Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lý địa cầu: Nghiên cứu đánh giá rủi ro động đất khu vực đô thị thành phố Hà Nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
----------------------------

PHẠM THẾ TRUYỀN

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐỘNG ĐẤT
KHU VỰC ĐÔ THỊ THÀNH PHỐ HÀ NỘI
Chuyên ngành: Vật lý địa cầu
Mã số: 9 44 01 11

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ ĐỊA CẦU

Hà Nội - 2020


Cơng trình được hồn thành tại: Viện Vật lý địa cầu - Viện Hàn lâm Khoa học
và Công nghệ Việt Nam.

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Nguyễn Hồng Phương
Người hướng dẫn khoa học 2: GS.TS. Wen Kuo-Liang

Phản biện 1: …
Phản biện 2: …
Phản biện 3: ….

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện,

họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam vào hồi … giờ ..’, ngày … tháng … năm 2020.

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
- Thư viện Viện Vật lý địa cầu


DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA NGHIÊN CỨU SINH
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
Trong quá trình thực hiện luận án, nghiên cứu sinh đã công bố 01 bài bào trên tạp chí
quốc tế uy tín (SCI-E) và 05 bài báo trong tạp chí quốc gia. Thơng tin chi tiết về kết quả công
bố được liệt kê dưới đây.
1) 01 Bài báo trên tạp chí quốc tế SCI-E
1. Hong Phuong Nguyen, The Truyen Pham, Ta Nam Nguyen, 2019. Investigation of

long-term and short-term seismicity in Vietnam. Journal of Seismology, 23(5): 951–966.
Doi: 10.1007/s10950-019-09846-x (SCI-E)
2. Nguyen Hong Phuong, Pham The Truyen, Nguyen Tien Hung, Bùi Thị Nhung,

Nguyen Thi Mai, Vu Van Phong, 2020. Seismic Risk Assessment and Loss Estimation
for Hanoi city. Soil Dynamics and Earthquake Engineering - Journal – Elsevier (Hoàn
thiện bản thảo, SCI)
2) 05 Bài báo trên các tạp chí quốc gia
1. Pham The Truyen, Nguyen Hong Phuong, 2019. Probabilistic seismic hazard

assessment for Hanoi city. Vietnam Journal of Earth Sciences, 41(4), 321-338
2. Bui Thi Nhung, Nguyen Hong Phuong, Pham The Truyen, Nguyen Ta Nam, 2018.

Assessment of Earthquake-induced liquefaction hazard in Urban areas of Hanoi city using
LPI-Based method. Vietnam Journal of Earth Sciences,
40(1), 78-96, DOI:
10.15625/0866-7187/40/1/10972
3. Nguyen Hong Phuong, Nguyen Ta Nam, Pham The Truyen, 2018. Development of a

Web-GIS based Decision Support System for earthquake warning service in Vietnam.
Vietnam Journal of Earth Sciences,
40(3), 193-206, DOI: 10.15625/08667187/40/3/12638
4. Nguyen Hong Phuong, Pham The Truyen, Nguyen Ta Nam, 2016. Probabilistic seismic

hazard assessment for the Tranh River hydropower plant No2 site, Quang Nam province.
Vietnam Journal of Earth Sciences, 38(2), 188-201, DOI: 10.15625/0866-7187/38/2/8601
5. Nguyễn Hồng Phương, Phạm Thế Truyền, 2015. Tập bản đồ xác suất nguy hiểm động

đất Việt Nam và Biển Đơng. Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ biển, tập 15 số 1; 2015: 7790, DOI: 10.15625/1859-3097/15/1/6083.



MỞ ĐẦU
Hà Nội, thủ đô của nước Việt Nam, là trung tâm chính trị, văn hóa, giáo
dục và khoa học kỹ thuật của cả nước. Từ năm 2008, thành phố Hà Nội (Hà Nội)
được mở rộng và trở thành thành phố có diện tích lớn nhất cả nước, đồng thời
cũng là địa phương đứng thứ nhì về dân số trong cả nước. Theo số liệu thống kê
năm 2019, Hà Nội có diện tích 3.324,92 km², nằm trong 17 thủ đơ lớn nhất thế
giới, với hơn 8 triệu dân. Mật độ dân số trung bình của Hà Nội là 2.398
người/km2, cao gấp 8.2 lần so với mật độ trung bình của cả nước. Bên cạnh mật
độ dân số lớn, quá trình đơ thị hóa của thủ đơ cũng diễn ra rất nhanh trong những
năm gần đây. Hà Nội dường như trở thành một đại công trường với hàng loạt các
dự án phát triển cơ sở hạ tầng và xây dựng các khu đô thị.

Xét về điều kiện tự nhiên, Hà Nội dễ bị tổn thương trước các tai biến thiên
nhiên. Một trong những hiểm họa thiên nhiên có khả năng đe dọa Hà Nội là động
đất. Theo kết quả nghiên cứu của các nhà địa chấn cho thấy Hà Nội nằm trên đới
đứt gãy Sông Hồng, Sông Chảy, Sông Lô và nằm trong vùng động đất cấp VIII
trên bản đồ phân vùng động đất toàn lãnh thổ Việt Nam trên nền loại B. Hơn nữa,
Hà Nội lại nằm trên vùng đất yếu, do đó nếu rung động địa chấn tác động đến
khu vực thành phố Hà Nội sẽ được khuếch đại lên do hiệu ứng nền địa phương,
gây ra những thiệt hại về nhà cửa và người.
Trong những năm gần đây phương pháp đánh giá độ nguy hiểm động đất
và đánh giá rủi ro động đất trên thế giới đã có những bước phát triển vượt bậc.
Trong đó có thể kể đến như: sau hàng loạt các thảm họa động đất xảy ra gần đây
các phương trình tắt dần chấn động đất cũng được cập nhật và xây dựng mới phù
hợp với các phân vùng kiến tạo điển hình là dự án NGA-WEST1, NGA-WEST2
và SHARE; các mơ hình đánh giá và ước lượng thiệt hại nhà cửa và người cũng
được cập nhật trên thế giới.
Trên cơ sở những vấn đề đã nêu, nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài “Nghiên
cứu đánh giá rủi ro động đất khu vực đô thị thành phố Hà Nội”, nhằm nâng
cao năng lực nghiên cứu chuyên sâu về chủ đề đánh giá rủi ro động đất đô thị.
Trên cơ sở kế thừa các tài liệu từ các nghiên cứu trước đây, kết hợp với các dữ
liệu mới được thu thập và cập nhật, đồng thời áp dụng những tiến bộ mới về
phương pháp luận đánh giá rủi ro động đất trên thế giới và công nghệ tính tốn
hiện đại được thực hiện trên mơi trường GIS để tiến hành thực hiện đánh giá rủi
ro động đất cho khu vực nghiên cứu.
Mục tiêu của Luận án:
- Hoàn thiện công cụ đánh giá rủi ro động đất đô thị ở Việt Nam trên cơ sở
những tiến bộ mới về phương pháp luận và công cụ đánh giá rủi ro động đất trên
thế giới, kết hợp với kế thừa các kết quả nghiên cứu trước đây.

1

- Xây dựng một bức tranh toàn cảnh về mức độ rủi ro động đất đô thị thành
phố Hà Nội trên cơ sở những cập nhật mới về phương pháp luận đánh giá rủi ro
động đất và cơ sở dữ liệu.
Nội dung nghiên cứu chính của luận án:
- Khảo sát tính địa chấn khu vực thành phố Hà Nội và lân cận
- Đánh giá độ nguy hiểm động đất khu vực thành phố Hà Nội.
- Hiệu chỉnh khuếch đại rung động nền khu vực đô thị thành phố Hà Nội.
- Đánh giá rủi ro động đất cho khu vực đô thị thành phố Hà Nội theo hai
cách tiếp cận xác suất và tất định.
Những điểm mới của luận án:
- Cập nhật và hồn thiện cơng cụ đánh giá rủi ro động đất đơ thị có chức
năng của một Hệ thống hỗ trợ ra quyết định mang tên ArcRisk vận hành trên môi
trường GIS. ArcRisk được xây dựng trên cơ sở kết hợp những ưu điểm của các
phương pháp luận đang được sử dụng rộng rãi nhất trên Thế giới như HAZUSMH, OpenQuake và những đổi mới cho phù hợp với các điều kiện áp dụng ở Việt
Nam như việc áp dụng các phương trình tắt dần chấn động được kiểm nghiệm
phù hợp với số liệu Việt Nam, áp dụng Tiêu chuẩn Việt Nam trong các cơng đoạn
của quy trình thực hiện, sử dụng số liệu điều tra dân số được cập nhật năm 2019.
- Xây dựng tập bản đồ gia tốc phổ nền chu kỳ ngắn 0.3 giây và chu kỳ dài
1.0 giây khu vực thành phố Hà Nội ứng với chu kỳ lặp lại 475, 975, 2475 và 9975
năm.
- Áp dụng kỹ thuật hiệu chỉnh trực tiếp khuếch đại rung động nền theo sơ
đồ phân bố Vs30 phục vụ đánh giá rủi ro động đất.
- Các kết quả đánh giá và ước lượng thiệt hại về nhà cửa và người tại năm
quận đông dân nhất của thành phố Hà Nội được tiến hành một cách toàn diện
theo hai cách tiếp cận được áp dụng phổ biến trên thế giới là xác suất và tất định
đưa ra một bức tranh hiện thực về hiểm họa động đất đối với cộng đồng đô thị.
Cấu trúc của luận án:
Cấu trúc của luận án ngoài phần mở đầu và kết luận gồm 5 Chương:
Chương 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu

Chương 2. Cơ sở phương pháp luận, dữ liệu và công cụ đánh giá rủi ro
động đất đô thị.
Chương 3. Đặc điểm địa chấn kiến tạo khu vực thành phố Hà Nội và lân cận
Chương 4. Đánh giá độ nguy hiểm động đất cho khu vực thành phố Hà Nội
Chương 5. Đánh giá rủi ro động đất cho khu vực đô thị thành phố Hà Nội
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
Trong Chương này sẽ giới thiệu tổng quan tình hình nghiên cứu đánh giá
nguy hiểm và rủi ro động đất trên thế giới và ở Việt Nam.
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nước
1.1.1. Nghiên cứu đánh giá độ nguy hiểm động đất
2


Cho đến nay trên thế giới có hai cách tiếp cận chủ đạo trong đánh giá độ
nguy hiểm động đất: (1) cách tiếp cận xác suất (PSHA) và (2) cách tiếp cận tất
định (DHSA).
Trong đó, cách tiếp cận đánh giá độ nguy hiểm động đất theo phương pháp
xác suất (PSHA) được đề xuất đồng thời bởi hai nhà khoa học là Cornell và
Esteva vào năm 1968, sau đó được McGuire (1976, 2004) kế thừa và phát triển.
Trong những thập niên gần đây, PSHA đã có những tiến bộ lớn với việc chi tiết
hóa và mở rộng thêm các yếu tố đánh giá như đánh giá phân tách các nguồn nguy
cơ địa chấn, phân tích điểm phản hồi phi tuyến, giá trị véc tơ PSHA, hiệu ứng
gần nguồn, độ nguy hiểm dư chấn... Đồng thời, tính bất định trong PSHA cũng
được xem xét và áp dụng các giải pháp nhằm giảm thiểu tính bất định đối với các
tham số tính tốn như tần suất lặp lại động đất, mơ hình nguồn phát sinh, mơ hình
tắt dần chấn động và hiệu ứng nền địa phương.
Phương pháp tất định đánh giá độ nguy hiểm động đất (DSHA) bắt đầu
được áp dụng trên thế giới từ đầu thế kỷ 20. Cơ sở của DSHA là xây dựng các
kịch bản động đất được xác định bởi độ lớn động đất và khoảng cách ảnh hưởng
đến địa điểm được xem xét. Các kết quả rung động nền tại địa điểm nhận được

từ việc tính tốn dựa trên trận động đất kịch bản và mơ hình tắt dần chấn động.
Các kết quả chính của phương pháp tất định thường được trình bày dưới dạng
các bản đồ phân vùng động đất, được thành lập ở phạm vi quốc gia hay khu vực,
biểu diễn ranh giới những vùng có đặc trưng rung động nền ở các cấp độ khác
nhau tại khu vực nghiên cứu.
1.1.2. Nghiên cứu đánh giá rủi ro động đất
Độ rủi ro động đất được định nghĩa là xác suất xảy ra những tổn thất về
người và tài sản phụ thuộc vào mức độ phơi nhiễm và tính dễ bị tổn thương trước
độ nguy hiểm động đất. Cho đến nay, đã có nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ trên
thế giới tiến hành đánh giá rủi ro động đất. Việc đánh giá rủi ro động đất được áp
dụng rộng rãi không phân biệt khu vực nghiên cứu có tính địa chấn cao hay thấp.
Phạm vi nghiên cứu của các dự án đánh giá rủi ro động đất cũng rất khác nhau,
từ thành phố (RADIUS, 1999; Risk-UE, 2003), đến quốc gia (HAZUS, 1999,
2003, 2017), khu vực (ESRM20, 2020) hay tồn cầu (Open Quake, 2020).
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước
1.2.1. Đánh giá độ nguy hiểm động đất
Ở Việt Nam, ngay từ những năm 1960 đã có những cơng trình nghiên cứu
về đánh giá độ nguy hiểm động đất. Tuy nhiên phải đến năm 1985, bản đồ phân
vùng động đất lãnh thổ Việt Nam mới lần đầu tiên được cơng bố bởi Phạm Văn
Thục Và Nguyễn Đình Xun, đến năm 1989 trong khn khổ chương trình hợp
tác Việt Nam – Liên Xô, bản đồ này được cập nhật lại. Các nghiên cứu đánh giá
độ nguy hiểm động đất ở phạm vi quốc gia tiếp tục được thực hiện và công bố
3


trong những năm tiếp theo như Nguyễn Hồng Phương (1993), Nguyễn Đình
Xuyên (1996), Nguyễn Hồng Phương (1997), Trần Thị Mỹ Thành (2002),
Nguyễn Đình Xuyên (2004), Cao Đình Triều (2008), Nguyễn Hồng Phương
(2010), và Nguyễn Hồng Phương và Phạm Thế Truyền (2015).
Các kết quả nghiên cứu đánh giá nguy hiểm động đất ở Việt Nam luôn phản

ánh kịp thời những tiến bộ của nền khoa học thế giới. Tuy nhiên, phần lớn các
kết quả nghiên cứu được thực hiện bởi các nhóm nghiên cứu độc lập, bản đồ nguy
hiểm động đất quốc gia gần nhất được thành lập năm 2004 và sử dụng trong Tiêu
chuẩn TCXDVN 9386:2012. Trong khi đó, các nước trên thế giới thường cập
nhật bản đồ nguy hiểm động đất quốc gia theo định kỳ hoặc sau các trận động đất
lớn để làm cơ sở cho việc cập nhật tiêu chuẩn kháng chấn xây dựng.
1.2.2. Đánh giá rủi ro động đất đô thị ở Việt Nam.
Năm 2001, phương pháp luận đánh giá rủi ro động đất đô thị đầu tiên cho
Việt Nam được Nguyễn Hồng Phương xây dựng trên cơ sở phương pháp luận
HAZUS99 của Mỹ có lưu ý đến các điều kiện của Việt Nam và áp dụng đánh giá
rủi ro động đất cho khu vực quận Hồn Kiếm. Trên cơ sở thành cơng đạt được từ
đề tài nghiên cứu trên, Nguyễn Hồng Phương và cộng sự đã tiến hành đánh giá
rủi ro động đất cho một số quận trung tâm của thành phố Hà Nội và thành phố
Hồ Chí Minh vào các năm 2006, 2008, 2010 và 2012.
Các nghiên cứu đánh giá rủi ro động đất ở Việt Nam đã được thực hiện từ
những năm 2000 với phương pháp luận và công nghệ hiện đại tại thời điểm đó.
Tuy nhiên, để tiếp cận với sự phát triển trong nghiên cứu đánh rủi ro động đất
trên thế giới, một số điểm sau đây cần được cập nhật và hồn thiện:
Thứ nhất, như đã trình bày tại mục 1.1.1 với việc các mơ hình tắt dần chấn
động được nghiên cứu và cập nhật gần đây sẽ giảm thiểu được tính bất định trong
đánh giá khả năng rung động nền tại khu vực nghiên cứu.
Thứ hai, xuyên suốt phương pháp luận đánh giá rủi ro động đất ở Việt Nam,
các giá trị rung động nền được tính tốn dựa trên các động đất kịch bản ứng với
nền đá loại B theo tiêu chuẩn của Mỹ. Các giá trị này sẽ được hiệu chỉnh dựa trên
bản đồ phân loại nền đất theo tiêu chuẩn của Mỹ cho khu vực nghiên cứu theo
các hệ số tương ứng. Tuy nhiên, năm 2012 Việt Nam đã đưa ra Tiêu chuẩn phân
loại nền và hệ số khuếch đại nền tương ứng phục vụ việc hiệu chỉnh giá trị rung
động nền.
Thứ ba, trong các nghiên cứu nêu trên mới dừng lại việc đánh giá rủi ro
động đất dựa trên các kịch bản động đất mà chưa xem xét đến đánh giá rủi ro

động đất theo cách tiếp cận xác suất.
Thứ tư, các kết quả ước lượng thiệt hại người dựa theo phương pháp luận
HAZUS99, do đó việc tính tốn thiệt hại người mới chỉ dừng lại ở việc xem xét
thiệt hại bên trong khối nhà.

4


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP LUẬN, DỮ LIỆU VÀ CÔNG CỤ
ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐỘNG ĐẤT ĐÔ THỊ
Đánh giá độ rủi ro động đất đô thị về bản chất là việc ước lượng mức độ
thiệt hại do động đất gây ra đối với cộng đồng tại khu vực nghiên cứu. Quy trình
đánh giá độ rủi ro động đất đơ thị được mơ tả trên hình 2.1. Đây là quy trình tổng

qt, có thể được áp dụng khơng chỉ cho thành phố Hà Nội, mà còn cả các thành
phố khác nằm trong vùng bị ảnh hưởng của động đất.
Hình 2. 1. Quy trình đánh giá rủi ro động đất áp dụng cho thành phố Hà Nội.
2.1. Đánh giá độ nguy hiểm động đất
2.1.1. Đánh giá xác suất độ nguy hiểm động đất
Trên cơ sở thuật toán của phương pháp Cornell, năm 1976, R.K. McGuire
đã xây dựng chương trình EQRISK làm cơng cụ tính tốn và vẽ bản đồ độ nguy
hiểm động đất, theo đó độ nguy hiểm động đất được tính bởi cơng thức [65]:
P[ A]  
r

 P[ A M , r ] f

M

(m) f R (r )dMdr

(2. 1)

M

trong 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, cịn 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
5


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 mơ 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
6


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 tốn 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 mơ 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 tịa 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 tịa 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 tồ 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 cơng thức:
Sd = S d ,ds .εds
ở đây:

(2.4)

S d ,ds 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 lơga có mêđian bằng đơn vị và độ lệch
chuẩn lơ 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

7

𝑙𝑛 (

𝑆𝑑
𝑆̅𝑑,𝑑𝑠

)]

(2.5)


ở đây: S d ,ds là giá trị mêđian của phổ dịch chuyển, tại đó cơng trình xây dựng đạt
tới giá trị cận trên ds của trạng thái phá huỷ, βds là độ lệch chuẩn của lơ 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, mơ 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.
Mơ 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 cơng 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 cơng 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 Hồn
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.

8


Hình 2.2. Bản đồ phân loại nhà cửa theo kết cấu tại 5 quận Hồn 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 đơ thị
Quy trình đánh giá độ rủi ro động đất đơ 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 mơ đun chính: Mơ 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.
9


CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤN KIẾN TẠO KHU VỰC THÀNH
PHỐ HÀ NỘI VÀ LÂN CẬN
Để xây dựng mơ 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 Sơng Hồng là đứt gãy sâu xun Moho, có chiều sâu trung bình đạt trên
30 km [96]. Mặt trượt của đứt gãy cắm về đơng 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 đơng bắc với góc cắm rất khác nhau, từ 64-800.
Nằm về phía đơng 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
10


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 khơng 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 vịng 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. Mơ hình nguồn chấn động
Mơ 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
11


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
10) Sông Hồng-Sông Chảy
2) Sông Mã-Pumaytun
11) Cao Bằng-Tiên Yên
3) Phong Thổ - Thanh
12) Đông Bắc trũng Hà Nội
Sơn
13) Sông Lô
4) Mường La – Bắc Yên
14) Thái Nguyên-Bắc Cạn
5) Sông Đà
15) Văn Sơn-Hà Giang
6) Lai Châu-Điện Biên
16) Đông Triều-Uông Bí
7) Mường Tè

17) Cẩm Phả
8) Mường Nhé
18) Quốc Lộ 13a
9) Sơng Hiếu

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 tốn 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;

12


 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 mơ tả chi tiết trong nhiều cơng 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. Mơ 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 mơ hình tắt dần chấn động cho khu vực nghiên cứu. Việc
lựa chọn mơ hình chấn động dựa trên các yếu tố như địa chấn kiến tạo khu vực
nghiên cứu, độ lớn động đất, đặc điểm mơ 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 mơ hình tắt dần chấn động phù hợp nhất cho Việt Nam,
kết quả tính tốn của 25 mơ 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 tốn 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 Sơng 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
13


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 Hồng 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, Hồn 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.
14


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 ngun tắc của mơ
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 Sơng Hồng.
4.4.2.2 Tính tốn 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 Hồn 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 Sơng 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.
15


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 hồn
tồn phù hợp do đớt đứt gãy Sơng Hồng – Sơng Chảy nằm bên phía Tây Bắc của
năm quận và quận Thanh Xuân gần với nguồn hơn so với các quận cịn 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 Xn.
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 MSK64. 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 Đơng với giá trị SA cực đại nằm ở khu vực phía Tây quận Thanh Xn
và cực tiểu tại khu vực phía Đơng 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
16


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 Xn 0.107g và có giá trị nhỏ
nhất tại quận Hồn 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 Sơng Hồng nằm bên phía Tây của năm quận
và quận Thanh Xn có vị trí gần với nguồn hơn so với các quận cịn lại. Ngồi
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 tốn 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 Hồn 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 hồn 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 hồn tồn 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.

17


b)
a)

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 hồn tồn.
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 khơng 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 bản động đất giả định nằm phía khu vực 5

quận.
Tuy nhiên, nhìn chung xác suất nhà cửa bị phá huỷ nhà cửa trung bình theo
các trạng thái nhẹ, trung bình, nặng và hồn tồn tại 5 quận nội thành là khá tương
đồng. Cụ thể, mức nhẹ dao động 20.0-23.4%; mức trung bình từ 13.8-15.2%,
mức nặng 3.9 – 4.9% và mức hoàn toàn 0.3- 0.6%. Các giá trị xác suất minh hoạ
ở đây cũng có thể được tính như là số ngơi nhà bị ảnh hưởng do động đất trong
tổng số các ngôi nhà nằm trong khu vực nghiên cứu.
18


a)

b)

d)

c)

Hình 5. 2. Sơ đồ dự báo xác suất thiệt hại nhà cửa mức theo mực độ khác nhau:
a) mức nhẹ, b) mức trung bình, c) mức nặng, d) mức hoàn toàn.
5.2. Kết quả đánh giá thiệt hại người do động đất khu vực đô thị thành phố
Hà Nội
Trên cơ sở kết quả đánh giá thiệt hại nhà cửa theo hai cách tiếp cận xác suất
và tất định, cho thấy thiệt hại nhà cửa lớn hơn do động đất kịch bản sơng Hồng
gây ra. Do đó, các kết quả đánh giá thiệt hại nhà cửa từ kịch bản động đất sông
Hồng sẽ được lựa chọn làm dữ liệu đầu vào để tính tốn và ước lượng thiệt hại
người.
Các kết quả đánh giá thiệt hại về người ứng với kịch bản động đất trên vào
thời điểm trong ngày (02h00, 14h00 và 17h00) cho khu vực quận Hồn Kiếm,
Ba Đình, Hai Bà Trưng, Đống Đa và Thanh Xuân cụ thể như sau:

Phân bố thiệt hại về người theo không gian phản ánh tác động của các yếu tố
như khoảng cách tới nguồn chấn động, loại nền và mật độ dân số tại khu vực
nghiên cứu. Ở phạm vi phường, thiệt hại lớn nhất về người tập trung tại các
phường nằm ở rìa tây nam của các quận Đống Đa và Thanh Xuân, nơi gần chấn
tâm động đất kịch bản nhất, và tại các phường nằm ở phía đơng nam quận Hai
Bà Trưng, nơi có nền đất yếu nhất. Ở phạm vi quận, ba quận có số thương vong
nhiều là Đống Đa, Thanh Xuân và Hai Bà Trưng cũng là những quận có mật độ
dân cư cao nhất của thành phố Hà Nội. Ngồi ra, thiệt hại về người do động đất
cũng có liên quan tới loại kết cấu và chức năng sử dụng nhà. Chẳng hạn, tại các
19


quận Ba Đình và Hồn Kiếm, nơi tập trung nhiều cơng sở, các di tích lịch sử và
khu vực giải trí, phân bố thiệt hại về người khá đồng đều giữa các phường. Trong
khi đó, tại các quận có nhiều khu nhà dân và các trường học như Đống Đa, Thanh
Xuân và Hai Bà Trưng, phân bố thương vong giữa các phường có sự tương phản
khá rõ nét.
Phân bố thiệt hại về người theo thời gian thể hiện một quy luật chung cho cả
bốn mức độ thương vong, đó là số thương vong giảm dần qua các thời điểm từ
02h00 giờ, 14h00 giờ đến 17h00 giờ. Cụ thể, số người bị thiệt hại của 5 quận
mức 1 tương ứng với ba thời điểm trên lần lượt là tại thời điểm 5446, 4892, 3408;
mức 2 tương ứng với 1472, 1352, 960; mức 3 ứng với các giá trị lần lượt là 206,
195, 155; mức 4 ứng với các giá trị 407; 366; 259. Điều này phù hợp với thực tế
ở thành phố Hà Nội là vào ban đêm, số người bị thiệt hại cao nhất tập trung tại
các khu nhà dân, trong khi vào ban ngày, số người bị thiệt hại cao nhất tập trung
tại các khu vực không phải nhà dân, còn vào giờ tan tầm, một số lượng lớn người
dân đang di chuyển trên đường.
Với việc áp dụng phương pháp phân tích khơng gian trên mơi trường GIS để
ước lượng số người đang có mặt trong các khối nhà có chức năng sử dụng và
trạng thái bị thiệt hại khác nhau, việc đánh giá thiệt hại về người do động đất trở

nên độc lập với phương pháp luận của HAZUS-MH. Thuật tốn phân tích khơng
gian có thể coi là một sự đổi mới quan trọng trong phương pháp luận ước lượng
thiệt hại về người do động đất, do có thể được áp dụng cho một khu vực nghiên
cứu bất kỳ và không bị ràng buộc về khuôn dạng của tập dữ liệu dân số.

a)
b)

c)
Hình 5. 4. Dự báo thiệt hại về người 5 quận Mức 1 tại ứng với kịch bản động
đất sông Hồng: a) 02h00; b) 14h00; c) 17h00
20


5.3. Thảo luận kết quả chương 5
Các kết quả đánh giá rủi ro động đất trong khuôn khổ luận án này có những
ưu điểm sau đây:
Thứ nhất, các kết quả đánh giá rung động nền và hiệu chỉnh rung động nền
được thực hiện trên cơ sở những tiến bộ mới về phương pháp luận đánh giá độ
nguy hiểm động đất trên thế giới, dữ liệu động đất được cập nhật đến năm 2019
và cơng cụ tính tốn được cập nhật. Các kết quả trên được sử dụng trực tiếp đánh
giá rủi ro động đất trong luận án này.
Thứ hai, phương pháp luận đánh giá rủi ro động đất trên thế giới cũng có
những tiến bộ vượt bậc trong những năm gần đây. Cụ thể, sau hàng loạt các trận
động đất lớn như động đất Tứ Xuyên, Trung Quốc năm 2008, động đất Haiti
2010, động đất Katmandu, Nê-pan năm 2015... xảy ra trong khoảng hơn một thập
kỷ trở lại đây đã cung cấp các số liệu thực tế về mức độ thiệt hại do động đất gây
ra đối với đối nhà cửa và người. Do đó, các mơ hình đánh giá thiệt hại nhà cửa
và người cũng được cập nhật và kiểm nghiệm phù hợp với thực tế hơn, những
cập nhật này được phản ánh trong phương pháp luận HAZUS-MH và

OpenQuake. Trong khuôn khổ luận án này đã cập nhật những tiến bộ về phương
pháp luận trên vào công cụ đánh giá rủi ro động đất ArcRisk.
Thứ ba, áp dụng công cụ ArcRisk đã tiến hành đánh giá rủi ro động đất cho
khu vực 5 quận trung tâm thành phố Hà Nội, theo hai cách tiếp cận là xác suất và
tất định. Trong đó, việc tiến hành đánh giá rủi ro động đất theo phương pháp xác
suất lần đầu được áp dụng cho khu vực nghiên cứu. Trên cơ sở sử dụng bản đồ
gia tốc phổ nền được hiệu chỉnh khuếch đại nền trực tiếp theo sơ đồ Vs30, ứng với
chu kỳ lặp lại 475 năm cho khu vực 5 quận. Các kết quả đánh giá thiệt hại nhà
cửa do động đất nhận được cách tiếp cận xác suất cho thấy phản ánh sự tác động
của các giá trị rung động nền, phân loại nền đất và kết cấu cơng trình tới những
thiệt hại về nhà cửa. Cụ thể, Xác suất trung bình nhà cửa bị phá huỷ theo các
trạng thái nhẹ, trung bình, nặng và hồn tồn 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 kết quả đánh giá rủi ro động đất theo phương pháp tất định nhận được
trên cơ sở sử dụng các bản đồ gia tốc phổ nền chu kỳ ngắn 0.3 giây và 1.0 giây
được hiệu chỉnh gián tiếp theo sơ đồ phân loại nền TCVN 9386:2012 ứng với
kịch bản động đất Sông Hồng như đã trình bày trong Chương IV.Trên cơ sở kết
quả đánh giá thiệt hại nhà cửa tại khu vực 5 quận nội thành Hà Nội có thể đưa ra
một số nhận đinh sau đây. Về mặt không gian, kết quả thiệt hại nhà cửa phản ánh
xu thế tác động của rung động nền do kịch bản động đất gây ra, với việc các
phường nằm phía Tây của các quận Thanh Xuân và Đống Đa có mức độ thiệt hại
lớn hơn, điều này hoàn toàn phù hợp khi kịch bản động đất Sơng Hồng Nằm ở
phía Tây của 5 quận. Bên cạnh sự ảnh hưởng của rung động nền, các loại kết cấu
cơng trình khác nhau và phân loại nền đất cũng ảnh hưởng đến mức độ thiệt hại
21