Mối nguy về động đất
Nhiều nghiên cứu cho thấy, sự rung chuyển của bề mặt Trái đất mà chúng ta gọi là động đất là một hiện tượng tự nhiên, xảy ra chủ yếu khi các phay đá ở dưới bề mặt Trái đất dịch chuyển dọc theo các đường đứt gãy - nơi thạch quyển đã nứt. Khi các phay đá va chạm với nhau, mặt đất rung chuyển dữ dội. Với tần suất ít hơn, động đất có thể xảy ra do các hiện tượng tự nhiên khác như núi lửa. Tuy nhiên, động đất cũng có thể xuất hiện do các hoạt động của con người, chẳng hạn như: thử bom ngầm, khai thác hầm mỏ, khai thác địa nhiệt, khai thác dầu khí và tích nước hoặc xả nước hồ thủy điện, thủy lợi.
TS Thái Anh Tuấn - Viện Vật lý địa cầu cho biết, Thủy điện sông Tranh 2 là một tổ hợp các công trình gồm hồ chứa nước và nhà máy phát điện trên sông Tranh, một nhánh sông thượng lưu sông Thu Bồn thuộc lưu vực Vu Gia - Thu Bồn, địa bàn huyện Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam. Thủy điện sông Tranh 2 có công suất lắp máy 190 MW, gồm 2 tổ máy, sản lượng điện trung bình hàng năm 679,6 triệu KWh, công trình có vốn đầu tư 5.194 tỷ đồng. Công trình được khởi công xây dựng từ năm 2006 và bắt đầu phát điện đầu tiên từ ngày 19/12/2010. Đầu năm 2012, các nhà khoa học đã phát hiện thân đập bị thấm nước. Bên cạnh việc nước thấm qua đập, trong tháng 9 và 10/2012, hàng loạt các đợt địa chấn xảy ra trong khu vực có thủy điện được cho là động đất kích thích - một kiểu động đất xảy ra do quá trình tích nước của các hồ chứa nước. Đa số các trường hợp động đất kích thích xảy ra khi độ cao cột nước trên 100 m, tuy nhiên, cũng có những trường hợp độ cao cột nước thấp hơn vẫn xảy ra kiểu động đất này.
Ảnh hưởng của sự tích nước hồ chứa lên động đất bị chi phối bởi một cơ chế vật lý phức tạp, do đó tại mỗi địa điểm cụ thể sẽ có đặc điểm khác nhau và đặt ra những câu hỏi khác nhau. Việc phân tích chi tiết sự thay đổi của ứng suất và áp suất lỗ rỗng do tác động của quá trình tích nước hồ chứa bằng cách xem xét tất cả các hệ số ảnh hưởng của động đất đã được các nhà khoa học trên thế giới áp dụng để nghiên cứu cơ chế phát sinh động đất kích thích hồ chứa.
Nhà máy thủy điện sông Tranh 2.
Ở Việt Nam, động đất kích thích đã xảy ra ở một số hồ chứa sau khi tích nước như Hòa Bình, Sơn La, Lai Châu. Gần đây nhất, một chuỗi động đất đã xảy ra ở khu vực gần hồ Thủy điện Thượng Kon Tum. Các chuyên gia địa chấn Viện Vật lý địa cầu cho rằng, đây là động đất kích thích hồ chứa do tích nước hồ Thủy điện Thượng Kon Tum gây ra. Tuy nhiên, vẫn chưa có nghiên cứu chi tiết nào được tiến hành nhằm hiểu rõ hơn về cơ chế phát sinh của chuỗi động đất này. Đặc biệt, tại khu vực Thủy điện sông Tranh 2, động đất có dấu hiệu hoạt động bất thường khi kéo dài từ 2011 đến nay mà không có dấu hiệu suy giảm. Thủy điện sông Tranh 2 được tích nước vào tháng 11/2010, ngay sau đó động đất bắt đầu xuất hiện ở khu vực gần hồ. Biểu hiện động đất tăng cao từ năm 2011, đặc biệt 2 trận động đất có M = 4,6 và 4,7 đã xảy ra vào các ngày 22/10 và 15/11/2012 làm hư hỏng nhỏ đến nhà dân trong khu vực huyện Bắc Trà My.
Nghiên cứu làm sáng tỏ quá trình động đất kích thích
Xuất phát từ tình hình thực tế, nhóm nghiên cứu của Viện Vật lý địa cầu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã phối hợp với nhóm nghiên cứu thuộc Viện Phương pháp phân tích môi trường - Hội đồng Nghiên cứu quốc gia Italia (CNR) triển khai thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chi tiết sự biến đổi động lực của động đất kích thích hồ chứa khu vực Thủy điện Sông Tranh 2, Việt Nam”. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu chi tiết nhằm làm sáng tỏ quá trình động lực do sự biến đổi của mực nước lòng hồ tác động đến hoạt động động đất kích thích khu vực Thủy điện sông Tranh 2.
Sơ đồ vị trí nghiên cứu và chấn tâm động đất (ML ≥ 1) khu vực Thủy điện sông Tranh 2 giai đoạn từ tháng 09/2012 đến tháng 03/2020.
Mối liên hệ giữa quá trình hoạt động động đất và sự thay đổi mực nước hồ chứa giai đoạn từ tháng 10/2011 đến tháng 03/2020.
Bên cạnh đó, các nhà khoa học đã lựa chọn sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu gồm: phương pháp giải bài toán ngược moment ten sơ địa chấn nghiên cứu cơ cấu chấn tiêu động đất; phương pháp mô phỏng thay đổi trường ứng suất Coulomb và áp suất lỗ rỗng do quá trình tích nước hồ chứa nhằm nghiên cứu cơ chế phát sinh động đất kích thích cùng một số phương pháp thống kê hiện đại như phương pháp lân cận gần nhất; phương pháp phân tích phổ của chuỗi động đất và thay đổi mực nước hồ nhằm tìm ra chu kỳ chính của hoạt động động đất…
Kết quả triển khai đề tài đã xác định cơ cấu chấn tiêu của 21 trận động đất có cơ chế thuận kết hợp trượt bằng phải, góc dốc nằm trong khoảng 50-77o; trục ứng suất nén ép (P) theo phương Tây Bắc - Đông Nam, tách dãn theo phương Đông Bắc - Tây Nam. Kết quả mô phỏng ứng suất Coulomb cho thấy, phần lớn động đất xảy ra trong vùng có giá trị dương của ∆S, nghĩa là sự tích nước của hồ chứa có ảnh hưởng đến sự xuất hiện của động đất. Kết quả phân tích phổ Schuster đã xác định được chu kỳ hoạt động chính của động đất khu vực thủy điện sông Tranh 2 là khoảng 390 ngày, phù hợp với chu kỳ chính của quá trình tích nước. Từ kết nghiên cứu, các nhà khoa học đã kết luận rằng, chu kỳ tích nước hồ chứa là một yếu tố thúc đẩy hoạt động địa chấn đang diễn ra ở khu vực hồ chứa Thủy điện sông Tranh 2.
Việc ứng dụng các phương pháp hiện đại nhằm nghiên cứu về cơ chế phát sinh và quy luật xuất hiện động đất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc. TS Thái Anh Tuấn và các cộng sự đã thành công áp dụng các phương pháp thống kê hiện đại trong nghiên cứu tính địa chấn và quy luật xuất hiện động đất ở sông Tranh 2 nói riêng và ở Việt Nam nói chung. Kết quả này sẽ tạo ra hướng mới, cách tiếp cận mới trong nghiên cứu động đất kích thích hồ chứa. Đây là tiền đề để nghiên cứu sâu hơn về động đất kích thích cho các hồ chứa khác tại Việt Nam. Nghiên cứu của nhóm đã cung cấp tư liệu khoa học quan trọng và báo tin trực tiếp cho Hội đồng tư vấn đánh giá an toàn đập, hồ chứa thủy điện của Bộ Công Thương, các đơn vị nghiên cứu, quản lý thủy điện/hồ chứa, Nhà máy thuỷ điện sông Tranh 2 và các cơ quan có liên quan, góp phần nghiên cứu về cảnh báo và giảm nhẹ thiên tai.
Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn quan trọng, áp dụng trong nghiên cứu cơ bản về địa chấn, phòng tránh giảm nhẹ thiên tai. Để đưa ra những nhận định và khuyến cáo kịp thời về tình hình hoạt động động đất kích thích khu vực các hồ chứa thuỷ điện, định hướng của các nhà khoa học sẽ tiếp tục nghiên cứu sâu hơn và áp dụng cho các hồ chứa khác trên cả nước.