Một vài lưu ý khi đánh giá điều kiện địa chất công trình trong vùng lũ quét và lũ bùn đá

1 2. Cụng ty TNHH TVXD Lờ Đỡnh ------------------------------------- Một vài lưu ý khi đánh giá điều kiện địa chất công trình trong vùng lũ quét và lũ bùn đá Trần văn tư* Phòng Địa kỹ thuật Viện Địa chất - Viện khoa học công nghệ Quốc gia Địa chỉ: 84 Phố Chùa Láng - Hà Nội Some attentions in appreciation of engineering geological condition in the flashflood and debrisflow region Abstract: Presents in the text are the special attentions in forming the engineering geological map in the flashflood and debrisflow region. That is the distribution of flashflood and debrisflow. Others dynamic activities of engineering geologies such as tectonic, earthquake, slip, collapse, and so on are interested. Especially, it much be determined fracture region due to tectonic activity and the colovi region. In this region, intensity of rock massive is strongly decreased. It is obvious in place there is a water-underground appearing. I - Một số khái niệm Lũ quét và lũ bùn đá là một thiên tai đã và đang xảy ra ngày càng mạnh ở các tỉnh miền núi nước ta. Trong các bài báo mà tác giả công bố [2-7], đã bước đầu định nghĩa, phân loại các loại hình lũ quét xuất hiện ở các khu vực nêu trên. Những kết luận đó phù hợp với tình hình đã và đang xảy ra trên thế giới. Trong bài báo này tác giả phân tích sự tương tác qua lại giữa các yếu tố địa chất công trình với sự hình thành và phát triển lũ quét và lũ bùn đá từ đó lưu ý khi lập bản đồ địa chất công trình phục vụ cho công tác quy hoạch và xây dựng, nhằm hợp lý khi khai thác lãnh thổ và nâng cao độ an toàn khu vực. Có thể sơ lược một vài khái niệm về lũ quét và lũ bùn đá. Nguyên tắc phân loại một đối tượng trong tự nhiên phải dựa trên một trong các yếu tố chính của hệ thống nhân quả. ở đây, xét về nguyên nhân hình thành và phát triển, lũ quét được phân làm 3 loại, [4,7]:  Lũ quét nghẽn dòng là loại hình lũ được hình thành trên thung lũng sông hoặc trũng giữa núi (hoặc cánh đồng Karst) do dòng nước lũ bị tắc nghẽn (với nhiều nguyên nhân) sinh ra. Lũ xảy ra với cường suất lớn (tốc độ dòng lớn, mức nước lên nhanh), biên độ lũ lớn (độ sâu ngập lụt lớn) và lượng vật chất (rác rưởi, bùn cát) dòng nước mang theo lớn. Có thể kể ra các trận lũ quét nghẽn dòng xảy ra tại TP Điện Biên Phủ (1996), TX Sơn La (1989), trên suối Nam Cường (Bắc Kạn, 1981), TX Lạng Sơn (1986), Hương Khê, Hương Sơn (Hà Tĩnh, 2002). Lũ quét nghẽn dòng là loại hình phổ biến ở miền núi. Chúng được hình thành do tự nhiên song cũng có khi do nhân tạo. Lũ quét nghẽn dòng xảy ra do đường QL8 qua Hương Sơn, hoặc đường QL1 qua miền Trung là một ví dụ điển hình do con người tạo nên lũ quét nghẽn dòng.  Lũ quét sườn xảy ra chủ yếu trên sườn dốc tại các vùng tập trung nước mặt. Đây là các suối có nước thường xuyên hoặc không thường xuyên cấp I và II theo phân loại của Horton. Đặc trưng của lũ quét sườn là tốc độ rất lớn, xảy ra rất nhanh mang theo nhiều vật chất sườn (Flashflood). Lũ quét sườn có thể xảy ra bất kỳ nơi nào ở miền núi, khi có đủ điều kiện về mưa. Các trận lũ quét sườn xảy ra mạnh ở 1 Quảng Ninh, Hoàng Liên Sơn, Bắc Trung Bộ v.v..  Lũ quét hỗn hợp xảy ra trong trũng có kích thước nhỏ, có đặc trưng trung gian của lũ quét nghẽn dòng và lũ quét sườn: Vận tốc dòng chảy lớn, chiều sâu ngập tương đối lớn. đây là loại hình lũ quét xảy ra phổ biến ở miền núi và thường gây ra tổn thất lớn về người và của. Có thể kể ra các trận lũ quét hỗn hợp tại Quân Cây (Thái Nguyên) năm 1969 làm chết 26 học sinh trung cấp cơ điện. Trận lũ quét ở Nậm Cuổi năm 2000 làm chết 39 người là trận lũ quét hỗn hợp kết hợp với lũ bùn đá, v.v..  Lũ bùn đá (mudflow, debrisflow) là một loại hình lũ do dòng nước có lượng vật chất đậm đặc bùn đá và động năng lớn, [8]. Hầu hết thiệt hại do chúng gây ra đều do đất đá va đập, vùi lấp, cuốn trôi. Lũ bùn đá phát sinh từ thượng nguồn các suối nhỏ, hầu hết là phụ lưu bậc I, II, nơi đất đá bị trượt lở mạnh và tuôn chảy ra các cửa suối hợp lưu với các sông suối lớn hơn. Có thể kể ra những trận lũ bùn đá lớn đã xảy ra tại TT Mường Lay (Lai Châu, 1996), Du Tiến (Hà Giang, 2004), v.v.. Dân cư miền núi đang sinh sống và canh tác ở các trũng giữa núi, các cửa suối, sườn núi, trên các sản phẩm được tạo thành trong quá trình hoạt động trượt lở, lũ quét và lũ bùn đá. Theo điều tra, hầu hết các khu tập trung kinh tế-xã hội hiện nay ở miền núi đều có thể xảy ra lũ quét với cường độ và tần suất khác nhau. Trong những vùng chịu lũ quét đó, cường độ và tần suất lũ quét xảy ra không đồng nhất. Như vậy bài toán quy hoạch kiến trúc trong vùng chịu thường xuyên lũ quét đặt ra rất thời sự. Lũ quét và lũ bùn đá là một trong các quá trình động lực tự nhiên xảy ra đột ngột nhằm tạo ra sự cân bằng trên bề mặt đất. Lịch sử phát triển của bề mặt Trái Đất gắn liền những hoạt động nội sinh và các quá trình ngoại sinh (các quá trình hoạt động đột ngột và từ từ). Hoạt động kiến tạo hình thành nên các dị thường địa hình, các quá trình ngoại sinh một mặt nào đó có xu hướng san bằng các dị thường này. Quy hoạch xây dựng trong vùng đã và đang xảy ra lũ quét và lũ bùn đá cần thiết phải lưu ý:  Tránh nơi thường xảy ra cường độ mạnh về lũ quét và lũ bùn đá;  Đánh giá đúng điều kiện địa chất công trình nền đảm bảo an toàn cho công trình xây dựng. Bài báo phân tích các điều kiện địa chất công trình trong vùng thường xuyên xảy ra lũ quét và lũ bùn đá. Ví dụ được trích dẫn ở thị trấn Na Pheo là thủ phủ huyện Mường Lay được chỉ ra trên hình 1. Trong ví dụ mà tác giả trích dẫn chủ yếu về địa chất động lực công trình, không mô tả chi tiết các yếu tố khác. 1 Hình 1. Bản đồ địa chất công trình thị trấn Mường Lay mới II. Một số yếu tố địa chất động lực công trình đặc biệt ( Hoạt động kiến tạo và kiến tạo hiện đại Các trũng giữa núi hoặc những nơi cửa suối được hình thành chủ yếu do hoạt động kiến tạo, kiến tạo hiện đại, đặc biệt là các hoạt động nâng, hạ. Hoạt động kiến tạo-kiến tạo hiện đại tạo ra sự phân cắt địa hình lớn, làm phá huỷ đá gốc, tăng chiều dày phong hoá đá. Đới hoạt động kiến tạo tuỳ thuộc mức độ và phạm vi hoạt động của các đứt gãy. Các trũng giữa núi lớn thường gắn liền với hoạt động đứt gãy có tính khu vực như Điện Biên, Tuần Giáo, Lai Châu, Than Uyên, Phù Yên, Lạng Sơn, Lộc Bình, . Đây là các thành phố, thị xã, thị trấn ở các tỉnh miền núi. Các trũng nhỏ được tạo thành từ các hoạt động đứt gãy cấp 2 hoặc 3, cũng thường gắn với các xã lớn, các làng, bản, tập trung hàng nghìn người sinh sống. Các trũng lớn thường rất nhạy cảm với tác động của động đất. Một ví dụ điển hình là thị xã Lai Châu. Các công trình xây dựng được xây dọc theo hai bên bờ suối Nậm Lay. Sóng địa chấn thường xuất hiện vuông góc với phương đứt gãy Điện Biên – Lai Châu gây ra các hoạt động trượt lở và phá hoại công trình xây dựng. Hoạt động kiến tạo thường tạo ra hệ thống khe nứt kiến tạo làm giảm đáng kể cường độ khối đá. Với tác động của phong hoá và nước, rất dễ gây ra trượt lở, lũ bùn đá. Ngoài ra các hiện tượng địa chất động lực công trình khác cũng gia tăng như xói mòn, đá lăn đá đổ. Như vậy, khi lập bản đồ địa chất công trình cần thiết phải xác định rõ ranh giói hoạt hoạt động của các đứt gãy, nếu có thể phải tiến hành nghiên cứu chi tiết về vi phân vùng địa chấn. Thứ hai là phải có đánh giá về cường độ khối đá, đặc biệt ảnh hưởng của nước đến cường độ khối đá tại các vùng có nguy cơ lũ bùn đá. ( Hoạt động trượt lở và lũ bùn đá 1 Hình 2. Khối trượt dọc trên đứt gãy Điện Biên-Lai Châu (tại TX Lai Châu) Khu vực miền núi với sự phân dị địa hình, hoạt động trượt lở, lũ bùn đá được đặc biệt quan tâm. Hai hiện tượng trượt lở và lũ bùn đá có sự liên quan rất mật thiết về nguyên nhân hình thành và phát triển. Tuy nhiên, lũ bùn đá còn liên quan trực tiếp đến sự hình thành dòng nước trên sườn. Thường dòng bùn đá lớn và nguy hiểm đều xuất phát từ những nơi có trượt lở lớn. Dòng bùn đá liên quan đến các khối trượt lở hoặc sạt nhỏ thì thường làm tổn hại về kinh tế chứ không nguy hiểm lớn về xã hội và môi trường. Như vậy, phân vùng lũ bùn đá trước hết theo nguyên tắc phân vùng trượt lở. Kết hợp vào đó là sự phân tích địa hình, địa chất và chế độ mưa để dự đoán khả năng hình thành và phát triển lũ bùn đá. Tuy nhiên thực tế lũ bùn đá xảy ra ở các khu vực đất đá bị phá huỷ do hoạt động kiến tạo và liên quan đến các đứt gãy. Cần thiết phải lưu ý rằng, về mặt trượt lở, khối đất đá mặc dù bị phá huỷ mạnh mẽ sẽ cân bằng trong tổ hợp các điều kiện về địa hình, tính chất vật lý cơ học đất, đá, mức độ xuất hiện nước ngầm, v.v.. Nhưng vẫn có thể hình thành lũ bùn đá khi có điều kiện về mưa và hình thành dòng chảy. Như vậy, sự hình thành lũ bùn đá còn mang tính chất cục bộ về không gian và thời gian. Đó là điều khó khăn khi phân vùng và dự báo loại hình thiên tai này. ( Lũ quét Như trên đã phân tích, lũ quét hình thành và phát triển phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên và nhân tạo. Phân tích ảnh hưởng của các điều kiện tự nhiên để đi đến phân vùng dự báo. Phân tích ảnh hưởng của các điều kiện nhân tạo để đi đến các biện pháp phòng chống có hiệu quả. Trong một vùng có thể xảy ra nhiều loại hình lũ quét như đã nêu tuỳ thuộc vào điều kiện tự nhiên và nhân tạo. Lũ quét nghẽn dòng có thể xảy ra trên toàn khu vực trũng hoặc cục bộ trên nhiều đoạn suối khác nhau ví dụ ở thị trấn Mường Lay mới (bản Na Feo) lũ quét nghẽn dòng có thể xảy ra ở các thềm tích tụ của suối Mường Muôn. Lũ quét sườn chủ yếu xảy ra ở khu vực ven đồi núi và tồn tại các suối cấp I và II như đối diện bên kia suối của bản Na Pheo. Lũ quét hỗn hợp có thể xảy ra ở những khu vực thuận lợi như thượng nguồn của suối Mượng Muôn. Như vậy lũ quét xảy ra trong một khu vực trũng giữa núi hoàn toàn không đồng nhất. Lập bản đồ địa chất công trình cần thiết phải chỉ ra những khu vực chịu tác động của lũ quét. Những điều chỉ ra ở đây rất có ích trong quy hoạch kinh tế - xã hội vùng. 1 Hình 3. Vết tích trận lũ bùn đá tại thị trấn Mường Lay cũ III. Các tướng đất đá Trũng giữa núi được bồi đắp bởi các sông chảy qua tạo ra các bậc thềm tích tụ. Như vậy, ở trũng giữa núi xuất hiện các vùng địa chất công trình với tính chất rất khác nhau. Khu vực sát dòng chảy là các thành tạo aluvi hiện đại; khu vực sát chân núi được thành tạo bởi các tướng proluvi, hoặc hỗn hợp proluvi, deluvi. Trên sườn đặc biệt là tướng colovi hình thành trong quá trình sạt lở. ( Vùng phá huỷ đất đá do hoạt động kiến tạo Hoạt động địa chất động lực công trình trong vùng này cũng có nhiều đặc thù. Đây là vùng làm giảm đáng kể cường độ khối đá, chiều dày phong hoá lớn, thường đá bị phá huỷ tạo ra các đới khối tảng. Tuỳ thuộc loại đất đá mà mức độ nguy hiểm với trượt lở và lũ bùn đá khác nhau. Với đá phiến cổ, đặc biệt đá phiến sét xerexit thường mức độ phong hoá cao. Trong khối đá có các thành phần bị phong hoá hết, có các đá tảng cường độ cao. Khi xảy ra lũ bùn đá thường rất nguy hiểm. Trận lũ bùn đá tại Mường Lay năm 1996 là một ví dụ. Nghiên cứu địa chất công trình trong vùng này phải chỉ ra được mức độ nứt nẻ và phong hoá đá. Từ đó chỉ ra cường độ khối đá, ảnh hưởng của nước đến cường độ khối đá. ( Vùng colovi Đây là vùng với tướng tầng phủ dày và đất đá có cấu tạo phức tạp từ khối tảng cho đến đất bở rời. Chúng được hình thành do sạt lở đất đá từ trên xuống. Quá trình hình thành có thể từ từ hoặc đột biến. Thường địa hình cũng tương đối bằng phẳng, thuận lợi cho dân cư và hoạt động kinh tế. Tuy nhiên, tưóng đất đá này rất mất ổn định khi gặp nước và động đất. Theo điều tra khảo sát của chúng tôi hầu hết các trũng giữa núi có dạng thung lũng hẹp ở vùng Tây Bắc đều tồn tại vùng colovi ở vùng rìa từ độ cao từ mặt trũng lên 40-50 m. 1 Hình 4. Đới phá huỷ và vùng colovi-deluvi dọc theo đứt gãy Điện Biên – Lai Châu ( Vùng proluvi Tại các cửa suối lớn tồn tại vùng với tướng proluvi cổ. Có thể phân biệt hai tướng: proluvi và proluvi- aluvi. Tướng proluvi thường hình thành qua trận lũ bùn đá và tướng proluvi-aluvi hình thành từ từ. Hai tướng này được phân biệt bằng thành phần đất đá. Tướng proluvi thường đất đá thô được cấu tạo từ các cuội tảng lẫn dăm sạn. Trong khi đó tướng proluvi-aluvi hạt đều hơn mặc dù vẫn có các cuội tảng song tỷ lệ nhỏ. Với vùng được hình thành từ quá trình proluvi, có thể trong lịch sử đã xảy ra lũ bùn đá nghiêm trọng. Dân cư sống trên đó phải được cảnh báo để phòng trừ khi bất trắc. Tuy nhiên, tránh sinh sống và xây dựng công trình trên vùng đó là tốt nhất. Vùng được hình thành với quá trình proluvi-aluvi có thể sinh sống và canh tác, song phải có tác động bằng các biện pháp công trình hoặc phi công trình. ( Vùng thềm hiện đại Được hình thành bởi bồi tích sông chảy qua trũng giữa núi, tuỳ thuộc vào kích thước, hình dạng của trũng mà bãi bồi hiện đại có tướng aluvi hoặc aluvi-proluvi. Lũ quét nghẽn dòng mang vật liệu đến bồi đắp cho trũng giữa núi tạo nên một khu vực thích hợp cho phát triển kinh tế – xã hội ở miền núi. Đó chính là sự tương tác giữa các yếu tố địa chất động lực công trình và hoạt động nhân sinh kinh tế. Sự khác biệt chủ yếu là ở thành phần vật chất của trầm tích. Với địa hình thấp, hầu hết khu vực này chịu lũ quét nghẽn dòng hoặc hỗn hợp. Mực nước dâng cao 1-2 m, cá biệt có thể lên đến 3-4 m (xã Trường Sơn, Quảng Bình). Sau khi nước rút có lượng lớn cát sỏi lấp bề mặt gây khó khăn cho canh tác. Nhiều nơi (Điện Biên Phủ, năm 1996) có lớp phù sa dày 0,5m trên đường đi và bản làng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Như vậy, dân cư sinh sống trong khu vực cần phải được cảnh báo sống chung với lũ quét. Cường độ lũ quét tuỳ thuộc vào diễn biến mưa và khai thác mặt đệm trong lưu vực. 1 Hình 5. Khu vực chịu lũ quét nghẽn dòng tại Na Pheo IV. Một số nhân xét thay kết luận 1) Lập bản đồ địa chất công trình trong vùng chịu lũ quét và lũ bùn đá là vấn đề mới trong lĩnh vực chuyên môn ở nước ta. Cần thiết phải có đánh giá chi tiết các vấn đề kể trên nhằm đảm bảo an toàn về điều kiện kinh tế – xã hội. Tránh những điều xảy ra đáng tiếc như lũ quét xảy ra ở thị xã Yên Bái vào mùa mưa năm nay. 2) Mặc dù lũ quét và lũ bùn đá đã và đang được chú ý nhiều của dư luận và các cấp quản lý, song vẫn chưa có sự thống nhất về phân loại, bản chất hình thành và phát triển ở ngay trong các nhà nghiên cứu chuyên ngành. Mỗi chuyên môn sâu lại đánh giá cao nguyên nhân của ngành mình. Ngay phân biệt lũ quét và lũ bùn đá cũng chưa có sự thống nhất cao. 3) Cần thiết phải có quy phạm tạm thời về xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp trong vùng thường xuyên hoặc có nguy cơ xảy ra lũ quét và lũ bùn đá. Tài liệu tham khảo 1. Cao Đăng Dư, Nghiên cứu nguyên nhân hình thành và các biện pháp phòng tránh lũ quét. Đề tài cấp Nhà nước, Hà Nội, 1995. 2. Vũ Cao Minh và nnk, Điều tra đánh giá hiện tượng trượt lở-lũ bùn đá ở Lai Châu và đề xuất biện pháp phòng chống. Đề tài điều tra cơ bản cấp nhà nước, 1986 và Đề tài cùng tên cấp Tỉnh, UBNN tỉnh Lai Châu, 1997, Hà Nội, 1998. 3. Tài liệu hội thảo chuyên đề phòng tránh lũ quét miền núi tại Điện Biên Phủ 3/1996, tại Yên Bái 1998, và tại Hà Giang, 2002. 4. Trần Văn Tư, Nghiên cứu cơ sở khoa học của sự hình thành và phát triển lũ lụt miền núi (trong đó có lũ quét), đề xuất các giải pháp cảnh báo, dự báo và giảm nhẹ cường độ thiên tai cùng các thiệt hại. Đề tài cấp Trung tâm KHTN & CNQG, 1998-1999, Hà Nội, 2000. 5. Trần Văn Tư và nnk, Nghiên cứu đánh giá tai biến lũ quét – lũ bùn đá Bắc Trung Bộ. Đề tài nhánh của đề tài cấp Nhà nước: nghiên cứu thiên tai địa chất. Viện Địa chất, 2001. 6. Trần Văn Tư, Quá trình địa Cơ học với sự hình thành và phát triển lũ quét, lũ bùn đá. Tuyển tập hội nghị cơ học đá toàn quốc 2002, Hà Nội 2002. 7. Trần văn Tư, Về sự hình thành và phát triển lũ quét nghẽn dòng ở trũng giữa núi và cánh đồng Karst. Tạp chỉ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, No 10.2003, 1302-1304, 2003