Nghiên cứu dự báo nguy cơ tai biến trượt lở mái dốc dọc các tuyến giao thông trọng điểm miền núi tỉnh Quảng Nam và đề xuất giải pháp ứng phó

Tỉnh Quảng Nam với sáu huyện miền núi có địa hình rất đa dạng và cấu trúc địa chất rất phức tạp và xung yếu, đặc biệt là các hoạt động tân kiến tạo gây ra sự phân cắt địa hình mạnh mẽ. Do địa bàn rộng lớn, nhiều núi cao lại có nhiều hồ chứa thủy lợi, thủy điện, sông ngòi chia cắt, nên về mùa mưa lũ, một số tuyến giao thông miền núi phải đối mặt với tình trạng bị chia cắt do trượt lở mái dốc. Tương tự như nhiều khu vực khác ở Việt Nam, tình trạng trượt lở mái dốc thường xuyên xảy ra trong mùa mưa và có xu hướng trở nên trầm trọng hơn do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. Thực tế này cùng với những ảnh hưởng bất lợi của hoạt động nhân sinh, ở tỉnh Quảng Nam nói chung, các tuyến giao thông huyết mạch miền núi nói riêng luôn có nguy cơ về trượt lở mái dốc. Những năm gần đây, hiện tượng trượt lở mái dốc xảy ra đặc biệt nghiêm trọng tại một số đoạn thuộc đường Hồ Chí Minh, các quốc lộ 40B, Trường Sơn Đông, 14D, 14E, 14B, tỉnh lộ 604, 610, 611, 616. Tại Quảng Nam, mưa lớn trong các ngày 3 đến 6 tháng 11 năm 2017 đã gây thiệt hại nghiêm trọng mang tính lịch sử về người và cơ sở vật chất, đặc biệt các các đường giao thông. Các thực tế trên cho thấy, rất cần thiết phát triển hệ phương pháp nghiên cứu và các công cụ thích hợp để giảm thiểu mức độ tổn thương liên quan đến tai biến trượt lở. Rõ ràng, biến đổi khí hậu đang mang đến nhiều nguy cơ và thiệt hại hơn liên quan đến trượt lở. Một số khu vực định cư an toàn của con người sẽ bị thu hẹp. Bên cạnh đó, các hoạt động nhân sinh như khai đào mái dốc, xây dựng hồ chứa phục vụ phát triển thủy điện đã và đang gây ra các hiện tượng động đất kích thích, làm gia tăng nguy cơ mất ổn định mái dốc dọc các tuyến giao thông trọng điểm miền núi tỉnh Quảng Nam. Do vậy việc nghiên cứu hiện trạng, nguyên nhân và từ đó dự báo nguy cơ trượt lở mái dốc dọc các tuyến giao thông trọng điểm miền núi tỉnh Quảng Nam là rất cần thiết.

Trên cơ sở các nhận định trên, việc tiến hành đề tài độc lập cấp Nhà nước “Nghiên cứu dự báo nguy cơ tai biến trượt lở mái dốc dọc các tuyến giao thông trọng điểm miền núi tỉnh Quảng Nam và đề xuất giải pháp ứng phó” do Cơ quan chủ trì Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Đại học Quốc gia Hà Nội cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài PGS.TS. Đỗ Minh Đức thực hiện là rất cần thiết. Với mục tiêu: Đánh giá được hiện trạng, xác định nguyên nhân và dự báo nguy cơ trượt lở mái dốc dọc các tuyến giao thông trọng điểm miền núi tỉnh Quảng Nam; Đề xuất các giải pháp ứng phó, giảm thiểu thiệt hại do tai biến trượt lở mái dốc dọc các tuyến giao thông trọng điểm vùng nghiên cứu. Các giải pháp này có khả năng áp dụng cho các vùng có điều kiện tương tự.

Ủy ban xúc tiến toàn cầu của Chương trình trượt lở đất quốc tế (International Programme on Landslides-IPL) bao gồm Hiệp hội quốc tế về lở đất (ICL), Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa (UNESCO), cùng nhiều tổ chức, cơ quan khác tiến hành tổ chức “Diễn đàn trượt lở thế giới lần thứ hai” (The Second World Landslide Forum) từ ngày 3 đến ngày 9/10/2011 tại Rome Italia. Diễn đàn đã cung cấp một thông tin xuyên suốt toàn cầu và tạo nền tảng hợp tác với tất cả các tổ chức nghiên cứu, các tổ chức của Liên Hợp Quốc, các chính phủ, doanh nghiệp tư nhân và cá nhân đóng góp vào nghiên cứu, thực hành, giáo dục về trượt lở và các hệ thống chiến lược giảm thiểu rủi ro toàn cầu. Tuy nhiên, mặc dù đạt được nhiều bước tiến về phát hiện, dự báo, cảnh báo, các biện pháp giảm thiểu thì các tác động của trượt lở trên toàn thế giới vẫn tăng lên: Gia tăng đô thị hóa và phát triển ở khu vực dễ bị trượt lở; Tiếp tục phá rừng ở các khu vực dễ bị trượt lở; Gia tăng lượng mưa cực đoan do biến đổi khí hậu. Các hướng nghiên cứu tai biến trượt lở bao gồm: Nghiên cứu về nguyên nhân, cơ chế phát sinh trượt, thành lập bản đồ tai biến, dự báo, quan trắc và cảnh báo sớm trượt lở, các giải pháp công trình và phi công trình phòng chống trượt lở.

Do nhiều đặc điểm bất lợi về khí hậu và địa hình, Việt Nam chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của tai biến thiên nhiên, đặc biệt là trượt lở. Theo số liệu thống kê, mỗi năm nước ta thiệt hại tới 4.000 tỷ đồng và khoảng 750 người chết. Sự phát triển nhanh của nền kinh tế Việt Nam hiện nay có thể bị ảnh hưởng đáng kể nếu các tai biến như trượt lở, đá đổ, động đất, xói lở bờ biển và sụt lún mặt đất đang diễn ra tại nhiều khu vực không được ngăn ngừa hay giảm thiểu một cách thích hợp. Đặc biệt, tai biến trượt lở gây ra những tổn thất không nhỏ cho đời sống, xã hội, sản xuất và giao thông của các địa phương. Bên cạnh đó, biến đổi khí hậu và hoạt động nhân sinh đã và đang cường hóa tai biến trượt lở, dẫn đến hậu quả nghiêm trọng hơn. Việc nghiên cứu trượt lở ở Việt Nam khởi đầu từ những thập niên cuối của thế kỷ 20, cho đến nay đã đạt được một số thành tựu bước đầu. Trong những năm gần đây Nhà nước và Chính phủ đã tập trung đầu tư vốn cho việc nghiên cứu phòng chống, giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây ra, coi đây là một trong các nhiệm vụ trọng tâm trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, phát triển bền vững kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường. Nhìn chung, các kết quả đạt được trong thời kỳ này có chất lượng khoa học là nhờ đã áp dụng các phương tiện, các thiết bị tiên tiến trong nghiên cứu.

Trên địa bàn tỉnh Quảng Nam, lớp phủ thực vật rất phong phú về mặt chủng loại và chất lượng. Đặc tính của chúng phụ thuộc vào từng vùng địa hình. Sơ đồ thảm thực vật được xây dựng trên cơ sở phân tích ảnh viễn thám LANDSAT 8 và kiểm định, hiệu chỉnh theo thực tế trong các đợt khảo sát thực địa tại khu vực nghiên cứu. Bản đồ thảm thực vật đã nhóm gọn lại thành 7 nhóm: Rừng phòng hộ, rừng đặc dụng, rừng sản xuất, đất sản xuất nông nghiệp, mặt nước, dân cư và khu vực đất trống/ đất chưa sử dụng. Kết quả chồng chập các vị trí trượt lở và sơ đồ thảm thực vật của khu vực nghiên cứu cho thấy, đối tượng có thể có ảnh hưởng nhiều nhất đối với hiện tượng trượt lở là rừng sản xuất nói chung (trồng keo lai, quế,…). Thống kê cũng đưa ra kết quả rằng 42% điểm trượt lở trồng keo cao 3m, 21% điểm trượt lở trồng keo thấp hơn 3 m và chỉ 37% điểm trượt vỏ thực vật trồng các loại cây khác, hoặc rừng nguyên sinh. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy các khu vực mái dốc có thời gian nhất định không được che phủ bởi thảm thực vật đã dẫn đến sự hình thành các khe nứt tách (tension crack) phía trên mái dốc. Với lớp đất phong hóa dày và hàm lượng sét đáng kể ở nhiều khu vực trong tỉnh Quảng Nam, các khe nứt này phát triển đến chiều sâu lớn, tạo điều kiện cho sự hình thành các khối trượt quy mô lớn đến cực lớn. Do vậy, các khối trượt lớn thường xuất hiện tại các mái dốc có hoạt động xây dựng ở phía trên (xây dựng cột trụ đường dây điện, cột viễn thông, làm đường…) hoặc trồng và khai thác cây keo đã dẫn đến bề mặt mái dốc bị xáo trộn và có những khoảng thời gian nhất định là đất trống, đồi trọc.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

Trượt lở các mái dốc đường giao thông tỉnh Quảng Nam diễn ra trầm trọng vào mùa mưa bão, gây nhiều thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản. Với các phương pháp khảo sát hiện trường, thí nghiệm trong phòng và tính toán hiện đại, đề tài đã khảo sát và đo vẽ chi tiết 375 khối trượt dọc các tuyến đường giao thông trọng điểm tỉnh Quảng Nam. Các khối trượt được phân chia thành 11 loại theo đặc điểm dịch chuyển và vật liệu trượt. Các khối trượt có thể tích lớn đến cực kỳ lớn chiếm tới 32%.

Nguyên nhân trực tiếp gây trượt lở là mưa lớn, tẩm ướt đất đá làm suy giảm sức chống cắt của đất không bão hòa. Đối với các khối trượt lớn, mực nước ngầm dâng cao, tạo áp lực lỗ rỗng dư trong các tầng đá phong hóa nứt nẻ dẫn đến trượt đất đá. Trên cơ sở các phân tích thống kê và tính toán định lượng bằng mô hình toán, 480 đoạn đường đã được xác định có nguy cơ trượt lở, 47 đoạn có nguy cơ trượt lở cao và 189 đoạn có nguy cơ trượt lở rất cao.

Hiện tượng trượt lở chịu ảnh hưởng rõ rệt của độ dốc mái khi khai đào, các đới phá hủy kiến tạo, tầng đất phong hóa dày và các hoạt động nhân sinh trên mái dốc. Động đất kích thích do hồ chứa Sông Tranh 2, đánh giá qua hệ số gia tốc ngang (kh), làm giảm hệ số ổn định của mái dốc 5-15% tùy thuộc đặc điểm đất đá.

Khu vực nghiên cứu dọc các tuyến giao thông trọng điểm, qua phân tích bằng các mô hình học máy (hồi quy logistic, mạng nơron nhân tạo) được phân thành 5 vùng có nguy cơ trượt lở từ rất thấp đến rất cao, trong đó diện tích vùng trượt lở cao và rất cao chiếm khoảng 5% và 3%.

Với các phương pháp phân tích thống kê và mô hình học máy, đề tài đã xây dựng được ma trận cảnh báo sớm nguy cơ trượt lở kết hợp giữa nguy cơ trượt lở của các đoạn đường với ngưỡng mưa gây trượt lở (xây dựng trên cơ sở lượng mưa ngày, mưa tích lũy trong 6 và 12 ngày). Các cấp độ cảnh báo được phân thành 5 bậc từ rất thấp đến rất cao cùng các khuyến nghị giải pháp ứng phó.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 17529/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.