Thảm họa động đất sóng thần năm 2011 tại Nhật bản

08:39-11/03/2012 

Nghiêm Minh Quang(+*), Võ Văn Thắng(*), Đỗ Bá Đức(*), Nguyễn Trọng Chiến(*), Bùi Đức Quỳnh(*)

(Đôi điều về công việc của những chuyên gia phòng chống sạt trượt đất)

Kỉ niệm 1 năm ngày xảy ra thảm họa. Tri ân sự hi sinh của những cộng sự can đảm cùng gia quyến của họ. Cầu mong bình an sớm trở lại trên mảnh đất chịu nhiều thiên tai này.

Vào 14h46 ngày 11 tháng 3 năm 2011,một trong những trận động đất lớn nhất trong lịch sử nhân loại với chấn độ cấp 7, cấp cao nhất theo thang chấn độ Nhật Bản đã xảy ra tại miền đông bắc Nhật bản. Sau cơn chấn động khoảng 30 đến 50 phút các đợt sóng thần với chiều cao trung bình 9.3m tại vùng gần tâm chấn đã tàn phá vùng duyên hải⁽¹⁾ gây hư hại nghiêm trọng hai nhà máy phát điện hạt nhân nguyên tử tại tỉnh Fukushima. Theo số liệu của trung tâm dự báo thời tiết thì khi xảy ra động đất nhiệt độ ngoài trời khoảng 2 - 3^oC, một số vùng vẫn còn tuyết phủ trắng xóa, tốc độ gió từ 3 đến 4 m theo hướng Tây Nam⁽¹⁾. Động đất, sóng thần, thời tiết giá lạnh khắc nghiệt và tiếp theo đó là ô nhiễm phóng xạ đã gây ra thiệt hại lớn về người (cả người chết và mất tích) ước tính khoảng 16,140 người thiệt mạng, 3,123 mất tích⁽¹⁾. Thiệt hại về vật chất từ 196.8 tới 307.5 tỷ USD⁽²⁾. 

Liên tục trong nhiều ngày kế tiếp TV truyền hình trực tiếp những hình ảnh khắc nghiệt thương tâm tại vùng thảm họa. Trong khi mọi con mắt đều hướng về vùng duyên hải Đông Bắc, với những hình ảnh thương tâm do thảm họa sóng thần gây ra thì ít ai biết tại vùng núi cách đó không xa cũng đã xảy ranhiều thảm họa sạt trượt đất vùi lấp nhà cửa ruộng vườn, phá hủy nhiều tuyến đường giao thông huyết mạch. Trong khi hầu như tất cả các cảng biển, tuyết đường bộ, đương sắt duyên hải bị phá hủy hoàn toàn (hình 2) thì các tuyến đường giao thông từ vùng núi nối về duyên hải trở nên đặc biệt quan trọng. Ít ai biết đến những con người can đảm đã thay phiên nhau làm việc 24/24 giờ để nhanh chóng điều tra, đo đạc số liệu trên các trục giao thông miền núi, ra các quyết định, thông báo kịp thời nhằm vạch ra những tuyến đường an toàn cho các đoàn xe đưa nạn nhân ra khỏi khu vực nguy hiểm và cho những đoàn xe tiếp tế vào cứu trợ. Họ là những chuyên gia nền móng, địa kỹ thuật, sạt trượt đất đến từ Bộ giao thông du lịch và quản lý đất đai Nhật bản (MLIT), từ các ủy ban đặc biệt phòng chống thảm họa thiên nhiên của các hội nghề nghiệp, hội chuyên môn xây dựng. Họ là những người điểu khiển huyết mạch lưu thông của toàn bộ chiến dịch cứu trợ thảm họa.

Ngay khi thảm họa xảy ra, các quốc lộ ven biển số 45 và 6 bị cắt đứt thành nhiều đoạn, không thể thông hành. Việc tiếp ứng phụ thuộc vào quốc lộ số 4 và các tuyến đường nối đến vùng duyên hải (hình 1, 2). Theo báo cáo 3 ngày sau thảm họa 14/3/2011 của MLIT, nhiều tuyến đường tiếp ứng nối từ miền núi đến duyên hải cũng rơi vào tình trạng không thể thông hành do hậu quả của sạt đất (hình 4 và 6). Công tác cứu trợ vùng bị nạn và đưa người bị thương ra gặp nhiều khó khăn. Đường tắc, cầu cảng bị hư hại nặng và toàn bộ hệ thống sân bay bị phá hủy hoàn toàn (hình 2), xe thi công chở nguyên vật liệu vào khắc phục không được càng làm cho công việc khó khăn hơn.

Điều đáng bàn là tinh thần và trách nhiệm làm việc cao độ, bình tĩnh và chuyên nghiệp của các chuyên gia Nhật. Việc đầu tiên ngay sau khi xảy ra thảm họa là các chuyên gia trong các ủy hội, các ban ngànhlập tức liên hệ với trưởng ban và với nhau theo quy trình cấp bậc từ thấp đến cao để xác định sự an toàn của các thành viên. Sau khi các thông tin về sự an toàn của các thành viên và gia đình họ đã được cập nhật, các thành viên được phân công vào những vị trí thích hợp để triển khai công việc. Như đã định trước, trong lúc khẩn cấp các chuyên gia có toàn quyền quyết định cống hiến năng lực của mình cho một ủy hội chuyên môn, một hội nghề nghiệp, hội học thuật, ủy ban nhà nước... và chỉ cần báo lại cho cơ quan chủ quản của họ rằng họ đang tập trung làm gì, ở đâu, ví dụ như tại tổng hội xây dựng hay tại ủy ban tỉnh... Các ủy ban, ủy hội thường tự động được nhóm lại ngay sau khi xảy ra thảm họa.

Hình 1: Các tuyến đường ven biển bị cắt đứt gay khó khăn cho việc khắc phục hậu quả phóng xạ tại hai nhà máy điện nguyên tử Fukushima Daiichi và Daini (Thông cáo 3 ngày sau thảm họa, MLIT)

Hình 2: phân bố các tuyến đường quốc lộ 4 miền núi và quốc lộ 6. Màu vàng là cảng chưa sử dụng được. (MLIT, thông cáo 1 tuần sau thảm họa)

Thường ngày các ủy ban này là tập hợp của những chuyên gia có cùng chuyên môn đến từ công ty, viện nghiên cứu, trường đại học thậm chí có người đã về hưu không làm ở đâu. Trong ngành sạt trượt đất tại Nhật bản có ủy hội sạt trượt đất, ủy ban sạt trượt đất thuộc tổng hội xây dựng, ủy hội xói mòn đất, ủy hội nghiên cứu đất đắp hội địa kỹ thuật. Các ủy ban này đã nhanh chóng thiết lập những đoàn khảo sát, thiết lập các bộ phận thu thập xử lý thông tin hay các ban phản ứng nhanh tham gia tư vấn cho chính phủ nhằm chọn ra các biện pháp khắc phục thông đường. Có không ít chuyên gia cùng lúc tham gia nhiều ủy ban, vừa trực tiếp cung cấp các bản vẽ tư liệu kỹ thuật quý giá có từ hàng chục năm trước, vừa tham gia phân tích số liệu hiện trường, chỉ đạo thi công thiết kế các tuyến đường. Có nhiều người trong số họ thậm chí còn chưa kịp về với gia đình gặp người thân kể từ khi xảy ra thảm họa.Tất cả đều đã có những quy trình chuẩn bị ứng phó sẵn và đều được tập dượt qua những lần thao diễn hay qua kinh nghiệm có được từ những lần chịu thảm họa xảy ra trước đó. Các hình ảnh thiệt hại về cầu và đường bộ theo thời gian, các thông báo hướng dẫn của MLIT về các tuyến giao thông tại vùng cứu trợ thảm họa liên tục được thay đổi hàng ngày hàng giờ, nhờ đó mà có thể đưa ra những chỉ đạo chính xác nhất giúp cho công việc cứu trợ đạt hiểu quả (hình 1, 2). Đồng thời các phân tích đánh giá về hiệu quả của các biện pháp ổn định mái đường giao thông, các biên pháp phục hồi các tuyến đường bộ, cầu, các tuyến đường sắt cũng được khẩn trương tiến hành. Qua hình 3 ta thấy các thông tin về tình trạng giao thông trên các tuyến đường liên tục thay đổi. Lượng thông xe giảm từ 80 đến 84% sau 3 ngày xảy ra động đất đã nhanh chóng phục hồi từ  được từ 40 đến 43 % sau một tuần và trở lại bình thường sau 3 tuần. Riêng một số tuyến đường huyết mạch phục vụcông tác cứu trợ phục hồi nằm song song với quốc lộ số 4 trên vùng núi thì sau 3 tuần lượng thông xe còn tăng vọt 34% so với trước khi xảy ra thảm họa. Sự thành công này có công góp phần không nhỏ của các chuyên gia sạt trượt đất đã giải quyết tình trạng giao thông khó khăn nhất trong nhưng giây phút đầu tiên ngay sau khi thảm họa xảy ra.
 

(a) Lượng thông xe tại đường cao tốc song song với trục quốc lộ 6 duyên hải

(b) Lượng thông xe tại đường cao tốc song song với trục quốc lộ 4 miền núi

   
Hình 3. Lượng thông xe biến đổi so với thời điểm ngay trước khi động đất 2011/3/11. (Trích báo cáo của MLIT về tình trạng thông xe vào ngày 2011/04/06)

Hình 4. Quốc lộ số 4 bị phá hủy (ảnh do cục quản lý sông ngòi Fukushima cung cấp MLIT)

Một điều cần chú ý là trong công việc đề phòng thảm họa thiên nhiên và khắc phục hậu quả không thể lơ là công tác phòng tránh sạt trượt đất. Công việc này không những để đảm bảo an toàn lưu thông kịp thời trong công tác cứu trợ mà còn để bảo vệ các tuyến đường huyết mạch an toàn gần như tuyệt đối ngay cả khi chịu thảm họa phức hợp động đất và sóng thấn với mức độ cao.

Đồng thời với việc khắc phục hệ thống giao thông, các phân tích đánh giá về hiệu quả của các biện pháp ổn định mái đường giao thông, các biện pháp phục hồi các tuyến đường bộ, cầu cống, các tuyến đường sắt cũng được khẩn trương tiến hành.
 
Hình 5. Quốc lộ 45 đoạn qua tỉnh Miyagi, Ishimaki, Narita bị phá hủy (ảnh do cục quản lý đường bộ tỉnh cung cấp, MLIT)

Hình 6. Đường giao thông tỉnh lộ thuộc tỉnh Fukushima, Iwashi bị phá hủy (Ảnh do văn phòng tỉnh cung cấp, MLIT)

Sau một thời gian ngắn khi công tác cứu trợ và tình trạng an toàn tối thiểu tại vùng thảm họa cho phép, đến lượt các công ty xây dựng, các phòng nghiên cứu trường đại học, các đơn vị tư vấn... tổ chức các đoàn công tác điều tra tiếp cận hiện trường sớm nhất có thể. Họ điều tra tình trạng hư hại của các con đường, hiện trạng hư hại của các thể loại công trình ổn định mái đất. Thu thập số liệu để nghiên cứu phân tích hoàn thiện công nghệ đang áp dụng hay sáng chế ra các biện pháp mới thích ứng hơn với những cấp độ ngày càng khắc nghiệt của thảm họa thiên nhiên. Trong phạm vi bài viết tác giả chỉ xin trích dẫn một biện pháp phòng chống sạt trượt đất đã chứng tỏ được hiệu quả và sự an toàn sau trận động đất và sóng thần. Đó là phương pháp sử dụng cọc neo kết hợp rễ cây làm ổn định mái đất. Nó bao gồm một hệ thống cọc neo nối với nhau bằng dây thép. Cọc neo mô phỏng cấu tạo hệ rễ cây tự nhiên, gồm phần thân cọc và phần mũ. Các cọc neo này đóng vai trò như rễ cây nhân tạo, gắn chặt lớp đất không ổn định phía trên vào nền đá phía dưới. Phần mũ mô tả gốc cây tạo lực ép lên bề mặt các khối đất dễ trượt vào tầng đá gỗc ổn định và hệ dây thép nối các thân cọc neo với nhau để tạo sự ổn định toàn diện cho bề mặt mái dốc tránh sạt trượt cục bộ trên bề mặt mái (hình 8). Phương pháp này thi công nhanh, và cọc có thể sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau. Đặc biệt phương pháp này có đặc điểm là khi thi công có thể tránh được việc chặt bỏ hệ thảm phủ thực vật trên mái. Việc này cũng đồng nghĩa với khả năng tận dụng được sự gia cố làm ổn định mái đất của hệ rễ cây sẵn có trên mái (hình 7). Các hình ảnh tư liệu khảo sát trước và ngay sau khi động đất ở vùng đông bắc Nhật Bản nơi xảy ra thảm họa sạt trượt đất đã chứng tỏ hiệu quả của sự làm việc nghiêm túc luôn cải tiến, hoàn thiện phương pháp của các chuyên gia Nhật Bản. Theo số liệu thống kê của tác giả thì có hơn10,000m2 mái đất trong vùng chịu thảm họa gần tâm chấn được ứng dụng phương pháp này và không có nơi nào bị hư hại. Hình 9 cho thấy vị trí của một số mái đất gần tâm chấn được bảo vệ an toàn trong khi nhiều mái đất xa tâm chấn không được bảo vệ bị sụt lở nghiêm trọng.
 
Hình 7. Cọc neo ổn định đất dốc.                                     Hình 8. Cấu tạo và cách sắp xếp cọc neo

Tại tỉnh Iwate, quận Ofunato nơi có tới 325 người chết, 127 người mất tích, khảo sát 5 ngày sau thảm họa đã cho thấy các vùng đất dốc được xử lý bằng phương pháp cọc neo hoàn toàn không bị ảnh hưởng trong khi nhiều nơi khác bị sạt trượt nghiêm trọng (hình 10).

Tỉnh Miyagi gần tâm chấn nhất và vì thế cũng bị phá hoại nặng nề nhất. Khảo sát tại thành phố Kurihama sát ven biển thuộc tỉnh này 5 ngày sau thảm họa cho thấy vị trí mái đất được bảo vệ bở cọc neo dù phải chịu tác động phá hoại kép của động đất, sóng thần và sau đó là những đợt động đất dư chấn rất mạnh (cấp 5, cấp 6) kéo dài hàng tuần lễ vẫn không bị hư hại.   

Trong khi đó hình 9 cho ta thấy sự hư hại của mái đất được gia cố cứng hóa bằng bê tông, bằng vữa phủ xi măng tại nhiều vị trí.

Một trong các nguyên nhân chính là khi bị rung lắc mạnh, lực quán tính của lớp bê tông cứng hóa bề mặt mái đất đã phá vỡ sự liên kết liên tục giữa nó và lớp đất bề mặt mái. Các khe nứt giữa lớp cứng hóa và bề mặt đất càng lớn hơn dưới tác dụng của dòng nước sóng thần, và tiếp theo là của những loạt dư chấn rung lắc mạnh trong nhiều tuần kế tiếp. Nó làm mất tính nhất thể giữa lớp cứng hóa và mái đất dẫn đến sự phá hoại kết cấu bê tông, mất ổn định mái.

Điều này không xảy ra đối với phương pháp cọc neo. Khi hệ neo ngàm trong đất, nó chịu sự dung lắc và biến dạng mềm mại theo mái đất như một thể thống nhất, kết cấu này có thể chịu được sự rung lắc của động đất.  
   
Hình 9. Một số hình ảnh của mái đất được làm ổn định bằng biện pháp bê tông hóa bề mặt dọc theo quốc lộ 45 ⁽³⁾

Hình 10. Phương pháp cọc neo chứng tỏ hiệu quả chống sạt trượt sau động đất

Song song với các hoạt động của những nhà khoa học là sự đánh giá tình hình chính xác, kịp thời cùng với các quyết định khen thưởng những cá nhân tập thể ngay trong thời gian xảy ra thảm họa của giới chức lãnh đạo quản lý vĩ mô cũng như những chuyên gia đầu ngành chịu trách nhiệm quản lý công tác nghiên cứu. Điều này thể hiện ngay qua việc khen thưởng kịp thời tập thể những nhà khoa học nghiên cứu biện pháp neo đất nói trên. Vào tháng 11 và tháng 12 năm 2011, khoảng 8 tháng sau khi xảy ra thảm họa, tập thể các nhà khoa học nghiên cứu phương pháp cọc neo đất đã liên tiếp nhận được 4 giải thưởng khoa học cao quý tại Nhật Bản. Đó là giải thưởng công trình nghiên cứu khoa học ưu tú của hội bảo vệ môi trường núi đầu nguồn, giải thưởng thiết kế đẹp trong năm, giải thưởng cho việc phát triển môi trường bền vững do Bộ trưởng Bộ môi trường trao tặng và giải thưởng Biện pháp an toàn, kinh tế do Bộ trưởng Bộ giao thông du lịch đất đai trao tặng. Những giải thưởng này ngoài ý nghĩa động viên còn mang ý nghĩa phổ biến thông tin rộng rãi về các kết quả nghiên cứu phương pháp cọc neo trong việc bảo vệ mái đất. 

Điểm cuối cùng cần bàn là tính khả thi của việc ứng dụng các bài học kinh nghiệm trên tại Nhật Bản vào Việt Nam. Về địa lý địa hình, Việt nam có vùng duyên hải phía đông kéo dài song song với các dãy núi rất giống Nhật Bản. Tuy không có nhiều động đất lớn nhưng trong thời kỳ biến đổi khí hậu, hàng năm Việt nam phải chịu nhiều trận mưa lớn và đó chính là nguyên nhân phát sinh nhưng vụ sạt lở đất liên tục xảy ra gần đây. Một trong những ví dụ là thảm họa sạt trượt đất thương tâm mới xảy ra vào sáng 16/2, tại Km 138+500 Quốc lộ 6 hướng Hà Nội – Sơn La, thuộc địa phận xóm Phương Sa, xã Đồng Bảng, huyện Mai Châu, Hòa Bình đã cướp đi sinh mạng của đôi vợ chồng trong đó có người mẹ trẻ 23 tuổi đang mang thai được hai tháng⁽⁴⁾. Vụ sạt trượt cũng làm gián đoạn giao thông hoàn toàn trong 1 tuần lễ và gây ra ách tắc giao thông trong nhiều ngày sau đó⁽⁵⁾. Rõ ràng chúng ta cần phải có chính sách ứng phó, chiến lược nghiên cứu, điều tra đo đạc để có một cơ sở dữ liệu đầy đủ, nhằm sẵn sàng ứng phó không chỉ với một hai vụ sạt trượt đất đơn lẻ mà còn đáp ứng được với tình huống có nhiều vụ sạt trượt đồng thời xảy ra trên diện rộng do bão lũ, do động đất và các yếu tố khác gây ra.Từ kinh nghiệm phòng chống thiên tai đồng bộ chuyên nghiệp của các bạn Nhật Bản, dễ dàng nhận thấy trước hết ta cần thiết lập các ủy ban đặc biệt với những chuyên gia xử lý nền móng, địa kỹ thuật và sạt trượt đất kết hợp với những chuyên gia cứu trợ trực tiếp ứng cứu trong vùng thảm họa nhằm đối ứng kịp thời khi có thiên tai kép động đất, sóng thần bão lũ xảy ra. Đặc biệt qua sự kiện thảm họa động đất ngày 11 tháng 3 tại Nhật Bản ta thấy việc kiểm soát thông tin, điều tra liên tục về sạt trượt đất trong ngành giao thông đã trở thành một trong những yếu tố quyết định của công tác phòng chống cứu trợ.

Với bờ biển dài có nhiều đồi núi chạy dọc theo, địa thế vùng duyên hải nước ta rất giống với Nhật Bản. Việc phòng chống sạt trượt đất, giữ các tuyến giao thông tiếp ứng vùng duyên hải được thông suốt khi xảy ra thiên tai là hết sức cần thiết, không những chỉ cần thiết cho sự an toàn của người dân mà còn đảm bảo an ninh quốc phòng.
-------------
* Hội hỗ trợ học thuật Nhật bản (JVAST)
+ Ủy hội sạt trượt đất, tổng hội xây dựng Nhật bản

Tư liệu tham khảo
(1) Số liệu của tổng cục khí tượng thủy văn Nhật bản. http://www.seisvol.kishou.go.jp
(2) Thông cáo nội các chính phủ ngày 23 tháng 3 năm 2011. http://www5.cao.go.jp/keizai3/getsurei-s/1103.pdf
(3) Báo cáo điều tra về hư hại cơ sở hạ tầng sau thảm họa động đất sóng thần ngày 2011/3/11
Viện cơ sở hạ tầng (NILIM), No. 646 và Viện nghiên cứu xây dựng (PWRI), No.4202
(4)Theo tin tực VOV, http://vov.vn/Home/Nguoi-me-tre-mang-bau-2-thang-chet-tham-vi-dat-da-vui-lap/20122/200242.vov
(5) Theo Hà nội mới http://hanoimoi.com.vn/newsdetail/Xa-hoi/539851/%C4%91uong-tam-quoc-lo-6-ach-tac-nhieu-gio-moi-ngay.htm

http://tiasang.com.vn/Default.aspx?tabid=116&News=4972&CategoryID=42