8. Cấu trúc luận án
4.2.2. Phân tích dấu hiệu địa mạo qua các dòng lũ bùn đá điển hình
Dòng bùn đá tại suối Nậm Khòn, Bắc Hà
Suối Nậm Khòn là một phụ lưu của suối Trung Đô trước khi suối này đổ vào sông Chảy, vị trí lưu vực được xác định như trên hình 4.11. Vết tích của dòng bùn đá còn khá rõ, đó là những bãi lũ tích phủ trên bề mặt thung lũng, ven chân tường những ngôi nhà và công trình bị tàn phá hoặc những đám tích tụ hỗn độn bên cạnh ngầm Nậm Khòn. Ở quy mô rộng hơn, hầu hết các dòng chảy trên vách và bề mặt của cao nguyên Bắc Hà có lưu vực quay về phía tây và tây nam, tức là quay về hướng đón gió ẩm đưa tới từ thung lũng Sông Hồng và sông Chảy, đều có biểu hiện
của lũ bùn - đá (hình 4.11). Những trận lũ bùn - đá này có quy mô không lớn, nhưng việc nghiên cứu chúng lại giúp ta xác định được những dấu hiệu địa mạo quan trọng để xác định nguyên nhân của dạng tai biến này.
Hình 4.11: Sơ đồ các lưu vực nhỏ có biểu hiện lũ bùn-đá trên sườn tây nam bình sơn Bắc Hà
Ảnh 4.19: Đoạn thắt hẹp xen kẽ đoạn mở rộng Ảnh 4.20: Bãi lũ tích tại ngầm Trung Đô
Vào tháng 4, tháng 5 hàng năm, sau những trận mưa kéo dài vài ngày, ở đây thường xuất hiện LBĐ. Dòng lũ bùn đá đổ xuống từ phía đông bắc tràn qua ngầm QL4 về Ngòi Đô, nhiều lần làm hư hại thân ngầm. Trên đáy thung lũng quan sát thấy thấy bề mặt lũ tích rộng 100m với nhiều vật liệu hỗn độn gồm cát, cuội, sỏi và đá tảng kích thước trung bình nổi cao hơn mặt đường tới gần 1m. Phía trên ngầm khoảng 300m, lòng suối đột ngột bị thu hẹp còn 15m do mỏm đá vôi nhô ra từ hai phía bờ suối. Sau đó, đáy thung lũng lại mở rộng tới 70-80m, trên cả hai bên sườn
còn thấy xuất hiện nhiều khối trượt có quy mô khá lớn, có khối rộng 50m, cao 30m. Hiện tượng mở rộng thu hẹp liên tục kéo dài tới phần thượng nguồn. Nhiều vị trí lòng suối thu hẹp còn gặp những đập chắn cao 0,8-1,5m được cấu tạo bằng vật liệu lũ tích thô chưa được dòng lũ mang đi hết.
Như ta đã biết, điều kiện để phát sinh LBĐ là phải có những khối trượt lở diễn ra mạnh từ 2 sườn thung lũng tạo ra đập tạm thời chặn dòng chảy. Khi đập vỡ, nước và đất đá tạo thành dòng lũ có động năng rất cao [52]. Tuy nhiên, những điều kiện vật chất cần và đủ thì chưa được nêu cụ thể, do đó việc dự báo còn gặp khó khăn. Qua nghiên cứu hiện trạng và những điều kiện phát triển của các trận LQ và LBĐ trên địa bàn tỉnh Lào Cai, những bằng chứng hiện thực về tiền đề cần thiết cho sự xuất hiện của quá trình tai biến này đã được xác định. Một số dấu hiệu có thể chỉ ra như sau:
Thứ nhất, suối Ngòi Đô có quy mô nhỏ và có lưu vực quay về phía Tây và Tây Nam, nghĩa là đều nằm trên sườn đón gió ẩm đưa lên từ thung lũng Sông Hồng và sông Chảy. Do vậy, cả mùa đông lẫn mùa hè, các lưu vực này đều có cơ hội nhận được lượng mưa tối đa trong vùng.
Thứ hai, trên những đoạn thung lũng mở rộng có sự hiện diện của vô số khối trượt đất kích thước khác nhau, hầu như nằm kế tiếp nhau trên cả hai bên bờ suối (hình 4.12). Bên cạnh đó, tại những đoạn đáy thung lũng thu hẹp vẫn còn quan sát được phần sót lại của những “đập tạm thời” cấu thành bằng vật liệu vụn thô nằm hỗn độn (lũ tích) đã từng chặn dòng chảy trong những kỳ mưa lớn kéo dài, làm nước dâng lên rồi khi bị chọc thủng gây ra hiện tượng lũ với hàm lượng bùn đá cao. Sở dĩ các khối trượt đất xảy ra dày đặc như vậy là do lớp vỏ phong hóa ở đây rất dày, có hàm lượng sét cao, đồng thời lại không đồng nhất do có chứa nhiều mảnh vụn đá phiến vốn bị cà nát dữ dội trong quá trình nâng lên tân tiến tạo và bị phong hóa dở dang. Khi có mưa kéo dài, lớp vỏ phong hoá nói trên bị no nước, lại có hàm lượng sét cao nên càng dễ bị trượt lở.
Thứ ba, hình thái thung lũng Ngòi Đô có đáy dạng “ống chỉ” (hình 4.12) với những đoạn mở rộng tới cả trăm mét trong tầng đá phiến và những đoạn thu hẹp đột ngột, rộng khoảng 15m, nơi có vỉa đá vôi lộ ra hai bên bờ suối. Nói cách khác, đây là những thung lũng được cấu thành bằng nhiều đoạn thung lũng xuyên thủng kế tiếp nhau, rất thuận lợi cho quá trình hình thành lũ bùn đá. Tại những đoạn đáy mở
rộng, dòng chảy có điều kiện xâm thực ngang mạnh mẽ, xói lở bờ cắt đứt chân sườn làm phát sinh trượt lở, trong khi những đoạn đáy hẹp lại dễ dàng gây tắc nghẽn đối với bùn đá đưa tới từ các khối trượt lở phía trên. Do trong vỏ phong hoá thường có nhiều mảnh vỡ đá gốc, nên lũ tích có hàm lượng cuội, tảng cao, chủ yếu là đá phiến (90%), còn lại là đá vôi. Chính vì vậy, ở đây thường gặp loại lũ bùn - đá theo đúng nghĩa đen của thuật ngữ này.
Hình 4.12: Một số đặc điểm hình thái và cấu trúc thung lũng suối Nậm Khòn
Thứ tư, một nhân tố mang tính đặc thù của khu vực nghiên cứu, và có lẽ là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng trượt lở mạnh ở những đoạn thung lũng mở rộng và tắc nghẽn ở đoạn thu hẹp, đó là cấu trúc thạch học và kiến tạo đặc biệt của sườn cao nguyên Bắc Hà. Dạng cấu trúc đơn nghiêng có thế nằm ổn định cắm rất dốc về hướng Tây và Tây Nam (hình 4.13) của các lớp đá thuộc hệ tầng Hà Giang (\2 hg2) và Chang Pung (\3 cp1). Cả 2 hệ tầng này đều có đặc điểm chung là có sự
xen kẽ đều đặn những tập có đặc điểm thạch học cứng mềm khác nhau rõ rệt. Tập cứng là đá vôi bị hoa hóa có độ tinh khiết khác nhau, tập mềm được cấu thành bằng các loại đá phiến thạch anh - mica, đá phiến thạch anh - fenpat - mica, đá phiến clorit, đá phiến serixit - clorit. Mỗi tập có bề dày dao động từ 40m đến vài trăm mét. Cấu trúc thạch học như vậy đã dẫn đến kiểu phong hóa chọn lọc điển hình: các tập đá phiến bị phong hóa sâu sắc, tạo ra mặt cắt rất dày giầu sét nhưng còn chứa nhiều
mảnh vụn của những bộ phận giầu thạch anh và thậm chí là quaczit, nhất là ở những nơi đã lộ ra đới saprolit; các tập đá vôi, đá hoa thì trơ ra do chỉ bị bóc mòn hóa học yếu ớt (nhiều tạp chất) hoặc bị hạ thấp chậm chạp do dập vỡ đổ lở. Nguyên nhân khác là giữa hình thái thung lũng suối sinh LBĐ và cấu trúc địa chất ở đây có mối tương quan chặt chẽ: trong tất cả các trường hợp, dù là dòng suối hay dòng chảy tạm thời nhỏ bé, lòng dẫn đều có phương hầu như vuông góc với đường phương của đá (hình 4.13). Do đó, khi cắt qua các lớp đá phiến mềm thì chúng dễ dàng xâm thực ngang, tạo ra những bãi bồi rộng 50-60 đến 200m, còn khi cắt các lớp đá vôi cứng thì thắt lại, có khi chỉ rộng 15m. Kết quả là thung lũng có đáy dạng ống chỉ gồm những đoạn mở rộng và thu hẹp nối tiếp nhau.
Hình 4.13: Cấu trúc đơn nghiêng trong thung lũng suối Ngòi Đô [13]
Trường hợp trên là ví dụ khá sống động của cơ chế hình thành LBĐ. Sau đợt mưa kéo dài 3 ngày năm 2002, dòng lũ bùn đá được hình thành theo cơ chế trên đã phá vỡ cống ngầm Trung Đô.
Dòng lũ bùn đá tại xã Trịnh Tường, huyện Bát Xát
Ngày 9 tháng 8 năm 2008, lũ xảy ra lúc 4 giờ sáng trên thung lũng Tùng Chỉn cuốn theo 21 ngôi nhà của bản Tùng Chỉn I và cướp đi sinh mạng của 21 người. Sau trận lũ, cả thung lũng ruộng bậc thang kéo dài trên 7km nay trở thành bình địa ngổn ngang của đất đá. Trước khi cơn lũ tràn tới bản, có nhiều hiện tượng lạ như tiếng động vang rền dữ dội, đất đá rung chuyển, nước suối dâng cao nên nhiều người dân đã kịp chạy lên đồi thoát nạn. Những người cao tuổi của còn sống sót kể lại rằng trong quá khứ đã có những lần nước lên như thế nhưng chưa bao giờ khủng khiếp như đợt này.
Theo như người dân địa phương và cán bộ đồn biên phòng Trịnh Tường, trước khi có lũ xảy ra ít tuần, trên thượng nguồn suối Tùng Chỉn đã xảy ra một khối
trượt lớn chặn lấp dòng và tạo nên một hồ chắn tạm thời. Do ảnh hưởng của cơn bão số 4, trên địa bản tỉnh Lào Cai cũng như Huyện Bát Xát có mưa lớn kéo dài (tại trạm Bát Xát, có những lúc lượng mưa đạt trên 500mm). Từ ngày 6/8 mưa bắt đầu to và không ngớt khiến cho hồ nước tạm thời trên thượng nguồn suối Tùng Chỉn bị vỡ, hàng triệu m³ nước ồ ạt chảy xuống từ thượng nguồn.
Lưu vực suối Nà Tặc rộng 29,5km² (hình 4.14), có độ dốc trung bình là 24,4
và độ dốc của dòng suối chính là 14º. Lũ bùn đã phát sinh trên suối Tùng Chỉn, một phụ lưu của suối Nà Tặc. Trên sơ đồ độ dốc cũng như CCN (hình 4.15&16) cho thấy khu vực phát sinh lũ có sườn rất dốc, độ CCN cũng rất mạnh. Mặt khác, bản thân trắc diện dọc của suối Tùng Chỉn cũng rất dốc. Tương tự như khu vực suối Ngòi Đô, lưu vực suối Tùng Chỉn có hướng tây nam – đông bắc cũng cắt vuông góc với phương đất đá nói chung và phương nén ép nói riêng. Đó là những điều kiện rất thuận lợi để phát sinh trượt lở và tạo các đập chắn tạm thời gây phát sinh LBD. Vì những điều kiện tương tự nên chúng tôi không phân tích sâu các dấu hiệu như ở suối Ngòi Đô.
Hình 4.15: Sơ đồ độ dốc thung lũng suối Nà Tặc Hình 4.16: Sơ đồ mật độ khe rãnh xói mòn và sông suối thung lũng suối Nà Tặc
Một dấu hiệu khá quan trọng khác được rút ra khi phân tích trường hợp này là nguồn vật chất cung cấp cho dòng lũ. Điều đáng chú ý là khối trượt ở thượng nguồn chỉ tạo nên điều kiện cần là tích lũy một lượng nước đủ lớn còn vật liệu đất đá trong dòng lũ do chúng cuốn theo trong quá trình di chuyển. Đó là vật liệu từ các bề mặt lũ tích cổ, thềm tích tụ cổ nằm ở đáy thung lũng. Dòng nước có động năng lớn đã xói lở hai bên bờ suối vào các dạng địa hình này vốn được cấu tạo bởi các trầm tích bở rời, hỗn độn và có độ gắn kết yếu. Khi đó, động năng của dòng lũ trở lên rất lớn và có sức công phá cao. Minh chứng cho nhận định này là hàng loạt các vách xói lở dọc hai bên bờ suối cấu tạo bởi các tảng đá có độ mài tròn tương đối, được sắp sếp hỗn độn dạng lũ tích cổ (ảnh 4.22). Các vật liệu này (khối, cuội, tảng) có hình thái hoàn toàn giống với vật liệu tích tụ trên bề mặt đáy thung lũng (ảnh 4.21). Càng lên phía thượng nguồn thì hiện tượng này càng phổ biến. Trên suối Bản San, mặc dù chỉ chịu tác động của lượng mưa lớn kéo dài nhưng cũng có hiện tượng xảy ra tương tự. Lên trên thượng nguồn từ chỗ hợp lưu khoảng 3km, khi đó độ dốc lòng suối đã tăng mạnh và thung lũng thu hẹp thì không còn thấy hiện tượng này nữa.
Theo người dân địa phương, khu vực 21 ngôi nhà bị lũ cuốn trôi chính là lòng chính của suối Tủng Chỉn ngày trước. Khi lũ tràn về, dòng lũ không chảy theo lòng đẫn mới mà đi qua lòng cũ chính là khu vực dân cư sinh sống. Trên một số vết lộ dọc theo 2 bên bờ suối thấy xuất hiện nhiều tầng tích tụ lũ tích trong quá khứ. Đây chính là dạng địa hình có mức độ nguy hiểm rất cao vì bản chất quá trình hình thành ra chúng trong quá khứ cũng chính là quá trình gây ra tai biến vừa qua. Nói cách khác, đó chính là dấu hiệu địa mạo cảnh báo sát thực tai biến LBĐ.
4.2.3. Dấu hiệu địa mạo liên quan tới tai biến trƣợt lở đất, lũ bùn đá
Từ việc phân tích điều kiện địa mạo tại các khu vực điển hình cho thấy trượt lở cũng như lũ bùn đá phát sinh tại những vị trí có nhiều điều kiện thuận lợi gây ra sự mất ổn định của sườn. Tính chất này có được do quá trình thành tạo lâu dài của địa hình. Các dạng địa hình có nguồn gốc tích tụ san bằng (các bền mặt pedimen thung lũng) với vỏ phong hóa dày, sự gia tăng các khe xói, mương xói tạm thời mà nhất là các mương xói phát triển lên tới đỉnh sườn dốc, sự xuất hiện của các khe nứt tại khu vực chuyển tiếp gữa bề mặt và sườn dốc kế bên đều là những dấu hiệu quan trọng để cảnh báo sự phát sinh của tai biến TLĐ, LBĐ.
Nguồn cung cấp vật liệu có vai trò rất quan trọng và cũng liên quan đến quá trình thành tạo địa hình. Các dạng địa hình có nguồn gốc tích tụ và san bằng có điều kiện thuận lợi cho việc chuẩn bị nguồn vật liệu hơn cả. Các dạng địa hình này thường có độ dốc không lớn, khi có sự tác động của dòng chảy tạm thời trên bề mặt hay trên sườn dốc kế bên, chúng rất dễ phát sinh trượt. Trong hai trường hợp dòng LBĐ được phân tích, rõ ràng điều kiện của thung lũng sông suối đóng vai trò hết sức quan trọng đối với việc phát sinh dòng lũ. Các sông suối cắt vuông góc với cấu trúc của đất đá được cấu tạo phân lớp với độ bền khác nhau là điều kiện thuận lợi cho LBĐ phát sinh. Dạng thung lũng này rất dễ nhận biết trên bản đồ địa hình hay ảnh vệ tinh và còn được gọi là “thung lũng dạng ống chỉ” [13, 116]. Những dấu hiệu địa mạo được rút ra khi phân tích địa hình khu vực là một trong những cơ sở quan trọng trong đánh giá tai biến do TLĐ, LBĐ.
Bảng 4.1: Các dấu hiệu địa mạo cảnh báo tai biến TLĐ, LBĐ
Tai biến Các dấu địa mạo
TRƯỢT LỞ ĐẤT
- Các pedimen và bề mặt san bằng bị phân cắt mạnh bởi mương
xói hoặc hiện tượng cải biến địa hình (làm đường)
- Mật độ khe rãnh xói mòn cao
- Nơi bị phân cắt xâm thực mạnh
- Dấu hiệu của trượt cổ (các nón phóng vật)
LŨ BÙN ĐÁ
- Trượt lở đất mạnh ở hai sườn thung lũng
- Thung lũng cắt vuông góc với phương cấu trúc, thung lũng có dạng mở rộng và thu hẹp liên tục
- Khe xói xâm thực mạnh lên tới đỉnh, nơi có vỏ phong hóa dày
- Tồn tại các nón sườn tích, lũ tích cổ
4.3. Đánh giá điều kiện địa mạo ảnh hƣởng tới trƣợt lở đất, lũ bùn đá 4.3.1. Trắc lƣợng hình thái
Hình thái và trắc lượng hình thái là cơ sở định lượng của địa mạo. Bởi vậy, chúng rất có ý nghĩa đối với việc đánh giá tai biến TLĐ, LBĐ. Hình thái bên ngoài còn liên quan chặt chẽ với nguồn gốc phát sinh, tuổi cũng như thể hiện rất rõ động năng của địa hình.
Cho tới nay, hầu hết các công trình nghiên cứu khi phân tích mối quan hệ giữa yếu tố trắc lượng hình thái và hiện tượng trượt lở đều cho rằng đây là quan hệ tuyến tính. Giá trị trắc lượng càng cao (độ dốc, độ CCN, chia cắt sâu,...) thì mức độ xảy ra trượt lở càng lớn. Xét ở góc cạnh từng yếu tố thì điều này cũng dễ được chấp nhận. Nhưng trong thực tế, quá trình thành tạo địa hình hay cụ thể hơn là hiện tượng TLĐ chịu tác động của nhiều yếu tố mà chúng luôn chi phối lẫn nhau. Ví dụ như độ dốc, người ta cho rằng độ dốc càng lớn thì khả năng gây ra trượt càng cao. Tuy nhiên trong thực tế, ta thấy rằng để hình thành sườn dốc lớn thì vật chất tạo sườn