Bài giảng Chương 9: Tai biến bờ biển

Chia sẻ: Lê Thị Phương Tú | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

121
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tai biến bờ biển là hiện tượng tự nhiên gây ảnh hưởng đến đời sống của con người và sinh vật ven biển. Tai biến bờ biển rất đa dạng và ngày càng gây ra những thiệt hại to lớn. Ở vùng ven biển có thể thấy rõ hiện tượng vùng ngập triều cửa sông mở rộng hình phễu (hiện tượng Estuary) trên diện rộng nhất là ở hạ lưu các hệ thống sông nghèo phù sa. Rõ nhất là ở vùng hạ lưu hệ thống sông Thái Bình – Bạch Đằng, ở vùng ven biển Hải Phòng, Quảng Ninh và hệ thống sông Đồng Nai, vùng...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chương 9: Tai biến bờ biển

1Chapter 9: Coatstal Hazards ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG Bộ môn: Địa Chất Môi Trường. Chương 9: Tai biến bờ biển GVGD: PGS, TS. Hà Quang Hải Nhóm3 1. Lê Thị Thu Hảo 6. Bùi Ngọc Hòa 2. Phạm Thị Hồng Đào 7. Nguyễn Thị Bích Hồng 3. Phan Thị Thùy Phương 8. Dương Ngọc Ánh 4. Cao Văn Giỏi 9. Nguyễn Phú Lâm 10. Nguyễn Đức Huy 5. Lê Đình Tú
2Chapter 9: Coatstal Hazards I. Tóm tắt. 1. Tai biến bờ biển và các loại tai biến 2. Sóng và sự hình thành sóng 3. Bãi biển và quá trình bờ biển 4. Xói mòn bờ biển 5. Tai biến bờ biển và công trình kiến trúc 6. Hoạt động của con người, nhận định, đánh giá tai biến bờ biển II. Nội dung. 1. Tai biến bờ biển và các loại tai biến Tai biến bờ biển là hiện tượng tự nhiên gây ảnh hưởng đến đời sống của con người và sinh vật ven biển. Tai biến bờ biển rất đa dạng và ngày càng gây ra những thiệt hại to lớn. Ở vùng ven biển có thể thấy rõ hiện tượng vùng ngập triều cửa sông mở rộng hình phễu (hiện tượng Estuary) trên diện rộng nhất là ở hạ lưu các hệ thống sông nghèo phù sa. Rõ nhất là ở vùng hạ lưu hệ thống sông Thái Bình – Bạch Đằng, ở vùng ven biển Hải Phòng, Quảng Ninh và hệ thống sông Đồng Nai, vùng ven biển Bà Rịa-Vũng Tàu và thành phố Hồ Chí Minh. Vào mùa khô, các nhánh sông và dòng sông ở các khu vực này không thể thoát nước về phía biển, biến thành những dòng sông, kênh tù đọng ô nhiễm gây nguy hại cho đời sống của các vùng dân cư đông đảo (thuộc diện này có thể kể đến cả vùng rộng lớn thuộc các lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy, sông Châu Giang, ở phía tây nam Hà Nội và các tỉnh Hà Tây, Hà Nam, Nam Định và Ninh Bình). - Hiện tượng sạt lở bờ biển trên nhiều đoạn kéo dài hàng chục, hàng trăm km với tốc độ phá hủy bờ sâu vào đất liền hàng chục, thậm chí hàng trăm mét là
3Chapter 9: Coatstal Hazards hiện tượng xảy ra thường xuyên trong nhiều năm gần đây, liên quan đến sự tàn phá do gia tăng bão, sóng lớn và sự thay đổi của động lực biển ở đôi bờ. - Hiện tượng hình thành các cồn cát chắn và tái trầm tích bồi lắp luồng vào các cửa sông gây trở ngại lớn cho hoạt động vận tải ra vào các cảng biển khiến cho những công trình nạo vét rất tốn kém đều nhanh chóng bị vô hiệu. -Bão biển nhiệt đới: có gió nhanh hơn 63 km/giờ (cấp 8, 34 knots). Điều kiện cơ bản để hình thành bão là nhiệt độ cao và những vùng dồi dào hơi nước: khi nhiệt độ cao sẽ làm cho hơi nước bốc lên mạnh và bị đấy lên cao, tại khu vực đó 1 tâm áp thấp hình thành. Ở Việt Nam, các xoáy thuận nhiệt đới đổ bộ vào Biển Đông thường khá yếu. Tràn dầu là sự giải phóng hydrocarbon dầu mỏ lỏng vào môi trường do các hoạt động của con người và gây ra ô nhiễm môi trường. Thuật ngữ này thường đề cập đến các vụ dầu tràn xảy ra trong môi trường biển hoặc sông. Dầu có thể bao gồm nhiều loại khác nhau từ dầu thô, các sản phẩm lọc dầu (như xăng hoặc dầu diesel), bồn chứa dầu của các tàu, dầu thải hoặc chất thải dính dầu. Việc phát tán hoặc thậm chí hàng năm để có thể dọn sạch. Lốc xoáy nhiệt đới ( Tropical cyclones) Lốc xoáy nhiệt đới được biết đến như là cơn bão trong hầu hết vùng biển Thái Bình Dương và các cơn bão ở Đại Tây Dương. Chỉ trong một cơn bão duy nhất đã làm bị thương hàng trăm ngàn sinh mạng. Một cơn bão nhiệt đới xảy ra phía bắc của Vịnh Bengal ở Bangladesh trong tháng 11 năm 1970 làm mực nước biển tăng 6 m .Lũ lụt giết chết khoảng 300.000 người, gây ra thiệt hại cây trồng 63 triệu đôla, và phá hủy 65% cơ sở hạ tầng ở vùng ven biển. Một cơn bão khác ở Bangladesh trong mùa xuân năm 1991, giết chết hơn 100.000 người , gây thiệt hại hơn 1 tỷ đôla. Các cơn bão hình thành do sự rối lo ạn nhi ệt đ ới và tiêu tan khi vào sâu trong đất liền . Vận tốc gió trong những cơn bão này lớn hơn 100 km / năm, và gió thổi thành một xoắn ốc lớn, gió thổi ớ trung tâm được gọi là mắt bão.Sức gió 100 km / giờ hoặc cao hơn và có đường kính 160 km, gió mạnh lớn hơn 60 km / giờ có đường kính khoảng 640 km.
4Chapter 9: Coatstal Hazards Hầu hết các cơn bão hình thành trong một vành đai giữa 80 phía bắc và 150 phía nam của đường xích đạo, và các khu vực thường xảy ra lốc xoáy tại khu vực này là những nơi có nhiệt độ mặt nước ấm. Trung bình một năm, có khoảng 5 cơn bão xảy ra đe dọa Đại Tây Dương và vùng vịnh. Các cơn bão đe dọa phía Đông và vùng vịnh của Hoa Kỳ xảy ra khi sấm sét ở Tây Phi di chuyển ngoài khơi phía tây và phía bắc, khi chúng di chuyển, năng lượng của nó tăng lên do nước biển ấm lên. Khi cường độ cơn bão mạnh dần lên, nhiều đám mây được hình thành, một tế bào áp suất thấp phát triển, và hình thành một vòng xoáy ngược chiều kim đồng hồ - mắt bão. Ba đường đi của bão 1) một cơn bão trước khi đánh vào bờ biển phía đông của Florida nó vượt qua Puerto Rico và trước khi vào đất liền nó di chuyển qua phía đông bắc Đại Tây Dương; 2) một cơn bão đi qua Cuba vào vịnh Mexico để tấn công các bờ biển vùng Vịnh, và 3) một cơn bão nhỏ dọc theo bờ biển Đông và có thể đi vào đất liền và tàn phá vùng biển từ miền trung Florida đến New York.Những cơn bão có thể quan sát bằng vệ tinh và các máy bay đặc biệt để quan sát bão. Việc thu thập dữ liệu tốt về một cơn bão giúp dự báo thời gian và nơi mà cơn bão đổ vào tốt hơn. Dự đoán chính xác của các cơn bão và nơi chúng sẽ tấn công đất là vấn đề quan trọng để giảm thiểu thiệt hại về người và tránh sự sơ tán không cần thiết mà nó có thể mất hàng triệu đô la. Sức tàn phá của bão: gió bão có thể xé ván lợp và tốc mái nhà, làm đổ cây và các tuyến đường giao thông bị phá hủy và tàn phá nhiều công trình kiến trúc mà con người xây dựng, làm nhiều người chết và gây nhiều thiệt hại. Hậu quả của những trận lụt do bão : 1) sự cuốn trôi với cường đ ộ m ạnh và sóng mạnh đập vào bờ, 2) sóng thần, một hiện tượng thời tiết do s ự dâng lên cơ học của bề mặt nước biển khi cơn bão đi qua. Điều này xảy ra vì cơn bão có liên quan với áp suất không khí thấp hơn bình thường.Bởi vì áp suất không khí thấp hơn gây sức ép ít hơn trên đại dương, bề mặt của nước dâng lên.Một cơn bão xảy ra kết hợp với thủy triều cao có thể làm mực nước tăng lên 10 m (30 ft) (hình 9.2).Ngay cả sóng thần nhỏ thì nước dâng lên đến khoảng 5 m có thể di chuyển ra xa nội địa trong khu vực, vùng thấp ven biển, làm ngập lụt nhà cửa và các tòa nhà trong khi gây ra xói mòn bờ biển khốc liệt tại bờ biển (3).
5Chapter 9: Coatstal Hazards Một cơn bão mạnh là sự kiện khủng khiếp .Hình 9.3 cho thấy cơn bão Andrew vào ngày 25 tháng 8 năm 1992, với sức gió lên đến 300 km / giờ, di chuyển hướng tới bang Louisiana sau khi làm thiệt hại một phần phía nam Florida.Nó là cơn bão lớn nhất trong lịch sử nước Mỹ, ước tính thiệt hại khoảng 25 tỷ đôla,23 sinh mạng con người bị mất, hầu hết mọi người đã được sơ tán và 250.000 người đã tạm thời bị mất nhà cửa. Hai cơn bão trong mùa hè năm 1996 đã tấn công bờ biển phía bắc Carolina.Cơn bão thứ hai trong tháng Tám gây ra khoảng 3 tỷ dola, thiệt hại về tài sản và giết chết hơn 20 người. Lụt thủy triều ( Tidal Floods) Trận bão (cuồng phong) không phải là cơn bão ven biển gây ra thiệt hại. ví dụ, cơn bão dâng lên từ cơn bão nhỏ, khi kết hợp với thủy triều cao, có thể tạo bão thủy triều. Sự kiện như vậy xảy ra ở Bangor, Maine, vào ngày 2 tháng hai năm 1976. Thành phố, cách 32 km nội địa từ Vịnh Penobscot của sông Kenduskeag và sông Penobscot, tràn ngập 3.7m nước. Lụt dẫn tới khi dâng cao bão thuỷ triều, gây ra bởi gió nam-nam mạnh lên đến khoảng 100 km / h ngoài khơi New England, di chuyển theo hình cái phễu Vịnh Penobscot và sông Penobscot. Khi dâng cao đến Bangor, nước lũ dâng lên rất nhanh chóng, đạt đến độ sâu tối đa nhất, và khi cơn lũ rút đi khoảng 1 tiếng đồng hồ sau, tiền bồi thường trong khu trung tâm thành phố exceeeded $2 milion ( 5 ). Mặc dù đây là lụt thuỷ triều lập tài liệu đầu tiên tại Bangor, nạn lụt như vậy đã xảy ra frenquently ở nhiều nơi trên thế giới ( xem bệnh sử : Thames Barrier ) tài liệu tham khảo Nguyên nhân gì gây ra Bão Cao nhất, Dâng cao, dọc bờ biển MAINE Vào ngày 2 tháng hai năm 1976, cơn bão mùa đông dữ dội gây ra dâng cao bão dọc giữa và Downeast bờ biển của Maine từ Brunswick đến Eastport. Sau khi đạt đến bờ biển, dâng cao nước đổ lên Penobscot River gây ra dâng cao hơn 10ft trong thành phố Bangor. Cho hay, vào khoảng 11 giờ sáng, mực nước trong thành phố dâng lên hơn 12 ft trong chỉ 15 phút, nhận chìm xe khoảng 200. Nhiều người bị mắc kẹt để xây dựng bằng nước băng giá, và một số phải được cứu nguy nhanh chóng từ trên đỉnh của xe hơi của họ. Thuỷ triều rất cao và gió mạnh đi về phía điều kiện lụt hoàn hảo. Nó chỉ mất 15 phút cho nước để chảy qua ngân hàng. Nước dâng lên nhanh chóng đến nỗi
6Chapter 9: Coatstal Hazards mọi người bị mắc kẹt trong xe của họ, và nhiều xe hơi đã được phá hỏng. Tiền bồi thường để chi phí động sản hơn hai - triệu đô la. Sau khi lụt tốn nhiều tiền nhưng ngắn có nhiều những thứ cần đã sạch sẽ. Dọn sạch cho lụt bắt đầu vào ngày 4 tháng hai năm 1976, chỉ hai ngày sau khi đánh lụt. Phần nhiều trong số dân thành thị ra ngoài trong tàu thuỷ để giúp đỡ người khác. Vay nhiều cần có để xây dựng lại toàn bộ các doanh nghiệp bị thiệt hại trong lụt. Hầu hết doanh nghiệp trong quảng trường bị thiệt hại, như là nhạc Viner, Hàng hoá Thể thao của Dakin, và hai ngân hàng. Tất cả doanh nghiệp có tầng hầm gần sông bị thiệt hại. Bên trên nước lũ, một số các đám cháy cũng bùng nổ. Kết nối dùng điện đã được tắt, nhưng dòng điện đoản mạch gây ra các đám cháy này. 2. Sóng và sự hình thành sóng Sóng (waves) Sóng đập bờ biển được tạo ra bởi các cơn bão ngoài khơi. Gió thổi nước hình thành nên sự cọ sát mạnh trên mặt nước, vì không khí di chuyển nhanh hơn nước, nó mang theo nước đến nước hình thành nên sóng. Sóng sử dụng hết năng lượng tại đường bờ biển. Kích thước của sóng được hinh thành phụ thuộc vào: -vận tốc hay tốc độ của gió, vận tốc gió càng mạnh, sóng càng lớn. -khoảng thời gian hoặc giới hạn mà gió thổi: bão càng lớn càng có nhiều thời gian truyền năng lượng đến sóng trên mặt nước. -khoảng cách, được gọi là fetch, gió thổi qua bề mặt nước. ở khu vực có bão, sóng biển tạo ra có một loạt các kích cỡ và hình dạng, nhưng khi chúng di chuyển từ nơi xuất xứ của mình trở nên phân loại thành các nhóm sóng tương tự. Những nhóm sóng này có thể đi di chuyển với sự mất mát rất ít năng lượng cho đường dài vượt đại dương để đi đến khoảng cách bờ biển. Hình dạng cơ bản của sóng được thể hiện ở hình 9.5. thông số quan trọng là chiều cao của sóng( sự khác nhau về chiều cao giữa sóng đứng và sóng lõm) và chiều dài ( sự khác nhau giữa 2 lõm sóng liên tiếp). Chu kì sóng là khoảng thời gian 2 ngọn sóng liên tiếp vượt qua điểm của sự chuyển tiếp.
7Chapter 9: Coatstal Hazards Nếu bạn đang trôi nổi với một phao cứu trong nước sâu và có thể ghi lại chuyển độngcủa bạn như sóng di chuyển qua khu vực của bạn, bạn sẽ thấy rằng bạn trôi lên và xuống và về phía trước và trở lại trong một quỹ đạo tròn, trở về cùng một địa điểm gần. Nếu bạn ở bên dưới bề mặt sẽ thấy được sự sinh động của mặt nước, bạn có thể di chuyển vòng tròn & kích thước của vòng tròn có thể bạn vẫn sẽ di chuyển theo vòng tròn, nhưng kích thước của vòng tròn sẽ ít hơn.Đó là, bạn sẽ di chuyển lên và xuống trong vùng và trở lại trong một quỹ đạo tròn mà có thể ở lại trong cùng một vị trí trong khi những con sóng đi qua.Khái niệm này được hiển thị trên hình 9.5b. Khi sóng vào vùng nước nông "cảm thấy phía dưới".Các quỹ đạo hình tròn thay đổi để trở thành bầu dục, và ở phía dưới chuyển động có thể là một hình elip rất hẹp nơi chuyển động cơ bản là ngang, đó là, về phía trước và trở lại (hình 9.5c) Những đợt sóng hình thành từ bão cách xa biển được gọi là sóng cồn. Khi sóng cồn vào vùng nước càng cao, nó sẽ vỡ ra đập vào bờ biển. Với độ sâu của nước, có phương trình để dự đoán, chiều cao chu kì và vận tốc của sóng căn cứ vào lộ trình, vận tốc gió, và giới hạn thời gian mà gió thổi trên nước Thực tế lịch sử  Vào những thế kỉ đầu tiên sau công nguyên Romans đã thanh lập thành  phố Londinium trên nhánh của dòng sông Thames nay được gọi là London.Nơi đây có ít nhất 7 cơn lũ vào thế kí thứ 13, không có nghi vấn nào nếu London xảy ra lũ lần nữa. ước lượng rằng một cơn bão lớn có thể gây thảm hại tàn khóc đe dọạ cuộc sống của nhiều người, những tòa nhà, phá vỡ hệ thống chính phủ và làm đóng cửa các hệ thống xây dựng đi lại dưới đất của dòng song Thames.Một rào chắn vĩ đại,có giá khoảng $750triệu, được xây dựng bởi những miếng thép khổng lồ riêng biệt từ nhánh này đến nhánh khác. khi cần thiết các cửa thép chạy bằng thủy lực điện điều khiển, xoay 900 đến thẳng đứng gần15 mở trên long của con sông.Cùng với kè hạ lưu và rào cản nhỏ hơn,chúng bảo vệ thành phố Luan Don chống lại những cơn lũ thủy triều trong 1000 năm. Chúng ta biết rằng song gia tăng năng lượng khi chúng đến bờ biển,  nhưng năng lượng được gia tăng bao nhiêu?ví dụ năng lượng mở rộng
8Chapter 9: Coatstal Hazards trên 400km chiều dài đoạn bờ biển với song có chiều cao khoảng 1m tương đương với năng lượng được sản xuất trung bình bởi một nhà máy điện hạt nhân. Năng lượng song tỉ lệ với bình phương của chiều cao sóng.Vì vậy nếu chiều cao song tăng gấp đôi thì năng lượng song tăng gấp 4. Khisóngvàođượcmiềnbờbiểnvàvùngnướcnông,chukì song không đổi  nhưng chiều dài và vậntốcsóng giảm,chiều cao song tăng. Chiều cao đỉnh song bằng gấp hai lần chiều cao độ sâu nước. Khi độ sâu nước bằng với chiều cao sóng, sóng vỡ ra mở rộng năng lượng về phía đường bờ biển. Đặc trưng nổi bậc của song khi vào trong vùng nước cạn là làm gia tăng nhanh chống độ dốc gần ngọnsóng. Khi vận tốc của nước ở đỉnh song vượt quá vượt quá vận tốc của sóng, kết quả của tính không ổn định này là làm cho song vỡ ra. Mặc dù chiều cao sóng ở ngoài khơi không thay đổi, chiều cao sóng ở một  vùng nào đó có thể gia tăng hoặc giảm đi khi song tiến gần bờ bởi vì không có một qui luật nào trong địa hình bờ biển và hình dạng của đường bờ biển. Địa hình bờ biển thì tương tự với hình dạng đoạn bờ biển của chính nó. Khi sóng đến gần đoạn bờ biển, hình dạng của song thay đổi và gần như  song song với đoạn bờ biển. Điều này xảy ra bởi vì khi song vào trong vùng nước cạn đầu tiên nó di chuyển chậm lại nơi nước cạn nhất có nghĩa là ra khỏi điểm đá. Kết quả là khúc xạ hoặc bẻ cong mặt nước sóng. Nơi có song không bình thường chiều cao song gia tăng và kết quả là năng lượng tiêu tốn tại bờ biển cũng gia tăng. Trong một thời gian dài những khu vực nhô ra sẽ bị năng lượng song làm  cho xói mòn gây nên sự biến dạng đường bờ biển chắc chắn rằng việc sản xuất ra điểm đá có thể bao gồm đá cứng chống lại sự xói mòn của sóng. Những điểm đá này trở thành đặc trưng lâu dài của đường bờ biển. Toàn bộ năng lượng đến đoạn bờ biển trong những khoảng thời gian khác  nhau có thể là hằng số nhưng vào 1 vùng nào đó năng lượng có thể tiêu tốn khi song đập vào bờ, bên cạnh đó khi song vỡ đỉnh song có thể nhanh chống lao xuống hoặc dâng lên hay có thể trôi đi nhẹ nhàng phụ thuộc vào
9Chapter 9: Coatstal Hazards từng vùng cũng như độ dốc của đoạn bờ biển. song lớn vỡ bờ có nguy cơ gây xói mòn cao tại vùng bờ biển trong khi song tràn thì nhẹ nhàng hơn và có thể dễ dàng lắng tụ cát trên biển. song lớn vỡ bờ mạnh xảy ra trong suốt những cơn bão gây ra nhiều sự xói mòn đường bờ biển như chúng ta quan sát 3. Bãi biển và quá trình bờ biển Bãi biển là một địa hình bao gồm những vật liệu lỏng lẻo như là cát và sỏi tích lũy bởi hạt động sóng biển tại bờ biển. bãi biển có thể bao gồm những vật liệu lỏng lẻo khác nhau trong vùng bờ phụ thuộc vào môi trường Hình 9.8 thể hiện lí tưởng hóa cơ sở thuật ngữ gần môi trường bờ biển. Sự mở rộng về phía đất liền của bờ biển chấm dứt nơi có sự thay đổi địa hình và hình thái tự nhiên như là vách đứng bờ biển hoặc cồn cát. Bờ thềm ven biển là một khu vực bằng phẳng trên bãi biển nơi mà người ta tắm nắng được hình thành bởi sự tích tụ trầm tích khi sóng biển dâng lên và mở rộng năng lượng của chúng. Bãi biển mặt là phần dốc của bãi biển dưới bờ thềm ven biển, và một phần của mặt bãi biển được tiếp xúc bởi những cơn song dòn lên và xoáy ngược được gọi là đới song vỡ bờ. Đới sóng vỗ bờ là một phần gần môi trường biển nơi mà sóng di chuyển hổn loạn về phía bờ sau khi sóng đến phá vỡ. Đới sóng vỡ là khu vực nơi mà sóng đến trở nên không ổn định, dâng cao lên và vỡ ra. Vùng lõm ven bờ và dãy chắn cát dọc bờ là chỗ lõm dài và những bờ cát liền kề được hình thành bởi hoạt động của sóng. Một bãi biển riêng biệt nếu như nó rộng và cố đọ dóc nhẹ, có thể có hang loạt dãy cát chắn dọc bờ,vùng lõm ven bờ,dới sóng vỡ. Cát trên biển thì không bao giờ ở một chỗ. Tác động liên tục của sóng giữ cho cát di chuyển trong vùng sóng nhào và vùng sóng vỗ,khi mà sóng tấn công bờ biển với một góc nào đó, kết quả là gây lỡ bãi biển và lỡ dọc bờ. Biển trôi là sự di chuyển lên và xuống của vật liệu biển trong vùng sóng vỗ,điều này gây nên sự trầm tích di chuyển dọc bãi biển trong một con dường ngoằn ngoèo. Vùng dọc bờ biển hiện tại được hình thành bởi việc sóng đến và tấn công bờ biển tại một góc nào đó xảy ra trong vùng sóng nhào. Năng lượng sóng đến được phân chia thành hai phần vuông góc và song song với bãi biển. Phần song song với bãi
10Chapter 9: Coatstal Hazards biển được hinh thành dọc bờ hiện nay. Phần vuông góc với bãi biển thì quan trọng trong việc hình thành biển trôi. Sự di chuyển của trầm tích dọc bờ hiện nay được gọi là trôi dạt dọc bờ. Cả hai bờ biển phía Đông và Tây của Mỹ hướng vận tải ven biển phần lớn là ở phía Nam và hầu hết trầm tích di chuyển từ 200000 đến 300000m3 /yr. Ô ven bờ, lượng trầm tích biển, sóng theo mùa Các khái niêm về ô ven bờ lượng trầm tích, sóng theo mùa là những khái niệm cơ bản để hiểu về vấn đề bờ biển. những khái niệm này thì quan trọng trong việc đánh giá xói mòn bờ biển sẽ được thảo luận trong phần kế tiếp. Ô ven bờ là một phân đoạn của đường bờ biển bao gồm toàn bộ một chu kì trầm tích cung cấp cho bờ biển, vận chuyển dọc bờ duyên hải và đánh giá sự mất mát trầm tích của môi trường gần bờ. Lượng trầm tích biển(beach budget): mỗi khu vực có môt lượng trầm tích nhất định hằng năm,bao gồm quá trình vận chuyển đến và lấy đi hăng năm ở khu vực đó. Sóng theo mùa (wave climate):là đặc điểm thống kê hàng năm, bao gồm các yếu tố cơ bản như: độ cao của sóng, chu kỳ và phương hướng của sóng, phục vụ cho mục đích tính toán năng lượng sóng ở các khu vực nhất định. 4. Xoi mon ven biên ́ ̀ ̉ ̣ ̃ 1. Đinh nghia - Xoi mon ven biên là kêt quả cua sự gia tăng mực nước biên và sự ́ ̀ ̉ ́ ̉ ̉ phat triên không hợp lý trong khu vực ven biên, xoi mon đât đã được ́ ̉ ̉ ́ ̀ ́ công nhân là vân đề nghiêm trong cua quôc gia và toan thế giới. ̣ ́ ̣ ̉ ́ ̀ - Xoi mon bờ biên xay ra liên tuc chung ta phai chi trả môt số tiên lớn ́ ̀ ̉ ̉ ̣ ́ ̉ ̣ ̀ để kiêm soat no. ̉ ́ ́ - Nêu chung ta liên tuc mở rông phat triên khu giai trí liên tiêp ở khu ́ ́ ̣ ̣ ́ ̉ ̉ ́ vực ven biên thì vân đề xoi mon ở bờ biên nhât đinh sẽ trở nên ̉ ́ ́ ̀ ̉ ̣́ nghiêm trong hơn. ̣ 2. Cac yêu tố xoi mon ́ ́ ́ ̀ - Cat trên bai biên được cung câp từ cac con sông vân chuyên từ khu ́ ̃ ̉ ́ ́ ̣ ̉ vực thượng nguôn, nơi mà nó được tao ra từ đá thach anh và giau ̀ ̣ ̣ ̀ fenspat. Chung ta can thiêp dong nguyên liêu nay băng cach xây dựng ́ ̣ ̀ ̣ ̀ ̀ ́
11Chapter 9: Coatstal Hazards đâp dân cat. Và kêt quả nay lam cho bai biên bị thiêu trâm tich và dân ̣ ̃ ́ ́ ̀̀ ̃ ̉ ́ ̀ ́ ̃ ́ ́ ̀ đên xoi mon. - Mực nước đại dương dâng cao do xu thế nóng lên toàn cầu và do bão: + Cơn bao nhiêt đới và cơn bao nghiêm trong có thể lam thay đôi rât ̃ ̣ ̃ ̣ ̀ ̉́ nhiêu bờ biên và gây xoi mon bai biên với tôc độ 3 mm/năm. ̀ ̉ ́ ̀ ̃ ̉ ́ + giãn nở nhiệt của đại dương liên quan đến tăng carbon dioxide trong khí quyển được tao ra bằng cách đốt nhiên liệu ̣ hóa thạch, nó lam cho.mực nước biển có thể tăng lên 700 mm trong thế ̀ kỷ tới, - Xói lở bờ biển là kết quả của những cơn xoáy thuận nhiệt đới và cơn bão khủng khiếp, tăng mực nước biển, và tác động của con người lên những tiến trình tự nhiên của bờ biển Xoi mon vach đứng ven biên ́ ̀ ́ ̉ ́ ̣ 1. Khai niêm. • Vách đứng ở bãi biển xuất hiện dọc theo các bãi biển.Ở đây xuất hiện thêm vấn đề xói lở bởi vì vách đứng thì phơi ra ngoài mưa gió và bị xói mòn bởi cả tiến trình của biển và đất liền. • Những quá trình này kết hợp với nhau để gây ra xói lở vách đá với tốc độ lớn hơn khi chịu tác động của từng tiến trình riêng lẻ.Vấn đề xói mòn trở nên nghiêm trọng hơn nữa khi mọi người tác động đến môi trường vách đá ở biển qua sự phát triển không thích hợp 2. Cac quá trinh gây xoi mon vach đứng ́ ̀ ́ ̀ ́ • Hoạt động của song : nhât là mua đông song bao có tiêm năng cao nhât để ́ ́ ̀ ́ ̃ ̀ ́ lam xoi mon cac bai biên, loai bỏ cac lớp vỏ cat, là cho cac vach đứng bị lộ ̀ ́ ̀ ́ ̃ ̉ ̣ ́ ́ ́ ́ ra. • Hoạt động sinh vật : sâu biên, đông vât thân mêm và môt số bot biên có thể ̉ ̣ ̣ ̀ ̣ ̣ ̉ phá huỷ đá • Quá trình phong hóa: khi nước biên vao cac lỗ ngỏ cua đá nó lam gay và ̉ ̀ ́ ̉ ̀ ̃ bôc hơi nước, mưới kêt tinh và gây ap lực lên cac tang đá có thể lam tang ́ ́ ́ ́̉ ̀ ̉ đá suy yêu và vỡ vun ra thanh những miêng nho. ́ ̣ ̀ ́ ̉ • Xói rửa do nước mưa: mưa có thể gây ra môt lượng đang kể xoi mon vach ̣ ́ ́ ̀ ́ đứng ven biên. Tuy nhiên nó con phụ thuôc vao tinh chât và mức độ lượng ̉ ̀ ̣ ̀́ ́ mưa.
12Chapter 9: Coatstal Hazards • Hoạt động của con người: khi con người tăng dong chay nà không kiêm ̀ ̉ ̉ soat môt cach cân thân thì có thể dân đên xoi mon vach đứng ven biên môt ́ ̣́ ̉ ̣ ̃ ́ ́ ̀ ́ ̉ ̣ ́ ̀ ̣ cach trâm trong. 5. Tai biến bờ biển và các công trình kiến trúc ( Coastal Hazds and Engineers structures) Các công trình kỹ thuật bảo vệ bờ biển bao gồm: đê biển, mỏ hàn, đê chắn sóng và đập chắn sóng. Chúng là các công trình quan trọng làm chậm sự xói mòn ven biển. Tuy nhiên, chúng có khuynh hướng can thiệp vào sự vận chuyển trầm tích dọc bờ biển gây lắng động trầm tích biển và xói mòn. 1.Đê biển ( seawalls) Đê biển là cấu trúc thẳng đứng hoặc gần thẳng đứng song song bờ, được thiết kế để bảo vệ môi trường sống của con người khỏi ành hưởng của thủy triều và sóng, ngăn chặn xói mòn, lũ lụt, bão. Đê biển là kết cấu của bê tong, đá tảng, gỗ hoặc chất liệu khác. Đê biển chỉ là một phần của hệ thống phòng thủ ven biển. Về cơ bản, đê biển hoạt động như một lớp nằm giữa những đoạn bờ biển quan trọng dễ bị tổn thương và đại dương. Tác động của sóng có thể bị đê biển chặn lại làm giảm xói mòn bờ biển nhưng cuối cùng đê biển sẽ bị phá vỡ do tác động lâu dài của sóng và thủy triều nên cần thường xuyên sửa chữa hoặc thay thế những đoạn đê bị vỡ. Đê biển cũng có thể cung cấp một không gian để giải trí
13Chapter 9: Coatstal Hazards Trong một số trường hợp để phá vỡ những đợt sóng cao mà nó có thể làm hỏng cấu trúc và đường giao thông trên bờ người ta phải xây thêm các rào cản thấp hơn trước đê để phá vỡ năng lượng sóng trước khi sóng đập vào đê Khi thiết kế đê cần phải xác định các thông số thủy lực của dòng chảy mặt, nó có ảnh hưởng đến kích thước và khả năng chịu lực của đê. Các thong số quan trọng là: mực nước tính toán, mực nước dâng do gió, các yếu tố của sóng( sóng do gió, sóng do tàu thuyền và các tác nhân khác). Ngoài ra, còn có hướng của dòng chảy mặt và hướng chuyển bùn cát đáy cũng ảnh hưởng tới các quá trình diễn biến bờ và an toàn của đê Tuy nhiên, một loạt các vấn đề môi trường xảy ra khi xây dựng đê biển như gây lắng đọng trầm tích, cản trở sự vận chuyển trầm tích biển, làm thay đồi cành quan ven biền vì thế việc xây dựng đê biển cần được tính toán cẩn thận 2. Mỏ hàn ( groins) Là những cấu trúc vuông góc với bờ biển có cấu trúc đường thẳng, chữ T hoặc chữ L. Nhiều mỏ hàn được gọi là nhóm hàn dọc bờ biển ( groin field) Chức năng: làm gián đoạn hoặc làm chậm sự di chuyển trầm tích dọc bờ biển, làm giảm dòng ven bờ và giữ cát ở bờ biển Mỏ hàn được xây dựng bằng đá, các khối betong, gỗ,.. Để kéo dài tuồi thọ của hang cần theo dõi thường xuyên, sửa chữa hoặc thay thế những chỗ hư hỏng Việc thiết kế và xây dựng hang yêu cầu sự tính toán cẩn thận của các nhà khoa học và các kỹ sư
14Chapter 9: Coatstal Hazards Quá trình xói mòn do mỏ hàn 3. Đê chắn sóng và đập chắn sóng ( breakerwater and jetties) Là công trình bảo vệ đường vào cảng, nơi neo đậu của tàu thuyền hoặc vùng bờ biển khi chịu tác động của sóng. Đê chắn sóng làm cản trở sự vận chuyển trầm tích biền, làm thay đổi cảnh quan ven biển, gây xói mòn. 4. Nuôi bờ ( beach nourishment) Nuôi bờ là tạo các bãi các nhân tạo ven biển nhằm bảo vệ các công trình ven biển khỏi sự tấn công của sóng Giữa năm 1970, thành phố biển Miami, Florida, những kỹ sư của U.S Army Corps bắt đầu một chương trình bồi đắp đầy tham vọng để bảo vệ khỏi những cơn bão và những vấn đề xói mòn bờ biển nguy hiểm mà nó bị trì hoãn từ năm 1950. Những bãi biển tự nhiên gần như biến mất từ năm 1950, và chỉ những túi cát nhỏ có thể được tìm thấy lien quan đến sự đa dạng của những công trình bảo vệ ven biển bao gồm đê biển và những vòm nhọn. Như sự biến mất của bãi biển, các khu nghỉ mát ven biển, bao gồm các khách sạn trở nên dễ bị tổn hại do bão xói mòn. Mục đích của những chương trình bồi dắp bãi biển ớ Miami là sản xuất những túi biển chắc chắn, vì thế một bãi biển rộng làm tăng sự bảo vệ khỏi những thiệt hại do bão. Dự án tốn khoảng 62 triệu đôla trên 10 năm và nuôi dưỡng khoảng 160000 m3 cát mỗi năm bổ sung thiệt hại do xói mòn. 1980, khoảng 18 triệu m3 cát được nạo vét và bơm từ chỗ để xây đắp ngoài khơi lên
15Chapter 9: Coatstal Hazards bãi biển, mở rộng thêm 200m bờ biển. Hình 9.8 mô tà bãi biển Miami trước và sau sự bồi đắp. Sự thay đổi được thấy rõ rệt. Phần băng qua được thiết kế cho dự án (hình 9.19) mô tả hệ thống đụn cát phía trước và con đường hep giữa hào và thành lũy có chức năng như một cái đệm khỏi sự xói mòn do sóng và những lợn sóng lớn do bão. Dự án Miami được mở rộng từ giữa đến cuối 1980 bao gồm sự hoàn lại đụn cát, mà nó lien quan đến việc thiết lập thảm thực vật tự nhiên trên đụn cát thể hiện trong hình 9.19. Những đụn cát chạy dọc theo những đường bộ đặt biệt được làm bằng cây và các khu vực khác của đụn cát được bảo vệ. Sự thành công của dự án bồi đắp bải biển ở Miami là nó có chức năng hơn 20 năm , thoát khỏi các cơn bão lớn từ 1979 đến 1992, được đảm bảo cho tới khi phương pháp điều khiển đoạn xói mòn xuất hiện Cuối 1990, hơn 600 km bờ biển ở Mỹ được nhận một số sự bồi đắp ngắn hạn, không phải tất cả sự bồi đắp đều chắc chắn có hiêu quả như ở bãi biển Miami. Ví dụ, vào năm 1982 thành phố biển New Jersey, sự bồi đắp một bãi biển tốn hơn 5 triệu đôla. Cát kéo dài 2-1/2 tháng thì bị xói mòn do bởi những cơn bão đi vào bãi biển. Nguyên nhân khác là những bãi cát ở Miami có thể chưa bị xói mòn do tốn nhiều chi phí hơn. Sự bồi đắp bãi biển gây nên những tranh luận, và một vài sự bồi đắp nhiều hơn “cát hiến tế” mà cuối cùng được rửa sạch do xói mòn.Tuy nhiên sự bồi đắp bãi biển trở thành phương pháp khôi phục lại và tạo nên .những bãi biển giải trí và bảo vệ bờ biển khỏi xói mòn. Điều cần thiết là ghi nhớ sự thành công và thất bại của các dự án và giáo dục cộng đồng về cái có thề được mong đợi từ sự bồi đắp bãi biển.
16Chapter 9: Coatstal Hazards Sơ đồ biểu diễn quá trình xói mòn do đê và đập chắn sóng 6. Hoạt động của con người, nhận định, đánh giá tai biến bờ biển. Vùng bờ biển Atlantic Nhiều hòn đảo chắn sóng đã biến đổi ít nhiều bởi sự sử dụng vì lợi ích của con người. Nhu cầu về đất ở thềm lục địa tại Atlantic cùng với sự phát triển khách sạn trên bề mặt khu bờ sông làm cho hệ thống những đụn cát tự nhiên của hòn đảo di chuyển đến nhiều vị trí khác nhau, dẫn đến những vấn đề xói lở bờ biển nghiêm trọng
17Chapter 9: Coatstal Hazards Biểu đồ thể hiện tỷ lệ xói mòn đo dọc theo bờ biển Delmarva The Gulf Coast ( bo vinh) Tác động của con người đã làm nảy sinh nguyên nhân của sự gia tăng tốc độ xói lở là do sự co rút của cơ cấu kĩ thuật bờ biển, sự lún đất là kết quả của khai thác nước ngầm và việc ngăn sông để cung cấp cát cho bãi biển The Great Lakes Mức độ nghiêm trọng của trượt lở phụ thuộc vào các yếu tố như • Có hay không sự có mặt của hệ thống đụn cát (đụn cát- bảo vệ bờ dốc trượt lở với tốc độ thấp), • Sự định hướng của đường bờ biển (khu vực bị lộ ra dễ bị trượt lở hơn bởi tác động của gió bão) • Sự rò rỉ nước ngầm(sự rò rỉ phụ thuộc vào vật liệu gốc của đất do vậy độ dốc thay đổi dẫn việc tăng tốc độ trượt lở)
18Chapter 9: Coatstal Hazards • Sự tồn tại của những cấu trúc bảo vệ (những cấu trúc này giúp ích cho một khu vực nhưng thường làm gia tăng tốc độ trượt lở của các vùng lân cận ) 9.8 Nhận thức và điều chỉnh tai biến bờ biển : 1/ Nhận thức về xói mòn bờ biển Xói mòn bờ biển như là một tai biến tự nhiên, việc nhận thức phụ thuộc vào kinh nghiệm của mỗi cá nhân. Một nghiên cứu về xói mòn bờ biển gần Bolinas,California, 24km về phía bắc cửa ra vịnh San Francisco cho rằng, trong tương lai, người dân sống gần bờ biển sẽ bị đe dọa rất nghiêm trọng do xói mòn. Những người dân ở đây mặc dù nhận thức đươc sự xói mòn, nhưng biết rất ít về tần số xảy ra và khi nào nó xảy ra, và mức độ nguy hiểm của nó . 2/Điều chỉnh tai biến bờ biển * Bão nhiệt đới: _Tai biến bờ biển nguy hiểm nhất là bão nhiệt đới. Chúng lấy đi hàng ngàn sinh mạng và gây thiệt hại hàng tỉ dola. - Con người thường không làm gì được trước sự xảy ra của cơn bão -Ở các nước đang phát triển, khắc phục hậu quả bằng cách: đánh giá khả năng xuất hiện, làm kiên cố các cấu trúc bảo vệ và ổn định đất tránh sạc lỡ xói mòn, sử dụng quỹ đất một cách phù hợp, sơ tán và cảnh báo khi bão xảy ra. * Lụt thủy triều: Sự kết hợp của triều cao và bão có thể gây ra trận lụt thủy triều nghiêm trọng ở các con sông. Những trận ngập lụt này xảy ra thường xuyên ở Luân Đôn dẫn đến việc người ta xây dựng đập xuyên qua sông Thames để chống lại những trận lụt này. * Xói mòn bờ biển :
19Chapter 9: Coatstal Hazards - Nuôi bờ theo xu hướng giống như quá trình tự nhiên -Thay đổi năng lượng sóng thông qua việc thiết kế các cấu trúc gần biển làm tiêu tan năng lượng sóng -Làm ổn định bờ biển thông qua các công trình như đê biển (seawalls) và groins -Thay đổi việc sử dụng đất Ngày nay, chúng ta đang tích cực điều chỉnh sự thiệt hại xói mòn bờ biển, gồm 2 con đường: - Thứ nhất là nổ lực tăng cường phòng thủ và kiểm soát các quá trình xói mòn. -Thứ hai là học cách sống chung với xói mòn thông qua việc nhanh chóng cải thiện môi trường và sử dụng hợp lý đầt ở vùng ven biển. Trong biện pháp này tất cả các cấu trúc ven biển tạm thời có thể bị phá hủy Bất cứ sự phát triển nào ở khu vực ven biển phải có sự thống nhất của cộng đồng hơn là ý kiến của một vài cá nhân. chấp nhận triết lý này đòi hỏi sự tôn trọng 5 nguyên tắc sau: 1.Sự xói lở bờ biển là một quá trình tự nhiên hơn là một tai biến thiên nhiên, xói lở xảy ra khi con người xây dựng những công trình ven biển. 2.Bất kì việc xây dựng trên đường bờ biển đều gây ra sự thay đổi, Môi trường biển luôn rất dễ bị biến đổi.Bất cứ sự can thiệp nào đến quá trình tự nhiên đều dẫn đến một loạt những biến đổi từ nhỏ đến lớn và những biến đổi đó thường gây hậu quả bất lợi. thật vậy các cấu trúc kĩ thuật như bờ đê và groins làm ảnh hưởng dòng chảy và lưu trữ trầm tích ở khu vực ven biển. 3.Ổn định khu vực ven biển thông qua các công trình. Xây dựng những kiến trúc dọc bờ biển thường có ý nghĩa trong việc bảo vệ tài sản. Với một vài ngoại lệ, như bờ biển dùng cho việc giải trí của hàng ngàn người suốt mùa du lịch, sự bảo vệ bờ biển có lợi cho tài sản của một số ít
20Chapter 9: Coatstal Hazards người. Điều này đang gây tranh cải bởi vì người ta cho rằng nó chỉ có lợi cho số ít cá nhân mà không có lợi cho cả cộng đồng và nó không công bằng khi bỏ ra lượng tài sản lớn của cả cộng đồng để bảo vệ tài sản của một số cá nhân. 4.Công trình kĩ thuật được thiết kế để bảo vệ bờ biển khỏi sự tàn phá đôi khi lại có tác dụng ngược lại. Các cấu trúc kĩ thuật thường xuyên làm thay đổi môi trường ven biển đến mức không còn là một bãi biển nữa. Vd: xây dựng những bờ đê lớn gây ra những tương phản và nhiễu loạn cuối cùng bờ biển bị di dời 5.Một công trình trên đường bờ biển đã được thiết kế khi đã phát triển thì thật khó có thể phục hồi, việc sữa chữa các cấu trúc cần chi phí rất lớn,Các công trình thường làm bờ biển rộng ra thêm. Ở một vài nơi đã đưa ra những giới hạn để ổn định bờ biển, khi biển mở rộng mức độ xói lở diển ra thì không có cấu trúc nào có thể đáp ứng được. Những cấu trúc đặc sắc ven biển cần được giữ nguyên trạng để lại cho thế hệ sau.