Lún đất ở Hà Nội: Những mảnh ghép rời

Từ những mảnh ghép rời rạc trong quá khứ và hiện tại, liệu chúng ta có thể hiểu rõ về tình trạng lún ở Hà Nội hay không?

Nhưng có gì lạ với lún ở Hà Nội? Cách đây hơn 15 năm, Hà Nội đã từng chứng kiến cảnh tượng khó quên ở khu tập thể năm tầng C1 Thành Công, quận Ba Đình: mặt đất như muốn nuốt chửng hơn một nửa tầng một khiến toàn bộ tầng này chỉ còn nhô lên khỏi mặt đất chừng hơn một mét, phần cầu thang giữa hai đơn nguyên gãy gập theo đường gấp khúc, một vài cầu thang khác uốn cong theo chiều võng của tòa nhà khiến việc di chuyển được người dân sống ở đó miêu tả là “như leo thác”. Nhiều tờ báo như Tuổi trẻ, Nhân dân, CAND, Vietnamnet… vào thời điểm đó đã đồng thanh lên tiếng về hiện tượng này.

Câu chuyện này, ngày hôm nay nhìn lại, chỉ là một ví dụ rất nhỏ về hiện tượng lún trong lòng một thành phố lớn đang ngày một phát triển và mở rộng về cả diện tích lẫn dân số, thậm chí cũng chỉ phản ánh một khía cạnh của lún – lún cục bộ do tòa nhà được xây dựng trên nền đất yếu, khả năng chịu tải rất thấp trong khi hạn chế về kỹ thuật thi công móng công trình.

Vậy vì lẽ gì Hà Nội phải quan tâm đến lún, một hiện tượng mà theo góc nhìn của các nhà địa kỹ thuật như TS. Nguyễn Văn Phóng (Đại học Mỏ Địa chất) là “sự biến dạng của bề mặt đất theo phương thẳng đứng do quá trình nén chặt đất khi phải chịu các tác động của tải trọng ngoài hoặc trọng lượng bản thân đất”? Trong một, hai năm trở lại đây, nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới đã không ngừng lên tiếng cảnh báo về nguy cơ rủi ro từ lún đối với các vùng đồng bằng châu thổ có tình trạng khai thác quá mức nước ngầm, đặc biệt ở các quốc gia đang phát triển với sự yếu kém của hệ thống quản lý tài nguyên nước. Một trong số đó, “Mapping the global threat of land subsidence” (Lập bản đồ mối nguy lún đất toàn cầu) xuất bản trên tạp chí Science vào tháng 1/2021, đã đưa Hà Nội, TP.HCM, ĐBSCL và một số thành phố khác ở Đông Nam Á vào danh sách 200 địa điểm (phần lớn là đô thị) thuộc 34 quốc gia khắp thế giới nếm trải lún đất trong vòng một thế kỷ qua.

“Ở Hà Nội này, người ta hút nước ngầm khắp mọi nơi”, một nhà nghiên cứu ẩn danh nhận xét. Sau hơn một thế kỷ khoan hút nước ngầm, điều gì sẽ xảy ra? Nguồn nước ngầm Hà Nội nằm ở bốn tầng chứa nước chính là tầng Holocene (chủ yếu các giếng tự phát khoan xuống tầng Holocene), tầng aquifer, tầng Pleistocen (chủ yếu các nhà máy của Hawacom khoan xuống tầng Pleistocen với độ sâu khoảng 30–80 m) và tầng Neogen. Các tầng chứa nước này thường trữ “mỏ” nước quý trong các khoảng không gian rỗng được sắp xếp theo một trật tự ngẫu nhiên giữa các lớp cát sỏi hoặc đất sét. Sự suy giảm của nước, dù được hút ra từ tầng nào, cuối cùng cũng dẫn đến hệ quả là khoảng không gian giữa các hạt cát sỏi bị nén lại. Điều này tạo ra sự cố kết mới trong lòng đất và làm biến dạng bề mặt đất. Đó là một quá trình dẫn đến lún.

Lún ở Hà Nội không xuất hiện trong một ngày. Nó diễn ra một cách chậm chạp và dần dần giống như mực nước biển dâng, nghĩa là có thể âm thầm xê dịch mỗi năm chỉ vài đến vài chục milimet nên không thể nhận biết trực quan bằng mắt thường. Theo dữ liệu thu thập vào năm 1998 ở trạm quan trắc đặt tại sáu nhà máy nước Ngọc Hà, Pháp Vân, Thành Công, Lương Yên, Hạ Đình, Mai Dịch, tốc độ lún hằng năm giữa các khu vực này không đều nhau: khoảng 30 mm tại Thành Công, 20 mm tại Pháp Vân, 10 mm tại Hạ Đình, Lương Yên trong khi Mai Dịch là 3 mm và Ngọc Hà 1mm. “Có thể giải thích sự khác biệt về lún tại những địa điểm khác nhau là do các điều kiện về đất cục bộ, thời gian và tốc độ khai thác nước ngầm, sai số trong quan trắc dữ liệu và thời gian đất bị nén chặt”, PGS. TS Phạm Huy Giao và cộng sự lý giải vào năm 2000¹.

Lún của Hà Nội, thật ra là một câu chuyện phức tạp hơn người ta tưởng. Sự biến dạng bề mặt đất là kết quả của rất nhiều điều kiện tự nhiên và nhân sinh. Do đó, “bao giờ cũng vậy, cần phải xét đến các điều kiện cần và đủ một cách cụ thể để đi đến kết luận có lún hay không”, TS. Nguyễn Văn Phóng nhận xét.

Với một thành phố phát triển trên nền đất nhiều hệ tầng đan xen như Hà Nội, điều kiện cần cho lún bao giờ cũng sẵn có. Đó là lý do khi thực hiện đề tài, TS. Trần Quốc Cường và cộng sự đã đối chiếu với các nghiên cứu trước, so sánh giữa vùng lún bề mặt đất xác định từ kỹ thuật ra-đa giao thoa từ dữ liệu ra-đa vệ tinh và cấu trúc địa chất công trình khu vực Hà Nội để lần nữa khẳng định những nhân tố quan trọng, tiền đề của lún là đặc điểm cấu trúc địa chất công trình, liên quan trực tiếp đến sự phân bố của lớp đất yếu thuộc hệ tầng Hải Hưng – một hệ tầng mà theo TS. Nguyễn Văn Phóng, được hình thành vào thời kỳ Holocene sớm giữa, bao gồm đất sét, thực vật hóa than bùn có độ dày từ vài mét đến vài chục mét. Cùng với các điều kiện tự nhiên (điều kiện cần), “hạ thấp mực nước dưới đất do khai thác nước tập trung là điều kiện đủ gây ra hiện tượng biến dạng bề mặt đất tại Hà Nội”, TS. Trần Quốc Cường cho biết.

Về nguyên tắc, nước ngầm gánh một phần tải trọng của lớp đất bên trên. Vì vậy, việc hạ thấp mực nước ngầm đã làm tăng thêm tải trọng tác động lên đất, từ đó gây ra lún.

Có một vấn đề là do diễn tiến về lún thường quá chậm so với những tai biến thiên nhiên khác như động đất, núi lửa… nên thường bị bỏ qua hoặc nếu có quan tâm thì cũng không đúng mức. Người ta chỉ nhận biết đến lún khi bắt đầu xảy ra thiệt hại cho các kiến trúc hoặc cơ sở hạ tầng, hoặc làm gia tăng diện tích ngập lụt ở khu vực đồng bằng châu thổ, nhà khoa học địa chất Gerardo Herrera-García (Viện Mỏ và Địa chất Tây Ban Nha), người tham gia lập bản đồ nguy cơ lún toàn cầu, lưu ý với Wired.

Trong mối quan tâm về lún, Hà Nội cũng không ngoại lệ, phần vì thành phố này hiện còn phải đối mặt với quá nhiều vấn đề nóng liên quan trực tiếp đến bài toán quy hoạch. Dẫu vậy, cũng có thời điểm, Hà Nội đã đi đến quyết định quan trọng là giảm công suất khai thác nước ngầm và bổ sung ba nhà máy cung cấp nước mặt. Tuy vậy, lún không phải là nguyên nhân duy nhất khiến các nhà quản lý phải cân nhắc ra quyết định. Một số nghiên cứu về cơ chế giải phóng arsenic từ trầm tích vào nước ngầm, quá trình vận chuyển arsenic giữa các tầng ngậm nước, dự đoán vùng ô nhiễm arsenic… của giáo sư Phạm Hùng Việt (ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN) và cộng sự đã trở thành điều kiện đủ để góp phần đưa Hà Nội ra khỏi danh sách gồm rất ít thành phố trên thế giới có hệ thống cung cấp nước phụ thuộc hoàn toàn vào khai thác nước ngầm.

Tuy nhiên, đất đai vẫn luôn lưu giữ trong lòng nó những bí mật của riêng mình. Không phải lúc nào nhà khoa học cũng có cơ may hiểu được trọn vẹn một cơ chế, một quá trình có quá nhiều yếu tố đan xen như lún. Có những vấn đề chỉ được bóc tách dần dần theo thời gian. Đó là lý do mà trong thời gian gần đây, các nhà khoa học quốc tế mới phát hiện ra, việc dừng khai thác nước ngầm cũng không hẳn tối ưu về dài hạn. “Khi mực nước ngầm trong các tầng ngậm nước được dâng lên lại, nó sẽ tạo ra hiện tượng đẩy nổi. Nếu mọi người chú ý thì hiện tại đã có những nghiên cứu gần về tác hại của việc không hút nước ngầm”, một nhà nghiên cứu ẩn danh cho biết.

Do đó, sự cẩn trọng luôn là điều cần thiết của các nhà nghiên cứu về lún. “Tôi nghĩ, vấn đề ở đây là cần đưa ra được bài toán cân bằng, nghĩa là cân bằng giữa yếu tố tự nhiên và con người, giữa khai thác nước và bổ cập nước”, TS. Nguyễn Văn Phóng nói.

Thật ra, giữ được sự cân bằng là điều rất khó, nếu đặt một thành phố có nhiều tiền đề về lún như Hà Nội vào bối cảnh biến đổi khí hậu. Theo dự tính khí hậu của GS. Phan Văn Tân (ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN) và cộng sự, nguy cơ hạn hán có thể xuất hiện khắp Việt Nam, trong đó đáng chú ý mùa đông hạn hán ở đồng bằng Bắc Bộ và độ dài các đợt hạn chắc chắn sẽ dài hơn vào giữa thế kỷ. Rất nhiều khả năng, nguồn nước mặt sẽ khan hiếm và Hà Nội phải tính đến việc tăng hút nước ngầm trở lại.

Hiện tại, một số nhà khoa học tư vấn phương thức bổ cập nước nhân tạo – đưa nước trở lại vào lòng đất theo những lỗ khoan. Nhưng đây cũng có thể là cách làm thất bại, địa chất có những quy luật của riêng nó. Các hệ tầng lưu giữ trong lòng nó dấu vết những lần biển thoái, biển tiến hơn 20 triệu năm trước và cả tác động của con người ngày nay. Một khi việc khai thác nước đã làm mất đi các lỗ rỗng thì nó có thể làm suy sụp cấu trúc của một tầng chứa nước, không có cách nào đưa nó về trạng thái ban đầu được nữa – đó là hệ quả của quá trình biến dạng không đàn hồi. Theo một nghiên cứu theo dõi lún ở San Joaquin Valley trong vòng 65 năm của nhóm nhà khoa học ĐH Stanford mới công bố vào tháng 4/2022, ngay cả khi bổ cập nhân tạo thì cũng không thể đảo ngược tình thế và không thực tế nếu đặt kỳ vọng mặt đất sẽ được nâng lên bằng khoảng một phần ba so với vị trí cũ.

Có cần nghiên cứu lún?

So với Tehran (Iran), thành phố có tốc độ lún nhanh hàng đầu thế giới ở mức 25 cm/năm, Hà Nội vẫn còn quá yên bình. Vậy thì tại sao Hà Nội phải quan trắc và nghiên cứu về lún? Lẽ giản đơn là không ai có thể bỏ qua lún trong bài toán quy hoạch đô thị. “Những bài toán nghiên cứu về lún hỗ trợ rất nhiều cho công tác quản lý đô thị của Hà Nội, không chỉ riêng cho nội đô mà cả vùng vành đai bên ngoài, bởi lún đất đô thị liên quan đến nhiều lĩnh vực chuyên môn khác nhau như địa chất thủy văn, khai thác nước dưới đất, cơ sở hạng tầng đô thị, các công trình xây dựng…”, TS. Trần Quốc Cường trao đổi.

Rõ ràng, bài toán lún không chỉ đơn thuần là đo đếm hằng năm độ hạ thấp mặt đất mà còn đem lại những tham số quan trọng để giải những bài toán khác. Ví dụ, PGS. TS Phạm Huy Giao và cộng sự đã tìm hiểu tác động có thể có của lún đối với tuyến đường sắt đô thị đang được xây dựng, Nam Thăng Long – Trần Hưng Đạo chạy qua trung tâm Hà Nội dài 11,5km (8,9km ngầm). Dựa trên dữ liệu đất từ 30 lỗ khoan khảo sát có độ sâu 60 mét để phân tích, xác định đặc điểm của cấu tạo địa chất bên dưới tuyến đường, kết hợp với các dữ liệu khác và các mô hình, ông đã dự báo sự phân bố, diễn biến lún và tổng độ lún sau 25 năm. Do đó, ông cho rằng, cần phải xem xét vấn đề lún trong quá trình xây dựng và bảo trì các tuyến đường sắt trên cao ở Hà Nội, đặc biệt đối với đoạn ngầm được xây dựng trên lớp đất sét mềm5.

Theo cách như vậy, những thông tin từ lún bề mặt đất sẽ vô cùng quan trọng khi Hà Nội ngày một tiến tới khả năng trở thành siêu đô thị và đặt mục tiêu “smart city” vào năm 2030. Hào hứng khi thấy tiềm năng của dữ liệu lún có thể đóng góp vào mục tiêu này, TS. Trần Quốc Cường cho rằng, “có thể đây sẽ là một cách tiếp cận góp phần đánh giá và cảnh báo tốt hơn vấn đề biến dạng bề mặt đất khu vực Hà Nội theo thời gian, qua đó hỗ trợ công tác quy hoạch, quản lý thành phố, trong đó có quản lý rủi ro do tai biến lún bề mặt đất. Việc bắt đầu xây dựng dữ liệu lớn nêu trên cũng phù hợp với định hướng xây dựng thành phố thông minh của Hà Nội”. Theo giải thích của anh, việc xây dựng dữ liệu lớn về lún của Hà Nội trước hết ưu tiên khu vực nội đô gồm các lớp thông tin về cấu trúc địa chất công trình, địa chất thủy văn, sử dụng đất, công trình xây dựng, công trình ngầm, phân bố giếng khai thác nước tập trung và công suất khai thác, quan trắc lún theo diện theo điểm, kết hợp với các mô hình tính toán xử lý trên các máy tính hiệu năng cao.

Ngay cả đặt mục tiêu như vậy thì hiện Hà Nội vẫn còn phải vật lộn với những vấn đề rất cơ bản của mọi thành phố như giao thông, môi trường, nước sạch, xử lý chất thải… Đương nhiên, việc quan trắc lún bề mặt đất một cách liên tục và thường xuyên vô cùng hữu ích với các nhà quản lý trong quy hoạch đô thị. Tuy vậy, để các kết quả nghiên cứu như vậy thành lời tư vấn chính sách cần phải rất nhiều nỗ lực. Hầu hết các nhà nghiên cứu về lún ở Hà Nội đều thừa nhận, một trong những cái khó của họ là dữ liệu dài hạn và đủ tốt để có thể giúp hình thành một bức tranh toàn cảnh và tiến triển theo thời gian. Nghiên cứu thường được thực hiện trên quy mô nhỏ nên cũng gặp giới hạn, ví dụ khi lập bản đồ lún, TS. Phí Hồng Thịnh lấy số liệu từ các trạm đo đặt ở các vị trí lún với tốc độ lớn trong giai đoạn trước. Nhược điểm của cách làm này là phải nội suy từ số lượng trạm nhỏ, phân bố trạm thưa trong khi giá trị các tham số của hệ tầng chứa nước trong một diện tích nhỏ lại thay đổi rất nhanh… “Số liệu liên quan đến lún ở Hà Nội hay TP.HCM từ năm 1999 đến giờ đều không tốt và không thể truy cập được. Tôi nghĩ rằng chúng ta nên công khai về lún, về hạ mực nước ngầm. Tại sao lại ngại công khai? vì ảnh hưởng của lún, so với nhiều thứ khác, còn thấp hơn nhiều”, một nhà khoa học ẩn danh nêu quan điểm.

Việc thiếu chất liệu cơ bản đó khiến đến nay, nghiên cứu lún ở Hà Nội vẫn là những mảnh ghép rời rạc. Trên khuôn hình được dựng lên, nhiều khối chỉ là những nét phác thảo chưa định hình và những dị biệt về lún còn đang bỏ ngỏ… Giữa muôn vàn vấn đề của Hà Nội, lún dường như vẫn là một câu chuyện của lòng kiên nhẫn.□

———

^{1. “Primary analysis of Hanoi land subsidence with reference to groundwater development” (Phân tích đầu tiên về lún đất Hà Nội liên quan đến phát triển nước ngầm), xuất bản trên Lowland Technology International}

^{2. “Prediction maps of land subsidence caused by groundwater exploitation in Hanoi, Vietnam” (Bản đồ dự đoán lún đất do khai thác nước ngầm ở Hà Nội) trên Resource-Efficient Technologies.}

^{3. “Assessment of long-term ground subsidence and groundwater depletion in Hanoi, Vietnam” (Nghiên cứu tổng thể về quá trình lún bề mặt đất và suy giảm nước ngầm dài hạn ở Hà Nội) trên Engineering Geology.}

^{4. Đề tài độc lập cấp Nhà nước “Nghiên cứu cơ sở KH và đề xuất giải pháp dự báo lún mặt đất thành phố Hà Nội bằng kỹ thuật ra-đa giao thoa” (2012- 2015)}

^{5. “Land subsidence prediction for a new urban mass rapid transit line in Hanoi” (Dự đoán lún đất cho một tuyến đường sắt đô thị mới ở Hà Nội) trên Underground Space.}