Tổng quan nghiên cứu

Hiện tượng sạt lở công trình ven sông tại Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) đã và đang gây ra nhiều thiệt hại nghiêm trọng về tài sản và ảnh hưởng tiêu cực đến phát triển kinh tế - xã hội. Theo báo cáo của ngành giao thông vận tải TP.HCM năm 2014, có khoảng 38 vị trí được cảnh báo nguy cơ sạt lở, trong đó 20 vị trí đặc biệt nguy hiểm, 11 vị trí nguy hiểm và 7 vị trí mức độ bình thường. Hai khu vực có mức độ sạt lở nghiêm trọng nhất là bán đảo Thanh Đa (quận Bình Thạnh) và huyện Nhà Bè. Tình trạng này không chỉ làm mất an toàn cho người dân mà còn ảnh hưởng đến hoạt động giao thông, sản xuất và kinh doanh tại các khu vực ven sông.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm làm rõ bản chất, nguyên nhân gây sạt lở công trình ven sông tại TP.HCM, đồng thời phát triển phần mềm phân tích dữ liệu quan trắc chuyên sâu để hỗ trợ cảnh báo sạt lở sớm, góp phần giảm thiểu thiệt hại. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các vị trí sạt lở điển hình tại TP.HCM, đặc biệt là khu vực quận Bình Thạnh và huyện Nhà Bè, trong khoảng thời gian gần đây với dữ liệu thu thập thực địa và quan trắc liên tục.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác phòng chống sạt lở, nâng cao hiệu quả quản lý và bảo vệ công trình ven sông, đồng thời góp phần đảm bảo an toàn tính mạng và tài sản của người dân, thúc đẩy phát triển bền vững khu vực đô thị ven sông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về sạt lở đất và công trình ven sông, trong đó:

  • Lý thuyết cân bằng lực và mô hình trượt đất: Sử dụng hệ số an toàn (Factor of Safety - FS) để đánh giá ổn định mái dốc, theo đó FS được tính bằng tỷ số giữa sức chống cắt của đất và ứng suất gây trượt. FS < 1 biểu thị nguy cơ sạt lở, FS > 1 đảm bảo ổn định (Abramson et al., 2002).

  • Phân loại sạt lở theo Cruden & Varnes (1996): Sạt lở được chia thành 7 cấp độ từ rất chậm đến rất nhanh, giúp đánh giá mức độ nguy hiểm và lựa chọn biện pháp phòng chống phù hợp.

  • Lý thuyết về tác động của các yếu tố tự nhiên và nhân tạo: Bao gồm địa chất, địa hình, thủy văn, tác động của con người như xây dựng sát mép sông, khai thác cát trái phép, gia tăng tải trọng bề mặt (nhà cửa, giao thông), ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và mưa lớn.

Các khái niệm chính gồm: sạt lở đất, hệ số an toàn mái dốc, áp lực nước lỗ rỗng, tải trọng bề mặt, quan trắc chuyển vị ngang, cảnh báo sạt lở sớm.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm:

  • Dữ liệu thực địa thu thập tại hai khu vực nghiên cứu trọng điểm: bán đảo Thanh Đa (quận Bình Thạnh) và huyện Nhà Bè, với diện tích sạt lở khảo sát lên đến khoảng 2.678,5 m².

  • Dữ liệu quan trắc liên tục từ các thiết bị chuyên dụng như inclinometer (đo chuyển vị ngang), piezometer (đo áp lực nước lỗ rỗng), tensiometer (đo áp lực âm), rain gauge (đo lượng mưa), total pressure cell (đo áp lực tổng).

Phương pháp phân tích:

  • Mô phỏng sạt lở bằng phần mềm SLOPE/W, tính toán hệ số an toàn mái dốc dựa trên các yếu tố địa chất, thủy văn, tải trọng bề mặt và tác động kết hợp.

  • Phát triển phần mềm AFID Version 1.0 để tự động phân tích dữ liệu quan trắc chuyển vị ngang, hỗ trợ cảnh báo sạt lở sớm.

  • Phương pháp chọn mẫu: lựa chọn các vị trí sạt lở điển hình có mức độ nghiêm trọng cao để khảo sát chi tiết.

  • Cỡ mẫu: dữ liệu quan trắc thu thập liên tục tại nhiều điểm trong khu vực nghiên cứu, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy.

  • Timeline nghiên cứu: thu thập và phân tích dữ liệu trong khoảng thời gian từ năm 2014 đến 2015, tập trung vào mùa mưa và các đợt biến đổi thủy văn đặc biệt.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nguyên nhân sạt lở phức tạp, do kết hợp nhiều yếu tố: Kết quả mô phỏng và quan trắc cho thấy sạt lở công trình ven sông tại TP.HCM là hệ quả của sự phối hợp giữa địa chất yếu, địa hình dốc, biến động mực nước sông, xói lở chân mái đê, tải trọng bề mặt tăng do nhà cửa và giao thông, cùng với tác động của mưa lớn và khai thác cát trái phép. Ví dụ, tại khu vực Thanh Đa, hệ số an toàn mái dốc giảm xuống dưới 1.0 trong mùa mưa, cho thấy nguy cơ sạt lở cao.

  2. Sự gia tăng tải trọng bề mặt làm giảm ổn định mái dốc: Tải trọng do nhà cửa và phương tiện giao thông tăng lên khoảng 15-20% so với trước đây, làm giảm hệ số an toàn mái dốc trung bình từ 1.3 xuống còn khoảng 1.1, làm tăng nguy cơ sạt lở.

  3. Xói lở chân mái đê và bờ sông là nguyên nhân chính gây sạt lở: Tốc độ xói lở chân đê tại các vị trí khảo sát đạt khoảng 0.5-1.0 m/năm, làm suy giảm kết cấu mái đê và tạo điều kiện cho sạt lở xảy ra. Tại huyện Nhà Bè, diện tích sạt lở lên đến 606 m² trong năm 2014, gây thiệt hại nghiêm trọng cho các công trình ven sông.

  4. Phần mềm AFID hỗ trợ cảnh báo sạt lở hiệu quả: AFID Version 1.0 đã được phát triển và thử nghiệm thành công, tự động phân tích dữ liệu inclinometer, giúp phát hiện sớm các chuyển vị ngang vượt ngưỡng cảnh báo. So sánh kết quả phân tích AFID với dữ liệu thực tế cho thấy độ chính xác trên 90%, hỗ trợ kịp thời công tác phòng chống.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân sạt lở tại TP.HCM không chỉ do yếu tố tự nhiên mà còn chịu ảnh hưởng lớn từ hoạt động xây dựng và khai thác tài nguyên ven sông. Việc xây dựng công trình sát mép sông, chiếm dụng hành lang bảo vệ bờ sông làm giảm khả năng chống chịu của mái đê. Khai thác cát trái phép làm thay đổi dòng chảy, tăng tốc độ xói lở chân đê. Mưa lớn và biến đổi khí hậu làm tăng áp lực nước lỗ rỗng, giảm sức chống cắt của đất.

So với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả này phù hợp với nhận định về tính phức tạp của hiện tượng sạt lở ven sông, đòi hỏi giải pháp tổng hợp và đa ngành. Việc phát triển phần mềm AFID là bước tiến quan trọng, giúp tự động hóa và nâng cao hiệu quả cảnh báo sạt lở, giảm thiểu thiệt hại.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ biến động hệ số an toàn theo mùa, bảng thống kê diện tích sạt lở theo năm, và đồ thị chuyển vị ngang quan trắc tại các điểm khảo sát, giúp minh họa rõ ràng diễn biến và mức độ nguy hiểm.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường quản lý và kiểm soát xây dựng ven sông: Ban quản lý đô thị và các cơ quan chức năng cần siết chặt quy định về khoảng cách xây dựng công trình so với mép sông, đảm bảo hành lang bảo vệ bờ sông tối thiểu 10-15 m. Thời gian thực hiện: ngay trong năm 2024.

  2. Phát triển và ứng dụng hệ thống cảnh báo sạt lở tự động: Triển khai rộng rãi phần mềm AFID kết hợp với mạng lưới thiết bị quan trắc hiện đại tại các khu vực nguy cơ cao, nhằm phát hiện sớm và cảnh báo kịp thời. Chủ thể thực hiện: Sở Xây dựng, Viện Khoa học công nghệ. Timeline: 2024-2025.

  3. Xây dựng các công trình bảo vệ bờ sông kiên cố và bền vững: Ưu tiên đầu tư các công trình kè bê tông cốt thép, kết hợp với biện pháp sinh thái như trồng cây chắn sóng, nhằm giảm thiểu xói lở chân đê. Thời gian: 3-5 năm.

  4. Kiểm soát và hạn chế khai thác cát trái phép: Tăng cường thanh tra, xử lý nghiêm các hành vi khai thác cát không phép, đồng thời nghiên cứu giải pháp thay thế vật liệu xây dựng để giảm áp lực khai thác. Chủ thể: UBND các quận, huyện; Sở Tài nguyên và Môi trường. Timeline: liên tục.

  5. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình đào tạo, hội thảo cho người dân và doanh nghiệp về tác hại của sạt lở và cách phòng tránh, đồng thời khuyến khích tham gia giám sát và báo cáo hiện tượng bất thường. Thời gian: thường xuyên.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý đô thị và xây dựng: Hỗ trợ hoạch định chính sách, quy hoạch xây dựng ven sông, quản lý rủi ro sạt lở hiệu quả.

  2. Các nhà nghiên cứu và chuyên gia địa kỹ thuật: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm, mô hình phân tích và phần mềm hỗ trợ nghiên cứu sâu hơn về sạt lở đất.

  3. Doanh nghiệp xây dựng và tư vấn thiết kế công trình ven sông: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật, thiết kế công trình phù hợp với điều kiện địa chất và thủy văn địa phương.

  4. Cộng đồng dân cư sống ven sông: Nâng cao nhận thức về nguy cơ sạt lở, tham gia phòng chống và ứng phó kịp thời khi có cảnh báo.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nguyên nhân chính gây sạt lở công trình ven sông tại TP.HCM là gì?
    Sạt lở do sự kết hợp của nhiều yếu tố như địa chất yếu, xói lở chân đê, biến động mực nước sông, tải trọng bề mặt tăng, khai thác cát trái phép và tác động của mưa lớn. Ví dụ tại huyện Nhà Bè, diện tích sạt lở lên đến 606 m² trong năm 2014.

  2. Phần mềm AFID có vai trò gì trong phòng chống sạt lở?
    AFID tự động phân tích dữ liệu quan trắc chuyển vị ngang, giúp phát hiện sớm các dấu hiệu sạt lở, cảnh báo kịp thời cho chính quyền và người dân, giảm thiểu thiệt hại. Độ chính xác thử nghiệm đạt trên 90%.

  3. Các công trình bảo vệ bờ sông hiện nay có hiệu quả không?
    Các công trình bảo vệ như kè bê tông, công trình bán kiên cố có hiệu quả nhất định nhưng còn nhiều hạn chế do thiết kế chưa tối ưu, thi công và quản lý chưa chặt chẽ, dẫn đến sạt lở vẫn tiếp diễn.

  4. Làm thế nào để giảm thiểu tác động của khai thác cát trái phép?
    Cần tăng cường kiểm tra, xử lý nghiêm các vi phạm, đồng thời nghiên cứu và áp dụng vật liệu thay thế trong xây dựng để giảm nhu cầu khai thác cát.

  5. Người dân ven sông cần làm gì để phòng tránh thiệt hại do sạt lở?
    Người dân cần theo dõi các cảnh báo sạt lở, tham gia các chương trình tuyên truyền, không xây dựng công trình sát mép sông, và báo cáo kịp thời các dấu hiệu bất thường cho chính quyền địa phương.

Kết luận

  • Hiện tượng sạt lở công trình ven sông tại TP.HCM là vấn đề phức tạp, gây thiệt hại lớn về kinh tế và xã hội.
  • Nguyên nhân chủ yếu là sự kết hợp của yếu tố tự nhiên và tác động nhân tạo như xây dựng sát mép sông, khai thác cát trái phép, tải trọng bề mặt tăng.
  • Phần mềm AFID Version 1.0 đã được phát triển thành công, hỗ trợ cảnh báo sạt lở sớm với độ chính xác cao.
  • Cần triển khai đồng bộ các giải pháp quản lý xây dựng, phát triển hệ thống cảnh báo, xây dựng công trình bảo vệ bền vững và nâng cao nhận thức cộng đồng.
  • Nghiên cứu tiếp theo sẽ mở rộng phạm vi khảo sát, hoàn thiện phần mềm cảnh báo và tích hợp hệ thống quan trắc tự động để nâng cao hiệu quả phòng chống sạt lở.

Hành động tiếp theo: Khuyến nghị các cơ quan chức năng và nhà nghiên cứu phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời áp dụng phần mềm AFID vào thực tiễn quản lý và cảnh báo sạt lở tại TP.HCM và các vùng lân cận.