Tụt lở đất, đá: Kinh nghiệm Nhật Bản và nghiên cứu của Việt Nam

Lũ lụt, sạt lở đất: Góc nhìn từ địa chất

TS. NGUYỄN THÀNH SƠN - NGUYÊN TRƯỞNG BAN CHIẾN LƯỢC TKV

Thông thường, sạt lở đất thường xảy ra trên các sườn dốc có kết cấu gồm các tầng ngăn nước (đất sét) và các tầng đất chứa nước xen kẽ lẫn nhau. Sự dịch chuyển của các khối đá trên các sườn dốc xảy ra thường do nước ngầm làm ướt các bề mặt phân lớp. Trong hầu hết các trường hợp, sự dịch chuyển của khối lượng lớn đất, hoặc đá dọc theo sườn dốc (hoặc theo một lớp đá ngăn cách) là do nước mưa làm ướt đất, làm cho khối đất trở nên nặng hơn và di động hơn. Khi các lực ma sát của đất, đá trên các sườn dốc nhỏ hơn trọng lực thì toàn bộ khối đá bắt đầu chuyển động. Nhiều khi trượt lở đất đá cũng do địa chấn (động đất). Trầm tích đất đá có thể bị trượt trong khoa học được gọi là delapsies.

Trượt lở đất đá có thể đe dọa các khu dân cư ở phía dưới cũng như ở phía trên sườn dốc (xem các hình ảnh sau).

Hình 1. Hình ảnh một vụ trượt lở đất đá lên khu dân cư phía dưới.

Nguồn: https://naturae.ru/stati-o-prirode/prirodnye-yavleniya/opolzen.html

Hình 2. Tụt lở đất đe dọa các khu dân cư phía trên.

Nguồn: https://www.who.int/hac/techguidance/ems/landslides/ru/

Nguyên nhân của các thảm họa trượt lở đất thường là do sự mất cân bằng giữa lực trượt dưới tác động của lực trọng lực và lực ma sát. Nguyên nhân của trượt lở đất đá gồm:

1/ Do độ dốc của sườn/mái dốc tăng lên do bị nước rửa trôi.

2/ Do độ liên kết trong khối đất, đá bị suy yếu trong quá trình phong hóa và/hoặc ngập úng bởi nước mặt và/hoặc nước ngầm.

3/ Do các tác động địa chấn (động đất, nổ mìn).

4/ Do các hoạt động của con người đã xâm hại vào cân bằng vốn có của tự nhiên.

Hậu quả rõ nét của các vụ trượt lở đất, đá là vùi lấp (con người, động vật, thực vật) phá hủy các công trình (nhà, đường, cầu), làm mất đất nông nghiệp, chặn dòng chảy, thay đổi cảnh quan v.v... [5].

Phân loại trượt lở đất đá:

1/ Theo khối lượng đất đá bị sạt lở: Trượt lở qui mô nhỏ- <10 nghìn m³; trung bình - 10÷100 nghìn m³; lớn - 100÷1000 nghìn m³; rất lớn - trên 1000 nghìn m³; (Theo Schenk, P. M. và Bulmer M. H. trong bài “Origin of Mountains on Io by Thrust Faulting and Large-Scale Mass Movements” đăng trên tập 279, Tạp chí Science, vụ lở đất, đá lớn nhất trong hệ Mặt trời đã xẩy ra ở núi Euboea trên vệ tinh Io của sao Mộc. Khối lượng trượt lở được ước tính khoảng 25.000 km3).

2/ Theo tốc độ trượt lở [5]: đặc biệt nhanh - 3 m/s; rất nhanh - 0,3 m/phút; nhanh - 1,5 m/ngày đêm; từ từ - 1,5 m/tháng; rất chậm - 1,5 m/năm; và cực kỳ chậm - 0,06 m/năm.

3/ Theo độ dốc của mặt trượt: Trượt lở rất nhẹ nhàng (không quá 5°), ví dụ, dưới nước; trượt lở nhẹ nhàng (5°÷15°); trượt lở mạnh (15°÷45°).

4/ Theo độ sâu của mặt trượt: Trượt lở bề mặt - sâu dưới 1 m; trượt lở nông - sâu đến 5 m; trượt lở sâu - đến 20 m; trượt lở rất sâu - sâu hơn 20 m.

5/ Theo vị trí của bề mặt dịch chuyển và cấu thành của thân sạt lở (theo Savarensky):

- Trượt lở tuần tự/lần lượt (asequential) xảy ra trong các tầng đá đồng nhất không phân lớp; vị trí của mặt trượt cong phụ thuộc vào ma sát và chuyển vị của đất;.

- Trượt lở tự thân consequent (sliding) - xảy ra với độ dốc không đều; dịch chuyển của đất, đá xảy ra dọc theo mặt phân cách giữa các lớp hoặc theo một vết nứt.

- Trượt lở không tuần tự - cũng xảy ra khi độ dốc không đồng nhất, nhưng bề mặt dịch chuyển của đất đá giao nhau giữa các lớp có thành phần khác nhau; sạt lở được cắt thành các lớp nằm ngang hoặc nghiêng.

Phân loại nguyên nhân gây tụt lở

Như trên đã nêu, trượt lở là sự tách khỏi cân bằng tự nhiên ra và đổ xuống của một khối lượng lớn đất đá. Khoảng 80% nguyên nhân dẫn đến hiện tượng này là yếu tố con người và khoảng 85% vụ trượt lở đất đá diễn ra có nguyên nhân trực tiếp là mưa kéo dài. Các nguyên nhân dẫn đến các nguy cơ trượt lở đất đá được phân ra như sau [5]:

Dấu hiệu dễ nhận biết của một vụ sạt lở đất sắp xảy ra trong khu vực gồm:

1/ Cửa ra vào và cửa sổ của các ngôi nhà trong khu vực đó bị kẹt.

2/ Trên tường và/hoặc móng nhà xuất hiện các vết nứt.

3/ Nước thấm ra trên các mái dốc.

4/ Trên mặt đất, vỉa hè, đường xuất hiện các vết nứt và chúng ngày càng mở rộng.

5/ Nền đất dưới chân các sườn núi bị trương nở ở mức nhìn thấy được.

6/ Xuất hiện các đầu ra mới của mạch nước ngầm.

7/ Hàng rào và cây cối bắt đầu di chuyển từ từ.

8/ Xuất hiện tiếng ồn có thể nghe thấy rõ ràng và hình thành các tiếng động ầm ầm dưới lòng đất.

Biện pháp phòng ngừa trượt lở thiết thực nhất gồm:

1/ Nghiên cứu thông tin về các vị trí có thể xảy ra và ranh giới gần đúng của sạt lở đất.

2/ Thiết lập các tín hiệu cảnh báo về nguy cơ sạt lở đất.

3/ Thiết lập các trạm cảnh báo về trượt lở.

4/ Phổ biến trình tự hành động khi cảnh báo trượt lở được đưa ra.

Theo Tạp chí Spunik [2], các giải pháp xử lý cụ thể gồm:

1/ Gia cố các mái taluy sườn sông/hồ bằng các tường, kè.

2/ Gia cố các mái taluy sườn núi bằng các giải pháp: Vì neo, bê tông hóa, trồng cây.

3/ Thoát nước cho các khối đất đá có nguy cơ trượt lở bằng các đường dẫn.

4/ Ngăn nước mặt xâm nhập vào các khối đất đá trên sườn dốc bằng các kênh dẫn.

Yếu tố con người

Theo Tổ chức Y tế Thế giới WHO [3], yếu tố con người gây ra trượt lở đất đá gồm:

1/ Phá rừng thâm canh, làm xói mòn đất.

2/ Xây dựng các khu định cư tại các khu vực xảy ra sạt lở đất.

3/ Xây dựng đường giao thông và các tuyến giao thông ở miền núi.

4/ Xây dựng các công trình trên nền đất dễ bị phá vỡ.

5/ Lắp đặt các đường ống trong lòng đất.

6/ Thiếu hiểu biết về nguy cơ sạt lở đất, thiếu hệ thống cảnh báo.

Nguyên nhân trực tiếp dẫn đến chết người trong trượt lở đất chủ yếu là do chấn thương và ngạt thở. Trượt lở đất đá có những hậu quả ngắn hạn cũng như dài hạn đến sức khỏe tâm thần của người dân.

Các hành động cần thiết khi xẩy ra trượt lở:

1/ Tổ chức tìm kiếm và cứu nạn.

2/ Quản lý và xử lý tình hình thương vong.

3/ Thiết lập nơi trú ẩn tạm thời cho những người mất nhà cửa.

Nên nhớ:

1/ Sạt lở đất dẫn đến tử vong cao (hàng nghìn người có thể chết), chôn vùi các khu dân cư trên sườn núi.

2/ Để cứu sống được những người bị vùi lấp, việc tìm kiếm cứu nạn phải được thực hiện trong vòng 24÷48h đầu tiên sau khi xẩy ra trượt lở.

3/ Tần suất và mức độ sạt lở đất đá có thể ước tính được và các khu vực có nguy cơ có thể được xác định dựa trên thông tin về địa chất, khí hậu, thảm thực vật và thủy văn.

4/ Các biện pháp phòng ngừa và giảm thiểu thiệt hại phải bao gồm từ công tác giáo dục cộng đồng đến thiết lập hệ thống giám sát, cảnh báo và sơ tán.

Các hành động không cần thiết theo WHO [3]:

1/ Không nên gửi tới nơi có thảm họa các loại thuốc thường có trong các hộp thuốc gia đình, hoặc thuốc kê đơn. Những loại thuốc này có thể không phù hợp về mặt y tế hoặc pháp lý. Tham khảo trước hướng dẫn về các loại thuốc thiết yếu của WHO và chính quyền địa phương nơi tiếp nhận.

2/ Không nên cử đội y tế, hoặc nhân viên y tế từ xa tới (họ có thể đến quá muộn). Cần tận dụng các dịch vụ y tế địa phương và lân cận để chăm sóc y tế khẩn cấp cho các nạn nhân của thảm họa.

3/ Không nên đưa ra quyết định phân bổ nguồn lực một cách đơn phương khi chưa được thông báo về nhu cầu.

Kinh nghiệm ứng phó với tụt lở đất đá của Nhật Bản

Ba phần tư lãnh thổ Nhật Bản được bao phủ bởi núi, và các đồng bằng nhỏ hẹp ven biển được hình thành trên đất không ổn định do phù sa sông bồi đắp. Ở Nhật Bản, mưa lớn và tuyết liên tục tạo ra nguy cơ sạt lở đất [4].

Theo Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông và Du lịch, trong năm 2017 ở Nhật Bản đã có 1.514 vụ sạt lở đất đá, 254 người chết, hoặc mất tích và 701 ngôi nhà bị phá hủy. Thống kê từ năm 2000 đến nay cho thấy, trung bình hàng năm ở Nhật Bản xảy ra khoảng 1.000 vụ sạt lở đất (xem đồ thị sau).

Hình 4. Các vụ trượt lở đất đá trong giai đoạn 2000-2017 ở Nhật Bản.

Các cuộc diễn tập ứng phó với thiên tai có sự tham gia của cư dân địa phương đã làm giảm đáng kể thiệt hại do lở đất. Từ năm 2006, Chính phủ Nhật đã khuyến cáo chính quyền địa phương tiến hành các cuộc diễn tập với người dân địa phương về trường hợp sạt lở đất và các thiên tai khác. Tháng 6, thời điểm bắt đầu mùa mưa, khi nguy cơ sạt lở đất tăng cao, đã được chọn là tháng diễn tập chống sạt lở đất như một trong những biện pháp chuẩn bị cho những trận mưa lớn và bão lụt.

Năm 2006, khi các cuộc diễn tập mới bắt đầu, chỉ có 9.000 người tham gia và số lượng người tham gia tăng chậm. Tuy nhiên, vào sáng ngày 20/8/2014, trận mưa lớn cục bộ ở khu vực phía Bắc tỉnh Hiroshima đã gây ra một trận lở đất khiến 75 người thiệt mạng, sau đó mối quan tâm của dư luận về các biện pháp chuẩn bị cho trận lở đất ngày càng gia tăng.

Năm 2015, số người tham gia cuộc diễn tập đã tăng lên 569.000 người. Sau trận mưa lớn ở miền Bắc Kyushu vào tháng 7/2017 khiến 40 người thiệt mạng, số lượng người tham gia cuộc diễn tập đã đạt 1,17 người. Vào tháng 7/2017, mưa bão ở miền Tây Nhật Bản đã giết chết 220 người, khiến vấn đề chuẩn bị ứng phó với thiên tai càng thêm quan trọng. Người ta ước tính rằng trong năm 2018 số lượng người tham gia cuộc tập trận là hơn hai triệu người (xem đồ thị sau).

Hình 5. Số lượng người dân tham gia diễn tập phòng ngừa thiên tai ở Nhật Bản.

Vào tháng 6 năm 2017, tại làng Toho, tỉnh Fukuoka đã tiến hành các cuộc diễn tập với 1.050 cư dân, tức là khoảng một nửa dân số của làng. Khi mưa lớn ập đến miền Bắc Kyushu vào tháng sau, người dân đã sơ tán trước khi xảy ra lở đất và đã thoát khỏi nguy hiểm.

Người ta thường tin rằng, lở đất có nhiều khả năng xảy ra ở các khu vực miền núi, nhưng ở Hiroshima, một trận lở đất đã xảy ra trên một ngọn đồi cạnh các tòa nhà dân cư và gây ra thiệt hại đáng kể. Sạt lở đất là điều không thể tránh khỏi đối với địa hình và khí hậu của Nhật Bản, nhưng ít nhất quốc gia này đã học được kinh nghiệm từ quá khứ, giảm thiệt hại bằng các biện pháp an toàn.

Những nghiên cứu về tụt lở đất đá ở Việt Nam

Ở Việt Nam, trước đây từ thời bao cấp, thảm họa tụt lở đất, đá trầm trọng nhất đã xẩy ra tại một mỏ lộ thiên khai thác quặng kim loại màu ở vùng Cao Bắc Lạng. Vụt tụt lở này xẩy tại một bãi thải đất đá vào một buổi sáng, sau một đêm mưa kéo dài, làm chết hơn 130 người dân đang “mót” quặng. Các số liệu không được công bố chính thức, nhưng công tác cứu nạn khi đó đã hầu như “bất lực”.

Gần đây, ở Việt Nam cũng đã xẩy ra nhiều vụ tụt lở bãi thải đất, đá của các mỏ lộ thiên (than Phấn Mễ, than Quảng Ninh, quặng Cao Bằng) với khối lượng và quy mô từ trung bình đến rất lớn.

Ở Việt Nam, trước đây trong khuôn khổ hợp tác về khoa học  -kỹ thuật Việt - Xô, việc nghiên cứu về tụt lở đất, đá (ngắn với vấn đề ổn định bờ mỏ) đã được bắt đầu từ những năm 1970 - 1980 tại các mỏ than lộ thiên Cọc Sáu (có độ sâu khai thác lớn nhất và có diện tích khai trường hứng nước mưa lớn nhất) và mỏ than lộ thiên Na Dương (có khối lượng tụt lở lớn nhất và có kết cấu đất đá bở rời nhất).

Kết quả của đề tài nghiên cứu này (do TS. Chu Thường Dân làm chủ nhiệm) đã làm rõ các nguyên nhân gây ra tụt lở đất, đá và đã đưa ra nhiều giải pháp kỹ thuật quan trọng về ổn định bờ mỏ, chống tụt lở đất đá.

Trong thời kỳ 1998 - 2000, Công ty Tư vấn Đầu tư Điện - Than (TKV) phối hợp với Xí nghiệp Thăm dò Khảo sát Thiết kế và Dịch vụ KHKT (Công ty Than Nội Địa) đã triển khai tiếp đề tài nghiên cứu “Ổn định bờ mỏ Na Dương phục vụ cho dự án xây dựng nhà máy nhiệt điện chạy than Na Dương”. Trên cơ sở khoan thăm dò bổ sung bờ trụ, và phân tích đánh giá định lượng, Công ty Tư vấn Đầu tư Điện - Than (TKV) đã đưa ra các giải pháp hữu hiệu nhằm ổn định bờ trụ của mỏ than Na Dương (trong trường hợp mỏ sẽ tiếp tục khai thác xuống sâu dưới mức +0).

Sau năm 2000, TKV cũng đã tiếp tục triển khai các nghiên cứu về ổn định bờ mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh và đã mở rộng phạm vi nghiên cứu sang ổn định các bãi thải đất đá v.v...

Kết quả của các nghiên cứu trên có thể và cần được tham khảo để áp dụng cho việc chống tụt lở đất đá cả ở bên ngoài mỏ./.

Tài liệu tham khảo:

[1] https://ru.wikipedia.org/wiki/

[2] https://ru.sputnik.kg/society/20160330/1023777235.html

[3] https://www.who.int/hac/techguidance/ems/landslides/ru/

[4] https://www.nippon.com/ru/features/h00275/

[5] http://www.grandars.ru/shkola/bezopasnost-zhiznedeyatelnosti/opolzni