Bài viết này tổng quan các giải pháp công trình phòng chống và giảm thiểu thiên tai lũ bùn đá trên thế giới, làm cơ sở tham khảo, phân tích lựa chọn các giải pháp công trình áp dụng phù hợp với điều kiện thiên tai lũ bùn đá Việt Nam.
KHOA HỌC CƠNG NGHỆ CƠNG TRÌNH PHỊNG TRỊ LŨ BÙN ĐÁ Vũ Bá Thao Viện Thủy Cơng Tóm tắt: Lũ bùn đá dạng lũ quét kèm theo hàm lượng lớn chất rắn như: đất - đá - gỗ, thường xảy khe, suối cấp thuộc khu vực miền núi Khác với loại lũ nước sơng, suối miền núi, lũ bùn đá có hàm lượng chất rắn lớn tác nhân tạo nên sức tàn phá khủng khiếp sở hạ tầng, đất canh tác, người, động thực vật tài sản Do hoạt động thiếu bền vững người như: làm đường, xây nhà, khai thác mỏ, chặt phá rừng thay đổi cực đoan thời tiết biến đổi khí hậu tạo nên mưa lớn, mưa tập trung, lũ bùn đá xảy Việt Nam với tần suất cường độ ngày tăng năm gần Nhằm phòng chống giảm thiểu tác hại lũ bùn đá, nhiều giải pháp công trình nghiên cứu áp dụng hiệu nước phát triển giới, chưa áp dụng nước ta Bài báo tổng quan giải pháp cơng trình phịng chống giảm thiểu thiên tai lũ bùn đá giới, làm sở tham khảo, phân tích lựa chọn giải pháp cơng trình áp dụng phù hợp với điều kiện thiên tai lũ bùn đá Việt Nam Từ khóa: Lũ bùn đá, Lũ qt, Giải pháp cơng trình, Đập chắn bùn đá Summary: Debris flow is a form of flash flood, which frequently and suddenly occurs in the streams or valleys of mountainous areas Unlike common flash flood, debris flow contains a great number of solid materials such as soil, stone, and wood, causing terrible damage to infrastructure and human Such damage has been increasing in both frequency and intensity in Vietnam, due to anthropocentric and natural causes, including road building, housing development, mining, deforestation as well as severe climate change, and heavy and intense rainfall To mitigate and adapt to the impacts of debris flow, several countermeasures approaches have successfully applied in many countries, but not yet in Vietnam This paper reviews the worldwide solutions for preventing and mitigating debris flow disasters Based on the review, we highlight key considerations for choosing the best countermeasure solutions that can be acceptable to the specific conditions of Vietnam Key words: Debris flow, Flash flood, Structural countermeasure, SABO dam ĐẶT VẤN ĐỀ * Những năm gần Việt Nam, thiên tai lũ quét, lũ bùn đá, sạt lở đất nguy hiểm, có mức độ tàn phá lớn người tài sản, để lại hậu lâu dài Ví dụ điển hình lũ bùn đá tàn phá sở hạ tầng, trường học, đường giao thông xã Nậm Păm tỉnh Sơn La thị trấn Mù Cang Chải tỉnh Yên Bái năm 2017 Ngày nhận bài: 28/4/2020 Ngày thông qua phản biện: 18/5/2020 54 thể Hình Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, thiên tai lũ quét – lũ bùn đá có xu hướng gia tăng tần suất, cường độ phạm vi ảnh hưởng, xuất ngày dị thường, cực đoan, khơng theo quy luật khó lường Cùng với đó, phát triển nhanh chóng dân sinh, kinh tế, sở hạ tầng, suy thoái môi trường lớp thảm phủ thực vật làm tăng thêm rủi ro thiên tai lũ bùn đá Ngày duyệt đăng: 02/6/2020 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 60 - 2020 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ (b) (a) Hình 1: Hình ảnh lũ bùn đá phá hủy trường học (a) xã Nậm Păm tỉnh Sơn La, (b) thị trấn Mù Cang Chải tỉnh Yên Bái năm 2017 Tại nước ta, khái niệm lũ quét chưa thống tiêu chuẩn hóa Hiện phổ biến số khái niệm: lũ quét, lũ ống, lũ sườn dốc, lũ nghẽn dòng, lũ bùn đá, lũ quét nhân tạo vỡ đập (Cao Đăng Dư, 1995; Đào Văn Thịnh, 2008; Trần Văn Tư, 1999; Vũ Cao Minh, 1994; Lã Thanh Hà, 2009, Ngô Thị Thanh Hương cs., 2019) Trong nghiên cứu này, khái niệm lũ quét miền núi chia làm hai loại: (1) Loại thứ lũ quét dạng lũ nước kèm theo hàm lượng nhỏ đất đá gỗ trôi, xảy sông miền núi, gây xói lở bờ lịng dẫn, ngập, lụt Độ dốc lịng dẫn nhỏ 2o Các sơng thường có đê kè bờ Loại lũ quét miền núi sông thường thuộc quản lý ngành phòng, chống thiên tai, thủy lợi địa phương, giải pháp cơng trình phịng chống lũ quét áp dụng tiêu chuẩn hóa như: đê, kè, mỏ hàn, đập dâng, đập tràn Trong nghiên cứu không đề cập đến loại lũ quét (2) Loại thứ hai lũ quét kèm theo hàm lượng lớn vật rắn gồm đất, bùn, đá, gỗ Loại lũ thường xảy phía thượng nguồn nơi sinh lũ, khe cạn, khe suối, thung lũng, nơi có độ dốc lịng dẫn lớn – từ 2o đến 35o Độ dốc lòng dẫn cao, hàm lượng vật rắt lớn kèm theo nguồn nước lớn chảy bất ngờ, tạo nên lượng dòng chảy lũ bùn đá lớn, có sức phá hủy mạnh nhiều so với loại lũ quét dạng nước Trong nghiên cứu này, gọi là: “lũ bùn đá” Cho đến nay, chưa có giải pháp cơng trình phịng chống lũ bùn đá áp dụng Việt Nam Các giải pháp cơng trình đề cập nghiên cứu áp dụng cho đối tượng: “lũ bùn đá” Trên giới, nhằm phòng chống giảm thiểu tác hại lũ bùn đá, nhiều giải pháp cơng trình nghiên cứu áp dụng hiệu nước phát triển như: Mỹ, Ý, Nhật Bản, Đài Loan, Trung Quốc Bài báo tổng quan giải pháp cơng trình phịng chống giảm thiểu thiên tai lũ bùn đá giới, làm sở tham khảo, phân tích lựa chọn giải pháp cơng trình áp dụng phù hợp với điều kiện nước ta GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH PHỊNG CHỐNG LŨ BÙN ĐÁ Ở VIỆT NAM Việc nghiên cứu lũ quét, lũ bùn đá nước ta tiến hành chậm hầu giới, năm đầu thập kỷ 90 kỷ trước sau số trận lũ ống, lũ quét gây thiệt hại lớn Lai Châu Sơn La Khởi đầu đề tài Viện Khí tượng Thủy văn, tác giả Cao Đăng Dư (1992-1995): “Nghiên cứu nguyên nhân hình thành lũ quét biện pháp phòng chống” Đây nghiên cứu nhằm làm rõ quy luật hình thành, nhận dạng lũ quét, phân vùng lũ quét phạm vi toàn quốc (xây dựng đồ phân vùng lũ quét tỷ lệ 1:500.000) số nghiên cứu bước đầu đề xuất giải pháp phòng tránh chung chung, nhiên chưa vào giải pháp chi tiết cụ thể cho địa phương vị trí suối lũ bùn đá Sau đề tài hai đề tài cấp Nhà nước Viện TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 60 - 2020 55 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ địa chất, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, với nội dung lập đồ tai biến môi trường (10 tai biến, có lũ quét) Trong nghiên cứu này, nhân tố quan trọng việc hình thành lũ quét phân tích Phương pháp đánh giá, xây dựng đồ lũ quét lần đưa vào nước ta Kết nghiên cứu thành lập đồ phân vùng lũ quét đồ tỷ lệ 1:500.000 (một số vùng có tỷ lệ lớn 1:250.000, 1:50.000) phạm vi nước Các giải pháp cơng trình khơng nghiên cứu đề tài Các cơng trình nghiên cứu lũ qt nước ta đóng vai trị quan trọng mặt lý thuyết phương pháp nghiên cứu xác định nguyên nhân, mô tả diễn biến, đánh giá thiệt hại, thành lập đồ phân vùng lũ quét Tuy vậy, việc phân loại lũ quét phân cấp mức độ thiệt hại theo hướng lượng hóa tiêu cụ thể chưa quan tâm nghiên cứu Vì thế, đề tài có hình thức cách thức phân loại, phân cấp khác nhau, gây khó khăn sử dụng chung sở liệu lũ quét toàn quốc khơng có sở để phân cấp cơng trình phịng chống lũ qt Các giải pháp cơng trình đóng vai trị quan trọng việc chủ động phịng, chống giảm thiểu thiệt hại lũ quét, lũ bùn đá cho khu vực dân cư miền núi sở hạ tầng Giải pháp cơng trình số đề tài phân tích, tổng hợp đề xuất như: Cao Đăng Dư, 1995; Đào Văn Thịnh, 2008; Trần Văn Tư, 1999; Vũ Cao Minh, 1994; Lã Thanh Hà, 2009; Ngô Thị Phượng, 2009; Nguyễn Đức Mạnh, 2018; Nguyễn Trung Kiên cs., 2019 Tuy vậy, kết nghiên cứu đề tài dừng mức độ đề xuất, nêu tác dụng số giải pháp cơng trình mà chưa đưa sơ đồ nguyên lý, hướng dẫn, quy trình, tiêu chuẩn, vẽ điển hình, để áp dụng thực tế Các đề xuất đó, mà mang tính lý thuyết, chưa hồn thiện sở khoa học(phương pháp tính tốn ổn định khả phịng chống lũ bùn đá loại cơng trình); sở pháp lý (hướng dẫn kỹ thuật, quy trình, tiêu chuẩn, để áp dụng thực tiễn) GIẢI PHÁP TỔNG THỂ CƠNG TRÌNH PHỊNG CHỐNG LŨ BÙN ĐÁ TRÊN THẾ GIỚI Các giải pháp cơng trình phi cơng trình để kiểm sốt, phịng ngừa, phịng chống thiên tai lũ bùn đá tổng hợp Bảng Hình (Phí Tường Qn, 2004) Trong viết tập trung vào giải pháp cơng trình Bảng 1: Các giải pháp kiểm sốt phịng chống lũ bùn đá (Phí Tường Qn, 2004) Nhóm Loại giải giải pháp pháp Giải pháp Đập chắn bùn đá dạng Chắn đá, cát, bùn, ổn định dịng, bảo kín, hệ thống đập chắn vệ bờ Cơng trình bùn đá đập chắn Đập chắn dạng hở, dạng Chỉ ngăn chặn đá hạt lớn, cho phép bán hở bùn đá Đập vòm, đập trọng lực Cơng trình hướng dịng 56 Cơng dụng Kênh dẫn dịng nước đất, bùn cát hạt mịn Ngăn đá, đất, cát, giảm độ dốc lòng dẫn Điều tiết, thải dòng lũ bùn đá, giảm lượng dịng bùn đá TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 60 - 2020 KHOA HỌC Nhóm Loại giải giải pháp pháp Giải pháp CƠNG NGHỆ Cơng dụng Cầu máng, kênh lộ thiên, Tập trung điều tiết thải đường hầm Công dẫn Công bùn đá Đê dẫn dòng, tường Điều chỉnh đường dòng bùn hướng dịng đá trình Đập dâng, cụm đập dâng Ồn định, giảm độ dốc lòng dẫn Giải pháp gia cố lịng cơng trình dịng lũ Đập ngầm trình Tường đá xây bảo vệ mái Tường trọng lực Ổn định đáy lịng dẫn Bảo vệ mái dốc, chống xói mịn Bảo vệ chân mái dốc, chống xói mịn Điều chỉnh lũ lụt, giảm chiều cao đỉnh lũ Cơng trình Mỏ hàn, tường chuyển Dẫn dòng lũ, giảm khống chế chỉnh trị dịng dịng lũ Rãnh nước Thu gom dòng chảy mặt Hồ chứa, bãi chứa, đê Chặn thu gom bùn đá Cơng trình chắn bùn đá ngăn dòng Đập ngăn Điều tiết phần bùn đá Quy hoạch phân vùng rủi Xác định độ rủi ro khu vực lũ quét ro thiên tai lũ bùn đá bùn đá Dự báo Thiết lập mô hình dự Dự báo quy mơ địa điểm, thời gian đoán, dự báo phát sinh lũ quét bùn đá Thiết lập hệ thống giám Cảnh báo, quan trắc thời gian thực Cảnh báo sát thời gian thực lũ bùn lũ qt bùn đá Cơng trình hồ chứa đá Xây dựng đồ, kịch Xây dựng phương án sơ tán ứng với Giải pháp phi cơng Sơ tán trình bản, biện pháp sơ tán quy mô lũ quét bùn đá Xây dựng sở hạ tầng Xây dựng nơi sơ tán tạm thời lâu sơ tán dài Ban hành luật, quy Luật phòng chống thiên tai cấp quốc Quản lý định, tiêu chuẩn phòng gia; Quy định phòng chống thiên chống thiên tai lũ bùn đá tai địa phương TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 60 - 2020 57 KHOA HỌC Nhóm Loại giải giải pháp pháp CƠNG NGHỆ Giải pháp Công dụng Thiết lập tổ chức quản lý giám sát thiên tai lũ bùn đá Quản lý xây dựng bảo trì Quản lý giám sát lưu vực sơng, suối có rủi ro cao lũ bùn đá Quản lý chất lượng bảo trì cơng trình cơng trình Mở lớp đào tạo tập huấn Đào tạo kỹ thuật chuyên môn Đào tạo cán chuyên sâu quản lý phòng chống thiên tai Học tập kiến thức lũ bùn đá Tuyên truyền pháp phòng chống lũ bùn Về cơng trình phịng chống lũ bùn đá Châu Âu, theo Holub, 2008, giải pháp công trình sử dụng để ngăn ngừa giảm thiểu rủi ro lũ bùn đá (Hình 3) Một giải pháp đơn lẻ giải triệt đề vấn đề, chiến lược phòng chống lũ đại đề xuất kết hợp nhiều giải pháp cách hợp lý như: Cơng trình điều tiết dịng chảy (hồ chứa); Xây dựng bổ sung tràn cố hồ đập thượng lưu; Mở rộng độ thoát lũ hệ thống cầu cống; Cơng trình chống sạt trượt đất đá sườn dốc; Kè chống sạt lở dọc lòng suối; Đập, tường chắn lũ bùn đá, v.v Kết hợp giải pháp việc phòng chống lũ quét bùn đá thể Hình (Holub, 2008) Trên Hình nhận thấy sau: (1) Các giải pháp tương đồng với giải pháp mà Phí Tường Quân (2004) tổng hợp; (2) Dòng lũ bùn đá phân thành ba khu: Thượng lưu, Trung lưu, Hạ lưu; ứng với khu áp dụng giải pháp khác nhau; (3) Đầu tư xây dựng cơng trình phải xét đến hiệu 58 Hiểu rủi ro đặc điểm lũ bùn đá Tuyên truyền biện đá nhân tài Nâng cao nhận thức phòng ngừa giảm nhẹ thiên tai kinh tế - xã hội, khu vực bảo vệ quan trọng phải áp dụng nhiều biện pháp phịng chống Hình 2: Sơ đồ bố trí điển hình cơng trình phịng chống lũ bùn đá cho suối lũ bùn đá TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 60 - 2020 KHOA HỌC (Phí Tường Qn, 2004; Miyuzama, 2008) Hình 3: Áp dụng đồng thời nhiều giải pháp cơng trình phòng chống lũ bùn đá (Holub, 2008) Về sở quy hoạch, thiết kế cơng trình phịng chống lũ bùn đá Theo Châu Tất Phàn, 1991, tác giả xuất sách hướng dẫn phòng trị lũ quét bùn đá, tác giả tham gia biên soạn Tiêu chuẩn thiết kế cơng trình phịng chống lũ bùn đá Trung Quốc, nhấn mạnh rằng: lũ bùn đá phát sinh, vận động gây thiệt hại có liên quan chặt chẽ với địa chất, địa hình; hoạt động không hợp lý người phá rừng, làm đường, xây nhà, khai thác mỏ, v.v… có ảnh hưởng lớn Phòng trị lũ bùn đá vào điều kiện phát sinh, đặc trưng vận động, loại hình vật chất dịng bùn đá, xu hướng phát triển lũ bùn đá nhu cầu phòng trị khu vực bảo vệ; từ góc độ tồn cục để lựa chọn giải pháp cơng trình khả thi thiết thực, giải pháp dự báo cảnh báo sách quản lý hữu hiệu Từ tiến hành kết hợp quy hoạch, chỉnh trị mái dốc, chỉnh trị lòng dẫn, chỉnh trị bãi, lưu vực lũ bùn đá khu dân cư Phòng trị tổng hợp Sơn – Thủy – Lâm – Điền Hàm ý phòng trị nguồn sinh lũ (Sơn), hạn chế vận động lũ (Thủy), bảo vệ lớp thảm phủ (Lâm), phòng tránh thiệt hại cho khu vực ảnh hưởng (Đất canh tác) Đồng thời thực lực kinh tế quốc gia địa phương, theo thứ tự mức độ thiệt hại để xếp thực thi giải pháp phịng chống CƠNG NGHỆ Mục đích phòng trị khống chế lũ bùn đá phát sinh phát triển, giảm nhẹ tiêu trừ nguy hại đối tượng bảo vệ, khôi phục lưu vực phòng trị thiết lập cân sinh thái cải thiện môi trường Các giải pháp công trình phi cơng trình phịng chống lũ bùn đá Châu Tất Phàn, 1991 chia thành ba nhóm, bao gồm (xem Hình 4): (1) Nhóm giải pháp Phịng tránh phát sinh lũ bùn đá (PTPS) Nhóm giải pháp PTPS sử dụng biện pháp cơng trình chỉnh trị mái dốc (I), cơng trình chỉnh trị lịng dẫn (II), cơng trình chỉnh trị bãi (III); biện pháp quản lý hành pháp lệnh (IV), để tiến hành chỉnh trị tổng hợp lưu vực, kiểm soát đất nước, cải thiện mơi trường, nhằm phịng tránh phát sinh lũ bùn đá (2) Nhóm giải pháp Kiểm sốt vận động lũ bùn đá (KSVĐ) Nhóm giải pháp KSVĐ chủ yếu sử dụng cơng trình dẫn dịng (V), cơng trình đập dâng, đập chắn bùn đá, đập dâng điều tiết (VI), cơng trình điều tiết (VI), để lũ bùn đá phát sinh chảy qua thuận lợi, tích tụ khu vực dự trù trước, nhằm không gây thiệt hại cho khu vực cần bảo vệ (3) Nhóm giải pháp Dự phòng rủi ro lũ bùn đá (DPRR) Nhóm giải pháp lựa chọn giải pháp dự phòng trước xảy lũ quét bùn đá (VII), lựa chọn giải pháp dự báo, cảnh báo xảy lũ quét bùn đá (VIII), lựa chọn giải pháp bảo vệ hạng mục cơng trình khu vực nguy hiểm lũ bùn đá xảy ra, để q trình hoạt động lũ bùn đá khơng gây thiệt hại nghiêm trọng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 60 - 2020 59 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Tiêu chuẩn thiết kế cơng trình phịng chống thiệt hại lũ bùn đá Trung Quốc DZ/T02392004 hướng dẫn sử dụng giải pháp cơng trình cho ba khu vực dòng lũ bùn đá sau: (1) Khu vực sinh lũ lấy việc khống chế sản sinh bùn đá làm chủ đạo, ngăn cản bùn đá dịch chuyển, thường dùng giải pháp: khôi phục thảm phủ, trồng rừng với nhiều tầng lớp chủng loại khác nhau, làm rãnh thoát nước mặt, xây đập chắn bùn đá (dạng đập dâng bê tơng có khe lỗ hở) khe suối, đê dẫn dòng, bảo vệ mái dốc, bảo vệ lịng dẫn, v.v… Hình 4: Sơ đồ hệ thống giải pháp cơng trình phi cơng trình phịng chống lũ bùn đá Trung Quốc áp dụng ngun lý giải pháp cơng trình Châu Tất Phàn (1991) phòng chống thiên tai lũ bùn đá hiệu cao cho nhiều khu vực Hình thể ví dụ điển hình bố trí loại cơng trình phù hợp với khu vực Hình 5: Bố trí cơng trình phịng chống lũ bùn đá sơng Hồng Xn, Trung Quốc 60 (2) Khu vực dịch chuyển lấy việc dẫn dịng làm chủ đạo, đảm bảo đường lũ thuận lợi Các giải pháp chủ yếu gồm: dẫn dòng, bảo vệ mái sơng suối, bảo vệ đáy lịng dẫn, giải phóng vật cản Tại vị trí địa hình thuận lợi, sử dụng giải pháp đập ngăn bùn đá, cát nhằm giảm bùn đá, giảm năng, kiểm soát lưu lượng nước bùn đá Cơng trình ngăn cản bùn đá gồm có: đập bê tơng trọng lực đập lược, khu lắng đọng, đê dẫn dòng, bảo vệ mái lịng dẫn sau đập (3) Khu vực tích tụ lấy việc khống chế bùn đá làm chủ đạo, tích tụ bùn đá ngăn không cho bùn đá tiếp tục di chuyển xuống hạ lưu Các giải pháp chủ yếu: tường hướng dịng, kênh hướng dịng, bảo vệ mái sơng suối, bảo vệ đáy lòng dẫn Quan điểm sở lựa chọn bố trí giải pháp phịng chống lũ bùn đá Nhật Bản Đài Loan tương đồng với Châu Âu Trung Quốc Hình thể sơ đồ bố trí quy hoạch giải pháp phòng chống sạt lở đất, lở đá lũ bùn đá Nhật Bản Hình thể giải pháp cơng trình phi cơng trình đồng kết hợp để phát huy hiệu phòng chống giảm nhẹ thiên tai lũ bùn đá cho khu vực Đài Loan TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 60 - 2020 KHOA HỌC Hình 6: Sơ đồ quy hoạch giải pháp phịng chống đá rơi, sạt lở đất lũ bùn đá (C.ty Nippon Steel Nhật Bản) Nhận xét: Qua phần phân tích thành tựu nghiên cứu ứng dụng giải pháp cơng trình phịng chống lũ bùn đá giới, thấy nước có điểm chung việc phân loại, lựa chọn áp dụng giải pháp cơng trình phịng chống thiên tai lũ bùn đá Trong loại giải pháp cơng trình đập chắn bùn đá đóng vai trị quan trọng sử dụng phổ biến Tùy thuộc vào diện tích, quy mơ, đặc tính dịng lũ bùn đá áp dụng giải pháp khác Dòng lũ bùn đá chia thành ba khu, gồm: khu sinh lũ, khu vận chuyển lũ khu tích tụ, có đặc thù riêng nên có nhóm giải pháp phịng chống khác Việc lựa chọn giải pháp cơng trình vào mật độ dân cư, hay mức độ quan trọng khu vực cần bảo vệ Các giải pháp phải sử dụng theo hướng tổng hợp, bổ trợ lẫn nhau, đảm bảo hiệu kinh tế - xã hội môi trường Một giải pháp công trình đơn lẻ khơng thể phịng tránh giảm nhẹ thiên tai lũ bùn đá cách hiệu cho khu vực bị lũ bùn đá MỘT SỐ CƠNG CHỐNG LŨ BÙN ĐÁ TRÌNH PHỊNG 4.1 Đập chắn bùn đá dạng hở Đập chắn kiểu hở kết hợp ống thép kim loại sử dụng kết cấu CƠNG NGHỆ Hình 7: Sơ đồ quy hoạch giải pháp chống lũ bùn đá cho khu vực lũ bùn đá (Viện Nghiên cứu Thủy cơng, Đại học Trung ương Đài Loan) phịng chống giảm thiểu thiên tai lũ bùn đá cách khoảng 30 năm giới (ví dụ Hình 8a, 8b, 8e, 8f) Đập hở thiết kế để chắn lại viên đá dịng lũ phía trước cơng trình, có kích cỡ lớn nguy gây hại cao Kết thí nghiệm cho thấy (Mizuyama, 2014) khe hở không lớn 1.5 lần kích cỡ viên đá lớn có khả lăn xuống phía trước đập Sau đập thu giữ viên đá lớn gỗ trôi, gần tất lượng đá thu giữ trước đập phải thải trước trận lũ xảy Đập bê tông dạng khe dọc (Hình 8c) bắt đầu sử dụng để phòng ngừa giảm thiểu thiên tai lũ bùn đá từ năm 2000 Những đập ngày cho khơng cịn phát huy hiệu tốt khe hẹp làm dâng cao cột nước Các khe khơng ngăn chặn hồn tồn dòng bùn đá mà ngăn chặn dòng bùn đá vận tốc nhỏ phạm vi đáy trầm tích bùn đá bị trơi qua khe (Hình 8d) Vì thế, loại đập không sử dụng Nhật Bản thay vào thép dầm nằm ngang bố trí khe TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 60 - 2020 61 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ a) Đập hở cấu trúc thép ống b) Đập chắn tường trụ pin c) Đập chắn khe dọc, sông Ashiya, Nhật Bản dầm, Maerzenbach, Tyrol, Áo Zinkenbach, Salzburg, Áo d) Đập chắn dạng khe dọc e) Đập hở kết hợp bể chứa f) Đập hở kết cầu dàn thép ngang, Truebenbach, bùn đá Kyushu, Nhật Bản Kyushu, Nhật Bản (tác giả chụp Carmthia, Áo (tác giả chụp 7/2019) 7/2019) Hình 8: Đập chắn bùn đá/gỗ trôi dạng hở 4.2 Đập chắn bùn đá dạng kín, bán hở, lưới cáp Đập chắn bùn đá dạng kín (Hình 9a, 9b) sử dụng hiệu phòng chống giảm thiểu thiên tai lũ bùn đá giới nhiều năm qua Ưu điểm loại đập giữ lại hồn tồn lượng bùn đá dự kiến trơi qua vị trí thiết kế cơng trình đảm bảo an tồn tuyệt đối cho sở hạ tầng phía hạ du Đập linh hoạt phạm vi bố trí, bố trí vùng phát sinh lũ để phịng ngừa, vùng vận chuyển lũ để giảm thiểu vận tốc dòng lũ, v.v Tuy nhiên, loại đập cần nhiều cơng để bóc bỏ vận chuyển lượng trầm tích bồi lắng trước đập sau lũ lượng trầm tích thu giữ thường lớn dạng đập hở, đập phá dịng hay đập thu đáy Đó lý gần Nhật Bản có xu 62 hướng sử dụng đập hở bán hở nhiều đập kín Một số đập kín cải tạo thành đập bán hở Hình 9c Một lưới thép cường độ cao khơng gỉ sử dụng để thu giữ bùn đá lũ xảy Ưu loại kết cấu đơn giản, linh hoạt, xây dựng nhanh phù hợp cho áp dụng suối đá, mặt cắt ngang hẹp sử dụng công trình tạm Mặc dù vài người nghi ngờ bền vững loại kết cấu này, kết cấu lưới thép sử hiệu nước Nhật Thụy Sĩ (Hình 9d) Lưới thép sử dụng thép khơng gỉ, có cường độ kéo đứt tối thiểu 1770 MPa (ETA, 2014) Liên kết lưới với thơng qua nhiều hình thức khác mắt lưới dạng kim cương dạng vịng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 60 - 2020 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ a) Ổn định độ dốc lịng dẫn, b) Đập kín tác giả chụp c) Đập kín cải tạo thành đập nửa Bretterwandbach, Tyrol, Áo Kyushu Nhật Bản 7/2019 kín nửa hở, tác giả chụp Kyushu Nhật Bản 7/2019 d) Lưới cáp chắn dòng bùn e) Kết cấu phá dòng thung f) Trầm tích cơng trình phá đá núi Tateyama, Nhật lũng Kamikami Horisawa, núi dòng bốc bỏ trước trận Bản Một phần dây (trái) Yakedake, Nhật Bản lũ xuất bị cắt tảng đá Hình 9: Đập chắn bùn đá dạng kín, bán hở, lưới thép kết cấu phá dòng bùn đá 4.3 Kết cấu phá thu bùn đá Dịng chảy bùn đá có lượng trầm tích tập trung cao, chiếm khoảng 10 % tới 35 % thể tích dịng chảy Giả định rằng, lượng nước từ dòng bùn bị tiêu tán qua dòng bùn đá dừng chảy Giả định kiểm định với cơng trình trường thí nghiệm phịng Hình 9e ví dụ kết cấu phá dịng bùn đá với chiều dài 20 m rộng 10 m Kết cấu sử dụng chủ yếu vùng có dịng núi lửa; trầm tích bóc bỏ sau lũ xảy máy xây dựng chuyên dụng (Hình 9f) Tuy nhiên, kết cấu sử dụng cư dân địa phương thường khơng tin tưởng hiệu phòng chống lũ bùn đá, đặc biệt nơi lũ lớn Tại Việt nam không nên sử dụng kết cấu lượng bùn đá thu giữ có giới hạn khơng triệt để, hai khó khăn thải đá sau lũ THẢO LUẬN VÀ KẾT LUẬN Các cơng trình nghiên cứu Việt Nam lũ quét, lũ bùn đá đạt thành tựu đáng kể như: điều tra phân tích ngun nhân hình thành, chế vận động; lập đồ phân vùng thiên tai lũ quét, sạt lở đất; áp dụng số hệ thống quan trắc, cảnh báo lũ quét sông miền núi Tuy vậy, giải pháp cơng trình phịng trị lũ bùn đá chưa nghiên cứu đầy đủ áp dụng Suối lũ bùn đá phân chia thành ba khu vực: khu sinh lũ, khu dịch chuyển lũ khu tích tụ Lũ khu vực có đặc trưng riêng nên phải sử dụng giải pháp cơng trình phịng chống khác Lựa chọn giải pháp cơng trình ngồi việc vào đặc trưng thân dòng lũ, vào mật độ dân cư, sở hạ tầng, mức độ quan trọng khu vực cần bảo vệ Các giải pháp cơng trình nên áp dụng theo hướng tổng hợp, bổ trợ lẫn nhau, đảm bảo hiệu kinh tế xã hội - môi trường Trong điều kiện Việt Nam, nên nghiên cứu áp dụng giải pháp cơng trình phịng trị lũ bùn đá theo hướng kế thừa thành tựu nghiên cứu TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 60 - 2020 63 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ nước phải điều chỉnh phù hợp với đặc trưng lũ bùn đá điều kiện kinh tế - kỹ thuật địa phương Nguyên nhân, chế hình thành vận động, đặc trưng học, thơng số dịng lũ bùn đá nước ta cần nghiên cứu kỹ lưỡng cho khu vực thiên tai lũ bùn đá trước áp dụng hướng dẫn kỹ thuật, tiêu chuẩn thiết kế nước Nghiên cứu xây dựng tiêu chí đánh giá, phân loại, phân cấp thiên tai lũ bùn đá theo hướng lượng hóa cấp thiết, tránh đánh giá chung chung, thiếu tiêu chuẩn hóa Nghiên cứu chuyển dịch bước xây dựng tiêu chuẩn quốc gia khảo sát, thiết kế, thi công, nghiệm thu cơng trình phịng trị thiên tai lũ bùn đá hướng nghiên cứu tất yếu để xây dựng cơng trình thực tiễn LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu thuộc đề tài cấp Bộ NN & PTNT: “Nghiên cứu đề xuất, ứng dụng giải pháp khoa học cơng nghệ phù hợp phịng, chống giảm thiểu rủi ro lũ quét khu vực miền núi phía Bắc”, 2019-2021 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] 64 Cao Đăng Dư, Nghiên cứu nguyên nhân hình thành lũ qt biện pháp phịng chống, Đề tài độc lập cấp Nhà nước KT-DL-92-14, 1992-1995 Đào Văn Thịnh (2008) Điều tra, nghiên cứu tượng tai biến trượt đất lũ quét địa bàn tỉnh Yên Bái; đề xuất biện pháp phòng tránh giảm thiểu hậu chúng gây Sở khoa học công nghệ tỉnh yên bái, Viện địa chất môi trường Lã Thanh Hà (2009), đề tài Bộ TN&MT “Điều tra, khảo sát, phân vùng cảnh báo khả xuất lũ quét miền núi Việt Nam Giai đoạn 1- Miền núi Bắc Bộ” Ngô Thị Phượng (2009), đề tài cấp tỉnh “Điều tra nghiên cứu cảnh báo Trượt - Lở, Lũ Quét - Lũ Bùn Đá số huyện tỉnh Cao Bằng” Nguyễn Đức Mạnh Phạm Thu Trang (2018), Đặc điểm lũ bùn đá giải pháp cấu trúc linh hoạt giảm nhẹ tai biến lũ bùn đá vùng núi phía Bắc Việt Nam Tạp chí Địa Kỹ Thuật, số + năm 2018 Nguyễn Trung Kiên, Nguyễn Trần Hiếu, Hoàng Tuấn Nghĩa "Nghiên cứu khả áp dụng giải pháp đập hở khung thép ngăn lũ bùn đá khu vực miền núi phía Bắc Việt Nam." Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD 13.5V (2019): 28-37 Ngo, Thi Thanh Huong, Ba Thao Vu, and Trung Kien Nguyen "Early warning systems for flash floods and debris flows in Vietnam: A review." Geotechnics for Sustainable Infrastructure Development Springer, Singapore, 2020 1233-1240 Trần Văn Tư (1999) Nghiên cứu sở khoa học hình thành phát triển lũ lụt miền núi (trong có lũ quét) đề xuất giải pháp cảnh báo, dự báo giảm nhẹ cường độ thiên tai thiệt hại Hà Nội, Viện Địa chất, Viện Hàn Lâm Khoa Học Việt Nam Vũ Cao Minh (1994), Đề tài cấp tỉnh điều tra bản, “Điều tra đánh giá tượng trượt lở-lũ bùn đá Lai châu đề xuất biện pháp phòng chống” M Jakob and O Hungr, Debris flow hazards and related phenomena Springer Berlin Heidelberg 2005 Johannes Huebl and Gernot Fiebiger, Debris flow mitigation measures M Holub (2008) Counter measures against extremely repid mass movements Châu Tất Hồn, Hướng dẫn phịng trị lũ qt bùn đá, Nhà xuất Khoa học, 1991 (周必 凡，泥石流防治指南 科学出版社, 1991) 5DZ/T0239-2004 Tiêu chuẩn thiết kế cơng trình lũ quét bùn đá Tiêu chuẩn điều tra địa chất Trung Quốc, 2004 (DZ/T0239-2004 泥石流工程设计规范 中华人民共和国地质调差标 准, 2004) Mizuyama, T (2014) Structural Countermeasures for Debris Flow Disasters International Journal of Erosion Control Engineering European Technical Approval ETA 09/0262 16/0, 2014 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 60 - 2020 ... Một giải pháp cơng trình đơn lẻ khơng thể phòng tránh giảm nhẹ thiên tai lũ bùn đá cách hiệu cho khu vực bị lũ bùn đá MỘT SỐ CÔNG CHỐNG LŨ BÙN ĐÁ TRÌNH PHỊNG 4.1 Đập chắn bùn đá dạng hở Đập chắn... trình phịng chống lũ bùn đá (Holub, 2008) Về sở quy hoạch, thiết kế cơng trình phịng chống lũ bùn đá Theo Châu Tất Phàn, 1991, tác giả xuất sách hướng dẫn phòng trị lũ quét bùn đá, tác giả tham... dự phòng trước xảy lũ quét bùn đá (VII), lựa chọn giải pháp dự báo, cảnh báo xảy lũ quét bùn đá (VIII), lựa chọn giải pháp bảo vệ hạng mục cơng trình khu vực nguy hiểm lũ bùn đá xảy ra, để trình