Tổng quan nghiên cứu

Huyện Tu Mơ Rông, tỉnh Kon Tum nằm trong khu vực có địa hình miền núi hiểm trở nhất khu vực Tây Nguyên, nơi thường xuyên phải hứng chịu những tổn thất nghiêm trọng do thiên tai địa chất. Cơn bão số 9 năm 2009 đã gây ra đợt sạt lở lịch sử, khiến 30 người thiệt mạng (chiếm 60% tổng số người chết toàn tỉnh Kon Tum), phá hủy hoàn toàn 104 ngôi nhà, làm hư hại 163 công trình và buộc 730 hộ dân phải sơ tán khẩn cấp. Toàn tỉnh ghi nhận 203 km đường giao thông bị sạt lở với khối lượng đất đá xói trôi lên tới 2.900 m3. Vấn đề tai biến trượt lở đất tại Tu Mơ Rông ngày càng trở nên phức tạp do sự kết hợp bất lợi giữa điều kiện tự nhiên khắc nghiệt và áp lực xây dựng hạ tầng kinh tế - xã hội mới thành lập từ năm 2005, trong bối cảnh tỷ lệ hộ nghèo đầu năm 2013 lên tới 53,05% (2.645 hộ).

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là điều tra, phân tích toàn diện hiện trạng sạt lở, đánh giá vai trò của 10 nhóm nhân tố phát sinh và thiết lập bản đồ phân vùng nguy cơ trượt lở tỷ lệ 1:50.000 trên toàn bộ diện tích 853,51 km2 của huyện. Phạm vi nghiên cứu bao trùm 11 đơn vị hành chính cấp xã với dữ liệu quan trắc thực địa và khí tượng kéo dài từ năm 1977 đến năm 2014. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện qua việc định lượng hóa mức độ rủi ro, xây dựng cơ sở dữ liệu địa chất không gian chuẩn xác, từ đó cung cấp luận cứ kỹ thuật cho chính quyền địa phương triển khai quy hoạch không gian, bảo vệ mạng lưới giao thông huyết mạch như Tỉnh lộ 672 dài 72,9 km và Tỉnh lộ 678 dài 73,4 km, góp phần giảm thiểu tối đa thiệt hại về tính mạng và tài sản cho cộng đồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng thuyết cân bằng giới hạn mái dốc kết hợp với lý thuyết phân loại chuyển động trượt lở theo cơ chế và vật liệu của Lomtadze (1982) cùng hệ thống phân loại của Varnes. Các khái niệm nền tảng bao gồm trượt xoay, trượt tịnh tiến, dòng bùn đá và trượt tảng dọc theo sườn dốc phong hóa. Quy mô khối trượt được định lượng theo thể tích hình học nửa khối elipsoid bằng công thức $V = \frac{1}{3}\pi a b c$ và diện tích nửa mặt elip $S = \frac{1}{4}\pi a b$, chia thành 4 cấp độ: nhỏ (dưới 200 m3), trung bình (200 - 1.000 m3), lớn (1.000 - 10.000 m3) và rất lớn (trên 10.000 m3).

Đồng thời, đề tài áp dụng mô hình phân tích thứ bậc đa tiêu chí tích hợp hệ thống thông tin địa lý (GIS) để xác định Chỉ số nhạy cảm trượt lở đất (LSI - Landslide Susceptibility Index) theo mô hình tổng trọng số $H = \sum (W_j \times X_{ij})$. Trong đó, trọng số sơ cấp $X_{ij}$ phản ánh mức độ ảnh hưởng của từng lớp phân loại trong một nhân tố, còn trọng số thứ cấp $W_j$ biểu thị mức độ đóng góp tương đối của từng nhân tố trong toàn bộ hệ thống phát sinh trượt lở.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng tổng cỡ mẫu gồm 335 điểm trượt lở thực tế được ghi nhận trên địa bàn huyện Tu Mơ Rông. Phương pháp chọn mẫu áp dụng kết hợp khảo sát thực địa toàn diện theo mạng lưới tuyến vào tháng 4 năm 2013 (thu thập 310 điểm) và giải đoán ảnh vệ tinh đa thời gian có độ phân giải cao trên Google Earth Pro từ tháng 9 năm 2012 đến tháng 3 năm 2014 (bổ sung 25 điểm). Lý do lựa chọn kết hợp hai phương pháp này nhằm đảm bảo tính bao quát trên địa hình núi cao hiểm trở, phát hiện các khối trượt cổ quy mô lớn ẩn khuất trong rừng sâu cũng như các điểm trượt mới phát sinh ven đường giao thông.

Cơ sở dữ liệu đầu vào bao gồm mô hình số độ cao DEM chiết xuất từ bản đồ địa hình 1:50.000, bản đồ địa chất - khoáng sản 1:200.000, bản đồ vỏ phong hóa và Đệ tứ 1:1.000.000, cùng chuỗi số liệu lượng mưa đo đạc trong 35 năm (1977 - 2012) tại 6 trạm khí tượng lân cận (Trà My, Khâm Đức, Kon Plông, Đắk Tô, Đăk Glei, Đăk Mốt). Dữ liệu không gian được chuẩn hóa trên cấu trúc ô lưới raster kích thước 30 x 30m. Phương pháp phân tích trọng số sơ cấp được chuẩn hóa toán học dựa trên tỷ lệ phần trăm diện tích bị trượt lở trong từng lớp theo thang điểm từ 1 đến 9, giúp loại bỏ tính chủ quan của chuyên gia và nâng cao độ tin cậy của mô hình dự báo.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Tổng cộng 335 điểm sạt lở đã được nhận dạng và lập bản đồ chi tiết. Về quy mô, các khối trượt lớn và rất lớn chiếm ưu thế vượt trội với 225 điểm quy mô lớn (chiếm 67,16%), 35 điểm quy mô rất lớn (chiếm 10,45%), 52 điểm trung bình (chiếm 15,52%) và 23 điểm nhỏ (chiếm 6,87%). Nhiều khối trượt có khối tích khổng lồ đe dọa trực tiếp khu dân cư như khối TL 191_7 tại xã Ngọc Yêu (rộng 1.500m, thể tích trên 2.000.000 m3), khối TL 29 tại xã Tu Mơ Rông (thể tích 679.000 m3), khối TL 193 tại xã Ngọc Yêu (thể tích 450.000 m3) và khối TL 255 ngay trung tâm huyện tại xã Đăk Hà (thể tích 217.000 m3).

Phân tích mối quan hệ giữa địa hình và trượt lở cho thấy 96,4% diện tích toàn huyện có độ dốc dưới 35°. Tuy nhiên, tần suất trượt lở tập trung cao nhất ở cấp độ dốc 25° - 35° với tỷ lệ trượt đạt 0,145% (107 điểm, đạt điểm trọng số tuyệt đối là 9), tiếp theo là cấp độ dốc 0° - 15° với tỷ lệ trượt 0,106% (73 điểm, điểm số 7) và cấp 15° - 25° với 146 điểm (điểm số 5). Ở cấp độ dốc trên 45°, tỷ lệ trượt ghi nhận bằng 0 do lớp vỏ phong hóa tại đây bị rửa trôi mạnh, hầu như chỉ trơ đá gốc.

Về cấu trúc địa chất và thạch học, khu vực phát triển mạnh nhất trên hệ tầng Tắc Pỏ (PR1 tp) chiếm 524,2 km2 và hệ tầng Đại Nga (N2 dn) chiếm 149,14 km2. Vỏ phong hóa feralit và alferit phát triển triệt để trên đá biến chất và bazan có bề dày phổ biến từ 15m đến trên 20m, thành phần cơ giới gồm cát pha, sét pha và dăm sạn bở rời, rất dễ bị trượt tầng mặt khi bão hòa nước. Độ phân cắt ngang tối ưu cho phát sinh trượt lở nằm trong khoảng 2,29 - 3,15 km/km2 với tỷ lệ trượt lở đạt đỉnh 0,211%.

Thảo luận kết quả

Cơ chế gây trượt lở tại Tu Mơ Rông là kết quả tổng hợp của điều kiện nội sinh bất lợi và tác động ngoại sinh kích hoạt. Lượng mưa hàng năm rất lớn, dao động từ 2.000 mm đến trên 2.400 mm ở sườn Đông Bắc, kết hợp với các đợt mưa bão tập trung cường độ cao làm gia tăng áp lực nước lỗ rỗng trong tầng đất phong hóa, làm giảm nhanh chóng sức kháng cắt của đất đá. Bên cạnh đó, hoạt động nhân sinh như đào bạt chân ta-luy mở đường Tỉnh lộ 672, Tỉnh lộ 678 và tập quán đốt rừng làm nương rẫy đã làm suy giảm nghiêm trọng độ che phủ thực vật, phá vỡ thế cân bằng cơ học tự nhiên của sườn dốc.

Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan thông qua các bảng thống kê ma trận tương quan giữa 10 nhân tố với diện tích trượt, biểu đồ cột so sánh phân bố quy mô khối trượt theo từng xã, và bản đồ phân vùng nguy cơ 5 cấp độ trên nền GIS 30 x 30m. Kết quả phân vùng cho thấy các vùng có nguy cơ cao và rất cao tập trung thành dải dọc các trục thung lũng sông Đăk Psi, sông Đăk Tờ Kan và các tuyến đường tỉnh chạy qua các xã Đăk Hà, Tu Mơ Rông, Ngọc Yêu, Văn Xuôi, Măng Ri và Tê Xăng. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu của Viện Địa chất tại khu vực Trung Trung Bộ và Tây Nguyên, khẳng định tính chính xác của mô hình tích hợp trọng số dựa trên mật độ diện tích trượt.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chủ động phòng chống và giảm nhẹ thiệt hại do trượt lở đất tại huyện Tu Mơ Rông, nghiên cứu đề xuất hệ thống giải pháp công trình và phi công trình đồng bộ:

  1. Thực hiện bạt mái, giật cấp sườn dốc và xây dựng hệ thống thoát nước: Tiến hành giật từ 3 đến 5 cấp đối với các mái ta-luy đường có chiều cao trên 15m và góc dốc lớn hơn 45°. Lắp đặt hệ thống rãnh đỉnh đón nước mặt, rãnh phân cấp và ống thu nước ngầm khoan sâu vào thân trượt nhằm hạ thấp mực nước ngầm, mục tiêu giảm thiểu 85% nguy cơ sạt trượt ta-luy dương trong mùa mưa bão giai đoạn 2015 - 2020. Đơn vị chủ trì thực hiện: Sở Giao thông Vận tải phối hợp UBND huyện Tu Mơ Rông.
  2. Ứng dụng công nghệ gia cố bề mặt bằng khung bê tông và phủ xanh sinh học: Triển khai kỹ thuật phun ép vữa bê tông mác cao kết hợp rải lưới thép cường độ cao và trồng cỏ giữ đất trên các vách ta-luy xung yếu dọc Tỉnh lộ 672, Tỉnh lộ 678. Áp dụng ngay cho các đoạn qua đèo Văn Rơi và đèo Văn Loan trước năm 2016 nhằm bảo vệ độ ổn định của nền đường. Đơn vị thực hiện: Ban Quản lý Dự án Giao thông tỉnh Kon Tum.
  3. Xây dựng tường chắn trọng lực và kè rọ đá chống xói lở chân mái dốc: Khẩn trương sửa chữa, gia cố tường chắn bê tông chân ta-luy tại khối trượt nguy hiểm TL 255 và điểm TL 256 tại trung tâm huyện Đăk Hà, nơi tập trung nhiều trụ sở hành chính và trường học nội trú. Hoàn thành thi công trong vòng 12 tháng nhằm ngăn ngừa nguy cơ sập đổ công trình công cộng. Đơn vị thực hiện: UBND huyện Tu Mơ Rông.
  4. Triển khai quy hoạch di dời dân cư và bảo vệ thảm phủ rừng đầu nguồn: Hoàn thiện phương án tái định cư bền vững cho 730 hộ dân sinh sống tại các sườn dốc nguy hiểm ở các xã Tu Mơ Rông, Đăk Na, Ngọc Yêu. Tăng cường quản lý nghiêm ngặt 79.255 ha đất rừng, chấm dứt tình trạng đốt nương làm rẫy, trồng bổ sung rừng phòng hộ trên các diện tích có độ dốc trên 25°. Đơn vị thực hiện: Chi cục Kiểm lâm và Phòng Nông nghiệp & PTNT huyện Tu Mơ Rông.
  5. Thiết lập mạng lưới cảnh báo sớm khí tượng thủy văn cộng đồng: Lắp đặt thêm 5 trạm đo mưa tự động tại các điểm nóng nguy cơ rất cao, xây dựng bản đồ cảnh báo trượt lở chi tiết đến cấp thôn bản và tổ chức diễn tập ứng phó thiên tai thường niên cho 100% cán bộ, người dân địa phương. Đơn vị thực hiện: Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn tỉnh Kon Tum.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu tham khảo khoa học có giá trị ứng dụng cao dành cho các nhóm đối tượng:

  1. Cơ quan quản lý nhà nước và chính quyền địa phương: Cung cấp bản đồ phân vùng nguy cơ chi tiết cho Ủy ban nhân dân huyện Tu Mơ Rông, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Kon Tum để phục vụ công tác quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bố trí mạng lưới dân cư và xây dựng phương án phòng tránh thiên tai hàng năm.
  2. Các đơn vị tư vấn thiết kế và chủ đầu tư hạ tầng giao thông - xây dựng: Cung cấp thông số địa kỹ thuật, thạch học và hiện trạng sạt lở cho các kỹ sư công trình khi khảo sát, thiết kế và thi công nâng cấp hệ thống đường tỉnh ĐT 672, ĐT 678 cũng như mạng lưới đường liên xã ĐH 61 - ĐH 70 dài 124 km.
  3. Nhà nghiên cứu, giảng viên và sinh viên ngành khoa học địa chất: Làm tài liệu tham khảo chuyên sâu về phương pháp ứng dụng GIS, viễn thám và xử lý trọng số diện tích trượt trong nghiên cứu tai biến địa chất công trình và địa mạo tại các trường đại học, viện nghiên cứu.
  4. Các tổ chức phi chính phủ và cơ quan cứu trợ nhân đạo: Giúp xác định các địa bàn dễ bị tổn thương nhất trên địa bàn 11 xã miền núi để định hướng các chương trình tài trợ tái định cư, tăng cường sinh kế thích ứng với biến đổi khí hậu và giảm nhẹ rủi ro thiên tai.

Câu hỏi thường gặp

Yếu tố nào đóng vai trò quan trọng nhất dẫn đến hiện tượng trượt lở đất tại Tu Mơ Rông? Độ dốc sườn kết hợp với tầng vỏ phong hóa dày là hai yếu tố tự nhiên chi phối mạnh nhất. Tỷ lệ diện tích trượt cao nhất rơi vào cấp độ dốc 25° - 35° (chiếm 0,145%), nơi tập trung tầng vỏ phong hóa biến chất bở rời dày từ 15m đến 20m.

Phân loại quy mô các khối trượt lở trong nghiên cứu được thực hiện theo tiêu chí nào? Nghiên cứu phân loại theo thể tích đất đá sạt trượt dựa trên lý thuyết của Lomtadze (1982). Khối trượt được chia thành 4 cấp: nhỏ (dưới 200 m3), trung bình (200 - 1.000 m3), lớn (1.000 - 10.000 m3) và rất lớn (trên 10.000 m3).

Phương pháp GIS tích hợp trọng số trong luận văn có ưu điểm gì nổi bật? Mô hình sử dụng trọng số sơ cấp tính trực tiếp từ tỷ lệ phần trăm diện tích bị trượt lở thực tế trên từng lớp thay vì đếm số điểm trượt đơn thuần. Cách tiếp cận này loại bỏ sai số quy đổi, đảm bảo tính khách quan và đạt độ chính xác cao trên lưới tính toán 30 x 30m.

Những xã nào tại huyện Tu Mơ Rông có mật độ nguy cơ trượt lở cao nhất? Các xã Tu Mơ Rông, Ngọc Yêu, Văn Xuôi, Tê Xăng, Đăk Hà và Măng Ri thuộc nhóm có tỷ lệ diện tích nguy cơ cao và rất cao lớn nhất. Đây là những khu vực có lượng mưa trung bình năm trên 2.200 mm và chịu ảnh hưởng mạnh bởi hoạt động đào xẻ ta-luy đường giao thông.

Những giải pháp công trình nào cần được ưu tiên triển khai khẩn cấp? Ưu tiên hàng đầu là bạt mái giật 3 đến 5 cấp, khoan lắp ống thoát nước ngầm kết hợp xây kè tường chắn bê tông kiên cố tại các khối trượt lớn xung yếu như khối TL 255, TL 256 tại trung tâm huyện Đăk Hà và khối TL 29 tại xã Tu Mơ Rông.

Kết luận

  • Luận văn đã điều tra và thiết lập cơ sở dữ liệu không gian hoàn chỉnh cho 335 điểm trượt lở đất trên địa bàn 11 xã thuộc huyện Tu Mơ Rông, trong đó nhóm trượt quy mô lớn và rất lớn chiếm tới 77,61%.
  • Xác lập quy trình phân tích đa tiêu chí trên môi trường GIS với 10 lớp bản đồ thành phần, chuẩn hóa trọng số khách quan dựa trên mật độ diện tích trượt lở thực tế.
  • Thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ tai biến trượt lở đất tỷ lệ 1:50.000 với 5 cấp độ rõ rệt, chỉ rõ các khu vực trọng điểm sạt lở tại các xã Tu Mơ Rông, Ngọc Yêu, Văn Xuôi và Đăk Hà.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp công trình bạt cấp, thoát nước, phun vữa bê tông kết hợp giải pháp phi công trình di dời 730 hộ dân và bảo vệ 79.255 ha đất rừng tự nhiên.
  • Đóng góp nguồn tài liệu khoa học nền tảng, có giá trị ứng dụng trực tiếp phục vụ quy hoạch hạ tầng và phát triển kinh tế - xã hội bền vững cho tỉnh Kon Tum.

Các cơ quan quản lý và đơn vị phát triển hạ tầng cần sớm đưa bản đồ phân vùng nguy cơ vào quy hoạch xây dựng giai đoạn tới để chủ động phòng ngừa rủi ro thiên tai. Hãy liên hệ với cơ quan nghiên cứu địa chất để tiếp cận cơ sở dữ liệu không gian chi tiết và các hướng dẫn kỹ thuật chuyên sâu.