Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết trình bày những đặc điểm lũ bùn đá và các giải pháp cấu trúc linh hoạt giảm nhẹ tai biến do lũ bùn đá ở vùng núi phía Bắc Việt Nam.
ĐẶC ĐIỂM LŨ BÙN ĐÁ VÀ GIẢI PHÁP CẤU TRÖC LINH HOẠT GIẢM NHẸ TAI BIẾN DO LŨ BÙN ĐÁ Ở VÙNG NƯI PHÍA BẮC VIỆT NAM NGUYỄN ĐỨC MẠNH, PHẠM THU TRANG* Characteristic of debris flow and solution for debris flow mitigation using flexible structure in the Northern mountains of Vietnam Abstract: The article analyzes the debris flow situation in the Northern mountains of Vietnam and introducing new construction solutions for debris flow mitigation using flexible structure by high strength steel net and stainless steel, orienting to apply this method of structure in our country in the near future Keywords: Flexible structure, flexible debris flow barriers, natural disaster, debris flow MỞ ĐẦU* Lũ ùn đá d ng chảy tạm thời, thu c loại hình lũ quét đặc i t v i d ng nƣ c có m t lƣợng l n vật li u dạng hạt (tảng sắc hay tr n cạnh, dăm, cu i, sỏi, sạn, cát) ùn đất hạt mịn ( i, sét) (t i 60 ), xảy đ t ng t, thời gian trì ngắn (từ 5-10 phút đến – 12 giờ), có vận t c nhƣ đ ng l n Lũ ùn đá phát sinh từ thƣợng nguồn su i đ d c l n, nơi đất đá ị s t trƣợt mạnh chảy dồn phía cửa su i, vùng ảnh hƣởng tƣơng đ i r ng [2,3,5] Lũ ùn đá l n xảy thị xã Lai Ch u cũ (1990), Mƣờng Lay (Đi n Biên, 1996), Du Tiến (Hà Giang, 2004) hay gần 8/2017 Mƣờng La (Sơn La) Mù Cang Chải (Yên Bái) Nhiều giải pháp c thể đƣợc triển khai nhằm giảm thiểu thi t hại lũ ùn đá nhƣ tăng cƣờng trồng ảo v rừng đầu nguồn, ph n d ng khơi thông d ng lũ, x y dựng cơng trình ph ng ch ng trƣợt lở đất lũ ùn đá, qui hoạch d n hợp lý… Song, đến thi t * Bộ môn Địa kỹ thuật, khoa Cơng trình, trường Đại học Giao thơng Vận tải DĐ:0904679768 Email: ndmanhgco@gmail.com ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 hại tai iến lũ ùn đá diễn hàng năm, tiêu iểu nhƣ trận lũ quét - lũ ùn đá 8/2017 Yên Bái, Sơn La Lai Ch u làm chết tích 45 ngƣời, 196 nhà ị cu n trôi, 177 nhà ị hƣ hỏng, 130 lúa ị vùi lấp hay cu n trôi, hàng trăm hoa màu ị thi t hại [Nguồn Ban đạo ph ng ch ng l t ão Trung Ƣơng - BCĐ PCLB TW] Cấu trúc linh hoạt v i vật li u cấu thành từ thép cƣờng đ cao không gỉ, thiết kế dạng rào ngăn giữ giữ vật li u rời d ng su i lũ ùn đá xảy ra, đƣợc sử d ng hi u nhiều nƣ c Ch u Âu, Nhật Bản, Đài Loan … nhƣng chƣa đƣợc áp d ng Vi t Nam Từ ph n tích đặc điểm chế điển hình lũ ùn đá, ài áo gi i thi u khả sử d ng loại kết cấu rào chắn linh hoạt nhằm giảm thiểu r i ro lũ ùn đá xảy vùng núi nƣ c ta THỰC TRẠNG TAI BIẾN LŨ QUÉT LŨ BÙN ĐÁ Ở VÙNG NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM Kết nghiên cứu c a Vi n Địa chất nhiều nhà khoa học khẳng định [4,10], lũ quét có lũ ùn đá xảy nhiều lần tất tỉnh miền núi nƣ c ta, đặc i t 15 vùng núi phía Bắc Phổ iến đƣợc ghi nhận thƣờng xuyên từ năm 1950 t i nhƣ Lai Ch u, Đi n Biên, Sơn La, Lào Cai, Yên Bái, Hòa Bình, Tun Quang, Hà Giang, Thái Ngun … [1,4] Đến chƣa có th ng kê m t cách đầy đ , nhƣng khoảng 15 năm (1990 – 2005), lũ quét, lũ ùn đá làm chết tích 965 ngƣời, ị thƣơng 628 ngƣời, g y thi t hại 13.280 nhà 197 879 lúa hoa màu [2,4] Bản đồ ph n vùng nguy lũ ùn đá tỷ l 1/250.000 1/500 000 (Hình 1) [10] cho thấy, mức đ nguy đƣợc ph n thành cấp đ : Vùng nguy xảy lũ ùn đá cao nhƣ Mƣờng Lay (Đi n Biên), Sìn Hồ Phong Thổ (Lai Ch u), Xín Mần Hồng Xu Phì (Hà Giang), Bát Xát, Sa Pa Cam Đƣờng (Lào Cai), Tú L , Trạm Tấu, Mù Cang Chải (Yên Bái), Bắc Yên, Mƣờng La (Sơn La); Vùng nguy cao ph n r ng khắp gồm dọc dải Hoàng Liên Sơn, T y Bắc tỉnh Lai Ch u (Mƣờng T , Tuần Giao, thị xã Lai Ch u), T y Đông tỉnh Hà Giang, m t s khu vực thu c Bắc Kạn, Cao Bằng, Yên Bái, Sơn La, Quảng Ninh, Thái Nguyên, H a Bình; Vùng nguy tƣơng đ i cao ch yếu phần phía T y, tỉnh Lai Ch u, Sơn La, phía Đơng Hà Giang m t s nơi Cao Bằng, Lạng Sơn, Lào Cai, Yên Bái, H a Bình hay thành ph Đi n Biên Ph , khu vực Đi n Biên Đơng; Các vùng có nguy thấp thấp tập trung ch yếu vùng đồi núi khu vực Đông Bắc Bắc B đơn lẻ khu vực đồi núi thấp T y Bắc Trận lũ quét – lũ ùn đá lịch sử xảy 4/8/2017 vừa qua Mƣờng La (Sơn La) Mù Cang Chải (Yên Bái) thu c vùng nguy cao lũ ùn đá nhƣ ản đồ ph n vùng thể hi n Hình Bản đồ phân vùng ngu lũ bùn đá t nh mi n núi phía Bắc tỷ lệ 1/500000 Chủ bi n Vũ Cao Minh, 2004 [10] 16 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 Th ng kê lũ quét lũ ùn đá cho thấy, từ 1958 t i nay, tất tỉnh miền núi phía Bắc đƣợc ghi nhận xảy v i mức đ khác Trong đó, có t i tỉnh thƣờng xuyên ghi nhận có lũ quét lũ ùn đá xảy v i qui mô thi t hại l n (Bảng 1) Bảng Lũ quét, lũ bùn đá điển hình số tỉnh vùng núi phía Bắc [4, BCĐ PCLB TW] Địa phƣơng Thời gian xảy Lai Ch u Đi n Biên 1958, 1975, 1976, 1977, 1990, 1991, 1992, 1994, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2010, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017 Sơn La 1991, 1994, 1994, 1995, 1996, 1997, 1999, 2008, 2009, 2010, 2013, 2014, 2015, 2017 Lào Cai 1969, 1988, 1992, 1993, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2008, 2012, 2013, 2015, 2016, 2017 Yên Bái 1977, 1988, 1992, 1995, 1997, 1998, 2000, 2001, 2002, 2003, 2005, 2008, 2015, 2016, 2017 Hà Giang 1989, 1993, 1995, 1996, 1997, 1998, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2008, 2010, 2012, 2014, 2015, 2017 Tuyên Quang 1989, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2006 Thái Nguyên 1969, 1973, 1978, 1986, 1990, 1996, 1997, 2001, 2002, 2016 Bắc Kạn 1997, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2006, 2009, 2010, 2014 TT ĐẶC ĐIỂM VÀ CƠ CHẾ LŨ BÙN ĐÁ Ở VÙNG NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM Lũ quét lũ ùn đá trình phức tạp, chịu nhiều yếu t tác đ ng, xảy vùng núi, khó tiếp cận nên vi c nghiên cứu chúng ằng định lƣợng chi tiết thƣờng gặp khó khăn Tại Vi t Nam, lũ ùn đá lần đầu đƣợc đề cặp nghiên cứu c a Vi n Địa chất thu c Vi n Hàn l m Khoa học Công ngh Vi t Nam từ năm 1996 -1997 [4,5], sau nhiều cơng trình nghiên cứu khác c a Vũ Cao Minh, Nguyễn Trọng Yêm, Cao Đăng Dƣ, Trần Văn Tƣ, Nguyễn Qu c Thành, Lê Thị Nghinh … Phần l n nghiên cứu th ng lũ quét ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 khác i t v i lũ ùn đá, chí cho lũ ùn đá m t kiểu c a lũ quét Để thành tạo d ng lũ ùn phải tồn hai điều ki n: (1) Hàm lƣợng vật chất rắn l n; (2) D ng nƣ c có t c đ đ l n lơi kéo vật li u rắn vào d ng chuyển đ ng (Seko A.I., 1980; Nguyễn Trọng Yêm, 1999; Cao Đăng Dƣ, 2000)[3]) Lũ quét lũ ùn đá thƣờng phát sinh sau đợt mƣa l n kéo dài liên t c kết thúc ằng m t trận mƣa cƣờng đ cao vƣợt tr i nơi thung lũng có địa hình d c l n, khu vực đồi núi l p ph thực vật ít, thành tạo đất đá v n rời ị phong hoá mạnh Tác nh n trực tiếp g y lũ ùn đá trƣợt lở, đ ng đất 17 mƣa l n… v i phƣơng thức phá h y điển hình cu n trơi, đập vỡ vùi lấp [4,5] Lũ ùn đá phát sinh ch yếu su i có đ d c l ng l n (20-26o), ngắn, sƣờn thung lũng có đ d c l n lƣu vực hứng nƣ c nhỏ Chẳng hạn nhƣ khu vực Mƣờng Lay (Đi n Biên), 18 su i phát sinh lũ ùn đá có chiều dài dƣ i 7km, phổ iến - 4km, đ d c l ng >20o Hay khu vực Bát Xát (Lào Cai), Nậm Cóng (Sìn Hồ, Lai Châu), Tân Nam (Hà Giang), Mù Cang Chải, Tú L (Yên Bái), su i phát sinh lũ ùn đá có đ dài từ 3-10km v i đ d c l ng t i gần 30o [4] V i đ d c l ng su i l n lƣu vực hứng nƣ c nhỏ, d ng lũ có mật đ ùn đá cao (10 – 60 %) đ ng cao, dễ dàng đập vỡ cơng trình x y dựng nhƣ nhà cửa, cầu, c ng … cu n chúng hàng trăm mét Khi gặp chi lƣu l n v i t c đ nhỏ, đ ng d ng lũ ùn đá giảm đ t ng t, tạo nên m t kiểu trầm tích l c địa định - lũ tích, thƣờng hợp thành nón phóng vật l p ph lũ tích cửa sông miền núi hay cửa su i r ng hàng trăm mét, cao t i hàng ch c mét [2,4,5] Ví d khu vực Mƣờng Lay, nơi đƣợc đánh giá có nguy lũ quét lũ ùn đá cao [2,10] Sƣờn núi phía Đơng thung lũng Nậm Lay, có đ cao từ 700m đến 1000m, d c 25-35o, kéo dài liên t c t i 35km Cấu tạo địa chất phiến sét, đá vơi ị phong hóa dập vỡ mạnh thu c h tầng Pa Ham Nậm Cô Trong đợt mƣa lũ kéo dài ngày 17-18/8/1996, lũ ùn đá tạo thành nhiều đợt l n nhỏ, xen kẽ dạng sóng Trận lũ ùn đá kéo dài khoảng gần 12 [2,10] Vật li u đất đá cho d ng lũ ch yếu xuất phát từ vị trí trƣợt lở dọc sông su i cung cấp Các kh i đất đá cu n theo d ng lũ có hình dạng gần đẳng thƣ c Kích cỡ tảng đá lên t i 3-5m (tại cửa su i Huổi L ng, Huổi Phán, Huổi Ló… khu vực thị trấn Mƣờng Lay, kh i lƣợng 18 t i 100-200 [2] Các yếu t trực tiếp gián tiếp làm phát sinh phát triển lũ ùn đá tác đ ng c a d ng chảy tạm thời sƣờn d c mà trực tiếp mƣa v i lƣu lƣợng l n, cƣờng đ đặc i t cao tập trung vài di n tích hẹp c a sƣờn lũng từ vài ch c đến vài trăm km2 [2,4,5] Phong hóa đất đá làm iến đổi tính chất lý đất đá, thay đổi cấu tạo tầng ph theo hƣ ng dễ ị xói m n rửa trôi (tăng mức đ nứt nẻ, đ rỗng, đ thấm nƣ c, giảm lực liên kết, giảm sức kháng cắt…) Đất mềm rời có ề dày tầng ph l n, có đ thấm cao, đ nứt nẻ, đ rỗng l n dễ làm phát sinh trình dịch chuyển sƣờn d c, có lũ ùn đá Đặc điểm địa hình, địa mạo, định hƣ ng không gian đ cao c a địa hình, đ d c sƣờn d c, mức đ chia cắt ngang l p ph thực vật điều ki n có tác đ ng thúc đ y hạn chế thành tạo trình sƣờn d c lũ ùn đá [5] Hoạt đ ng n ng t n kiến tạo vừa tác đ ng làm tăng đ cao góc d c sƣờn d c, c n làm tăng đ ng d ng chảy mặt, làm tăng đ ng lực trình lũ ùn đá Các tác đ ng khác c a ngƣời nhƣ đ t hay phá rừng, x y dựng th y n tùy ti n, khai thác khoáng sản, canh tác tự phát sƣờn d c, hoạt đ ng kinh tế khác làm c n ằng tự nhiên lƣu vực … tạo nguồn vật li u cho d ng lũ quét, lũ ùn đá, chí c n tạo nguồn nƣ c cho d ng chảy lũ Các trình địa đ ng lực khác ề mặt sƣờn d c nhƣ s t lở đất đá, trƣợt đất đá, đ ng đất, núi lửa… tác nh n g y nên lũ ùn đá Kết nghiên cứu trận lũ quét – lũ ùn đá đợt mƣa lũ l n ngày 3/8/2017 r , nguồn phát sinh có s t trƣợt đất sƣờn d c v i tầng ph dày đất đá rời, nơi xảy thung lũng hẹp có đ d c l n, sức tàn phá l n sản ph m tích t đất đá đa thành phần (hình 2) ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 a) Sơ đồ chung lũ ùn đá b) Mơ hình tổng thể lũ ùn đá c) Nguồn cấp vật li u rời rạc d) Đƣờng qua d ng lũ ùn đá e) Khu vực tích t vật li u rời rạc Hình Sơ đồ hình ảnh trận lũ bùn đá Mường La, Sơn La 8/2017 [9,10] SỬ DỤNG HỆ THỐNG LƢỚI THÉP CƢỜNG ĐỘ CAO KHÔNG GỈ PHÒNG TRÁNH THIỆT HẠI DO LŨ BÙN ĐÁ Để ph ng tránh lũ ùn đá nhằm giảm nhẹ thi t hại, giải pháp quản lý sử d ng đất nông nghi p nhƣ đất rừng, hay ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 phân vùng điều chỉnh quy hoạch nơi trồng, nơi cần ảo v rừng loại rừng, giải pháp cơng trình hi n áp d ng nƣ c ta ao gồm: Cải thi n điều ki n d ng chảy l ng dẫn c a lƣu vực nguy lũ ùn đá ằng cách tăng đ d c l ng dẫn hay kênh hóa lòng 19 c a chúng; ph n d ng lũ theo kênh dẫn sơng l n; x y dựng h th ng giám sát cảnh áo nguy lũ ùn đá s m; hay x y dựng cơng trình ph ng ch ng s t trƣợt đất khu vực đầu nguồn [2,4] Giải pháp cấu trúc linh hoạt ph ng ch ng lũ bùn đá ằng h th ng lƣ i thép cƣờng đ cao không gỉ đƣợc sử d ng hi u nhiều nƣ c ch u Âu, Nhật Bản, Mar c, Brazil [7,8,9]… H th ng di chuyển linh hoạt, đƣợc cấu tạo từ hợp phần gồm lƣ i thép đ ền kéo đứt t i thiểu 1770MPa [6] có l p ảo v ch ng ăn m n đặc i t v i mắt lƣ i dạng kim cƣơng (mắt lƣ i 83x143mm, sợi thép 3mm) dạng v ng lƣ i (ring net, a) Lƣ i dạng vòng đƣờng kính v ng khác nhau), kết hợp v ng hãm, v ng kết n i di đ ng cáp trợ giúp phần đỉnh lƣ i, neo cáp dạng xoắn c, c t thép di đ ng (Hình 3,4,5)… Hình Sơ đồ hệ thống rào chắn linh hoạt ng n lũ bùn đá lưới thép cường độ cao [6,7] b) Vòng hãm c) Vòng kết n i di đ ng Hình Một số hợp phần hệ thống kết cấu linh hoạt ng n chặn dòng lũ bùn đá [7,8,9] Hình Hiệu ng n giữ v n đá sau lũ bùn đá kết cấu linh hoạt [7,8] 20 Nguyên lý hoạt đ ng c a cấu trúc linh hoạt (rào chắn linh hoạt ngăn lũ ùn đá) hấp th lƣợng l n c a mảnh v n đá chảy xô vào rào ngăn giữ v i lực tác đ ng nhỏ nhờ iến dạng l n c a h th ng lƣ i thép cƣờng đ cao phận cấu thành [7,8] Cấu trúc linh hoạt sử d ng ph ng tránh lũ ùn đá thiết kế tự theo loại hình thù phù hợp v i đặc điểm hoạt đ ng vật li u ngăn giữ, thực tế vị trí trí m c đích ảo v Chiều cao h tƣờng rào t i hàng ch c mét, chiều dài rào t i 25m Kết nghiên cứu áp d ng r ng rãi Nhật Bản [9] cho thấy, kết cấu linh hoạt không giải pháp tạm thời sử d ng để ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 ph ng tránh lũ ùn đá, mà c n phát triển hồn thi n theo tiêu chu n cơng trình c định l u dài Chúng có nhiều ƣu điểm ật nhƣ dễ dàng thi công th công ởi hợp phần c a chúng có kh i lƣợng nhẹ; cơng tác đào đất công trƣờng hạn chế; thi công nhanh khơng u cầu nhiều thiết ị máy móc l n; chi phí rẻ khơng cần vận chuyển nhiều vật li u Đặc điểm đặc thù lũ ùn đá vùng núi Vi t Nam nhƣ trình ày, mà đ d c d ng phổ iến 20-30 đ , vật li u v n đá nhiều thành phần v i hữu cơ, rác nhiều hạt khác nhau… thích hợp sử d ng loại kết cấu linh hoạt nhằm giảm thiểu r i ro lũ ùn đá tàn phá hàng năm Vi c sử d ng đ c lập m t nhiều loại lƣ i có mắt khác để ttois ƣu khả ngăn giữ vật li u d ng lũ ùn đá đƣợc lựa chọn theo thực tế vị trí c thể KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Lũ ùn đá m t loại hình tai iến tự nhiên đặc thù, xảy nhanh đ t ng t, gắn liền v i mƣa cƣờng đ đặc i t l n mƣa l n kéo dài, sức tàn phá kh c li t xuất hi n phổ iến vùng núi tỉnh phía Bắc nƣ c ta Cấu trúc linh hoạt ph ng tránh tai iến lũ ùn đá giải pháp công trình có nhiều ƣu điểm để áp d ng Vi t Nam thời gian t i, đặc i t v i khu vực vùng núi phía Bắc TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Thanh Hà “Quan h đặc điểm địa mạo trƣợt lở đất tỉnh Lào Cai” Tạp chí Khoa học ĐHQGHN - Các Khoa học Trái đất Môi trƣờng Vol 3, pp 35–44, 2013 Vũ Cao Minh “Nghiên cứu đánh giá tổng hợp loại hình tai iến địa chất lãnh thổ Vi t Nam giải pháp ph ng ch ng” Đề tài đ c lập cấp nhà nƣ c, 2005 Nguyễn Đăng Túc “Nhận định ƣ c đầu đặc điểm lũ quét lũ ùn đá T y Nguyên” Tạp chí Các khoa học Trái đất Vol 37(2), pp 118–126, 2015 Nguyễn Trọng Yêm “Nghiên cứu đánh giá trƣợt lở, lũ quét-lũ ùn đá m t s vùng nguy hiểm miền núi Bắc B , kiến nghị giải pháp ph ng tránh, giảm nhẹ thiên tai” Đề tài nghiên cứu cấp nhà nƣ c - KC-08-01BS, 2006 A Armanini and M Michiue Recent Developments on Debris Flows Springer, 1997 European Technical Approval ETA 09/0262 16/0, 2014 Geobrugg –Swiss Flexible ring net barriers for debris flow protection: The economic solution 2012 Geobrugg –Swiss Flexible shallow landslide barriers: Cost-effective protection against natural hazards 2012 TOA Grout Kogyo Co., LTD Toa’s Technology for Disaster Prevention using Flexible Structure Workshop “Technology for Natural Disaster Mitigation” Hanoi, 6th Dec 2017 10 Tran Quoc Cuong, Vu Cao Minh, Nguyen Quoc Thanh Study flash flood – debris flood in Vietnam: Achievements and limitations Workshop “Technology for Natural Disaster Mitigation” Hanoi, 6th Dec 2017 Người phản biện: PGS.TS TRẦN VĂN TƢ ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 21 ... Hiệu ng n giữ v n đá sau lũ bùn đá kết cấu linh hoạt [7,8] 20 Nguyên lý hoạt đ ng c a cấu trúc linh hoạt (rào chắn linh hoạt ngăn lũ ùn đá) hấp th lƣợng l n c a mảnh v n đá chảy xô vào rào ngăn giữ... 1996, 1997, 2001, 2002, 2016 Bắc Kạn 1997, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2006, 2009, 2010, 2014 TT ĐẶC ĐIỂM VÀ CƠ CHẾ LŨ BÙN ĐÁ Ở VÙNG NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM Lũ quét lũ ùn đá trình phức tạp, chịu nhiều... phía Bắc nƣ c ta Cấu trúc linh hoạt ph ng tránh tai iến lũ ùn đá giải pháp cơng trình có nhiều ƣu điểm để áp d ng Vi t Nam thời gian t i, đặc i t v i khu vực vùng núi phía Bắc TÀI LIỆU THAM KHẢO