1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Trước hết cần quan điểm rằng quá trình sườn dốc (slope processes) là thuật ngữ biểu thị tổ hợp các quá trình dịch chuyển tự nhiên của đất đá, đất đá chứa nước và nước chứa đất đá xuống phía chân sườn dốc (mái dốc) do các tác động trọng lực, hoặc tác động kết hợp giữa trọng lực với áp lực thủy tĩnh, áp lực thủy động dòng ngầm, hoặc tác động kết hợp áp lực thủy động dòng chảy mặt tạm thời trên sườn dốc với trọng lực, làm biến đổi cấu trúc địa chất, hình thái sườn dốc. Còn hiện tượng sườn dốc (slope phenomena) được hiểu là kết quả, hậu quả và là biểu hiện bên ngoài của các quá trình sườn dốc. Tuy nhiên, trong thực tiễn nghiên cứu, cũng như trong các văn liệu khoa học liên quan với các quá trình sườn dốc việc định danh tường minh giữa quá trình và hiện tượng sườn dốc vẫn chưa được quan tâm đúng mức. Trong địa chất - địa mạo cũng như các lĩnh vực khoa học khác, các nhà khoa học thường quan niệm các quá trình Địa động lực và tai biến địa chất là một, nhưng xét về bản chất thì tai biến địa chất có cường độ hoạt động mạnh, qui mô rộng và gây đột biến lớn về môi trường, tổn thất nặng nề về nhân mạng và của cải. Chẳng hạn như xói lở bờ sông là quá trình địa động lực, nhưng động đất luôn là tai biến địa chất. Trong thực tế, rất khó phân biệt rõ ràng về tai biến tự nhiên và tai biến nhân sinh, ví dụ trượt mái taluy đường giao thông vừa do tự nhiên (phong hoá nên đất đá có lực kháng cắt giảm, khi nước mưa ngầm xuống làm tăng trọng lượng khối đất đá và giảm lực dính kết) vừa do nhân tạo (con người cắt xén sườn dốc). Bên cạnh đó, có thể hiểu sườn dốc là phần mặt đất tự nhiên, cấu tạo từ đất đá có thành phần vật chất, nguồn gốc, tuổi và tính chất khác nhau, nghiêng về một phía nhằm duy trì phương vận động chung của dòng chảy, cũng như sự dịch chuyển trọng lực đất đá hướng xuống phía dưới của mặt nghiêng này. Còn mái dốc là phần mặt đất cấu tạo từ đất đá khác nhau, cũng nghiêng về một phía do các hoạt động kinh tế - xây dựng (cắt xén sườn dốc…) của con người tạo ra. Sườn dốc, mái dốc rất đa dạng, sườn dốc có thể là bờ sông, bờ biển, bờ hồ, sườn núi, sườn đồi…, mái dốc đường, bờ mỏ lộ thiên, bờ hố móng... song mái dốc thường có góc dốc lớn hơn nhiều so với sườn đồi núi tồn tại trước đó ^[12].

Hình 1: Dữ liệu Aster DEM khu vực nghiên cứu

Địa hình vùng nghiên cứu chủ yếu là các dãy khối núi, đồi với vô số các sườn dốc mà phần lớn đang tồn tại ở trạng thái cân bằng trọng lực. Tuy vậy, ngày nay cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, ngày càng có nhiều tổ chức kinh tế đầu tư vào xây dựng các đường giao thông, các thủy điện bậc thang cũng như khai thác khoáng sản lộ thiên, lấy mặt bằng thi công công trình… Các hoạt động này thường tạo nên các mái dốc có góc dốc lớn hơn nhiều góc nghiêng của sườn dốc (sườn tự nhiên), tức là nâng cao mức độ phá hủy trạng thái cân bằng ứng suất trọng lực của sườn dốc tự nhiên vốn có. Sự phá hủy trạng thái cân bằng ứng suất trọng lực của sườn dốc ở mức độ cao hơn do hoạt động kinh tế - xây dựng là một trong những nguyên nhân cơ bản và trực tiếp làm phát sinh các quá trình sườn dốc. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu ngày càng gia tăng, cùng với những trận bão lũ cực trị, khác thường, xảy ra với tần suất ngày một lớn hơn (2013, 2016, 2020…), trùng với mùa mưa lũ cường độ cao của lãnh thổ nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa chính là nguyên nhân kích phát ồ ạt các quá trình sườn dốc, gây tổn thất nghiêm trọng về dân sinh, kinh tế và tàn phá môi trường rất lớn, đồng thời gây cản trở các hoạt động kinh tế - xây dựng ^{[6, 13]} . Do vậy, hàng năm nhà nước, một mặt phải đầu tư hàng nghìn tỷ đồng để khắc phục sự cố, đảm bảo giao thông giữa các vùng miền, cũng như phòng chống trượt lở - lũ bùn đá, mặt khác còn phải đầu tư kinh phí không nhỏ cho việc triển khai các chương trình, dự án nghiên cứu để nắm bắt bản chất các quá trình sườn dốc, phân tích cơ chế, nguyên nhân, điều kiện, động lực, quy luật phát sinh, phát triển, đồng thời đánh giá, dự báo diễn biến và từ đó đề xuất giải pháp phòng chống, giảm thiểu tác hại do chúng gây ra.

Các tuyến đường giao thông miền núi ở vùng nghiên cứu rất có ý nghĩa chiến lược trong chính trị, an ninh quốc phòng, kinh tế và văn hóa - xã hội, song rất nhạy cảm đối với các quá trình trên sườn dốc (trượt lở, lũ bùn đá - lũ quét, đá đổ…) vào các mùa mưa lũ hàng năm, với quy mô, cường độ cũng như tần suất xuất hiện rất phức tạp. Đặc biệt là đợt lũ tháng 10- 11/2020 được xem như một đợt lũ lịch sử mới (một số vùng có mực nước vượt qua lịch sử năm 1979, 1999), thuộc loại thiên tai nguy hiểm, gây tổn thất quá lớn ở vùng nghiên cứu. Trong tháng 10-11/2020 đã có nhiều cơn áp thấp và bão lớn liên tiếp, gây ra mưa rất to kéo dài nhiều ngày đã làm phát sinh các tai biến trên sườn dốc, gây tổn thất về sinh mạng và của cải, nhất là thảm họa địa chất xảy ra tại nhà điều hành thủy điện Rào Trăng 3; Trạm quản lý bảo vệ rừng 67 (Phong Xuân, Phong Điền, Thừa Thiên Huế); Khu vực đóng quân của Đoàn Kinh tế - Quốc phòng 337 (thôn Cợp, xã Hướng Phùng, Hướng Hoá; Thôn Tà Rùng, xã Húc, Hướng Hóa (Quảng Trị); Xã Trà Leng, Trà Vân (Nam Trà My); Thôn 3, xã Phước Lộc, Phước Sơn (Quảng Nam). Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu như hiện nay, các tai biến địa chất nói chung và các thảm họa trên sườn dốc sẽ có sự gia tăng, biến đổi khó lường [8, 9]. Do vậy, từ các kết quả nghiên cứu nhiều năm qua, kết hợp với công tác thu thập tài liệu, phân tích ảnh viễn thảm và khảo sát thực tế kết hợp với bay UAV tháng 12/2020, nhóm tác giả muốn phát họa một bức tranh hiện trạng, đánh giá động lực, xác định nguyên nhân chủ yếu và kịch phát gây ra các tai biến trên sườn dốc trong mùa bão lũ năm 2020, nhằm phục vụ cho công tác nghiên cứu tiếp theo về cơ chế, các yếu tố ảnh hưởng (nguyên nhân, điều kiện), động lực, quy luật phát sinh - phát triển, dự báo và thành lập bản đồ nguy cơ tai biến, rũi ro để xây dựng hệ thống quan trắc, cảnh báo sớm ở những khu vực rũi ro cao, đồng thời đề xuất các giải pháp phòng chống, ứng phó, giảm thiểu thiệt hại các tai biến trên sườn dốc trong thời gian tới. Trong nghiên cứu này chỉ tập trung vào tai biến trượt lở, còn tai biến lũ quét - lũ bùn đá chỉ đề cập đến thực trạng.

2. TÀI LIỆU, KỸ THUẬT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để đạt được mục tiêu đề ra, ngoài phương pháp thu thập tài liệu, khảo sát đo đạc và tính toán thực tế (15-19/12/2020), phương pháp thí nghiệm xử lý các tính chất cơ lý của đất đá trong điều kiện tự nhiên và bão hòa, nhóm tác giả còn sử dụng phương pháp UAV và phân tích ảnh viễn thám để chính xác hóa về hiện trạng tai biến, nhất là những thông tin về vị trí xảy ra tai biến địa chất mà phương pháp khảo sát thực trạng không thể thực hiện được.

Bảng 1: Dữ liệu ảnh viễn thám phân tích trượt lở, lũ bùn đá - lũ quét khu vực nghiên cứu
Nguồn: https://gdemdl.aster.jspacesystems.or.jp/index_en.html

Bảng 2: Thông tin dữ liệu ASTER GDEM vùng nghiên cứu

Các tài liệu cần thiết để giải đoán các đặc điểm và vị trí xảy ra các tai biến bao gồm 2 dạng sau: Dữ liệu thuộc tính bao gồm đặc điểm địa chất, địa mạo và lớp phủ thực vật, địa chất thủy văn, khí tượng, thủy - hải văn,...), đặc điểm phân bố dân cư và cơ sở hạ tầng, giao thông, thủy lợi,… hiện trạng trượt lở, lũ bùn đá - lũ quét khu vực nghiên cứu. Dữ liệu không gian gồm các bản đồ địa hình, địa chất, hiện trạng tai biến, ảnh viễn thám (web http://glovis.usgs.gov). Các ảnh vệ tinh chụp ở các thời điểm khác nhau nằm cùng hệ qui chiếu WGS-84 UTM vùng 48, độ phân giải 30m. Ảnh thu thập đảm bảo các yếu tố kỹ thuật và không bị ảnh hưởng bởi mây che phủ do mưa bão. Ngoải ra, do tai biến nghiên cứu xảy ra rất mạnh vào tháng 10, 11/2020, nên chúng tôi sử dụng tư liệu ảnh trước và ngay sau thời điểm xảy ra tai biến để đảm bảo được tính xác thực về hiện trạng. Sử dụng phần mềm Envi 4.7 để xử lý ảnh vệ tinh đa phổ Landsat 8, kết hợp với các phép toán phân tích nhằm loại bỏ các hiệu ứng bóng râm và góc mặt trời (bảng 1).

Dữ liệu ASTER GDEM định dạng Geotiff, signed interger16 bit theo hệ quy chiếu tham chiếu địa lý kinh độ và vĩ độ WGS84/EGM96. Dữ liệu này tải trên hệ thống không gian Nhật Bản (Japan Space Systems) bao phủ khu vực nghiên cứu bao gồm 14 cảnh với thông tin cụ thể như bảng 2, hình 1.

Kết quả khảo sát hiện trạng sau mùa mưa bão 2020 nhằm định vị, nhận diện và mô tả đặc điểm và nơi xảy ra tai biến, đồng thời xác định các tông màu chuẩn tại các vị trí nói trên, cũng như các yếu tố thảm thực vật, đường giao thông, khu dân cư, mặt nước… Do ảnh vệ tinh chụp ở các thời điểm khác nhau thường bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bất lợi như ánh sáng, mây… nên quá trình xử lý, giải đoán và ghép ảnh dễ bị nhầm lẫn. Do vậy, chúng tôi đã sử dụng tổ hợp nhiều tông màu nhằm hỗ trợ và nâng cao chất lượng giải đoán ảnh.

Bảng 3: Đánh giá động lực trượt lở đất đá (K.Sarp và E.Ekkel) và phân loại qui mô khối trượt (Lê Thị Nghinh)

Hình 2: Sơ đồ phân loại các kiểu trượt lở đất đá trên sườn dốc (Nguyễn Thanh, 2009)

Phương pháp đánh giá động lực, phân loại qui mô trượt lở: Sử dụng hệ số dịch chuyển trọng lực (Kg), là tỉ số giữa tổng các khối trượt lở với diện tích sườn dốc nghiên cứu: Kg = ∑f / F (1), f là diện tích các khối trượt lở (m2 ), F là diện tích sườn dốc nghiên cứu (m2 ) [1].

Phân loại qui mô trượt lở theo thể tích khối trượt của Lê Thị Nghinh (Bảng 3) và phân loại các kiểu trượt lở đất đá trên sườn dốc của Nguyễn Thanh (2009) (Hình 2).

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

Bảng 4: Thống kê các vị trí xảy ra trượt lở, lũ bùn đá - lũ quét đặc trưng ở vùng nghiên cứu trong mùa mưa bão 2020

Kết quả nghiên cứu được thống kê trên bảng 4 và khái quát trên sơ đồ vị trí xảy ra các tai biến trượt lở, lũ bùn đá - lũ quét quan trọng trong mùa mưa bão 2020 (Hình 3) cho thấy:

3.1. Động lực các quá trình sườn dốc vùng nghiên cứu thuộc loại dịchchuyển mạnh, sườn dốc kém ổn định và qui mô khối trượt từ trung bình đến rất lớn

Trong mùa mưa lũ năm 2020, ngoài các vị trí xảy ra tai biến như đã đề cập ở bảng 4, khu vực nghiên cứu còn có đến hàng ngàn điểm trượt lở, lũ bùn đá, đá đổ với qui mô lớn nhỏ khác nhau và thường xảy ra xung quanh khối trượt chính và dọc các tuyến đường giao thông miền núi (nhất là QL9, QL40B, QL49 và đường Hồ Chí Minh,...) với tổng khối lượng đất đá sạt lở lên tới 4,1 triệu m3 , riêng đợt lũ lịch sử từ ngày 6-22/10 khối lượng đất đá sạt lở gần 1,4 triệu m3 , làm 111 người chết và mất tích. Trong đó, Quảng Trị (5 trận, 32 người chết và mất tích), Thừa Thiên - Huế (2 trận, 33 người chết và mất tích), Quảng Nam (7 trận, 46 người chết và mất tích), Quảng Ngãi xảy ra 4 trận nhưng không gây thiệt hại về người. Đặc biệt, trong các ngày 12 - 13 và 18/10 xảy ra liên tiếp 3 vụ trượt lở kinh hoàng tại khu vực Nhà máy Thủy điện Rào Trăng 3, Trạm Trạm quản lý bảo vệ rừng 67 (xã Phong Xuân, huyện Phong Điền, Thừa Thiên-Huế) và khu vực đóng quân Đoàn Kinh tế - Quốc phòng 337 (xã Hướng Phùng, Hướng Hóa, tỉnh Quảng Trị). Trong ngày 28/10, 03 trận trượt lở đất - lũ bùn đá xảy ra trại Trà Leng, Trà Vân, Trà Mai (Nam Trà My) và 01 trận xảy ra tại thôn 3, xã Phước Lộc (Phước Sơn) (Hình 4). Động lực quá trình sườn dốc thuộc loại dịch chuyển mạnh và sườn dốc ổn định kém với hệ số dịch chuyển trọng lực (Kg) từ 0,47-0,63, qui mô các khối trượt từ trung bình đến rất lớn.

Có rất nhiều điểm trượt xảy ra xung quanh khối trượt chính, cụ thể tại tiểu khu 67, ngoài 2 khối trượt tại nhà máy thủy điện Rào Trăng 3 (195x268m) và trạm Kiểm Lâm (546x60m), theo kết quả khảo sát và tính toán còn có đến hàng chục khối trượt ở lân cận có chiều dài từ 130m đến 760m, chiều rộng 25 - 134m và diện tích các khối trượt từ 2275m2 đến 23281m2 . Hay trận trượt lở thảm khốc ở khu vực Đoàn 337 với khối lượng đất đá sạt lở đến 2 triệu m3 , chiều dài khối trượt đến 700m và chiều sâu mặt trượt 25-30m, sau trận trượt lở chính còn có đến 3 trận trượt lở nhỏ xảy ra xung quanh trong vòng 1-1,5 giờ.

Hình 3: Sơ đồ các vị trí xảy ra tai biến sườn dốc quan trọng trong mùa mưa bão 2020

Ngoài ra, trên QL 40B từ Bắc Trà My đến Nam Trà My có đến 160 điểm trượt lở, lũ bùn đá, đá đổ /70km (trong đó có 5 điểm trượt lở lớn) với tổng khối lượng đất đá sạt lở lên đến 250.000m3 , qui mô sạt lở từ 10 đến hàng trăm m3 . Trong đó, có 41 điểm trượt lở, 05 điểm dòng lũ bùn đá - lũ quét, 01 điểm đá đổ và 1 đoạn taluy âm trượt lở trên 50m (km 90) (Hình 5). Tuyến đường từ Nam Trà My đến Tu Mơ Rông (Kon Tum) bị trượt lở vùi lấp đến 20 điểm, gây ách tắc giao thông. Tuyến đường vào các xã Hướng Lập, Hướng Việt (Hướng Hoá) bị trượt lở tại các đoạn Km8, 15, 19 làm cô lập hoàn toàn. Đoạn qua Phước Sơn dài 35km đã có đến 44 vị trí xảy ra trượt lở, 15 điểm lũ bùn đá - lũ quét, 05 đoạn đường bị cắt đứt, khối lượng đất đá sạt lở từ 20-30 m3 đến vài chục ngàn m3 (Hình 6).

Hình 4: Các trận trượt lở, lũ bùn đá - lũ quét điển hình ở khu vực nghiên cứu trong mùa mưa lũ 2020

a) Thủy điện Rào trăng 3; b) Trạm bảo vệ rừng 67; c) Trụ sở Đoàn kinh tế Quốc phòng 337; d) Thôn 1, Trà Leng, Nam Trà My; e) Thôn 3, Phước Lộc, Phước Sơn; f) Đồn biên phòng Cửa khẩu Quốc tế Cha Lo

Hầu hết các điểm tai biến trên sườn dốc tại Nam Trà My, Phước Sơn và một số nơi khác ở Quảng Nam, Quảng Bình… có kiểu trượt dòng bùn đá (trượt nông) kết hợp với dòng lũ bùn đá (lũ quét nghẽn dòng) và thường xảy ra ở khu vực tụ thủy hoặc gần các sông suối nên rất nguy hiểm, gây thiệt hại vô cùng nghiêm trọng. Những điểm tai biến dọc theo đường giao thông chủ yếu xảy ra trên các mái dốc chưa được gia cố. Đối với khu vực Phong Điền (TT. Huế), Hương Hóa (Quảng Trị), tai biến xảy ra có dạng trượt khối, trên mặt gãy khúc trong đất đá không đồng nhất, dạng trượt sâu trong lớp võ phong hóa dày. Hoạt động trượt lở, lũ bùn đá thường xảy ra phổ biến trên lớp vỏ phong hóa của đá macma (phức hệ Cha Val, Bến Giằng - Quế Sơn, Đại Lộc, Bà Nà, Trà Bồng, Hải Vân) và đá biến chất hệ tầng A Vương, Long Đại... [2, 5, 10]. Các sản phẩm tàn - sườn tích và phong hóa hoàn toàn có mặt hầu hết trong mặt cắt vỏ phong hóa dày, bão hòa nước ở trạng thái dẻo chảy, chảy là điều kiện thuận lợi để phát sinh các tai biến địa chất trên sườn dốc mỗi khi có lượng mưa lớn, liên tục và kéo dài nhiều ngày. 

Hình 5: Nhiều điểm trượt lở trên các mái dốc QL 40B từ Bắc đến Nam Trà My

Hình 6: Trượt lở khối và trượt lở dòng bùn đá khu vực Phước Sơn

3.2. Sự gia tăng khối lượng thể tích và suy giảm các thông số kháng cắt của đất đá khi bão hòa nước là nguyên nhân phát sinh trượt lở đất đá phong hóa ở các sườn dốc, mái dốc vùng nghiên cứu

Bảng 5: Tính chất cơ lý trung bình của các thành tạo tàn - sườn tích (edQ) phát triển trên phức hệ và hệ tầng đá gốc

Bảng 6. Tính chất cơ lý trung bình các đới phong hóa đá gốc phổ biến của các phức hệ và hệ tầng khác nhau

Ghi chú: 1) Độ ẩm W, %; Khối lượng thể tích, w g/cm3 ; Khối lượng thể tích khô s, g/cm3 ; Khối lượng riêng Δs, g/cm3 ; Độ rỗng n, %; Hệ số rỗng e0, %; Độ bão hòa G, %; Giới hạn chảy Wl, %; Giới hạn dẻo Wp, %; Chỉ số dẻo Ip, %; Hệ số thấm K, cm/s; Độ bền kháng nén Rn, KG/cm2 ; Góc nội ma sát φ, độ; Lực dính kết C, KG/cm2 , Mođun biến dạng E0, KG/cm2 , Mođun đàn hồi Ee, 103 KG/cm2 . 2) TN: tự nhiên; BH: bão hòa; TCCL: Tính chất cơ lý; 3) IB: Đới phong hóa vừa; IIA: Đới phong hóa nhẹ (đới nứt nẻ); IIB: Đới đá tươi

Kết quả thí nghiệm, xử lý giá trị trung bình tính chất cơ lý đá ở mức độ phong hóa khác nhau và đất tàn sườn tích trong điều kiện tự nhiên và bão hòa nước được trình bày trên bảng 5, 6 cho thấy: có sự biến đổi trị số các tính chất cơ lý từ đới đá tươi (IIB), đới phong hóa nhẹ (IIA: đới nứt nẻ) đến đới phong hóa vừa (IB) và đới phong hóa hoàn toàn (edQ) [3]. Trong đó, khối lượng thể tích, độ bền kháng nén, các thông số kháng cắt (φ, C) và các tính chất biến dạng (E0, Ee) giảm dần theo mức độ phong hóa, còn độ rỗng, hệ số rỗng lại tăng theo cường độ phong hóa. Đặc biệt, ở trạng thái bão hòa nước độ bền kháng nén của đá, độ bền kháng cắt của đất giảm đáng kể so với trạng thái tự nhiên và ngược lại. Sự gia tăng khối lượng thể tích đất đá và suy giảm các thông số kháng cắt của đất đá khi bão hòa nước là nguyên nhân làm phát sinh trượt lở đất đá phong hóa ở các mái dốc đường giao thông, hố móng lớn, mái dốc các thủy điện bậc thang cũng như bờ mong khai thác khoáng sản lộ thiên, cắt xén sườn dốc lấy mặt bằng thi công công trình... ở khu vực nghiên cứu ^{[7, 14]}.

3.3. Tác động của mưa lớn kéo dài nhiều ngày gây phá hủy trạng thái cân bằng ứng suất trọng lực và làm gia tăng áp lực thủy động của dòng chảy mặt trên sườn dốc là nguyên nhân kịch phát gây ra các tai biến trên sườn dốc vùng nghiên cứu

Do lãnh thổ nghiên cứu nằm trong vùng nhiệt đới ẩm gió mùa nên hàng năm đều có mùa khô và mùa mưa. Mùa khô, kể cả khi có tác động mạnh của Elnino, do nhiệt độ cao và lượng mưa ít nên lớp vỏ phong hóa hoàn toàn sét tàn - sườn tích (edQ) có độ ẩm, khối lượng thể tích tự nhiên thấp, độ bền kháng cắt cao hơn các giá trị tương ứng của đất bão hòa nước trong mùa mưa bão, do vậy mái dốc khá ổn định và các tai biến sườn dốc không xảy ra. Vào mùa mưa bão, các mái dốc, sườn dốc thường phát sinh các tai biến sườn dốc qui mô khác nhau, song không phải mùa mưa bão nào cũng phát sinh tai biến này mà chúng chỉ xảy với những trận mưa lớn, cường độ cao và kéo dài từ 5 - 7 ngày hoặc lâu hơn do ảnh hưởng kết hợp các loại hình thời tiết gây mưa. Sự chênh lệch cường độ, thời gian mưa kéo dài hoàn toàn phụ thuộc vào các loại hình thời tiết gây mưa, chẳng hạn như gió mùa Đông Bắc gây mưa cường độ không lớn nhưng kéo dài, bão và áp thấp nhiệt đới, hội tụ nhiệt đới thường gây mưa cường độ cao trong thời gian ngắn. Mưa cường độ cao, rất cao và kéo dài ngày xảy ra khi có sự kết hợp các loại hình thời tiết gây mưa.

Hình 7: Lượng mưa ngày và lượng mưa tích lũy tháng 10/2020 tại một số trạm ở vùng nghiên cứu
a) Hướng Linh; b) Khe Sanh; c)Phước Chánh; d) Trà My (Nguồn: http://vndms.dmc.gov.vn)

Các kết quả nghiên cứu đều kết luận rằng nước là kẻ thù số một của sườn dốc, mái dốc, chỉ cần cường độ 100mm/ngày, thậm chí vài chục mm nhưng kéo dài 5-7 đến 10 ngày là đủ để đất đá bị bão hòa nước, nếu tiếp tục có một trận mưa lớn thì nguy cơ xảy ra các quá trình trên sườn dốc sẽ rất cao. Trong trường hợp lượng mưa trong 5-10 ngày trước đó đủ lớn thì trận mưa tiếp theo cho dù có cường độ thấp hay không kéo dài thì nguy cơ trượt lở, lũ bùn đá - lũ quét vẫn xảy ra rất cao [4, 9]. Điều này có liên quan đến lượng mưa ngày và lượng mưa tích lũy trong 10 ngày trước đó. Thậy vậy, từ các biểu đồ phân tích lượng mưa ngày và lượng mưa tích lũy tại các trạm trên hình 7 có thể chỉ ra rằng trận trượt lở vùi lấp Đoàn KTQP 337 có 2 đợt mưa liên tiếp, đợt 1 từ ngày 6-14/10 và đợt 2 bắt đầu từ ngày 17/10 với lượng mưa chỉ 50mm/ngày và lượng mưa tích lũy 2463 mm (Khe Sanh), 3189 mm (Hướng Linh) (Hình 7a, 7b) thì ngày 18/10 đã xảy ra trận trượt lở thảm khốc, kéo theo 3 trận trượt lở nhỏ sau đó ở khu vực xung quanh. Tương tự, từ biểu đồ trên hình 7c, 7d cũng cho thấy đợt 1 mưa từ ngày 9-21/10 và đợt 2 bắt đầu từ 27/10 thì ngày 28/10 xảy ra 04 trận trượt lở kinh hoàng tại Nam Trà My và Phước Sơn với cường độ mưa 350-380mm/ngày,  lượng mưa tích lũy 1250 mm (Phước Chánh), 1750 mm (Trà My). 

Dễ dàng nhận thấy trên hình 8, lượng mưa trong 20 ngày của tháng 10 đã vượt xa lượng mưa trung bình nhiều năm từ 100 - 300%, thậm chí nhiều nơi đạt kỷ lục mới về lượng mưa lên đến 415% (A Lưới: 581/2998mm), 628% (Khe Sanh: 337/2459). Lượng mưa lịch sử tại A Lưới 523mm/ngày (1996), Ba Đồn 536mm/ngày (2010), nhưng riêng ngày 20/10/2020 đã lên tới 593mm/ngày (A Lưới), 756mm/ngày (Ba Đồn). Vì vậy, các quá trình sườn dốc xảy ra liên tục ở vùng nghiên cứu trong tháng 10/2020 là điều tất yếu và một phần là do mưa cường độ cao trên diện rộng, kéo dài nhiều ngày.

Hình 8: Lượng mưa trung bình nhiều năm và lượng mưa từ ngày 1-20/10/2020 ở vùng nghiên cứu
(Nguồn: Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn quốc gia)

Ngoài ra, do mưa lớn kéo dài nên đất đá bị xói mòn (quá trình phá hủy, tách bóc, vận chuyển đất đá từ chỗ cao xuống chỗ thấp), tích tụ ở các khe suối nhỏ, các cống qua đường, gây tắc nghẽn dòng chảy, hình thành những khối nước lớn dần và khi áp lực thủy động đủ lớn sẽ phát sinh dòng lũ bùn đá - lũ quét, lũ ống đổ ập xuống với tốc độ lớn (3-5 đến 10-12 m/s), lôi cuốn theo bùn đá và tích tụ lại ở vùng cửa sông suối dưới dạng nón lũ tích như ở Nam Trà My, Phước Sơn, Sơn Tây…Tai biến này thường phát sinh đột ngột sau mưa lớn ở các thung lũng sông suối hẹp, dốc, ngắn thuộc vùng đồi trước núi và vùng núi do tác động tổng hợp của áp lực thủy động của dòng chảy mặt tạm thời với trọng lực, gây ảnh hưởng tiêu cực nhất đối với môi trường, dân sinh, kinh tế và công trình xây dựng [11].  

Như vậy, trong tháng 10 - 11/2020 vùng nghiên cứu đã có nhiều cơn áp thấp và bão lớn liên tiếp, tháng 10 (bão Nangka, Saudel, Molave), tháng 11 (bão Goni, Etau, Vamco). Đợt bão lũ thứ nhất từ 06 - 13/10, đợt hai (16/10), đợt ba (25 - 19/10) với 2 cơn bão cuồng phong Molave và đợt lũ thứ tư (06/11). Do mưa rất to kéo dài nhiều ngày (cường độ mưa 150-250 mm/ngày), lượng mưa từ 1.500 - 2.000 mm, có nơi 2.000 - 3.000mm (Bạch Mã: 2.869 mm, A Lưới: 2.208 mm, Khe Sanh: 2.451mm), đã tạo nên dòng chảy tràn trên sườn dốc, mái dốc với lưu lượng, vận tốc lớn, gây xói lở đất đá, nhất là hình thành lũ bùn đá - lũ quét (Trà Leng - Trà Vân - Trà Mai, Nam Trà My; Sơn Bua - Sơn Long, Sơn Tây…). Đa số nước mưa còn lại ngấm sâu vào đất đá phong hóa, nứt nẻ tẩm ướt đất, làm gia tăng khối lượng thể tích và suy giảm độ bền kháng cắt của đất đá. Trường hợp vỏ phong hóa dày, sườn dốc tương đối thoải (Phong Điền, Hương Hóa), nước mưa sẽ ngấm sâu vào đất đá nứt nẻ tạo nên tầng nước ngầm cùng với sự xuất hiện áp lực thủy tĩnh (Aw) và áp lực thủy động (Dw) vận động xuôi theo sườn dốc chính là nguyên nhân gây ra tai biến trên sườn dốc vùng nghiên cứu trong mùa lũ 2020.

Các kết quả tính toán ổn định trượt mái dốc trong điều kiện tự nhiên và bão hòa của 1 số mái dốc đường giao thông vùng nghiên cứu cũng khẳng định mùa khô mái dốc luôn ổn định, ngược lại vào mùa mưa bão lớn kéo dài hệ số ổn định trượt mái dốc suy giảm đột ngột và mái dốc mất ổn định. Nghiên cứu cũng đã chứng minh rằng lượng mưa càng lớn thì khối lượng đất đá sạt lở càng cao [13, 14].

4. KẾT LUẬN

Từ các kết quả nghiên cứu ở trên có thể rút ra một số kết luận và kiến nghị về tai biến trên sườn dốc trong mùa mưa bão 2020 như sau:

• Động lực quá trình sườn dốc vùng nghiên cứu thuộc loại dịch chuyển mạnh, kém ổn định (Kg = 0,47-0,63), qui mô các khối trượt từ trung bình đến rất lớn. Có đến hàng ngàn vị trí xảy ra trượt lở, lũ quét - lũ bùn đá, đá đổ... với tổng khối lượng đất đá sạt lở lên đến 4,1 triệu m3 . Hầu hết các tai biến địa chất sườn dốc chỉ xảy ra ở các sườn dốc nhân tạo chưa hoặc đã gia cố, thuộc kiểu trượt dòng bùn đá (trượt nông) kết hợp với lũ bùn đá - lũ quét nghẽn dòng (Nam Trà My), hoặc kiểu trượt khối trên mặt gãy khúc trong đất đá không đồng nhất, dạng trượt sâu trong lớp võ phong hóa dày (Phong Điền, Hương Hóa).
• Tai biến sườn dốc xảy ra phổ biến trên lớp vỏ phong hóa của đá macma (phức hệ Cha Val, Bến Giằng - Quế Sơn, Đại Lộc, Bà Nà, Trà Bồng, Hải Vân) và đá biến chất hệ tầng A Vương, Long Đại... Các vật liệu phong hóa có mặt hầu hết trong lớp vỏ phong hóa dày, bão hòa nước, trạng thái dẻo chảy - chảy là điều kiện thuận lợi để phát sinh các tai biến sườn dốc mỗi khi có mưa lớn kéo dài ngày. Sự gia tăng khối lượng thể tích và suy giảm độ bền kháng cắt của đất đá khi bão hòa nước là nguyên nhân phát sinh trượt lở đất đá phong hóa ở các sườn dốc, mái dốc.
• Tác động của mưa lớn kéo dài nhiều ngày gây phá hủy trạng thái cân bằng ứng suất trọng lực, gia tăng áp lực thủy động của dòng chảy mặt trên sườn dốc là nguyên nhân kịch phát gây ra các tai biến trên sườn dốc. Tai biến này sẽ càng gia tăng do tác động kép của biến đổi khí hậu với những trận mưa rất to kéo dài và hoạt động kinh tế - xây dựng, đặc biệt là hoạt động cắt xén sườn dốc.
• Cần tiếp tục nghiên cứu về cơ chế, nguyên nhân, điều kiện, động lực, quy luật phát sinh - phát triển, phương pháp dự báo, thành lập bản đồ nguy cơ tai biến, bản đồ rũi ro làm cơ sở xây dựng hệ thống quan trắc, cảnh báo sớm ở những khu vực rũi ro cao, đồng thời đề xuất các giải pháp phòng chống, ứng phó hiệu quả, giảm thiểu thiệt hại các tai biến trên sườn dốc trong thời gian tới.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lomtadze V.D. Địa chất động lực công trình. Nhà xuất bản ĐH & THCN, Hà Nội, 1982, 329 tr.
[2] Phạm Văn Hùng. Đánh giá hiện trạng và phân vùng cảnh báo nguy cơ trượt lở đất tỉnh Quảng Nam, Tạp chí các khoa học về trái đất, Số 33 (3ĐB), Hà Nội, 11/2011, tr. 518 - 525.
[3] Fridlan V.M, Đất và vỏ phong hoá nhiệt đới ẩm, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1973, 317 tr.
[4] Trần Thanh Hà. Assessing the potential landslide through weight number approach (case study of Lao Cai province). Proc of international symposium on mitigation and adaptation of climate change_induced natural disasters, Hue, 2007, p.142-149.
[5] Nguyễn Thị Thanh Nhàn, Nguyễn Thanh, Tạ Đức Thịnh. Thiết lập và đánh giá cường độ hoạt động trượt đất đá vùng đồi núi Tây Thừa Thiên Huế bằng phương pháp tiếp cận đa chỉ tiêu. Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất số 35, Hà Nội, 7/2011, tr. 24 - 31. 
[6] Đỗ Quang Thiên. Khảo sát, nghiên cứu, đánh giá tổng hợp điều kiện địa hình - địa chất vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam trong điều kiện biến đổi khí hậu. Báo cáo tổng kết dự án nghiên cứu, Quảng Nam, 2015.
[7] Bùi Quang Tuấn. Nghiên cứu sự biến đổi tính chất cơ lý vỏ phong hóa đá biến chất hệ tầng Khâm Đức và ảnh hưởng của nó đối với ổn định mái dốc các hạng mục công trình thủy điện Sông Tranh 2 - Tỉnh Quảng Nam, Luận ăn thạc sỹ địa chất học, Đại học Huế, 2008, 72 tr.
[8] Glantz M. Examines the El-Nino phenomenon and discusses suggestion that recent events may be related to global warning, Our planet, UNEP, vol. 9, No.3, , 1997, p.86-95.
[9] Nagarazan R. et.al. Landslide hazard susceptibility mapping based on terrain and climatic factors for tropical monsoon regions. Bull IAEG, No58, Springer verlag, 2000, p.275-287.
[10] Nguyen Thi Thanh Nhan, Ha Van Hanh, Do Quang Thien, et al. Assessment of Slope Stability of the Eluvial-Deluvial Clays along Mountainous Roads in Thua Thien Hue Province, Vietnam. Hội thảo ứng dụng GIS toàn quốc 2020, TP. HCM, Vietnam. NXB. Nông Nghiệp, 2020, p.298-213.
[11] Do Quang Thien and et.al. Potential mud-debris flow intensity in mountainous area of Thua Thien Hue, Vietnam:Case Study of A Sap River Basin). Geo-spatial technologies and Earth Resources. Publishing House for Science and Technology, 2017, p.553-560.
[12] Do Quang Thien and et.al. Assessment of Landslide, Flash Flood and Debris Flow along Ho Chi Minh Route from Cong Troi Pass to Lo Xo Pass. The 2nd International Conference Hanoigeo 2015. Publishing House for Science and Technology, Hanoi, Vietnam, 2015, p.239-246.
[13] Do Quang Thien. Impacts of climate change causing exogenous geohazards in Bình Trị Thiên region. Vietnam Journal of Geology, Series A, No.340, 1-2/20148, 2014, p.73-78.
[14] Do Quang Thien, Nguyen Duc Ly. Commentary of landslide disaster along Ho Chi Minh road from Quang Binh to Thua Thien Vietnam Journal of Earth Sciences, 3:230-240, 2013, p.230-240.