Ph©n ®Þnh d¶i ven bê theo c¸c yÕu tè KhÝ<br />
tîng thñy v¨n biÓn<br />
TS. NguyÔn ThÕ Tëng<br />
Trung t©m KTTV BiÓn<br />
1. Më ®Çu:<br />
Mét c¸ch tæng qu¸t d¶i ven bê lµ vïng biÓn ven bê mµ ë ®ã c¸c yÕu tè<br />
khÝ tîng thñy v¨n chÞu ¶nh hëng cña bê vµ vïng ®Êt l©n cËn. Sù ¶nh<br />
hëng cña bê ®Õn biÓn ®èi víi c¸c yÕu tè ®éng lùc nh sãng, dßng ch¶y,<br />
níc d©ng ... kh¸c víi c¸c yÕu tè tÜnh häc nh nhiÖt ®é, ®é muèi, oxy hßa<br />
tan vµ c¸c thµnh phÇn hãa häc cña níc biÓn.<br />
T¸c ®éng cña bê ®èi víi c¸c yÕu tè tÜnh häc ®îc thùc hiÖn th«ng qua<br />
®é s©u cña d¶i ven bê, híng cña ®êng bê. VÝ dô níc d©ng ë vïng bê cã<br />
®é s©u nhá lín h¬n vïng bê cã ®é s©u lín, dßng ch¶y ven bê thêng cã<br />
híng song song víi bê vµ tèc ®é biÕn ®æi nhanh theo híng vu«ng gãc víi<br />
bê.<br />
§Ó nghiªn cøu tæng hîp vïng ven bê cÇn quan t©m ®Õn sù kh¸c nhau<br />
gi÷a hai h×nh thøc t¸c ®éng cña bê ®èi víi biÓn võa tr×nh bµy. Tõ ®ã ®a ra<br />
mét kh¸i niÖm vÒ vïng ven bê cho phï hîp víi môc tiªu nghiªn cøu.<br />
1.1. Kh¸i niÖm d¶i ven bê tÜnh häc<br />
Nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu cÊu tróc th¼ng ®øng c¸c yÕu tè tÜnh häc<br />
cña níc biÓn ë nhiÒu khu vùc kh¸c nhau tõ xÝch ®¹o ®Õn hai cùc, tõ ven bê<br />
n¬i cã ®é s©u rÊt nhá ®Õn vïng biÓn kh¬i cã ®é s©u rÊt lín ®Òu thÊy r»ng<br />
toµn bé chiÒu dµy cña khèi níc tõ mÆt biÓn ®Õn ®¸y tån t¹i sù ph©n líp râ<br />
rÖt. Theo thø tù tõ mÆt ®Õn ®¸y gåm c¸c líp sau:<br />
Líp ho¹t ®éng<br />
Líp ®Öm ®¸y trung gian<br />
Líp níc s©u<br />
Líp ho¹t ®éng lµ líp níc trªn cïng ë ®ã lu«n lu«n x¶y ra c¸c qu¸<br />
tr×nh trao ®æi nhiÖt vµ bøc x¹ ®èi víi khÝ quyÓn. §Æc ®iÓm quan träng cña<br />
líp ho¹t ®éng lµ c¸c ®Æc trng nh nhiÖt ®é, ®é muèi, oxy hßa tan biÕn ®æi<br />
víi c¸c chu kú kh¸c nhau, ®Æc biÖt lµ chu kú ng¾n (chu kú ngµy).<br />
ë vïng biÓn kh¬i, sù trao ®æi theo ph¬ng th¼ng ®øng thêng chiÕm<br />
u thÕ. HÇu hÕt c¸c dao ®éng trong líp níc ë vïng biÓn kh¬i ®Òu xuÊt ph¸t<br />
tõ mÆt biÓn vµ ®îc truyÒn xuèng s©u.<br />
1<br />
Qu¸ tr×nh lan truyÒn c¸c dao ®éng tõ mÆt xuèng s©u ®Òu x¶y cïng víi<br />
viÖc gi¶m biªn ®é vµ chËm pha so víi trªn mÆt. Vïng ¶nh hëng, ngoµi yÕu<br />
tè biªn ®é cßn phô thuéc vµo chu kú cña c¸c dao ®éng. Chu kú cña dao<br />
®éng cµng lín th× sù t¾t dÇn theo ®é s©u cµng nhá vµ dao ®éng truyÒn ®îc<br />
tíi líp cã ®é s©u lín. C¸c dao ®éng cã chu kú ngµy chØ tån t¹i trong líp<br />
níc trªn mÆt. Líp nµy ®îc gäi lµ líp níc ho¹t ®éng.<br />
Líp níc n»m díi líp ho¹t ®éng kh«ng cã c¸c dao ®éng víi chu kú<br />
ngµy mµ chØ cßn l¹i c¸c dao ®éng cã chu kú lín h¬n. Líp nµy ®îc gäi lµ<br />
líp trung gian hay líp ®Öm.<br />
Líp níc s©u lµ líp níc n»m díi líp ®Öm. T¹i ®©y kh«ng tån t¹i c¸c<br />
dao ®éng ®îc truyÒn tõ mÆt xuèng. C¸c quan tr¾c t¹i c¸c líp s©u còng ph¸t<br />
hiÖn r»ng trong líp níc nµy tån t¹i c¸c dao ®éng víi chu kú kh¸c nhau.<br />
Nhng c¸c dao ®éng ®ã chØ liªn quan ®Õn lùc t¹o triÒu hay sãng néi, lµ sãng<br />
xuÊt hiÖn trªn mÆt ng¨n c¸ch gi÷a c¸c líp níc ®ång nhÊt, t¹i ®©y cã sù<br />
thay ®æi cña mËt ®é níc gi÷a c¸c líp.<br />
Trong H¶i d¬ng häc tïy theo cã tån t¹i hay kh«ng tån t¹i líp níc<br />
s©u mµ ngêi ta chia mÆt biÓn thµnh hai vïng: vïng níc s©u vµ vïng níc<br />
n«ng ven bê.<br />
Trong d¶i ven bê biÓn c¸c dao ®éng trong níc kh«ng chØ liªn quan<br />
®Õn qu¸ tr×nh trao ®æi theo ph¬ng th¼ng ®øng mµ cßn liªn quan ®Õn c¸c<br />
qu¸ tr×nh trao ®æi n»m ngang. ChÝnh qu¸ tr×nh trao ®æi theo ph¬ng n»m<br />
ngang mµ vïng níc n«ng ven bê bÞ ph©n hãa m·nh liÖt. Mét ®Æc ®iÓm<br />
quan träng cña d¶i ven bê lµ chÞu ¶nh hëng m¹nh cña c¸c vïng ®Êt l©n<br />
cËn. Trong c¸c dßng trao ®æi gi÷a biÓn vµ ®Êt th× sù trao ®æi níc cã ý<br />
nghÜa quan träng nhÊt, liªn quan ®Õn sù h×nh thµnh d¶i níc n«ng ven bê.<br />
Líp biªn ven bê thùc chÊt lµ mét vïng níc víi c¸c ®Æc trng vËt lý, hãa<br />
häc vµ sinh vËt rÊt kh¸c so víi vïng níc ngoµi kh¬i. §©y lµ vïng chuyÓn<br />
tiÕp cña hai khèi níc tõ trong s«ng ®æ ra vµ tõ ngoµi kh¬i truyÒn vµo.<br />
Nh÷ng vïng ven bê cã ®é s©u lín, c¸c qu¸ tr×nh ®éng lùc khu vùc kh«ng<br />
thÓ ph¸ vì ®îc sù ph©n líp ®é muèi theo ph¬ng th¼ng ®øng th× qu¸ tr×nh<br />
®éng lùc biÓn chiÕm u thÕ.<br />
Nh÷ng vïng biÓn xa bê, n¬i kh«ng cã ¶nh hëng cña ®Êt, giíi h¹n<br />
díi cña líp ®Öm chØ phô thuéc vµo qu¸ tr×nh lan truyÒn theo chiÒu th¼ng<br />
®øng vµ ®é s©u cña líp níc ®Öm quan tr¾c ®îc lµ chØ thÞ quan träng ®Ó<br />
x¸c ®Þnh giíi h¹n gi÷a vïng níc s©u vµ vïng níc n«ng. §iÒu nµy còng cã<br />
thÓ ¸p dông cho d¶i níc n«ng ven bê mµ ë ®ã kh«ng chÞu ¶nh hëng cña<br />
níc s«ng, vÝ dô nh khu vùc miÒn nam Trung Bé ch¼ng h¹n.<br />
2<br />
T¹i vïng cöa s«ng, ®é dµy cña líp ®Öm vµ líp ho¹t ®éng kh«ng chØ<br />
phô thuéc vµo sù trao ®æi theo chiÒu th¼ng ®øng mµ cßn c¶ theo ph¬ng<br />
n»m ngang. Do hai dßng trao ®æi nµy lµm cho ®é s©u cña líp ®Öm vïng cöa<br />
s«ng biÕn ®æi rÊt phøc t¹p. Trong vïng cöa s«ng, d¶i ven bê theo chiÒu n»m<br />
ngang lµ r×a cña lìi níc s«ng lan ra, giíi h¹n nµy x¸c ®Þnh ®îc nhê c¸c<br />
dÊu hiÖu gi¶m ®é muèi vµ nhiÖt ®é trong mïa hÌ.<br />
Tãm l¹i, sù t¹o thµnh d¶i níc n«ng lµ kÕt qu¶ t¸c ®éng tæng hîp cña<br />
c¸c nh©n tè cã nguån gèc lôc ®Þa vµ biÓn nh dßng ch¶y cña c¸c hÖ thèng<br />
s«ng, hoµn lu dßng ch¶y gÇn bê, ®Þa h×nh vïng ven bê vµ c¸c qu¸ tr×nh khÝ<br />
tîng thñy v¨n biÓn kh¸c.<br />
1.2. Kh¸i niÖm d¶i ven bê ®éng häc<br />
T¸c ®éng cña ®Êt ®èi víi c¸c yÕu tè ®éng häc biÓn nh sãng, dßng<br />
ch¶y, níc d©ng th«ng qua ®é s©u vµ híng cña ®êng bê. ¶nh hëng cña<br />
®é s©u ®èi víi c¸c yÕu tè ®éng häc cã c¸c ®iÓm ®¸ng chó ý sau:<br />
Theo lý thuyÕt, sãng chØ chÞu t¸c ®éng cña ®¸y biÓn khi ®é s©u cña<br />
biÓn nhá h¬n 1/2 ®é dµi sãng. VÝ dô sãng cã chu kú 7s th× ®¸y biÓn chØ h¹n<br />
chÕ sù ph¸t triÓn cña sãng khi ®é s©u nhá h¬n 38m.<br />
C¸c kÕt qu¶ tÝnh sãng cho thÊy r»ng giã víi tèc ®é 20 m/s còng chØ t¹o<br />
ra ®îc sãng víi chu kú trung b×nh kh«ng vît qu¸ trÞ 8s (c¸c tr¹m h¶i v¨n<br />
cha quan tr¾c ®îc sãng cã chu kú > 8s). Víi chu kú 8s, ®é s©u ¶nh hëng<br />
®Õn sãng sÏ lµ 50m. ë biÓn giã cã tèc ®é trªn 20m/s kh«ng ph¶i lµ trêng<br />
hîp hay gÆp (theo kÕt qu¶ quan tr¾c ë tr¹m Cån Cá, trung b×nh trong 1 n¨m<br />
chØ quan s¸t ®îc tõ 2 – 3 lÇn cã tèc ®é giã trªn 20m/s). Do vËy chóng ta cã<br />
thÓ lÊy ®êng ®¼ng s©u 50m lµ giíi h¹n vïng biÓn ven bê ®èi víi sãng.<br />
§é cao níc d©ng tû lÖ nghÞch víi ®é s©u biÓn, do vËy níc d©ng ven<br />
biÓn phô thuéc chñ yÕu vµo khu vùc gÇn bê n¬i cã ®é s©u nhá. C¸c kÕt qu¶<br />
nghiªn cøu trªn c¸c m« h×nh sè trÞ vÒ ¶nh hëng cña khu vùc ngoµi kh¬i<br />
®Õn níc d©ng b·o vïng ven bê cho thÊy r»ng nÕu ®é s©u ngoµi ®êng ®¼ng<br />
s©u 50m ®Òu b»ng 50m th× chªnh lÖch gi÷a kÕt qu¶ tÝnh to¸n theo ph¬ng<br />
¸n nµy so víi kÕt qu¶ tÝnh theo ph¬ng ¸n cho ®é s©u ngoµi ®êng ®¼ng s©u<br />
50m lµ ®é s©u thùc kh«ng vît qu¸ 7%.<br />
¶nh hëng cña ®êng bê ®Õn tèc ®é dßng ch¶y chØ thÓ hiÖn ë d¶i gÇn<br />
bê, n¬i cã ®é s©u nhá. Do ®ã giíi h¹n cña d¶i ven bê xÐt theo yÕu tè dßng<br />
ch¶y ph¶i nhá h¬n giíi h¹n ®èi víi sãng vµ níc d©ng.<br />
T¸c dông cña ®é s©u víi thñy triÒu thuéc vµo lo¹i t¸c ®éng cã quy m«<br />
lín. Do vËy t¸c ®éng ®é s©u cña khu vùc nhá ven bê kh«ng thÓ hiÖn râ lªn<br />
3<br />
chÕ ®é triÒu vïng ven bê. §Ó lµm s¸ng tá vai trß cña ®Þa h×nh (trong ®ã cã<br />
®é s©u) ®èi víi thñy triÒu, chóng ta nghiªn cøu dao ®éng triÒu trong mét<br />
kªnh mµ mét ®Çu nèi víi biÓn vµ ®Çu kia kÝn.<br />
Sãng triÒu truyÒn tõ biÓn vµo kªnh, khi ®Õn cuèi kªnh sãng triÒu ph¶n<br />
x¹ l¹i. Sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹ t¹o thµnh sãng ®øng. §é lín cña sãng ®øng<br />
t¹i c¸c ®iÓm kh¸c nhau trªn kªnh rÊt kh¸c nhau. N¬i dao ®éng triÒu lín gäi<br />
lµ bông sãng, n¬i kh«ng cã triÒu gäi lµ ®iÓm nót. Nh vËy dao ®éng triÒu<br />
phô thuéc nhiÒu vµo vÞ trÝ chø kh«ng ph¶i ®é s©u. So s¸nh ®é s©u t¹i vïng<br />
biÓn ThuËn An, Cöa ¤ng vµ Quy Nh¬n ta thÊy r»ng, ®é s©u cña ThuËn An<br />
nhá h¬n ®é s©u cña Quy Nh¬n, nhng lín h¬n ®é s©u cña Cöa ¤ng song ®é<br />
lín triÒu ë ThuËn An l¹i nhá nhÊt trong ba ®Þa ®iÓm nãi trªn.<br />
Dao ®éng triÒu trong mét khu vùc biÓn phô thuéc rÊt phøc t¹p vµo ®é<br />
s©u. NÕu thñy triÒu cã chu kú lµ th× ®èi víi c¸c khu vùc cã chu kú dao<br />
®éng riªng 0 b»ng th× ë ®ã dao ®éng triÒu cã biªn ®é rÊt lín hay cßn gäi<br />
lµ hiÖn tîng céng hëng.<br />
Theo lý thuyÕt dao ®éng sãng, ®èi víi kªnh cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt víi<br />
®é s©u kh«ng ®æi H vµ chiÒu dµi L th× chu kú dao ®éng riªng 0 ®îc tÝnh<br />
b»ng c«ng thøc sau:<br />
2L<br />
0 (1.2a)<br />
gH<br />
<br />
NÕu ®é s©u cña kªnh thay ®æi, víi ®é s©u H lµ mét hµm phô thuéc vµo<br />
täa ®é däc theo trôc cña kªnh:<br />
H H x (1.2b)<br />
th× chu kú dao ®éng riªng 0 ®îc tÝnh theo c«ng thøc:<br />
L<br />
dx<br />
0 2 (1.2c)<br />
0 gH x <br />
<br />
Tõ c«ng thøc (1.2a) vµ (1.2c) cho thÊy r»ng:<br />
Dao ®éng triÒu kh«ng phô thuéc ®¬n ®iÖu vµo ®é s©u, kh«ng ph¶i<br />
®é s©u cµng lín th× dao ®éng triÒu cµng m¹nh hoÆc ®é s©u cµng nhá th× dao<br />
®éng triÒu cµng m¹nh. Dao ®éng triÒu chØ m¹nh khi cã ®é s©u thÝch hîp.<br />
Chu kú dao ®éng riªng 0 quyÕt ®Þnh chÕ ®é triÒu cña mét khu vùc<br />
vµ nã ®îc x¸c ®Þnh b»ng tÝch ph©n (1c 2c). §iÒu nµy chøng tá r»ng thñy<br />
triÒu bÞ chi phèi bëi quy m« lín, do ®ã ®Þa h×nh cña mét khu vùc nhá kh«ng<br />
quyÕt ®Þnh tÝnh chÊt triÒu cña chÝnh khu vùc ®ã.<br />
<br />
4<br />
Víi ®Æc ®iÓm ®ã ta cã thÓ ®i ®Õn kÕt luËn r»ng khi x¸c ®Þnh giíi h¹n<br />
cña d¶i ven bê kh«ng nªn t×m giíi h¹n ®ã th«ng qua dÊu hiÖu thñy triÒu.<br />
Theo lý thuyÕt trªn tån t¹i kh¸i niÖm vÒ d¶i ven bê: d¶i ven bê ®éng<br />
häc (L®) vµ d¶i ven bê tÜnh häc (Lt) ®Ó thuËn lîi chóng ta nªn chän lÊy mét<br />
d¶i ven bê duy nhÊt, ®ã lµ d¶i ven bê cã chiÒu réng lµ L víi L=max(Lt, K®).<br />
1.3. X¸c ®Þnh giíi h¹n d¶i ven bê<br />
D¶i ven bê cã hai giíi h¹n:<br />
Giíi h¹n vÒ phÝa ®Êt liÒn - ®êng bê<br />
Giíi h¹n vÒ phÝa biÓn<br />
Trong phÇn nµy, sÏ x¸c ®Þnh giíi h¹n vÒ phÝa biÓn ®èi víi c¸c yÕu tè<br />
nh ®é muèi, c¸c tÝnh chÊt hãa häc vµ m«i trêng níc (gäi lµ c¸c yÕu tè<br />
tÜnh häc) kh«ng trïng víi c¸c yÕu tè ®éng häc nh sãng, dßng ch¶y, níc<br />
d©ng.<br />
ChØ c¨n cø vµo tÝnh khoa häc thuÇn tóy th× d¶i ven bê dïng ®Ó nghiªn<br />
cøu tæng hîp c¸c yÕu tè võa ®éng häc võa tÜnh häc ph¶i lÊy giíi h¹n ngoµi<br />
cïng, tøc lµ:<br />
L = max (Lt, L®)<br />
L – ChiÒu réng cña d¶i ven bê tæng hîp.<br />
Lt – ChiÒu réng cña d¶i ven bê ®èi víi c¸c yÕu tè tÜnh häc.<br />
L® - ChiÒu réng cña d¶i ven bê ®èi víi c¸c yÕu tè ®éng häc.<br />
ViÖc x¸c ®Þnh nµy kh«ng chØ gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò lý luËn mµ cßn<br />
nh»m môc ®Ých phôc vô nghiªn cøu chÕ ®é khÝ tîng thñy v¨n biÓn ë mét<br />
vïng cã tÇm quan träng vÒ mÆt kinh tÕ biÓn, x· héi vµ quèc phßng. V× vËy,<br />
viÖc x¸c ®Þnh giíi h¹n vÒ phÝa biÓn cã ý nghÜa thùc tiÕn vµ khoa häc to lín.<br />
C¸c yÕu tè ®éng häc nh sãng, dßng ch¶y ë nh÷ng n¬i xa bê kh«ng<br />
thÓ hiÖn râ ¶nh hëng cña bê. Do vËy giíi h¹n gi÷a vïng bê vµ biÓn kh¬i<br />
kh«ng râ rµng vµ trong thùc tÕ còng kh«ng cÇn ph©n ®Þnh giíi h¹n nµy víi<br />
®é chÝnh x¸c cao.<br />
§èi víi c¸c yÕu tè tÜnh häc, nhÊt lµ c¸c khu vùc chÞu ¶nh hëng cöa<br />
s«ng th× giíi h¹n nµy thÓ hiÖn kh¸ râ rµng. Trong thùc tÕ, giíi h¹n nµy rÊt<br />
cÇn biÕt v× nã ®ãng mét vai trß quan träng trong sù ph¸t triÓn cña c¸c lo¹i<br />
h¶i s¶n vµ sinh vËt biÓn kh¸c.<br />
ViÖc ph©n ®Þnh giíi h¹n vÒ phÝa biÓn cña d¶i ven bê dùa trªn c¸c<br />
nguyªn t¾c:<br />
5<br />
Trong khu vùc níc n«ng, kh«ng chÞu ¶nh hëng nhiÒu cña níc<br />
s«ng. §èi víi vÞnh B¾c Bé th× giíi h¹n vÒ phÝa biÓn lµ giíi h¹n cña c¸c yÕu<br />
tè ®éng häc vµ lÊy ®êng ®¼ng s©u 50m lµ ®iÓm xa nhÊt cña d¶i ven bê.<br />
Trong khu vùc níc s©u, Ýt chÞu ¶nh hëng cña dßng ch¶y tõ s«ng<br />
ra, ë ®ã d¶i ven bê rÊt hÑp, ch¼ng h¹n khu vùc trung vµ nam Trung Bé<br />
(vïng 4) d¶i ven bê ®îc chän theo ®é s©u lín (chç gÆp nhau gi÷a c¸c<br />
®êng ph©n bè th¼ng ®øng cña nhiÖt ®é trong n¨m).<br />
C¸c vïng cã ¶nh hëng cña dßng ch¶y trong s«ng th× giíi h¹n vÒ<br />
phÝa biÓn lµ giíi h¹n cña lìi níc s«ng vÒ mïa lò. Giíi h¹n nµy ®îc x¸c<br />
®Þnh qua viÖc nghiªn cøu ph©n bè nhiÖt ®é, ®é muèi cña c¸c mÆt c¾t vu«ng<br />
gãc víi bê. Giíi h¹n nµy ®îc chän lµ khu vùc cã gradient ®é muèi trªn<br />
mÆt theo híng vu«ng gãc víi bê lµ lín nhÊt:<br />
S <br />
Max 0 <br />
n <br />
S0 - lµ ®é muèi tÇng mÆt.<br />
<br />
n - híng vu«ng gãc víi ®êng bê.<br />
KÕt qu¶ ph©n vïng d¶i ven bê ViÖt Nam theo c¸c yÕu tè khÝ tîng<br />
thñy v¨n ®îc thÓ hiÖn trong b¶ng 1.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
6<br />
B¶ng 1. Ph©n vïng d¶i ven bê biÓn ViÖt Nam.<br />
<br />
MiÒn Khu vùc Vïng<br />
<br />
Sè Tªn Giíi h¹n Sè Tªn Giíi h¹n Sè Tªn Giíi h¹n<br />
1 MiÒn Tõ Mãng C¸i 1 VÞnh B¾c Bé Mãng C¸i - ®Ìo 1 B¾c vÞnh B¾c Bé Mãng C¸i – Hßn<br />
B¾c ®Õn ®Ìo H¶i H¶i V©n DÊu<br />
V©n<br />
2 §ång b»ng miÒn B¾c Hßn DÊu - ®Ìo<br />
Ngang<br />
3 Nam vÞnh B¾c Bé §Ìo Ngang - ®Ìo<br />
H¶i V©n<br />
2 MiÒn Tõ ®Ìo H¶i 2 MiÒn Trung §Ìo H¶i V©n – 4 MiÒn Trung §Ìo H¶i V©n –<br />
Nam V©n ®Õn Hµ mòi Kª Gµ mòi Kª Gµ<br />
Tiªn<br />
3 Vòng Tµu – Mòi Kª Gµ - Cµ 5 Vòng Tµu – C«n §¶o Mòi Kª Gµ - mòi<br />
C«n §¶o M©u Cµ M©u<br />
4 VÞnh Th¸i Lan Cµ Mau – Hµ Tiªn 6 VÞnh Th¸i Lan Mòi Cµ M©u - Hµ<br />
Tiªn<br />
7<br />