. Phương pháp phân tích ảnh viễn thám và nghiên cứu địa mạo cảnh quan:

3

Phương pháp phân tích viễn thám được áp dụng nhằm xác định các yếu tố kiến
tạo, biến đổi lớp phủ thực vật, mạng lưới thủy văn trên mặt và mối liên quan của chúng
với các dạng tai biến địa chất. Phương pháp này được áp dụng cho cả nghiên cứu khái
quát và nghiên cứu chi tiết. Đây là phương pháp có hiệu quả rất cao với các khu vực có
độ che phủ kém, địa hình phân cắt mạnh, khó khăn trong quá trình khảo sát. Đồng
thời, dựa vào điều kiện địa hình khu vực nghiên cứu, vị trí phân bố của mỏ và điểm
quặng khoáng sản tiến hành phân tích dự báo mức độ phát tán của chất ô nhiễm trên cơ
sở ứng dụng công nghệ GIS và phân tích ảnh viễn thám.
d. Phương pháp nghiên cứu địa động lực:
Phương pháp nghiên cứu này được tiến hành nhằm xác định mối liên quan giữa các
điều kiện thủy văn và tính chất cơ lý của đất đá đến các tai biến động lực có trong vùng
nghiên cứu. Các tài liệu địa chất thủy văn, địa chất công trình chủ yếu thu thập và tổng
hợp từ các công việc đã được tiến hành trước đây. Các tài liệu về các tầng chứa nước, chất
lượng nước… các tính chất cơ lý của đất đá, quặng sẽ được bổ sung thông qua việc khảo
sát tổng quan trên toàn diện tích và cho từng khu vực lựa chọn nghiên cứu chi tiết.
e. Phương pháp mô hình hóa môi trường:
Đây là phương pháp nghiên cứu xuyên suốt luận án thông qua việc xây dựng cơ sở dữ
liệu về hiện trạng tai biến cũng như các yếu tố liên quan như địa chất, địa hình, địa mạo, điều
kiện thảm phủ, khí hậu thủy văn… và được phân tích bằng các mô hình tính toán định lượng
gồm mô hình thống kê Bayes (WoE), mô hình hồi quy logic (LG), mô hình mạng nơron nhân
tạo (ANN), mô hình hệ số tin cậy (CF), mô hình đánh giá đa chi tiêu (MCDA) và biểu diễn
kết quả trên nền GIS nhằm xác định hiện trạng cũng như phân vùng nguy cơ xảy ra tai biến.
Ngoài ra, NCS còn tiến hành xây dựng các mô hình địa môi trường cụ thể là mô hình phân tử
hữu hạn CTRAN/W với mục đích làm sáng tỏ cơ chế phát tán các chất gây ô nhiễm đến môi
trường xung quanh do các hoạt động khai thác khoáng sản tại các khu vực nghiên cứu và mối
liên quan của các dạng tai biến với cấu trúc địa chất, đặc điểm địa hình-địa mạo, đặc điểm
quặng hoá và phương pháp khai thác, chế tuyển quặng.

f. Phương pháp chuyên gia:
Luận án trải rộng trên nhiều lĩnh vực như địa chất khoáng sản, địa hóa môi trường

và cảnh quan địa mạo, khai thác khoáng sản, kỹ thuật môi trường; do vậy để xử lý, luận
giải, tổng hợp tài liệu đưa ra các luận án, đánh giá rủi ro môi trường trong khai thác, cũng
như các khuyến cáo về ảnh hưởng của các quá trình khai thác đối với môi trường, khuyến
cáo về quy hoạch dân cư, sản xuất nông nghiệp, khai khoáng, bảo vệ môi trường cần tranh
thủ được sự đóng góp của các chuyên gia thuộc các lĩnh vực trên. Phương pháp chuyên
gia được thể hiện dưới các hình thức tổ chức các buổi hội thảo chuyên đề, mời các chuyên
gia phân tích xử lý, luận giải tổng hợp tài liệu đưa ra sản phẩm dưới dạng chuyên đề.
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a. Đối tượng nghiên cứu
* Các dạng tai biến môi trường liên quan hoạt động khoáng sản
- Tai biến địa chất tại các khu vực khai thác, chế biến:

4


+ Sạt lở sườn tầng khai thác, bãi thải, sập đường lò, bục nước trong khai thác hầm lò...
+ Sự phá vỡ của các hồ chứa quặng đuôi.
+ Sập, lún, sụt trong khai thác hầm lò và hậu quả của chúng lên bề mặt đất.

- Tích tụ và phát tán chất thải rắn và chất thải nguy hại.
- Ô nhiễm đất, nước và không khí, cũng như tiềm năng về dòng thải mỏ:
+ Sự ô nhiễm môi trường không khí, đất và nước (mặt, ngầm) do sự phát tán
của các hạt bụi, các hợp chất kim loại; đặc biệt kim loại độc hại (kim loại nặng, phóng
xạ) và dòng thải acid.
+ Sự lan truyền các chất gây ô nhiễm có hại cho con người và môi truờng tự nhiên.
+ Sự acid hoá các thuỷ vực và đất, đặc biệt các khu vực sản xuất nông nghiệp
và khu tập trung dân cư sinh sống.
* Các sự cố môi trường khác ảnh hưởng đến tính mạng và sức khoẻ con
người. b. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu là các vùng có hoạt động khai thác khoáng sản khai thác

khoáng sản, trong đó tập trung nghiên cứu chi tiết tại một số mỏ tiêu biểu theo loại hình
khoáng sản và công nghệ khai thác ở khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh; trọng tâm là vùng khai
thác đá làm vật liệu xây dựng, đá ốp lát, khai thác khoáng sản kim loại như thiếc tại Quỳ
Hợp (Nghệ An), khai thác khoáng sản ven biển Thạch Hà - Cẩm Xuyên (Hà Tĩnh).
6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án
- Ý nghĩa khoa học:
+ Phát triển và hoàn thiện hệ phương pháp phân tích, xử lý tài liệu, xác định các
yếu tố gây tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản.
+ Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao độ tin cậy của các phương pháp phục vụ công
tác đánh giá ảnh hưởng của tai biến môi trường, làm rõ các các yếu tố gây tai biến địa chất và ô
nhiễm môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản; là cơ sở khoa học và thực tiễn để xây
dựng các giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu tác động môi trương trong hoạt động khai thác khoáng
sản ở khu vực nghiên cứu nói chung, trên phạm vi toàn quốc nói chung.

- Ý nghĩa thực tiễn:
+ Cung cấp cho các nhà quản lý và các doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực khoáng sản
hệ phương pháp xác định các yếu tố gây tai biến môi trường liên quan hoạt động khoáng sản.

+ Là tài liệu tham khảo cho công tác đánh giá ảnh hưởng của tai biến môi trường
do hoạt động thăm dò khai thác khoáng sản, phục vụ quy hoạch thăm dò, khai thác chế
biến khoáng sản khu vực nghiên cứu nói riêng và trên phạm vi toàn quốc nói chung.
7. Tính mới của luận án
1. Luận án đã sử dụng kết hợp phương pháp nghiên cứu định lượng (toán thống kê) và
mô hình số trong dự báo và khoanh vùng nguy cơ xảy ra tai biến môi trường, bao gồm mô
hình thống kê Bayes (W0E), phương pháp Hệ số tin cậy (CF), mô hình hồi quy logic (LG) và
mạng nơron nhân tạo (ANN) để đánh giá nguy cơ trượt lở; đánh giá nguy cơ xảy ra lũ bùn đá
khi có sự cố vỡ các đập quặng đuôi bằng phương pháp phân tích đa chỉ tiêu (MCDA) và mô

5

hình phần tử hữu hạn CTRAN/W để mô phỏng quá trình di chuyển của các chất gây ô
nhiễm từ các bãi thải ra môi trường.
2. Luận án đã tích hợp nhiều tư liệu mới, xây dựng cơ sở dữ liệu về tác động của hoạt

động khai thác khoáng sản tới môi trường tự nhiên tại khu vực nghiên cứu. Các yếu tố ảnh
hưởng tới các dạng tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản được
xác định dựa trên các phương pháp phân tích ảnh viễn thám và công nghệ GIS. Trong đó,
nguồn tư liệu ảnh viễn thám đa thời gian đã được sử dụng để phân tích sự biến động của
các diện tích khai thác khoáng sản, các khu vực khai thác trái phép không được cập nhật
trong các báo cáo của các cơ quan quản lý nhà nước. Kết quả tổng hợp về các dạng tai
biến môi trường liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực nghiên cứu
đã được xác định với 4 dạng nguy cơ chính gồm: i) khả năng phát tán khói bụi trong
không khí; ii) khả năng phát tán các chất ô nhiễm theo mạng lưới sông suối; iii) nguy cơ
xảy ra trượt lở tại các sườn tầng khai thác và các vị trí đổ thải và iv) nguy cơ xảy ra lũ bùn
đá khi có sự cố sạt lở bãi thải và vỡ các hồ chứa quặng đuôi.
3. Từ kết quả nghiên cứu, luận án đã xây dựng và đề xuất 03 nhóm giải pháp
nhằm giảm thiểu tai biến môi trường do các hoạt động khai thác khoáng sản tại khu
vực Nghệ An - Hã Tĩnh, gồm i) Nhóm giải pháp công trình; ii) Nhóm giải pháp phi
công trình và iii) nhóm giải pháp về cơ chế chính sách.
8. Cấu trúc của luận án
Luận án gồm 143 trang, 36 bảng, 66 hình, 85 tài liệu tham khảo và phụ lục. Luận
án bao gồm các phần chính sau: Mở đầu (06 trang), Chương 1 - Tổng quan về tai biến môi
trường và hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứu (30 trang), Chương 2 - Phương pháp
nghiên cứu (20 trang), Chương 3 - Kết quả và thảo luận (84 trang) và Kết luận,kiến nghị
(03 trang). Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận án được trình bày thành 03 chương:

Chương 1. Tổng quan về tai biến môi trường trong hoạt động khai thác
khoáng sản và hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứu
Chương 2. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên

cứu Chương 3. Kết quả và thảo luận

6


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TAI BIÊN MÔI
TRƯỜNG VÀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHU
VỰC NGHIÊN CỨU
. Một số khái niệm, tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án
Một số khái niệm
- Tai biến môi trường: Tai biến môi trường là biểu hiện về điều kiện, hoàn cảnh, hiện
tượng, vụ việc hoặc quá trình, được xuất hiện, diễn biến trong thiên nhiên, trong xã hội, có
tiềm năng gây hại, gây nguy hiểm đe dọa đối với an toàn sức khỏe, tính mạng con người, tài
sản kinh tế, tài sản văn hóa - xã hội của một bộ phận cộng đồng loài người, hoặc có nguy cơ
đe dọa, thậm chí phá vỡ tính ổn định, an toàn một bộ phận, cho đến toàn cục mang tính hệ
thống môi trường tự nhiên, môi trường văn hóa xã hội và môi trường nhân sinh ([1], [2]).
- Tai biến môi trường trong hoạt động khoáng sản: là các dạng tai biến môi

trường nêu trên được xuất hiện, diễn biến có liên quan hoạt động thăm dò, khai thác và
chế biến khoáng sản.
- Khoáng sản: khoáng sản là khoáng vật, khoáng chất có ích được tích tụ tự nhiên
hàng ngàn, hàng nghìn năm ở thể rắn, thể lỏng, thể khí tồn tại trong lòng, trên mặt đất.
Khoáng sản là tài nguyên hầu hết không tái tạo được, là tài sản quan trọng của quốc gia.
- Hoạt động khoáng sản: Theo quy định của pháp luật về Khoáng sản (Điều 2,
Luật Khoáng sản) thì Hoạt động khoáng sản bao gồm hoạt động thăm dò khoáng sản,
hoạt động khai thác khoáng sản và chế biến khoáng sản.
- Thăm dò khoáng sản là hoạt động nhằm xác định trữ lượng, chất lượng
khoáng sản và các thông tin khác phục vụ khai thác khoáng sản.
- Khai thác khoáng sản là hoạt động nhằm thu hồi khoáng sản, bao gồm xây
dựng cơ bản mỏ, khai đào, phân loại, làm giàu và các hoạt động khác có liên quan.

- Chế biến khoáng sản: Chế biến khoáng sản là quá trình sử dụng riêng biệt
hoặc kết hợp các phương pháp cơ-lý-hóa để làm thay đổi tính chất của khoáng sản sau
khi khai thác nhằm tạo ra các sản phẩm có quy cách, chỉ tiêu kỹ thuật phù hợp với yêu
cầu sử dụng và có giá trị thương mại cao hơn khoáng sản sau khai thác.
+ Quặng đuôi: Quặng đuôi, còn được gọi là tailings, quặng cuối, là vật liệu được
thải ra trong quá trình chế biến khoáng sản. Trong quặng đuôi vẫn còn hàm lượng khoáng
sản có ích vì quá trình chế biến khoáng sản không bao giờ đạt hiệu quả 100%.
+ Bãi thải: Bãi thải (waste dump) là khu vực dùng để chứa đất đá thải và các
tạp chất khác trong quá trình khai thác, sàng tuyển và chế biến khoáng sản (theo Quy
chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 04:2017/BCT an toàn trong khai thác mỏ).
+ Đứt gãy: Đứt gãy (còn gọi là biến vị, đoạn tầng hoặc phay) là một hiện tượng
địa chất liên quan tới các quá trình kiến tạo trong vỏ trái đất. Đứt gãy chia làm nhiều
loại: Đứt gãy thuận, đứt gãy nghịch, đứt gãy trượt bằng...
Một số tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án
Theo Luật Bảo vệ Môi trường mới nhất ban hành năm 2014, tiêu chuẩn môi
trường là giới hạn cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về
hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền
quy định làm căn cứ để bảo vệ môi trường.

7


- Môi trường không ô nhiễm: là môi trường có các thông số nằm trong trong
mức cho phép của tiêu chuẩn về chất lượng môi trường (TCCLMT).
- Môi trường ô nhiễm: là môi trường có một hoặc nhiều chất gây ô nhiễm vượt
quá TCCLMT.
- Môi trường ô nhiễm nghiêm trọng: là môi trường có hàm lượng của 1 hoặc
nhiều hóa chất, kim loại nặng vượt quá TCCLMT từ 3 lần trở lên hoặc nhiều chất ô
nhiễm khác vượt quá TCCLMT từ 5 lần trở lên.
- Môi trường ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng (hàm lượng của 1 hoặc nhiều hóa

chất, kim loại nặng vượt quá TCCLMT từ 5 lần trở lên, hoặc nhiều chất ô nhiễm khác
vượt quá TCCLMT từ 10 lần trở lên.
Mức độ ô nhiễm môi trường được xác định chi tiết cho từng thông số dựa trên
cơ sở so sánh giữa kết quả phân tích mẫu với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về
TCCLMT. Đối với nước mặt so sánh theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT; nước ngầm
theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT; nước thải công nghiêp theo QCVN 402011/BTNMT; đất và chất thải rắn theo QCVN 03-MT:2015/BTNMT; môi trường
không khí xung quanh theo QCVN 05:2013/BTNMT và QCVN 26:2010/BTNMT. Cụ
thể, hàm lượng xác định các mức ô nhiễm của các thông số môi trường được trình bày
cụ thể tại bảng 1 phần phục lục của luận án.

. Tổng quan các dạng tai biến môi trường liên quan đến hoạt
động khai thác khoáng sản
Công nghiệp khai thác khoáng sản tăng trưởng mới cả về quy mô và việc áp dụng các
công nghệ tiên tiến đã góp phần quan trọng vào công cuộc đổi mới đất nước. Tuy vậy, hoạt
động khoáng sản đã gây tiêu cực đến môi trường, làm cạn kiệt tài nguyên, gây ảnh hưởng
không tốt đến sức khỏe và an toàn của người lao động. Có nhiều cách để phân chia các dạng
tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản tuy nhiên với đặc thù của vùng
nghiên cứu nên vấn đề tác động môi trường tự nhiên do hoạt động khai thác khoáng sản được
chia ra 3 dạng: Các tai biến vật lý, tai biến hóa học và tai biến sinh thái [3].

- Tai biến vật lý: Các dạng tai biến vật lý liên quan đến quá trình khai thác
khoáng sản bao gồm các hiện tượng như đổ lở, trượt tại các moong khai thác, lũ bùn đá
do các bãi thải mỏ bị phá vỡ....
- Các dạng tai biến hóa học:
Với đặc thù là khai thác và chế biến đá, các dự án khi đi vào hoạt động sẽ phát
sinh các nguồn ô nhiễm như bụi và khí thải phát sinh chủ yếu từ các hoạt động của
phương tiện vận chuyển, từ quá trình nổ mìn, nghiền sang, bốc xúc…
Sự phá vỡ cấu trúc của đất đá chứa quặng khi tiến hành đào bới và khoan nổ sẽ
thúc đẩy các quá trình hoà tan, rửa lũa các thành phần chứa trong quặng và đất đá, quá
trình tháo khô mỏ, đổ các chất thải vào nguồn nước, chất thải rắn, bụi thải không được

quản lý, xử lý chặt chẽ, tham gia vào thành phần nước mưa, nước chảy tràn cung cấp
cho nguồn nước tự nhiên... là những tác động hoá học làm thay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của nguồn nước xung quanh các khu mỏ. Việc khai thác và tuyển
quặng vàng phải dùng đến thuốc tuyển chứa Hg, ngoài ra, các nguyên tố kim loại nặng
như asen, antimoan, các loại quặng sunfua, có thể rửa lũa hoà tan vào nước.

8


- Các tai biến sinh thái liên quan đến môi trường:
Hoạt động khai thác khoáng sản và các hoạt động liên quan ảnh hưởng đến hệ sinh
thái dưới với mức độ khác nhau: Bị phá huỷ hoàn toàn hoặc bị ảnh hưởng xấu đến sự sinh
trưởng và phát triển. Không những thế, các chất thải của quá trình khai thác như bụi, khí thải,
chất thải rắn cũng có ảnh hưởng nhất định tới hệ thực vật khu vực xung quanh do khả năng
lan truyền trong môi trường. Bụi là một trong những tác nhân gây ô nhiễm nguy hiểm, như
đối với thực vật, bụi lắng đọng trên lá làm giảm khả năng quang hợp của cây, làm giảm năng
suất cây trồng. Chất thải rắn và khí độc hại làm ảnh hưởng tới sự sinh sản của các loài động
vật. Tiếng ồn và chấn động khi nổ mìn cũng ảnh hưởng đến sức khỏe tinh thần của người dân.
Bên cạnh đó, quá trình khai thác khoáng sản chiếm dụng đất nông nghiệp và lâm nghiệp.

. Tổng quan tình hình nghiên cứu tai biến môi trường liên quan đến

hoạt động khai thác khoáng sản trong nước và ngoài nước
Trên thế giới
Trên thế giới công tác nghiên cứu về tai biến và rủi ro môi trường do hoạt động khai
thác khoáng sản thường được tiến hành cùng với quá trình điều tra, thăm dò và khai thác
khoáng sản. Trong đó, các nghiên cứu tập trung đánh giá sự ảnh hưởng của quá trình khai thác
tới môi trường tự nhiên cũng như nhân sinh, đặc biệt là sau Thập kỷ Quốc tế về Giảm thiểu
Thiên tai (1990), các nghiên cứu, điều tra về tai biến và rủi ro đã được các nhà khoa học, các
nhà quản lý quan tâm thúc đẩy và đã thể hiện sự phát triển rất mạnh mẽ ở nhiều quốc gia. Các

dự án lớn mang tính toàn cầu có thể kể đến như: Dự án kết hợp của UNESCO và Liên đoàn
địa chất quốc tế (IUGS) về đánh giá tác động môi trường và sức khoẻ con người do khai thác
khoáng sản tại Châu Phi [4], Chương trình Giảm thiểu thiệt hại sau khai thác mỏ tại Mỹ [5],
Nhật Bản [6], Dự án giảm thiểu nguy cơ tai biến từ năm 2004 đến 2012 của Ngân hàng Thế
giới (WB) [7], Chương trình Giảm thiểu và Ứng phó với tai biến và rủi ro của Quỹ Môi
trường Toàn cầu (GEF) [8] ….đều có đánh giá về các tai biến liên quan đến hoạt động khai
khoáng. Thành quả đạt được của các dự án này là đã cung cấp cho cộng đồng nhận thức về
các dạng tai biến cũng như nguy cơ rủi ro môi trường do khai thác khoáng sản gây ra, giúp
cho các chính quyền địa phương và các cơ quan quản lý nhà nước có những chiến lược hiệu
quả trong phòng tránh thiên tai, giảm thiểu hậu quả và tìm kiếm những biện pháp khắc phục.
Các tai biến môi trường liên quan đến hoạt động thăm dò, khai thác và chế biến
khoáng sản diễn ra khá phổ biến, nguy hiểm và đôi khi gây ra những thảm họa nghiêm trọng
về tính mạng con người, phá hủy nhiều công trình dân sinh kinh tế. Trên thế giới, việc nghiên
cứu, xác định mức độ ảnh hưởng nhằm hướng tới mục tiêu phòng tránh các thiệt hại do tai
biến gây ra luôn được đặc biệt quan tâm trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội. Nhiều
nghiên cứu về tai biến và đánh giá rủi ro môi trường đã được tiến hành chi tiết, đặc biệt tại
một số quốc gia như Mỹ, Canada, Anh, Pháp, Úc, Ấn Độ, Đức, Nhật, Trung Quốc... nơi hàng
năm những thiệt hại do các tai biến địa chất và môi trường gây lên tới hàng tỷ USD. Từ năm
2000, Mỹ đã xây dựng “Chiến lược quốc gia 10 năm giảm nhẹ tai biến địa chất”, trong đó các
tai biến liên quan đến khai thác khoáng sản đóng một phần rất quan trọng.
Tại Trung Quốc, từ những năm 1989-1990, đã tiến hành xây dựng atlas về phòng ngừa
các tai biến địa chất, trong đó nghiên cứu về nguyên nhân hình thành, các đặc trưng, mức độ
nguy hại và cách phòng trị. Năm 1992, Viện Điều tra cơ bản về Địa chất thủy văn - Địa chất
công trình Trung Quốc cũng đã tiến hành điều tra nghiên cứu xây dựng bản đồ phân

9


loại, phân bố và phân vùng dự báo tai biến địa chất cho toàn lãnh thổ. Hiện nay, tại
Trung Quốc, các nghiên cứu đã đi sâu theo hướng lượng hoá các yếu tố nguyên nhân

và dự báo tai biến với sự hỗ trợ của công nghệ địa không gian kết hợp GIS, viễn thám
và các hệ thống quan trắc tự động. Trung Quốc đang tiến hành thành lập bộ bản đồ tai
biến môi trường toàn quốc và hiện đang tích cực thành lập các bản đồ tai biến môi
trường cho từng tỉnh và từng khu vực quan trọng, trong đó đặc biệt chú ý đến các khu
vực đang có các hoạt động khai thác khoáng sản ([9], [10], [11]).
Tại Nga, các nghiên cứu đang đi sâu phân tích mối quan hệ của các hiện tượng tai biến
địa chất với các chuyển động hiện đại vỏ Trái đất, đặc biệt là đứt gẫy hoạt động. Các yếu tố
ảnh hưởng như lượng mưa, độ che phủ rừng và hoạt động kinh tế của con người cũng được
nhấn mạnh. Do điều kiện khí hậu khắc nghiệt và dân cư phân bố thưa thớt nên các dự án
nghiên cứu tai biến địa chất tại Nga không thực hiện trên diện rộng mà chỉ được tiến hành
đánh giá cho từng khu vực dự án cụ thể. Nhiệm vụ chủ yếu bao gồm việc xây dựng các bản đồ
dự báo, đánh giá rủi ro tại các vùng lãnh thổ khác nhau và đặc biệt đã áp dụng cụ thể cho một
số đô thị, đối tượng kinh tế xã hội quan trọng như trong quy hoạch vùng thủ đô Moscow, khu
liên hợp Olympic Sochi hay các vùng băng vĩnh cửu ([12], [ 13], [14]).

Tại Hàn Quốc, người ta đã xây dựng đề án nghiên cứu trượt lở liên quốc gia
(2003-2005) thuộc Ủy ban các chương trình Khoa học Trái đất ở Đông Á và Đông
Nam Á (CCOP) do Viện Địa chất và Tài nguyên Hàn Quốc (KIGAM) tài trợ. Đề án
này đã giúp đỡ các nước thành viên phát triển các kỹ thuật đánh giá tai biến trượt lở ở
nước mình. Khi thực hiện đề án này nhiều phương pháp và kỹ thuật được nghiên cứu
áp dụng (hệ thống thông tin địa lý - GIS, phân tích không gian, viễn thám....) để thu
thập, quản lý và nghiên cứu phân vùng tai biến trượt lở ([15]).
Tại Mỹ, từ năm 2000 chính phủ đã đề ra chương trình nghiên cứu tai biến trượt
lở và chiến lược giảm nhẹ thiệt hại do Cục Địa chất Mỹ (USGS) quản lý. Trong chiến
lược phòng tránh giảm nhẹ thiệt hại do trượt lở gây ra, USGS đề xuất thành lập 4 dạng
bản đồ: bản đồ thống kê trượt lở, bản đồ nhạy cảm trượt lở, bản đồ nguy cơ tai biến và
bản đồ đánh giá rủi ro [16].
Trước những năm 1990, hầu hết các nghiên cứu về tai biến địa chất nói chung trên thế giới
đều sử dụng phương pháp thống kê và tổng hợp thông tin về hiện trạng tai biến. Phương pháp này
đòi hỏi sự quan trắc thường xuyên và nhiều công sức khảo sát thực địa. Năm 1972, Nemcok và

nnk nghiên cứu về cách phân loại các dạng trượt lở đất đá và thành lập bản đồ kiểm kê trượt đất tỷ
lệ 1:1.000.000 cho toàn bộ Tiệp Khắc [17], Năm 1974, Hatano và nnk thành lập bản đồ địa mạo
1:200.000 của vùng Sendai (Nhật Bản) [18], qua đó chỉ ra các đặc điểm địa mạo dễ xảy ra các
dạng tai biến địa chất. Sự phát triển của các phương pháp đo vẽ trực tiếp và phân tích địa mạo
được phát triển liên tục như trong các nghiên cứu của Kienholz năm 1978, Rupke năm 1988 đã
giúp đã tìm ra các dấu hiệu sườn có quan hệ trực tiếp với các dạng tai biến liên quan đến điều kiện
địa hình, Seijmonsbergen năm 1992 và Cardinal năm 2002 đã thảo luận về ảnh hưởng của sự phân
bố dòng chảy cũng như các yếu tố địa chất nền ảnh hưởng như thế nào đến việc hình thành tai
biến. Việc ứng dụng các kết quả nghiên cứu đã cho phép nhiều nhà nghiên cứu xây dựng nên các
sản phẩm đánh giá tai biến như năm 1980 Conway thành lập bản đồ phân bố trượt lở tỷ lệ
1:50.000 cho các vùng than tại phía nam Xứ Wales (Anh) [19], năm

10


1984, Sorriso-Valvo đã tổng hợp thông tin về các khối trượt lở sâu và xây dựng được
bản đồ tai biến địa chất cho vùng Calabria (Italy) tỷ lệ 1:400.000 [20].
Sau năm 1990, cùng với sự phát triển của công nghệ GIS và các phương pháp phân
tích không gian, các nghiên cứu về tai biến trên thế giới ngoài việc kiểm kê số lượng còn có
xu hướng phân tích về quy luật phát triển địa hình và đưa ra những cảnh báo về nguy cơ xảy
ra tai biến trong tương lai. Sự kết hợp của công nghệ GIS, viễn thám và GPS với độ chính xác
cao được đưa vào áp dụng nghiên cứu nguy cơ xảy ra tai biến đã làm tăng mức độ chính xác
cho các kết quả dự báo. Các nghiên cứu của Barredo năm 2000 và Van Westen năm 2000 đã
thảo luận chi tiết về khả năng sử dụng các kết quả phân tích ảnh với nguồn ảnh cả từ viễn
thám hoặc ảnh hàng không, trong đó đề cập đến việc sử dụng các dữ liệu ảnh đa thời gian
thành lập cơ sở dữ liệu các vị trí đã từng xảy ra tai biến, phục vụ rất đắc lực cho việc tính toán
trọng số sử dụng các phương pháp thống kê sau này. Năm 2002 Pair và Kappel đã tiếp cận
nghiên cứu các hiện tượng tai biến địa chất tại khu vực thung lũng Tully trên cơ sở nghiên cứu
địa mạo lịch sử và phân tích thống kê mức độ thiệt hại do tai biến gây ra [21]. Từ các tài liệu
lịch sử về những tai biến đã xảy ra, các tác giả đã phân nhóm các yếu tố ảnh hưởng, làm cơ sở

tiền đề cho việc đánh giá và dự báo khả năng xảy ra tai biến trong tương lai tại khu vực
nghiên cứu. Năm 2002, Cardinali và nnk đã trình bày một phương pháp địa mạo trong dự báo
rủi ro trượt lở đất. Cơ sở của phương pháp dựa trên sự xác định các vụ trượt lở đất trong một
khu vực hiện tại và trong quá khứ có liên quan đến cấu trúc địa chất và địa hình khu vực [22].
Cơ sở dữ liệu gồm các thống kê lịch sử về tai biến trượt lở được thực hiện trên các website và
những ghi chép, đồng thời phân tích, giải đoán ảnh viễn thám trong giai đoạn 1941-1999 cho
toàn bộ vùng Umbria, miền trung Italy. Nghiên cứu đã phân tích những thay đổi về quy mô,
phân bố các vụ trượt lở có thể cho ra mô hình sự phát triển tiến hóa địa hình, và lấy đó làm cơ
sở cho công tác dự báo phòng tránh tai biến trượt lở trong tương lai. Việc kết hợp các yếu tố
ảnh hưởng được các tác giả Ayalew năm 2005 và Castellanos and Van Westen năm 2007 sử
dụng phương pháp phân tích đa mục tiêu không gian (SMCA), sử dụng ý kiến chuyên gia để
cho điểm đối với từng thông số như trong phương pháp phân tích thứ bậc (AHP/ANP) đã
được sử dụng khá phổ biến. Đồng thời, với các khu vực chưa có đủ cơ sở dữ liệu về vị trí
cũng như thời gian xảy ra tai biến, việc lượng hóa các thông số đầu vào khó khăn, nhiều tác
giả như Ercanoglu and Gokceoglu năm 2001và Chung and Fabbri năm 2001 đã sử dụng các
phương pháp toán logic mờ nhằm tránh cách ngưỡng cứng trong việc ước tính các trọng số.
Cùng với sự phát triển của GIS và mở rộng các công cụ tính toán dựa trên máy tính cá
nhân, các phương pháp sử dụng toán thống kê cũng được sử dụng từ rất sớm. Trong công bố
của Lan và nnk (2004), tập thể tác giả đã nghiên cứu tai biến trượt lở đất tại các lưu vực sông
Xiaojiang trên cơ sở xây dựng cơ sở dữ liệu không gian quan trọng của các vụ lở đất bằng
cách sử dụng kỹ thuật GIS [23]. Các mối quan hệ định lượng giữa lở đất và các yếu tố ảnh
hưởng đến sạt lở đất được thành lập bởi các mô hình thống kê Bayes, phương pháp hệ số tin
cậy (CF) được Chung và Fabbri năm 2001 cho kết quả mang tính khách quan dựa trên số liệu.
Các yếu tố đầu vào ảnh hưởng như: thạch học, cấu trúc, độ dốc, hướng sườn, độ cao… đã
được sử dụng, từ đó, làm cơ sở thành lập bản đồ tai biến trượt lở đất trong khu vực nghiên
cứu. Năm 2014, Christos Chalkias và nnk đã nghiên cứu các tai biến địa chất tại bán đảo
Peloponnese, Hy Lạp trên cơ sở ứng dụng GIS chồng ghép, phân tích đánh giá các yếu tố ảnh
hưởng như: độ cao, độ dốc, hướng sườn, thạch học, lớp phủ, lượng mưa… Sau khi phân cấp

11

và tính trọng số của các chỉ tiêu rồi tích hợp chúng lại với nhau để xây dựng chỉ số
nhạy cảm trượt lở đất (LSI) [24]. Qua đó, các tác giả đã thành lập bản đồ phân cấp
nhạy cảm tai biến trượt lở đất của khu vực.
Qua các nghiên cứu trên có thể thấy, về cơ bản các yếu tố ảnh hưởng chính đến
nguy cơ xảy ra tai biến bao gồm nhóm các yếu tố về điều kiện địa hình (độ cao, độ
dốc, hướng sườn…), nhóm các yếu tố địa chất nền như đặc điểm thạch học, cấu trúc và
nhóm các yếu tố tự nhiên và nhân sinh khác như lượng mưa, lớp phủ, hiện trạng sử
dụng đất… Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu gồm các phương pháp định tính dựa
trên kiến thức chuyên gia (phân tích địa mạo, ảnh máy bay, AHP) và các phương pháp
toán thống kê (CF, LSI) sử dụng trên nền GIS.
Một trong các nội dung nghiên cứu về các tai biến liên quan đến hoạt động
khoáng sản là xác định được nguy cơ xảy ra của chúng trong tương lai. Nhìn chung,
các công trình nghiên cứu đều xác định nguy cơ tai biến bằng các mô hình lý thuyết,
đó là cách tiếp cận giả định với các điều kiện như trong thực tế với các yếu tố đầu vào
bao gồm các yếu tố tự nhiên cũng như hoạt động của con người. Kết quả nghiên cứu
thường được thể hiện dưới dạng các bản đồ nguy cơ tai biến với các mức độ cao thấp
phân bố trong không gian. Việc đánh giá được thể hiện qua các nội dung như sau:
- Thành lập các bản đồ yếu tố ảnh hưởng: Các yếu tố ảnh hưởng thường được
sử dụng như là các lớp thông tin trong mô hình đánh giá, bao gồm việc xác định các
không gian phân bố và mức độ tác động đến quá trình xảy ra tai biến [25]. Dựa vào
kiến thức chuyên gia và việc phân tích hiện trạng tai biến, các yếu tố có thể đánh giá ở
các tầm quan trọng khác nhau bằng việc gán trọng số cho chúng. Tuy nhiên, việc xác
định các yếu tố ảnh hưởng cũng rất khác nhau, có thể chú trọng các thông số liên quan
đến phần nền địa chất công trình hoặc các yếu tố ngoại sinh và nhân tạo.
- Xác định các yếu tố gây mất ổn định: Nếu như các tai biến tại các khu vực khai thác
khoáng sản có thể xác định được một cách rõ ràng thì cách tiếp cận tốt nhất trong việc thành
lập các sơ đồ dự báo là xác định và phân tích các yếu tố gây bất ổn định (Rice et al., 1969).
Cụ thể như vấn đề trượt lở tại các moong khai thác và bãi thải quặng đuôi, ta có thể xác định

một cách rõ ràng các giá trị độ dốc sườn, độ cao, mức độ nứt nẻ của đất đá… đối với những vị
trí thường xuyên xuất hiện tai biến. Đó là cơ sở cho việc xác định các không gian không có
điều kiện điều tra trực tiếp thông qua những phân tích cụ thể này. Ngoài ra, các đánh giá dựa
vào tài liệu trong quá khứ, sự thay đổi của các nhân tố, cường độ tác động của chúng cũng
phải được đưa vào tính toán như lượng mưa, hoạt động nổ mìn phá đá, vận chuyển.
- Các phương pháp mô phỏng, mô hình hóa môi trường: Mô hình động năng khối
trượt và dòng chảy có thể mô phỏng bởi các máy tính dựa trên các phương trình toán học như
mô hình SINMAP, CHASM dựa trên phân tích các tham số định tính gữa động năng dòng
chảy và độ dốc. Điều đáng nói ở mô hình này là có thể xác định được thời gian chuyển động
trên sườn dốc dựa trên việc quan trắc cường độ mưa, trong những điều kiện độ dốc sườn cụ
thể. Việc mô phỏng dựa trên các mô hình số và mô hình địa kỹ thuật như SLOPE/W,
CTRAN/W (GEO-Slope, 2018), GALENA của Kumar và Sanoujam năm 2006, CLARA-W
của Gilson năm 2008, cho phép đưa ra được các kịch bản ứng với từng điều kiện đầu vào và
các điều kiện biên khác nhau, đồng thời có thể tính toán được chính xác các hệ số an toàn của
từng phương án. Tuy nhiên, những mô hình như thế này đòi hỏi thông tin đầu vào rất chi tiết

12


như lượng mưa, cường độ mưa, khả năng bão hòa của đất, sử dụng đất… những thông
số rất khó quan trắc được chính xác. Một hướng khác của các mô hình số sử dụng
trong đánh giá nguy cơ xảy ra tai biến, đặc biệt liên quan đến các khối đá cứng như tại
các vùng khai thác mỏ là sử dụng mô hình Lý thuyết khối (Block Theory. Việc phân
chia các khối đất đá ra thành các cấu trúc riêng biệt cho phép phân tích chi tiết không
chỉ về nguy cơ xảy ra tai biến mà còn giúp ước lượng được kích thước của các khối
trượt, giúp cho việc đề xuất các giải pháp xử lý có độ chính xác cao hơn. Các phương
pháp tiếp cận tương tự đã được sử dụng để mô phỏng cho cả một khu vực lớn hoặc cho
một vùng mỏ cụ thể, nơi có các hoạt động khai khoáng với độ phân giải cao [26].
Thời gian gần đây, với sự trợ giúp của công nghệ viễn thám, khả năng đánh giá rủi ro
đối với các khu vực có nguy cơ xảy ra tai biến đã tỏ rõ những hiệu quả đáng kể. Cùng với sự

phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, hầu hết các công tác quan trắc đã được tự động
hoá để có thể phát hiện và đưa ra các cảnh báo các sự cố một cách chính xác và kịp thời và đã
góp phần không nhỏ để giảm thiểu thiệt hại về tính mạng và tài sản do các hiện tượng tai biến
gây ra. Hiện nay, nguồn thông tin dữ liệu về vị trí xảy ra tai biến, và các yếu tố nền được thu
thập nhiều và chi tiết hơn sử dụng công nghệ GIS, viễn thám, ảnh hàng không hay từ các trạm
quan trắc môi trường tự động, các trạm khí tượng thủy văn… đã trở nên khá dễ dàng và chính
xác. Với lượng dữ liệu rất lớn và phong phú đó, các kỹ thuật khai phá dữ liệu (data mining)
cũng đã được sử dụng để xây dựng các mô hình dự báo tai biến. Các nghiên cứu được thực
hiện cho nhiều đối tượng và loại hình tai biến khác nhau như đánh giá tổng quát về nguy cơ ô
nhiễm môi trường do khai thác khoáng sản ([27], [28], [29], [30]).
Bên cạnh đó có một số nhà khoa học đã nghiên cứu và đánh giá các dạng tai biến
liên quan đến biện pháp khai thác ([23], [24]), các nghiên cứu về tổn thương và ước lượng
rủi ro ([31]; [32], [33], [34], [35]), phương pháp đánh giá tai biến ([36], [37], [38], [39]).
Nhóm phương pháp phân tích thống kê kết hợp phân tích ảnh viễn thám và công nghệ GIS
đang được xem là một trong những hệ phương pháp có hiệu quả cao nhất trong điều tra,
nghiên cứu và đánh giá các tai biến môi trường. Trong các phương pháp thống kê, việc
đánh giá nguy cơ xảy ra tai biến (susceptibility) được đánh giá định lượng thông qua tích
hợp mức độ nhạy cảm của các yếu tố thành phần thể hiện thông qua tỷ số tần suất. Trong
mô hình sử dụng xác suất, việc tính toán tỷ số tần suất (frequency ratio) là cách tiếp cận
rất cơ bản, được dựa trên cơ sở phân tích quan hệ giữa sự phân bố các vị trí xảy ra tai biến
và từng yếu tố ảnh hưởng nhằm tìm ra mối tương quan trong phạm vi khu vực nghiên cứu.
Các yếu tố ảnh hưởng được thể hiện dưới dạng bản đồ với các lớp khác nhau và được tích
hợp trong các phần mềm GIS. Tỷ số tần suất của một lớp là tỷ số giữa tỷ lệ phần trăm diện
tích (hoặc điểm) các vị trí xảy ra tai biến của lớp đó so với tổng số diện tích (hoặc điểm)
các vị trí xảy ra tai biến trong cả vùng nghiên cứu và tỷ lệ phần trăm diện tích lớp đó so
với tổng diện tích vùng nghiên cứu. Nói một cách khác tỷ số tần suất của một lớp là tỷ số
giữa mật độ tai biến của lớp đó so với mật độ tai biến trung bình của toàn bộ vùng. Tỷ số
tần suất thể hiện tỷ số diện tích tai biến xảy ra trong toàn bộ diện tích nghiên cứu và cũng
là tỷ số giữa xác suất xảy ra trượt đất và không trượt đất [40].
Các mô hình tính toán thông kê sử dụng GIS thực chất là việc chồng chập có trọng số

các bản đồ yếu tố thành phần gây ra tai biến với các giá trị số thể hiện trọng số để tạo ra bản
đồ chỉ số nguy cơ xảy ra tai biến. Việc phân chia các giá trị này theo các lớp sẽ cho bức tranh

13


về nguy cơ trượt lở trong khu vực nghiên cứu. Theo Schuster (1996), có thể chọn ra ít
nhất là 20 nhân tố để nghiên cứu trượt đất tùy theo quy mô mức độ chi tiết của nguồn
tài liệu thu thập được. Bên cạnh đó, việc đánh giá xác suất xảy ra tai biến theo thời
gian được dựa trên các giả thiết: xác suất xuất hiện tai biến có liên quan đến xác suất
xuất hiện ngưỡng mưa hoạt động tai biến không xảy ra hoặc hiếm xảy ra khi mà lượng
mưa nằm dưới ngưỡng mưa [41]. Đánh giá xác suất trượt đất theo thời gian thường
dựa vào hai phân phối xác suất: phân phối nhị thức và phân phối Poisson.
Các phương pháp nghiên cứu hiện đại được tập trung vào việc định lượng hoá
các thông số đầu vào và ước lượng mức độ rủi ro đã đạt được nhiều kết quả khả quan.
Trong số này, có thể kể đến các mô hình được xây dựng trên nền GIS để phân tích và
dự báo khả năng hình thành và phát triển của các dạng tai biến địa chất và môi trường
([42], [ 43], [44]). Việc xử lý ảnh kết hợp với các thông tin nền về địa chất, địa mạo,
hoạt động kiến tạo, vỏ phong hóa, điều kiện thủy văn... dưới tác động của hoạt động
khai khoáng cho phép tạo ra các mô hình tổng hợp, phục vụ rất tốt cho công tác điều
tra, đánh giá tai biến địa chất và bảo vệ môi trường. Các phương pháp đánh giá nguy
cơ xảy ra tai biến thường được xây dựng dựa trên 2 giả thiết ([45], [46]).
- Quá khứ là chìa khóa cho tương lai, các khu vực đã từng xảy ra các tai biến sẽ thường có
nguy cơ tiếp tục xảy ra trong tương lai. Do vậy, việc thu thập các số liệu chi tiết về đặc

điểm của từng vị trí đã xảy ra tai biến là rất quan trọng trọng bất cứ một dự án đánh giá
nguy cơ tai biến nào.
- Các vùng có cùng điều kiện môi trường (như đặc điểm địa hình, địa chất, thổ
nhưỡng, địa mạo, hiện trạng sử dụng đất...) với vùng đã từng xảy ra tai biến thì cũng
có nguy cơ xảy ra trong tương lai.

Bên cạnh đó, hàng năm, các tổ chức quốc tế nghiên cứu về tai biến địa chất và môi
trường cũng thường tổ chức nhiều hội nghị, đưa ra các hướng dẫn, trong đó giới thiệu các
nghiên cứu chuyên đề cụ thể, xác định các dạng tai biến địa chất, xác định các vùng tổn
thương cũng như khả năng chịu tổn thương do tai biến môi trường liên quan đến các hoạt
động khai thác khoáng sản, đánh giá thiệt hại từ rủi ro môi trường, đặc biệt là việc áp dụng
các phương pháp và công nghệ mới ([47], [48], [49], [50]). Các hội nghị này thường được tổ
chức tại các điểm nóng về tai biến môi trường như Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Thụy Sỹ, Nepal…

Kết quả đạt được của các nghiên cứu, hướng dẫn này có thể được học hỏi và áp dụng
cho tình hình thực tế cụ thể tại Việt Nam.
Như vậy, có thể thấy số lượng các công trình nghiên cứu về tai biến môi trường trên
thế giới là rất lớn và được triển khai từ sớm, tập trung chủ yếu ở các nước phát triển. Việc

ứng dụng những công nghệ hiện đại, các phương pháp và mô hình tính toán mới đã
cho phép các nhà nghiên cứu xây dựng được các sản phẩm có độ tin cậy cao trong việc
dự báo các nguy cơ xảy ra tai biến.
Tại Việt Nam
Trong những năm gần đây, các tai biến môi trường liên quan đến khai thác khoáng sản
đã và đang xảy ra rộng khắp, liên tục ở nhiều vùng ở nước ta, gây nhiều thiệt hại nghiêm
trọng về người và của. Các hoạt động khai thác đã phá vỡ thế cân bằng tự nhiên tại các khu
mỏ, đồng thời dưới tác động của các điều kiện địa chất nội, ngoại sinh, sự biến đổi khí hậu
toàn cầu đi kèm với sự biến đổi thời tiết thất thường gây mưa lớn đã thúc đẩy quá trình tai

14


biến ngày càng phát triển mạnh mẽ, quy mô ngày càng lớn và với mức độ thiệt hại ngày càng
tăng, đe dọa đến tính mạng con người và sự phát triển kinh tế bền vững. Điều kiện địa hình
các tỉnh Nghệ An - Hà Tĩnh thường có độ dốc lớn, có năng lượng địa hình lớn, đồng thời với
mạng lưới sông suối dốc, khả tích luỹ nước nhanh. Các vùng tập trung tài nguyên và khai thác

khoáng sản thường phân bố tại các khu vực có địa hình cao như sườn núi, núi có độ dốc lớn
nên rất dễ bị tác động bởi các hiện tượng trượt lở đất đá, lũ bùn thải do mưa lớn kéo dài nhiều
ngày. Tại các khu mỏ khai thác đá và quặng, việc đổ bỏ đất đá thải tạo tiền đề cho mưa lũ bồi
lấp các sông suối, các thung lũng và đồng ruộng phía chân bãi thải và các khu vực lân cận.
Khi có mưa lớn thường gây ra các dòng bùn di chuyển xuống vùng thấp, vùng đất canh tác,
gây tác hại tới hoa màu, ruộng vườn, nhà cửa. Vào mùa mưa lũ thường gây ra lũ bùn đá, gây
thiệt hại tới môi trường và các hoạt động kinh tế-xã hội khác. Việc khai thác đá vật liệu xây
dựng gây phá hoại cảnh quan môi trường, gây ô nhiễm không khí cùng nguy cơ đá lở ảnh
hưởng đến tính mạng con người. Tại các vùng khai thác khoáng sản ven biển, rất dễ bị tác
động bởi nước lũ, nước biển dâng, đặc biệt vùng sa khoáng titan lộ trên mặt cát dễ bị ngập
trong nước biển khi đưa vào khai thác, đồng thời việc bóc đất phủ khai thác sâu để lại nhiều
hồ chứa nước mặt bị ô nhiễm. Ngoài ra, việc khai thác cát lòng sông gây xói lở bờ, ảnh hưởng
các công trình giao thông, gây ô nhiễm nguồn nước ([51], [52]).
Các nghiên cứu chủ yếu liên quan đến khả năng ô nhiễm môi trường đất, nước, không
khí do sự phát tán của các kim loại nặng và phóng xạ ([53], [54]), nghiên cứu phương pháp
cải tạo, xử lý nguy cơ tai biến môi trường, sử dụng hợp lý tài nguyên và môi trường, phục vụ
phát triển bền vững ([55], [56], [57], [58], [59], [60]). Các nghiên cứu chủ yếu đánh giá chung
về nguy cơ xảy ra tai biến địa chất tại các khai trường, khu chế biến khoáng sản, bãi thải…,
nguy cơ phá vỡ các đập quặng đuôi cũng như khả năng sụt, lún và hậu quả của chúng lên bề
mặt địa hình. Đồng thời, đánh giá khả năng tích tụ và phát tán chất thải rắn, nguy cơ gây ô
nhiễm môi trường do sự phát tán của các hạt bụi, các hợp chất kim loại và dòng thải mỏ, cũng
như sự axit hoá các thuỷ vực và đất, đặc biệt các khu vực sản xuất nông nghiệp và tập trung
dân cư. Ngoài ra còn có các công trình khoa học đánh giá về tai biến địa chất chung, trong đó
nghiên cứu về các hoạt động của con người như khai thác khoáng sản là một trong những tác
nhân quan trọng ([61], [62], [63], [64]). Trong đó đề án nghiên cứu tổng hợp có thể kể đến đề
tài “Nghiên cứu đánh giá tổng hợp các loại hình tai biến địa chất trên lãnh thổ Việt Nam” của
Trần Trọng Huệ năm 2004. Đây là công trình nghiên cứu ở quy mô cấp lãnh thổ với tỷ lệ
1:1.000.000. Đề tài đã tiến hành nghiên cứu các dạng tai biến từ các hoạt động trượt lở, lũ
quét, tai biến địa hoá… cho toàn bộ lãnh thổ bao gồm cả các khu vực khai thác khoáng sản và
kết quả phân vùng với tỷ lệ nghiên cứu nhỏ. Hiện nay, nước ta đang tiến hành thực hiện đề án

Chính phủ về “Điều tra, đánh giá và phân vùng cảnh báo nguy cơ trượt lở đất đá các vùng
miền núi Việt Nam”. Đề án kéo dài từ 2012-2022 và đã thực hiện khảo sát thu thập cơ bản về
hiện trạng tai biến, trong đó bao gồm cả số liệu tại các khu vực khai thác khoáng sản. Do được
nghiên cứu ở các tỷ lệ nhỏ, các kết quả phân vùng chủ yếu sử dụng các phương pháp chuyên
gia như phương pháp phân tích thứ bậc AHP/ANP, phương pháp chồng chập chỉ số (index
overlay).
Các nghiên cứu này đáp ứng được công tác quy hoạch vùng, lãnh thổ, định hướng cho
những nghiên cứu tiếp theo, giúp một số địa phương lập kế hoạch phòng tránh tai biến trong
quy hoạch chung về phát triển kinh tế và xây dựng công trình. Tuy nhiên các kết quả này

15