Sạt trượt đất ở vùng đồi Tà Đùng chủ yếu xảy ra khi lớp đất phong hoá dày nằm trên sườn dốc ngấm no nước sau những đợt mưa dầm kéo dài. Nước lấp đầy lỗ rỗng làm đất nặng thêm, đồng thời áp lực nước đẩy các hạt đất tách nhau ra, làm giảm ma sát giữ khối đất. Khi lực kéo xuống vượt sức giữ, khối đất trượt trên một mặt yếu, thường là ranh giới giữa đất phong hoá và đá bên dưới. Vị trí hay gặp là sườn thung lũng dốc, ta luy đường đào, và bờ hồ khi mực nước rút nhanh.
Bài này giải thích từ góc địa chất: lực nào giữ và lực nào kéo một khối đất trên sườn, vì sao đất đỏ bazan và lớp đá phong hoá dưới nó có những điểm yếu riêng, vì sao mưa dầm nguy hiểm hơn mưa rào, và vì sao hồ chứa thêm một yếu tố mới. Phần ứng phó an toàn khi có mưa lớn được bàn trong chuyên mục An toàn trước thiên nhiên; phần kỹ thuật xây dựng trên đất dốc thuộc các trang chuyên về nhà đất, không bàn ở đây.
Cuộc giằng co giữa lực kéo và lực giữ
Mọi khối đất trên sườn dốc đều chịu hai nhóm lực. Lực kéo xuống là thành phần của trọng lượng khối đất song song với mặt sườn: sườn càng dốc, khối đất càng nặng, lực kéo càng lớn. Lực giữ là sức chống cắt của đất, gồm lực dính giữa các hạt, nhờ sét và các chất kết dính, cộng với ma sát giữa các hạt, tỉ lệ với lực ép các hạt vào nhau. Rễ cây đan trong đất góp thêm một phần lực dính.
Kỹ sư địa kỹ thuật biểu diễn sự giằng co này bằng hệ số an toàn: tỉ số giữa lực giữ và lực kéo. Khi hệ số lớn hơn một, sườn đứng yên; khi nó giảm xuống tới một, khối đất bắt đầu trượt. Mọi yếu tố gây sạt trượt đều tác động theo một trong hai hướng: tăng lực kéo, như làm sườn dốc hơn hay chất thêm tải; hoặc giảm lực giữ, như làm đất ướt, phá rễ cây, tạo mặt yếu. Nước là yếu tố làm cả hai cùng lúc, và vì thế nó là thủ phạm hàng đầu.
Vì sao nước là thủ phạm chính
Khi đất khô hoặc hơi ẩm, giữa các hạt có không khí và màng nước mỏng; sức căng của màng nước còn làm các hạt hút nhau, giúp đất đứng vững hơn. Khi mưa kéo dài, nước lấp đầy mọi lỗ rỗng. Lúc này xảy ra hai điều. Thứ nhất, khối đất nặng thêm đáng kể vì nước thay chỗ không khí, lực kéo xuống tăng. Thứ hai, và quan trọng hơn, nước trong lỗ rỗng chịu áp lực, đẩy các hạt ra xa nhau, làm giảm lực ép giữa hạt, tức là giảm ma sát. Các nhà địa kỹ thuật gọi đây là áp lực nước lỗ rỗng.
Lực hút do màng nước cũng mất đi khi đất bão hoà. Kết quả là một sườn đứng vững suốt mùa khô có thể mất phần lớn độ an toàn sau vài ngày mưa dầm, dù không có gì khác thay đổi. Đó là lý do sạt trượt hiếm khi xảy ra trong trận mưa đầu mùa, mà thường xảy ra sau nhiều ngày mưa liên tục, hoặc khi một trận mưa lớn rơi xuống đất đã ngấm no từ những ngày trước. Người ở vùng đồi hay nói "mưa dầm mới đáng sợ", và nhận xét ấy đúng về cơ học đất.
Những điểm yếu riêng của đất đá vùng Tà Đùng
Lớp phong hoá dày trên đá cứng. Trên nền bazan và đá nền cổ, đất phong hoá có thể dày nhiều mét, nằm trên đá cứng hơn hẳn. Ranh giới giữa hai lớp là nơi nước thấm xuống bị chặn lại, tích tụ, tạo một mặt ướt và yếu. Khối đất phía trên dễ trượt dọc theo mặt này.
Đá phong hoá dở dang giữ cấu trúc đá cũ. Ở tầng saprolit, đá đã mềm nhưng còn giữ khe nứt, mặt lớp của đá gốc. Nếu các mặt này nghiêng cùng chiều với sườn, chúng là những mặt trượt có sẵn.
Đá trầm tích phân lớp nghiêng. Trên sườn thung lũng nơi đá phiến sét, bột kết lộ ra, các lớp đá nghiêng có xen lớp sét mềm. Khi lớp nghiêng ra phía sườn, khối đá phía trên có thể trượt theo mặt lớp.
Đất sét co ngót. Đất giàu sét co lại khi khô, nứt thành khe; mưa đầu mùa chảy thẳng vào khe nứt, đưa nước xuống sâu nhanh hơn bình thường.
Sườn bị cắt chân. Ở phần địa hình trẻ, suối và sông đào chân sườn; ở ven đường, ta luy bị đào dựng đứng. Mất phần chân là mất phần chống đỡ khối đất phía trên.
Các kiểu sạt trượt thường gặp ở vùng đồi
Không phải mọi vụ sạt đều giống nhau. Theo cách phân loại phổ biến, vùng đồi đất đỏ như Tà Đùng có thể gặp các kiểu sau:
| Kiểu | Diễn ra thế nào | Thường ở đâu |
|---|---|---|
| Trượt nông | Lớp đất mặt dày vài mét trượt trên lớp đá phong hoá hoặc ranh giới đất – đá | Sườn dốc, nhất là nơi mất rừng |
| Trượt xoay | Khối đất dày trượt theo mặt cong như lòng thìa, đỉnh sụt xuống, chân phình ra | Sườn đất phong hoá dày, ta luy cao |
| Dòng bùn đất | Đất bão hoà hoá lỏng, chảy theo khe như bùn, cuốn theo đá và cây | Khe suối dốc sau mưa rất lớn |
| Đá đổ, đá lăn | Khối đá tách khỏi vách, rơi hoặc lăn xuống | Vách đá lộ, ta luy đường cắt qua đá nứt |
| Sạt bờ | Bờ bị xói chân rồi sập từng mảng | Bờ suối, bờ hồ có dải bán ngập |
Dòng bùn đất là kiểu nguy hiểm nhất vì di chuyển nhanh và đi xa, có thể vượt khỏi chân sườn nơi nó bắt đầu. Trượt nông là kiểu phổ biến nhất trên vùng đồi nhiệt đới sau mưa dầm.
Mưa bao nhiêu thì đáng lo: ý tưởng về ngưỡng mưa
Các hệ thống cảnh báo sạt lở trên thế giới thường dựa vào ngưỡng mưa: tổ hợp giữa lượng mưa tích luỹ trong nhiều ngày trước đó và cường độ mưa trong vài giờ gần nhất. Lý do nằm ở cơ chế đã nói: mưa tích luỹ cho biết đất đã ngấm nước tới đâu, cường độ mưa cho biết nước đang đổ thêm nhanh thế nào. Một trận mưa vừa phải trên nền đất đã no nước có thể nguy hiểm hơn một trận mưa rất to trên nền đất còn khô.
Ngưỡng cụ thể khác nhau theo từng vùng, từng loại đất, độ dốc, thảm phủ, và phải được xác định từ số liệu quan trắc các vụ sạt trong quá khứ; không có một con số dùng chung. Ở Việt Nam, cơ quan khí tượng thủy văn phát cảnh báo nguy cơ lũ quét, sạt lở đất theo khu vực dựa trên lượng mưa đo và dự báo, kèm cấp độ rủi ro thiên tai. Với người sống trên vùng đồi Tà Đùng, nguyên tắc rút ra đơn giản: sau nhiều ngày mưa dầm liên tiếp, mọi cơn mưa lớn tiếp theo đều cần được xem là nguy cơ, và nên theo dõi các bản tin cảnh báo của cơ quan chức năng.
Hồ chứa thêm một yếu tố: mực nước rút nhanh
Ven hồ Đồng Nai 3, sườn đồi chịu một yếu tố mà sườn trên cạn không có: mực nước hồ lên xuống. Khi mặt hồ cao kéo dài, đất ven bờ ngấm đầy nước. Nước hồ lúc đó còn ép lên mặt sườn, giúp giữ khối đất. Khi mặt hồ hạ xuống, phần áp lực đỡ từ phía hồ mất đi, nhưng nước trong đất không kịp thoát ra nếu mặt hồ hạ nhanh. Áp lực nước bên trong đẩy khối đất ra phía hồ, độ an toàn giảm mạnh.
Đây là tình huống được tính toán bắt buộc khi thiết kế mái đập và mái kênh, gọi là trường hợp mực nước rút nhanh. Ở bờ hồ tự nhiên, không ai thiết kế, nên sạt bờ khi nước rút là hiện tượng phổ biến ở nhiều hồ chứa trên thế giới, đặc biệt trong những năm đầu sau tích nước. Kết hợp với sóng bào chân sườn và đất trên dải bán ngập đã mất rễ cây, bờ hồ là một trong những nơi đất đá chuyển động nhiều nhất trong vùng.
Dấu hiệu một sườn đang chuyển động
Sạt trượt lớn thường có báo trước. Theo các tài liệu hướng dẫn phổ biến về phòng tránh sạt lở, những dấu hiệu sau cần được coi trọng, nhất là trong và sau mưa kéo dài:
- Vết nứt mới trên mặt đất, trên sân, tường nhà hoặc mặt đường ở phía trên sườn, nhất là nứt hình vòng cung.
- Cây, cột điện, hàng rào bị nghiêng bất thường so với trước.
- Mạch nước mới xuất hiện ở chân sườn, hoặc nước suối đột ngột đục ngầu trong khi trời không mưa thêm.
- Nước suối đột ngột giảm hay ngừng chảy trong mùa mưa: có thể phía trên đã bị chặn bởi đất sạt, tạo hồ tạm dễ vỡ.
- Tiếng động lạ như đá lăn, cây gãy, tiếng ầm từ trên sườn.
- Cửa nhà bị kẹt, tường nứt mới, nền nhà lún một bên.
Gặp những dấu hiệu này, việc đầu tiên là rời khỏi vùng nguy hiểm theo hướng ngang sườn, không đi xuôi theo hướng đất có thể chảy, và báo cho chính quyền địa phương. Bài này không thay được hướng dẫn của cơ quan phòng chống thiên tai; cơ chế và nguyên tắc ứng phó được bàn thêm trong chuyên mục An toàn trước thiên nhiên.
Rừng và sạt trượt: rễ cây làm gì
Rễ cây tăng sức chống cắt của đất theo cách giống như cốt thép trong bê tông: chúng đan xuyên qua các lớp đất, có khi qua cả mặt yếu, giữ khối đất lại. Tán cây và lớp thảm mục giảm năng lượng mưa đập xuống, giảm nước thấm đột ngột. Cây còn hút và thoát nước, làm đất bớt ẩm giữa các trận mưa. Các nghiên cứu ở nhiều vùng núi nhiệt đới cho thấy sạt trượt nông tăng rõ trong những năm sau khi rừng bị chặt, khi rễ cây cũ mục đi mà cây mới chưa kịp bén rễ sâu.
Tuy vậy, rừng không phải lá chắn tuyệt đối. Với những khối trượt sâu, mặt trượt nằm dưới tầm rễ cây, rừng giúp được ít. Và trên sườn quá dốc, cây lớn cũng có thể đổ cùng đất. Điều chắc chắn là ở vùng đồi đất đỏ như Tà Đùng, giữ thảm thực vật trên sườn dốc, dọc khe suối và ven bờ hồ là biện pháp rẻ nhất, bền nhất để giảm sạt trượt nông, loại phổ biến nhất. Rừng cần hàng chục năm để lớn, nhưng chỉ cần một mùa để mất.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao sạt lở hay xảy ra vào cuối mùa mưa?
Vì đến cuối mùa mưa, đất trên sườn đã ngấm nước qua nhiều tháng, mực nước trong đất cao, áp lực nước lỗ rỗng lớn. Lúc này chỉ cần thêm một đợt mưa lớn là đủ đẩy sườn qua ngưỡng mất ổn định, trong khi cùng trận mưa ấy rơi đầu mùa có thể không gây gì.
Đất đỏ bazan có dễ sạt hơn đất khác không?
Đất đỏ bazan còn nguyên cấu trúc trên sườn thoải khá ổn định. Điểm yếu nằm ở lớp phong hoá dày trên sườn dốc và ranh giới đất – đá nơi nước tích lại. Mức độ nguy cơ phụ thuộc độ dốc, độ dày đất, thảm thực vật và tác động của con người nhiều hơn là loại đất.
Mực nước hồ ảnh hưởng gì đến sạt bờ?
Khi mặt hồ hạ nhanh sau thời gian đứng cao, nước trong đất ven bờ không kịp thoát, áp lực nước đẩy khối đất ra phía hồ, làm bờ dễ sạt. Cộng với sóng bào chân sườn, bờ hồ là nơi sạt nhỏ xảy ra thường xuyên.
Có bản đồ nguy cơ sạt lở cho vùng Tà Đùng không?
Cơ quan chuyên môn về địa chất và phòng chống thiên tai đã thực hiện điều tra, lập bản đồ nguy cơ trượt lở cho nhiều tỉnh miền núi. Người cần thông tin cho vùng cụ thể nên hỏi chính quyền xã hoặc cơ quan quản lý thiên tai của tỉnh để có bản cập nhật.
Trồng cây có chống được sạt lở không?
Thảm thực vật giảm rõ sạt trượt nông nhờ rễ cây giữ đất và tán cây giảm mưa xói. Với khối trượt sâu, mặt trượt nằm dưới tầm rễ, cây giúp được ít. Hiệu quả còn phụ thuộc loại cây, độ dày rễ và thời gian cây phát triển.
Sau sạt lở bao lâu thì sườn ổn định lại?
Không có thời gian chung. Một vết sạt có thể tiếp tục sạt thêm ở mép trong vài mùa mưa sau, vì mép vết sạt dốc và đất trơ trụi. Cần chờ thảm thực vật phủ lại và quan sát qua ít nhất một mùa mưa; với khu dân cư, nên theo đánh giá của cơ quan chuyên môn.