Sạt lở là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Sạt lở là gì?

Sạt lở là hiện tượng dịch chuyển nhanh hoặc chậm của khối vật liệu đất, đá, bùn hoặc hỗn hợp vật chất từ sườn dốc xuống phía dưới do mất ổn định cơ học. Đây là một dạng tai biến địa chất phổ biến, có thể xảy ra tự nhiên hoặc do tác động của con người làm thay đổi địa hình và cấu trúc nền đất.

Sạt lở thường xảy ra trên địa hình dốc như núi cao, sườn đồi, bờ sông, bờ biển và các khu vực có kết cấu đất yếu. Sự dịch chuyển có thể theo dạng trượt, rơi, chảy hoặc hỗn hợp nhiều dạng tùy thuộc vào loại vật liệu và lực tác động. Đặc điểm của hiện tượng này là khó dự đoán, tiến triển nhanh và ảnh hưởng diện rộng.

Thuật ngữ tiếng Anh tương ứng là landslide hoặc mass wasting. Một số tổ chức khoa học như USGS phân loại sạt lở là nhóm rủi ro địa chất cấp cao, đặc biệt trong bối cảnh khí hậu cực đoan ngày càng gia tăng.

Cơ chế và điều kiện gây sạt lở

Cơ chế sạt lở liên quan đến sự mất cân bằng giữa lực giữ và lực gây trượt của khối vật liệu trên sườn dốc. Khi lực cản trở (ma sát, liên kết đất đá) nhỏ hơn lực kéo (trọng lực, nước ngầm, rung động), khối vật liệu sẽ trượt hoặc sụp xuống dưới. Một cách đơn giản, điều kiện để sạt lở xảy ra được xác định bởi hệ số an toàn (Factor of Safety – FS):

$FS = \frac{R}{D}$

Trong đó $R$ là lực giữ ổn định, $D$ là lực gây trượt. Khi FS < 1, mái dốc ở trạng thái mất ổn định và dễ xảy ra sạt lở. Các yếu tố ảnh hưởng đến FS gồm loại đất, độ ẩm, độ dốc, tải trọng bề mặt và điều kiện địa chất.

Bảng dưới đây tóm tắt một số yếu tố vật lý thường gặp:

Yếu tố	Ảnh hưởng
Góc dốc địa hình	Dốc càng cao, nguy cơ sạt lở càng lớn
Độ ẩm đất	Tăng độ ẩm làm giảm lực ma sát nội bộ
Tải trọng bổ sung	Gây áp lực lên lớp đất yếu
Rung chấn địa chất	Phá vỡ cấu trúc liên kết đất đá

Phân loại sạt lở

Sạt lở được phân loại dựa trên cơ chế chuyển động và bản chất vật liệu. Phân loại phổ biến do USGS đề xuất gồm:

• Sạt trượt (Slide): chuyển động dọc theo mặt trượt có định hướng, có thể là trượt phẳng hoặc trượt quay.
• Sạt sụp (Fall): vật liệu rơi tự do từ vách đứng hoặc sườn đá dốc, phổ biến ở khu vực núi đá.
• Dòng chảy (Flow): hỗn hợp đất, bùn, đá di chuyển dạng dòng lỏng có tốc độ cao, thường xuất hiện sau mưa lớn.
• Trượt lở hỗn hợp: kết hợp nhiều hình thức trên, thường xảy ra ở vùng có nền địa chất phức tạp.

Đặc điểm nhận biết các dạng sạt lở khác nhau giúp đánh giá nguy cơ và lựa chọn biện pháp kiểm soát phù hợp. Ví dụ, dạng dòng bùn thường nguy hiểm hơn vì di chuyển nhanh và có khả năng phá hủy mạnh.

Yếu tố tự nhiên và nhân tạo thúc đẩy sạt lở

Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng lớn đến sạt lở bao gồm:

• Lượng mưa lớn và kéo dài: thấm nước vào nền đất làm giảm lực ma sát, tăng trọng lượng khối vật liệu.
• Động đất và rung chấn: gây nứt nẻ và giảm ổn định cấu trúc địa chất.
• Xói mòn và rửa trôi: xảy ra ở chân sườn dốc làm mất chỗ tựa cho khối vật liệu phía trên.

Trong khi đó, hoạt động của con người cũng là nguyên nhân chính gây mất ổn định địa hình, cụ thể:

• Phá rừng làm giảm lớp phủ thực vật giữ đất
• Khai thác mỏ, làm đường trên sườn dốc không có thiết kế kỹ thuật ổn định
• Thay đổi dòng chảy tự nhiên, xây dựng hồ chứa, đập thủy điện làm thay đổi cân bằng đất đá

Sự cộng hưởng giữa các yếu tố tự nhiên và nhân tạo thường làm tăng xác suất và mức độ nghiêm trọng của sạt lở, đặc biệt trong điều kiện thời tiết cực đoan hoặc biến đổi khí hậu.

Hậu quả của sạt lở

Sạt lở đất gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng về người, tài sản, hạ tầng và môi trường. Trong những năm gần đây, mức độ thiệt hại do sạt lở ngày càng gia tăng do tác động cộng hưởng của biến đổi khí hậu và hoạt động sử dụng đất thiếu bền vững. Ở các khu vực miền núi, nơi địa hình hiểm trở và hệ thống cảnh báo còn hạn chế, thiệt hại về người thường rất lớn.

Sạt lở có thể phá hủy hoàn toàn các công trình dân sinh, trường học, bệnh viện, đường sá và hệ thống điện nước. Nhiều vụ sạt lở còn gây cô lập cộng đồng dân cư, làm gián đoạn giao thông và cản trở công tác cứu hộ. Tác động môi trường bao gồm mất rừng, bồi lấp sông suối, thay đổi dòng chảy và thoái hóa đất nghiêm trọng.

Loại thiệt hại	Ví dụ thực tế
Thiệt hại về người	Vụ sạt lở Trà Leng (Quảng Nam, 2020): 22 người thiệt mạng
Hạ tầng	Đường quốc lộ bị chia cắt tại Lai Châu, Hà Giang, Kon Tum do sạt trượt
Thiệt hại nông nghiệp	Hàng trăm ha đất sản xuất bị cuốn trôi sau các đợt mưa lớn

Kỹ thuật giám sát và dự báo sạt lở

Việc giám sát và dự báo sạt lở hiện nay sử dụng nhiều công nghệ hiện đại, kết hợp giữa thiết bị tại hiện trường và phân tích từ xa. Các cảm biến đo độ nghiêng, độ ẩm đất và áp lực lỗ rỗng (pore pressure) được lắp đặt để phát hiện dấu hiệu trượt lở trước khi xảy ra. Một số khu vực nguy cơ cao được trang bị hệ thống cảnh báo sớm kết nối dữ liệu thời gian thực.

Bên cạnh đó, dữ liệu ảnh vệ tinh, radar khẩu độ tổng hợp (SAR), lidar và ảnh viễn thám được sử dụng để theo dõi biến dạng địa hình và thay đổi lớp phủ đất. Kết hợp với công nghệ GIS, các mô hình đánh giá nguy cơ sạt lở theo không gian có thể xác định các khu vực có nguy cơ cao để ưu tiên giám sát và can thiệp.

Ngoài ra, trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (machine learning) ngày càng được ứng dụng trong mô hình hóa và dự báo nguy cơ sạt lở. Các thuật toán này giúp khai thác dữ liệu địa chất, khí hậu, độ dốc và sử dụng đất để tạo bản đồ nguy cơ chính xác hơn.

Biện pháp phòng ngừa và giảm thiểu sạt lở

Giải pháp kiểm soát sạt lở cần kết hợp các biện pháp kỹ thuật, sinh thái và quản lý xã hội. Trong đó, giải pháp công trình bao gồm xây dựng tường chắn, kè bê tông, mái ta-luy có gia cố, hệ thống thoát nước mặt và thoát nước ngầm để giảm áp lực nước. Các khu vực có nền đất yếu hoặc bề mặt trượt tiềm ẩn cần được gia cố bằng cọc neo, vải địa kỹ thuật hoặc xử lý hóa học.

Biện pháp phi công trình bao gồm trồng cây phủ xanh mái dốc, phục hồi rừng phòng hộ, quy hoạch không gian sử dụng đất phù hợp với địa hình. Việc giáo dục cộng đồng và xây dựng hệ thống cảnh báo sớm cũng rất quan trọng, giúp người dân chủ động ứng phó khi có nguy cơ xảy ra thiên tai.

• Quản lý chặt chẽ khai thác khoáng sản, làm đường đèo núi
• Không xây dựng nhà cửa trên sườn dốc nguy hiểm
• Thiết lập bản đồ rủi ro và cập nhật thường xuyên
• Đào tạo lực lượng phản ứng nhanh tại địa phương

Sạt lở và biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và cường độ các hiện tượng thời tiết cực đoan như mưa lớn, bão mạnh và lũ quét – những yếu tố kích hoạt trực tiếp hiện tượng sạt lở. Theo báo cáo của IPCC 2022, nguy cơ sạt lở tăng rõ rệt ở các vùng đồi núi tại châu Á, châu Phi và Nam Mỹ, đặc biệt sau các trận mưa cực đoan hoặc thời kỳ khô kéo dài làm nứt nẻ bề mặt đất.

Hiện tượng băng tan ở vùng núi cao cũng góp phần gây sạt lở đá và dòng bùn đất khi các khối băng tan nhanh làm mất ổn định sườn dốc. Tại dãy Himalaya và dãy Andes, nhiều trận sạt lở quy mô lớn đã được ghi nhận sau các giai đoạn nắng nóng bất thường. Điều này đòi hỏi các chính sách thích ứng khí hậu cần tích hợp yếu tố địa chất để giảm thiểu rủi ro thảm họa.

Thực trạng và cảnh báo sạt lở tại Việt Nam

Việt Nam là quốc gia chịu ảnh hưởng mạnh bởi sạt lở, nhất là ở các tỉnh miền núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên. Theo Tổng cục Phòng chống thiên tai, từ năm 2017–2022, trung bình mỗi năm xảy ra khoảng 300–500 điểm sạt lở lớn nhỏ. Các địa phương thường xuyên bị ảnh hưởng bao gồm Yên Bái, Sơn La, Lào Cai, Quảng Trị, Quảng Nam và Kon Tum.

Nguyên nhân chính là sự kết hợp giữa địa hình hiểm trở, mưa lớn do bão và áp thấp nhiệt đới, cùng với hoạt động phá rừng, xây dựng đường đèo, khai thác đất đá không kiểm soát. Một số tuyến quốc lộ và khu dân cư được xây dựng trên nền đất yếu, thiếu đánh giá địa kỹ thuật cũng trở thành điểm nóng sạt lở.

Bộ Tài nguyên và Môi trường, cùng các tỉnh thành đã triển khai hệ thống giám sát cảnh báo sớm tại 150 điểm có nguy cơ cao, đồng thời lập bản đồ phân vùng rủi ro để phục vụ quy hoạch sử dụng đất và tái định cư.

Tài liệu tham khảo

1. US Geological Survey (USGS). "Landslide Hazards Program". https://www.usgs.gov
2. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). "AR6 Climate Change 2022". https://www.ipcc.ch
3. NASA Earth Observatory. "Landslide Risk Mapping". https://earthobservatory.nasa.gov
4. UNEP. "Global Risk Data Platform". https://preview.grid.unep.ch
5. Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản Việt Nam. http://www.vigmr.vn
6. Tổng cục Phòng chống thiên tai – Bộ NN&PTNT. https://phongchongthientai.mard.gov.vn