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

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