Dùng công nghệ vũ trụ khảo sát lún đất tại TP.HCM

Một công nghệ mới để khảo sát lún đất

Biến dạng bề mặt đất là một vấn đề thực tế lâu dài, ảnh hưởng nghiêm trọng đến các công trình dân dụng và công nghiệp cũng như môi trường sống. Tình hình khai thác sử dụng nước ngầm tại TP.HCM hiện nay đã vượt mức 600.000 m3/ngày, trong khi lượng nước bổ cập dưới 200.000 m3/ngày dẫn đến tình trạng mức nước dưới đất của các tầng chứa nước ngày càng bị hạ thấp. Sự giảm mực nước ở các tầng khai thác, cùng với sự phát triển nhanh các công trình xây dựng trên mặt đất... đã gây nên biến dạng bề mặt địa hình (lún đất) tại nhiều nơi. Các biến dạng này thể hiện qua các hiện tượng mặt đất xung quanh các giếng khoan bị hạ thấp, làm trồi ống chống tại nhiều khu vực trên địa bàn thành phố như: quận 6, 11, 12, Bình Tân, và huyện Bình Chánh, Nhà Bè.

Cho đến nay vẫn chưa có công nghệ thích hợp và phương pháp xử lý dữ liệu đo đủ độ chính xác để có thể xác định biến dạng lún theo không gian và thời gian tại TP.HCM, nhằm cung cấp dữ liệu quan trọng cho việc quản lý và quy hoạch khai thác nước ngầm, đánh giá ảnh hưởng lún phục vụ công tác chống ngập và quy hoạch phát triển đô thị bền vững.

Radar khẩu độ tổng hợp (SAR - synthetic aperture radar) là một kỹ thuật cho phép thu ảnh với độ phân giải cao từ một anten nhỏ, đây là một kỹ thuật tiến bộ vượt bậc của xử lý tín hiệu số. Nếu có hai ảnh SAR cùng phủ một vùng diện tích hơi khác một chút về vị trí thu nhận, giá trị pha của ảnh này có thể trừ đi giá trị pha của ảnh kia để có được độ lệch pha của hai ảnh SAR. Ảnh chứa độ lệch pha này được gọi là ảnh giao thoa. Giá trị còn lại là độ lệch pha từ ảnh này so với ảnh kia. Kỹ thuật dựa trên độ lệch pha để tính toán trên được gọi là kỹ thuật SAR giao thoa (InSAR - SAR interferometry). Kỹ thuật dựa trên việc loại bỏ những khoảng giao thoa trùng giữa hai ảnh để tạo ra khoảng giao thoa cuối cùng thể hiện sự thay đổi của bề mặt gọi là kỹ thuật InSAR vi phân (differential InSAR - DInSAR).

Nhóm nghiên cứu sử dụng ảnh của ERS-1 và ERS-2 được cung cấp bởi Cơ quan không gian châu Âu (ESA), hai vệ tinh này được phóng vào quỹ đạo tháng 7/1991 và 4/1995. Mỗi scene ảnh bao phủ một khu vực có bề rộng 100 km2 với độ phân giải khoảng 30 m. Hai vệ tinh này hỗ trợ cho nhau trong việc thu ảnh tại cùng một khu vực chỉ cách nhau một ngày. Dữ liệu thử nghiệm thứ hai được sử dụng là ảnh của Envisat, vệ tinh thám sát Trái đất lớn nhất so với các thế hệ trước, được phóng vào quỹ đạo năm 2002.

Lún đất ở TP.HCM

Nhóm nghiên cứu sử dụng hai ảnh Envisat ASAR được thu nhận tại thời điểm 16/12/2003 và 4/5/2004. Kết quả cho thấy biến dạng lún trên 20 cm xảy ra tại khu vực đô thị mới, khu vực quận 2, 7, quận Bình Thạnh. Lún từ 15 - 20 m xảy ra tại quận 1, 3, 4, 5, 8, 9, 12, Gò Vấp, Bình Chánh; lún 10 cm - 2,5 cm tại khu vực ngoại thành - huyện Hóc Môn. Những khu vực biến dạng lún dưới 2,5 cm chủ yếu ở ngoại thành.

Kết quả nghiên cứu cho thấy đây là giải pháp xác định nhanh biến dạng bề mặt địa hình TP.HCM. Việc tăng nhanh dân cư ở khu vực các quận mới khiến cho việc khai thác nước ngầm và các công trình xây dựng ngày càng tăng, rõ ràng đã có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình biến dạng lún xuống của thành phố.

Phân tích tại một điểm quan sát cho thấy tốc độ biến dạng lún theo thời gian dưới 4 mm, khu vực ngoại thành và vùng đất không xây dựng rất ít bị biến dạng. Vùng có công trình xây dựng và khai thác nước dưới đất bị biến dạng lớn.