Cảnh báo sạt lở đất ? 

Để đạt được hiệu quả phòng tránh và giảm thiểu tối đa thiệt hại do thiên tai, cần có sự hợp tác chặt chẽ và sự phối hợp liên ngành giữa chính quyền, người dân và các nhà khoa học, cùng với việc đầu tư mạnh mẽ vào hạ tầng và công nghệ.

Vụ sạt lở đất xảy ra vào ngày 13/7/2024 ở tỉnh Hà Giang được báo chí mô tả là “kinh hoàng”: Khoảng 21 nghìn m³ đất đá đổ ập xuống dưới một đoạn đường dài 150m trên Km 10+950 trên Quốc lộ 34, đúng lúc một chiếc xe con 16 chỗ đi qua, trong đó chở cả trẻ em, dẫn đến 11 người tử vong, một người mất tích và bốn người bị thương. 

 Rủi ro thiên tai tạo ra những tai nạn thảm khốc như vậy lúc nào cũng thường trực trên những cung đường thuộc các khu vực miền núi phía Bắc. Trong những ngày qua còn có vụ sạt lở đất tại 15 điểm trên Quốc lộ 32 qua địa phận tỉnh Yên Bái vào ngày 20-21/7 và  Quốc lộ 4D qua địa phận tỉnh Lào Cai ngày 22/7. Ngoài ra, các nghiên cứu trước đó của chúng tôi trên tuyến Quốc lộ 6 qua Hòa Bình cũng cho thấy lũ quét và sạt lở dường như đã trở thành nỗi ám ảnh với người dân nơi đây, khi có hàng chục, hoặc thậm chí cả trăm điểm sạt lở mỗi năm, không chỉ thiệt hại hàng chục, hàng trăm tỉ đồng do cơ sở hạ tầng bị tàn phá, giao thông ùn ách, mà còn thiệt hại cả về mạng người. 

Nguyên nhân khó đoán định

Sạt lở đất xảy ra do sự hợp thành của nhiều yếu tố, cả do con người và tự nhiên tạo ra – mà lỗi chủ yếu nằm ở con người. Theo nhiều chuyên gia, có ba nguyên nhân chính gây ra sạt lở đất ở Việt Nam cũng như nhiều quốc gia khác trên thế giới, bao gồm: đặc tính địa chất của đất, hình thái của đất và hoạt động của con người tác động lên đất. Trong đó, chỉ có nguyên nhân đầu tiên là do tự nhiên. Những nơi đồi núi, sườn dốc, quanh co thường dễ bị tổn thương do các tác động của thời tiết. Hai nguyên nhân còn lại, đều là do con người. Hình thái của đất được thể hiện qua thảm thực vật trên đó. Thảm thực vật đặc trưng nhất là rừng nguyên sinh. Những cây cổ thụ lớn có thể bám rễ rất nhiều lớp, từng tầng riêng biệt nhau giữ đất tốt hơn trong những trường hợp biến động của thời tiết như mưa dữ dội hoặc giữ vững những địa tầng khi bị động đất cấp độ nhỏ. Khi con người phá hoặc đốt rừng, đất xanh trở thành đồi trọc. Còn tác động khác của con người có thể kể đến việc phát triển nông nghiệp, xây dựng các công trình công nghiệp dân dụng bên trên triền núi, triền dốc. Các công trình tưới tiêu cấp nước, tạo rãnh cho kênh mương…Chẳng hạn ở Việt Nam, người dân hay cắt xẻ taluy để xây dựng nhà ở, đường sá hay sống dưới chân taluy. Những hoạt động này đều làm suy yếu cấu trúc dưới chân của triền dốc. 

Sạt lở đất xảy ra do sự vận động của nhiều yếu tố, cả do con người và tự nhiên tạo ra – mà lỗi chủ yếu nằm ở con người.

Những tác động trên diễn ra từ từ, không dễ nhìn thấy ngay, để rồi thực tế kể cả những tuyến đường có cơ sở hạ tầng đường bộ rất tốt, được đầu tư xây dựng mới nhưng vẫn không thoát khỏi sạt lở. Trên thực tế, chính QL34 nơi xảy ra thảm kịch vừa qua cũng vừa mới được trải mặt đường mới toàn bộ. Có thể ngày hôm nay, khi thi công con đường đó, các kĩ sư đã khảo sát và thấy vị trí sườn đồi, sườn núi của dự án có địa chất ổn định, hạn chế nước lũ làm ngập đường, nhưng không lâu sau, mọi thứ đã khác. Mới đầu, vị trí vách núi có đường đi qua có thể là đá, nhưng theo thời gian qua bàn tay “nhào nặn” của tự nhiên và con người, bị phong hóa nứt nẻ, bở bục, hóa thành đất gây sạt trượt. Ngoài ra, đặc điểm đá ở các vùng núi phía Bắc lại thường phân bố theo lớp, sự sạt lở diễn ra như một “hiệu ứng domino”: Lớp này rơi sẽ “bóc” tiếp các lớp khác. Có những nơi sạt luôn hẳn quả núi, mất hẳn đường. Điển hình là con đường từ Lào Cai lên Sa Pa, ngày trước là do người Pháp xây dựng với “sự tự tin” vào sự ổn định địa chất, nhưng giờ đây lại là điểm nóng về sạt lở. Bên cạnh đó, bản thân việc xây đường cũng là sự can thiệp vào tự nhiên, vì buộc phải xẻ đồi, bạt núi, và càng đắp cao đào sâu thì càng dễ gây nguy cơ sạt trượt do can thiệp vào kết cấu đồi núi tự nhiên đã ổn định. 

Giọt nước làm tràn li chính là các trận mưa lớn, kéo dài. Lượng mưa được xem là yếu tố kích hoạt chính tới cơ chế hình thành sạt lở. Nếu tìm hiểu kỹ, có thể thấy tình hình sạt lở ở Hà Giang thường xuất hiện sau những đợt mưa lớn kéo dài, thời điểm thường rơi vào tháng sáu, tháng bảy hằng năm và đây cũng thường là những tháng cao điểm trong mùa mưa bão. Khi lượng mưa lớn kéo dài liên tục trong nhiều ngày, làm tăng độ bão hòa nước trong đất – làm cho lực dính giữa các hạt đất giảm đi, đất trở nên yếu hơn và dễ bị trượt lở. Lượng mưa lớn kéo dài nhiều ngày còn làm tăng dòng chảy bề mặt, tạo ra lực tác động mạnh lên trên bề mặt đất vốn đã bị phong hóa và mất lớp phủ thực vật, gây ra hiện tượng xói mòn và sạt lở đất. 

Sự phức tạp và nan giải trong đặc điểm địa chất đặc biệt bất lợi, cộng hưởng với lượng mưa dẫn đến sạt lở này thể hiện rất rõ trên tuyến quốc lộ 34, qua khảo sát thực địa mới nhất của chúng tôi vào ngày 2/8 vừa qua: Địa chất trên đỉnh hoàn toàn không có đá gốc (hoàn toàn là đất) nên khi mưa lớn, đất bão hòa nước, nguy cơ sạt trượt cao. Phần sạt trượt nhìn thấy đất phong hóa, đá sét than (màu đen). Đá sét than có đặc tính là nếu khô thì cứng như đá, nhưng gặp nước thì sẽ mềm như sét và chảy thành dòng. Đây còn là khu vực có dạng khúc cua tay áo, đồng thời là nơi tập trung dòng chảy (thấy dòng chảy mặt trên vết sạt). Nước mưa và nước ngầm đều có mạch dòng chảy và xuất hiện cả trong những ngày trời nắng. Hơn nữa, đặc thù mái taluy dốc đứng, địa hình khó khăn nhưng lại thiếu tường chắn bên dưới và các giải pháp gia cố chân dốc phù hợp.

Hình động mô phỏng quá trình sạt lở đất tại Km10+950 trên Quốc lộ 34 qua Hà Giang vào rạng sáng ngày 13/7/2024. Mô phỏng cho thấy sự di chuyển của dòng bùn đá từ khu vực sạt lở (khu vực màu đỏ) xuống sườn đồi và tràn ra đường bên dưới. Mô phỏng sử dụng màu sắc để biểu thị chiều sâu của dòng bùn đá (Flow height), với màu đỏ tương ứng với chiều sâu lớn nhất, giảm dần qua các màu sắc khác như cam, vàng, xanh lá, và xanh dương. Hình ảnh cung cấp cái nhìn trực quan về mức độ nguy hiểm và phạm vi ảnh hưởng của sự cố sạt lở, giúp đánh giá rủi ro, có thể kết hợp tính toán được áp lực đất đá phục vụ thiết kế các giải pháp gia cố phù hợp.

Giải pháp không có công thức chung

Các giải pháp đối phó với sạt lở có thể chia thành hai nhóm đó là giải pháp công trình và phi công trình. Mặc dù kể cả những nơi có hạ tầng mới vẫn không an toàn trước sạt lở, ta cũng không có cách nào khác ngoài việc “chạy đua với thiên nhiên”, cải thiện, gia cố mái dốc thường xuyên và liên tục trước những hiện tượng thời tiết có thể ngày một cực đoan trong tương lai. Bên cạnh đó là tăng cường dự báo, cảnh báo, di dời người dân trong trường hợp nguy hiểm. 

Cụ thể, với giải pháp công trình, người ta có thể (1) Xây dựng hệ thống kè và tường chắn, tường neo để ngăn chặn và kiểm soát sự dịch chuyển của đất đá. Các công trình này có thể tận dụng nguồn vật liệu tại địa phương, chẳng hạn như kè đá, tường chắn bê tông, tường chắn neo kết hợp xếp rọ đá,…(2) Gia cố mái taluy đường để hạn chế tình trạng sạt trượt xảy ra với các taluy dương, chẳng hạn như khu vực có địa hình dốc và mưa nhiều như tỉnh Hà Giang. Tùy thuộc vào điều kiện địa hình, địa chất, mực nước ngập mà người ta áp dụng các kĩ thuật phù hợp, chẳng hạn như sử dụng lưới thép, cọc và neo, công nghệ phun bê tông, xây dựng bậc thang để giảm độ dốc taluy (3) Xây dựng hệ thống thoát nước bề mặt để giúp giảm bớt áp lực nước trong đất. Có thể thiết kế và lắp đặt các đường ống thoát nước ngầm trong đất, thiết kế hệ thống thoát nước bề mặt bao gồm mương, rãnh và cống thoát nước phù hợp với địa hình và lưu lượng nước mưa. (4) Tăng cường hệ thống thực phủ như trồng rừng phòng hộ trên mái taluy có thể giảm nguy cơ sạt lở đất và xói mòn bề mặt. Cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides) cũng là một lựa chọn đáng cân nhắc. lâu năm có hệ thống rễ rất sâu và phát triển, có thể đâm sâu tới 3-4 mét. Cỏ vetiver chịu hạn, chịu ngập úng và thích nghi với các điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Hệ thống rễ sâu và dày đặc của nó giúp giữ chặt đất, tạo ra một mạng lưới rễ bền vững, giảm thiểu nguy cơ sạt lở và xói mòn.

Các tuyến đường quốc lộ vùng núi thường có vai trò vô cùng quan trọng trong giao thương và phát triển kinh tế khu vực, do đó, các quốc gia phát triển trên thế giới thường đầu tư các giải pháp xây kè và gia cố chân dốc và mái taluy để hạn chế tối đa hiện tượng sạt trượt. Trong khi đó, các tuyến đường miền núi như ở Hà Giang thì lại chưa được đầu tư hạng mục này. Do đó, trong thời gian tới, cần có sự quan tâm sát sao hơn nữa từ các cấp chính quyền trong việc quy hoạch, đánh giá các khu vực có nguy cơ sạt lở cao để đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng, đảm bảo an toàn cho các tuyến đường.

Các giải pháp phi công trình bao gồm (1) Xây dựng hệ thống cảnh báo, bao gồm lắp đặt hệ thống biển báo và phát triển khả năng dự báo sớm để thông báo cho người dân và chính quyền địa phương về các khu vực có nguy cơ sạt lở. (2) Quy hoạch sử dụng đất hợp lí theo hướng hạn chế xây dựng tại những nơi có nguy cơ sạt trượt cao, thay vào đó là khuyến khích trồng rừng và bảo vệ thảm thực vật tự nhiên (3) Di dời và sơ tán người dân, nâng cao ý thức cộng đồng để họ lưu ý về các nguy cơ sạt trượt, tránh xa khỏi khu vực sạt trượt để đảm bảo tính mạng. 

Nếu như các giải pháp phi công trình có thể áp dụng tương tự nhau ở mọi nơi thì các giải pháp công trình đòi hỏi sự linh hoạt hơn rất nhiều. Không có bất kỳ một giải pháp cụ thể cố định nào được coi là phù hợp cho toàn bộ một đoạn tuyến giao thông, bởi bản chất điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn… thay đổi liên tục. Đó còn chưa kể cần tính đến cả các yếu tố khác như mỹ quan, thân thiện môi trường và đặc biệt là chi phí hợp lí, trong điều kiện nguồn kinh phí duy trì và bảo dưỡng hạ tầng giao thông ở các vùng núi – nơi cần nhiều sự quan tâm nhất lại khá hạn chế. 

Công nghệ mới đem lại hy vọng mới? 

Sự tác động của con người cộng với biến đổi khí hậu càng khiến hiện tượng sạt lở càng trở nên khó lường, nan giải còn các giải pháp ứng phó càng phải tăng tính linh hoạt, chủ động. Điều đó đòi hỏi công tác dự báo và cảnh báo cần phải cải thiện tốt hơn nữa. 

Không phải chỉ Việt Nam, thiên tai ngày càng gia tăng và có xu hướng trở nên cực đoan hơn trên khắp thế giới thôi thúc cần có một công nghệ theo dõi theo thời gian thực, dễ nhân rộng, có khả năng chia sẻ thông tin và hợp tác giữa các bên từ các cơ quan nhà nước, các tổ chức, các nhà khoa học và cả công chúng để chủ động phòng chống và giảm nhẹ tác động của tự nhiên. Trong trường hợp sạt lở, đó là công nghệ xác định ngưỡng mưa tích lũy kết hợp với dữ liệu từ ảnh vệ tinh, sẽ giúp đoán định, khoanh vùng các khu vực có khả năng xảy ra sạt lở đất một cách chính xác và kịp thời hơn. 

Trong nỗ lực đánh giá hiện trạng sạt lở đất tại Quốc lộ 34, thôn Tả Mò, xã Yên Định, huyện Bắc Mê, tỉnh Hà Giang, chúng tôi đã truy cập vào cổng thông tin ESA Earth Online để tải về các ảnh vệ tinh PlanetScope cho khu vực này từ ngày 01/07/2024 đến ngày16/07/2024. Sử dụng kỹ thuật phát hiện thay đổi, chúng tôi so sánh ảnh trước và sau sạt lở để xác định phạm vi và mức độ thiệt hại tại Km 10+950 trên Quốc lộ 34 thuộc địa phận thôn Tả Mò, xã Yên Định, huyện Bắc Mê, tỉnh Hà Giang. Các ảnh vệ tinh độ phân giải siêu cao giúp chúng tôi nhận thấy rõ những thay đổi trên bề mặt đất, cụ thể là sự thay đổi bề rộng mặt đường, sự thay đổi bề mặt lớp phủ thực vật, sự biến đổi địa hình, sự hư hỏng cơ sở hạ tầng. Kết quả phân tích này cho thấy, sạt lở đất tại Km 10+950 trên Quốc lộ 34 có đặc điểm là mảng trượt lớn, rãnh trượt sâu đã gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản, khối lượng đất bị xói mòn và trượt lở rộng lớn. Cách so sánh này của chúng tôi có thể giúp ước tính thiệt hại sơ bộ và cải thiện cơ sở hạ tầng để giảm thiểu thiệt hại do sạt lở đất trong tương lai. 

Ngoài ra, ảnh vệ tinh trước khi sạt lở xảy ra còn cung cấp cho người xem một cái nhìn toàn cảnh về cơ sở hạ tầng đường bộ, khu dân cư, thảm thực vật…trong khu vực nghiên cứu. Những hình ảnh này khi kết hợp với lượng mưa tích lũy tính toán được có thể trợ giúp cho các chuyên gia trong việc đoán định, khoanh vùng những khu vực nào hoặc những đoạn đường nào có khả năng sẽ xảy ra tai biến trượt lở đất. Ví dụ: những khu vực nhà ở nằm ven sông, suối, sườn dốc, gần mái dốc đường giao thông; những cung đường có khúc cua gấp với nhiều đoạn quanh co, độ dốc địa hình lớn, địa hình dốc theo khe tụ thủy,… thì thường là những khu vực có nguy cơ cao xảy ra sạt lở.

Lượng mưa lớn kéo dài nhiều ngày vốn được xem là nguyên nhân chính kích hoạt sự hình thành sạt lở đất ở các khu vực vùng núi. Trên cơ sở thu thập lượng mưa tích lũy để gây ra sạt lở đất trong quá khứ, ngưỡng mưa có thể được xác định và sử dụng để dự báo các sự kiện sạt lở đất trong tương lai và đưa ra cảnh báo.

Trong bài viết này, chúng tôi sử dụng dữ liệu lượng mưa được thu thập từ 35 trạm đo tự động, gồm 26 trạm của Hệ thống đo mưa tự động Vrain và 9 trạm của Hệ thống cơ sở ngành Thủy lợi, quan trắc liên tục trong 12 ngày, từ 01-12/07 tại khu vực tỉnh Hà Giang để xây dựng bản đồ phân vùng lượng mưa tích lũy cho toàn bộ khu vực tỉnh Hà Giang (Hình 2). Vị trí xảy ra sạt lở đất vào rạng sáng ngày 13/07, cụ thể tại Km 10+950 trên Quốc lộ 34 thuộc địa phận thôn Tả Mò, xã Yên Định, huyện Bắc Mê, tỉnh Hà Giang nằm ở nơi có lượng mưa lớn hơn so với đại đa số khu vực khác trên toàn tỉnh.   

Đi sâu hơn, chúng tôi thử phân tích dữ liệu lượng mưa thu thập tại trạm đo mưa Hà Giang gần vị trí xảy ra sạt lở. Ngày 1/7 chưa xuất hiện mưa, từ ngày 2/07, mưa xuất hiện liên tục và kéo dài nhiều ngày, trong đó, lượng mưa lớn nhất ghi nhận được là trong ngày 03/07 và ngày 12/07. Chúng ta thấy rằng lượng mưa tích lũy tăng dần cho đến ngày xảy ra sự cố trượt lở đất, vào rạng sáng ngày 13/07. Thực tế này càng củng cố nhận định sạt lở đất có mối quan hệ mật thiết với lượng mưa trong khu vực. Hơn nữa, bản thân địa điểm này cũng là khúc cua gấp với nhiều đoạn quanh co, độ dốc địa hình lớn, địa hình dốc theo khe tụ thủy, càng “mong manh” trước lượng mưa tăng cao. 

Vậy, rốt cục lượng mưa tích lũy tối thiểu ở địa điểm này dẫn đến sạt lở đất là bao nhiêu? Đó là một câu hỏi thiết thực, không chỉ với riêng vị trí Km 10+950 trên Quốc lộ 34 mà với tất cả những nơi có địa hình núi cao, hiểm trở và mưa nhiều khác. Nghiên cứu trên của chúng tôi chưa làm được điều đó. Để trả lời được vấn đề này, cần tiếp tục nghiên cứu bài bản, hệ thống và tỉ mỉ hơn để có thể đưa ra cảnh báo sớm, chính xác, hiệu quả. 

Để áp dụng phương pháp xác định nguy cơ sạt lở dựa trên tổng hợp và đánh giá lượng mưa đòi hỏi cần: (1) Dữ liệu chính xác và liên tục. Dữ liệu này không chỉ gồm lượng mưa chính xác, theo thời gian thực từ trạm đo và vệ tinh mà còn gồm dữ liệu về các yếu tố địa chất, thủy văn, khí tượng khác như sự di chuyển của đất, độ ẩm của đất nhờ vào mạng lưới cảm biến được lắp rộng rãi ở các địa hình hiểm trở. (2) Công nghệ phân tích và dự báo – chính là các mô hình để phân tích những dữ liệu đầu vào phía trên nhằm đưa ra dự báo về nguy cơ sạt lở ở từng vị trí dựa trên lượng mưa tích lũy (3) Đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao – các chuyên gia được đào tạo bài bản về công nghệ và phương pháp phân tích sạt lở. 

Phương pháp xác định nguy cơ sạt lở dựa trên tổng hợp và đánh giá lượng mưa đòi hỏi cần: (1) Dữ liệu chính xác và liên tục.(2) Công nghệ phân tích và dự báo – chính là các mô hình để phân tích những dữ liệu đầu vào phía trên nhằm đưa ra dự báo về nguy cơ sạt lở ở từng vị trí dựa trên lượng mưa tích lũy (3) Đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao – các chuyên gia được đào tạo bài bản về công nghệ và phương pháp phân tích sạt lở.

Mặc dù chuyên gia và các nhà quản lý đều đồng thuận rằng lượng mưa là yếu tố quan trọng dẫn đến sạt lở, nhưng chưa có một nghiên cứu hệ thống xác định ngưỡng mưa cụ thể dẫn đến cơ chế hình thành sạt lở đất trên toàn quốc, hoặc ít ra là cho một tỉnh cụ thể. Gần đây, Việt Nam đã có hệ thống trạm đo mưa tự động ở hầu hết các tỉnh thành, cung cấp số liệu kịp thời, phản ánh chính xác diễn biến, cường độ mưa của từng khu vực trên địa bàn từng tỉnh. Song, chưa có bất kì sự phối hợp liên ngành nào để tận dùng nguồn dữ liệu này trong việc đề xuất, phát hiện các khu vực có khả năng xảy ra sạt lở, trong kế hoạch sơ tán người dân, trong cảnh báo các khu vực nguy hiểm trên đường. Bên cạnh đó, Việt Nam hầu như cũng chưa dành khoản ngân sách đáng kể nào để triển khai các nghiên cứu về vấn đề này. Nguồn nhân lực chất lượng cao hoàn toàn có thể đào tạo và tận dụng luôn nguồn nhân lực chuyên trách tại địa phương. Tuy nhiên, hạn chế về nguồn lực tài chính có thể làm cản trở các nỗ lực thiết lập thiết lập hệ thống cảnh báo sớm dựa trên dữ liệu ảnh vệ tinh và lượng mưa, nhất là trong bối cảnh tình hình biến đổi khí hậu phức tạp như hiện nay, trong dự báo, phòng chống và giảm thiểu thiệt hại do thiên tai.□

——–

*Về các tác giả 

Lưu Thị Diệu Chinh, Giảng viên trường Đại học Xây dựng Hà Nội.

Dương Công Hiểu, Khoa Địa lý, Đại học Tự Do Brussel, Vương Quốc Bỉ.