Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Đánh giá khả năng sóng thần ảnh hưởng đến vùng bờ biển Việt Nam

Mục tiêu của Luận Văn là đánh giá khả năng sóng thân ảnh hưởng đến bờ biển Việt Nam từ kết quả mô phỏng sự hình thành và lan truyềnsóng than trên đại dương đến bờ biển nước ta theo các k

TRUONG DAI HOC BACH KHOAKHOA KY THUAT XAY DUNG

py

NGUYEN THI MINH LY

DANH GIA KHA NANG SONG THAN ANH HUONG

Chuyên ngành: Xây dựng công trình biển

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRUONG ĐẠI HỌC BACH KHOA —DHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS NGUYEN DANH THẢO

Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS TS LÊ VĂN DUC

4.TS PHAM NGOC

5 TS NGUYEN DANH THẢOXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV va Trưởng Khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

Tp.HCM, ngày 02 thang 12 năm 2013

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: NGUYÊN THỊ MINH LÝ Phái: Nữ

Ngày, thang, năm sinh: 31 / 07 / 1989 Nơi sinh: An Giang

Chuyên ngành: Công Trình Biển MSHV: 12020445I- TÊN DE TÀI: ĐÁNH GIÁ KHẢ NANG SÓNG THAN ANH HUONG DEN VUNG BO

BIEN VIET NAM.I- NHIEM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Nghiên cứu lý thuyết thành tao và lan truyền sóng than.- Ap dụng tính toán cho 13 kịch bản động dat gây sóng thần của Bộ Tài nguyên và Môi

trường cho vùng bờ biển Việt Nam.- Khao sát thực trạng phòng tránh sóng thần ở Việt Nam.II- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/06/2013

IV-NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 22/11/2013V- CÁN BỘ HƯỚNG DÂN: TS NGUYÊN DANH THẢO

Nội dung và đề cương Luận Văn Thạc Sĩ đã được hội đồng Chuyên Ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

QUAN LÝ CHUYEN NGANH

Trong suốt quá trình làm luận văn, được sự hướng dẫn nhiệt tình va chu đáo của thay NguyễnDanh Thảo em đã hoàn thành luận văn tốt nhất trong khả năng của mình.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Danh Thảo đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để emhoàn thành tốt luận văn Với những kinh nghiệm và kiến thức quý báo mà thây đã truyền đạt choem sẽ là hành trang cho em sau khi tốt nghiệp

Em rat cảm ơn đến thầy Trần Thu Tâm và toàn thé thay cô trong ngành Cảng — Công trìnhbiển và khoa Kỹ thuật Xây dựng - trường Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh, tuy không trựctiếp hướng dẫn em trong luận văn nhưng đã tận tình dạy bảo, hướng dẫn, giúp đỡ em trong quátrình học tập Đó là những đóng góp không nhỏ giúp em hoàn thành tốt luận văn

Ngoài ra, em cũng gửi lời cảm ơn đên các bạn đã cùng sát cánh với em, giúp đỡ, động viên,góp ý kiên đê em hoàn chỉnh luận văn.

Đặc biệt, con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ba mẹ đã ting hộ, giúp đỡ, động viên, quantâm và nuôi dưỡng con trong suốt thời gian di học

Mặc dù đã cô gắng nhiều nhưng do thời gian làm luận văn tương đối ngăn, kién thức còn hạnchế nên luận văn của em không tránh khỏi sai sót, mong quý thây cô chỉ dẫn thêm

Cuối cùng, em xin chúc cho nhà trường luôn gặt hái nhiều thành công, xứng danh là mộtngôi trường lớn của cả nước, là một ngôi trường mà tất cả các học sinh đều mơ ước Em kínhchúc ba mẹ, quý thay cô, va bạn bè lời chúc sức khỏe, thành công

Em xin chân thành cảm on!

TP.Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 12 năm 2013

Học viên thực hiện

NGUYÊN THỊ MINH LÝ

MỤC LỤC¡90910 iDANH MỤC BANG BIÊU 7022012211111 TT n Tnhh hà iiDANH MỤC HÌNH 0000020221122 nh nh nen nh va iiKY HIEU SU DỤNG 0022000121 n ng n TT nh ng VCHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU DE TÀI 25-52 E2ESE2EEE2EEEEEE5E121215712111211121211111E 11112 |

II ĐẶT VAN ĐỈ: - S212 ng 1211121112121 21111110111 rre A12_ MỤC DICH VA PHAM VI NGHIÊN CỨU: wo.ecsceeccccscccesessesesseesseescssesesessesssseseesesee 2

1.2.1 Mục đích nghiÊn CỨU: cG S112 kg ng He 21.2.2 Pham vi nghiên CỨU: <5 E920 ng ng nh 2

CHUONG 2 TONG QUAN VE DE TÀI 1-5 S221 1 21215 212111215 112127111211111 1111k.4

2.1 TONG QUAN SÓNG THÂN: - 2 S221 E121 12152111211 21212121 111121112 xe 42.1.1 Khái niệm sóng thÂẦn: -¿- 5:52 2EEE212EE212122121211 2121212111211 42.1.2 Nguyên nhân hình thành sóng thân: - ¿2-52 2 ++22+x+s£+x+zzzxzzczx2 42.13 Đặc điểm của sóng thân: ¿2-5222 S212EE212122121211 1121211111111 xe re 62.1.4 Một số trận sóng than trong lịch sử thế giới: ¿2-5 2+x+s++xzzczxszcrx2 722_ CÁC NGUON ĐỘNG ĐẤT CÓ KHẢ NANG GAY SÓNG THAN TREN BIEN

000) ẻ 4dA 82.2.1 Các đới hút chìm trên vùng ria phía đông và đông nam Biển Đông: 112.2.2 Cac đới đứt gay trên các vùng ria Tây và Tay bac Biển Đông: 13223 Doi đứt gãy trên ria Đông Nam Biển DOng? 0 ceceecccseseeseseseeseseseeeeseees 1423 TINH HÌNH NGHIÊN CUU SONG THAN TRONG NƯỚC VA THE GIOL 152.3.1 Một số nghiên cứu trong nước về sóng thẩn: ¿- - 25252 5x+szczxczzcxe2 15

CHƯƠNG 3 LÝ THUYET VÀ PHƯƠNG PHAP TÍNH TOÁN 252 sccczxccs¿ 243.1 LÝ THUYET DONG ĐẤTT: SE 122121511 21212711111211121111 01110101211 243.2 LÝ THUYET SÓNG: - <2 21212 521212121112111111112711121111 111111110 293.3 PHƯƠNG PHAP SAI PHAN LEAP-FROG: 55-552 c2 22trrrrrrrrea 32

3.3.1 Công thức sai phân theo Taylor: - 2 E112 1999 11 vn rrưy 323.3.2 _ Công thức sai phân leap — ÍTOg: - - LH ngờ 33

3.3.3 Công thức vi phân được thiết lập theo phương pháp sai phân leap — frog: 393.4 DIEU KIỆN BAN ĐẦU VA DIEU KIEN BIEN: 5- 525cc csscccs2 Al3.4.1 _ Điều kiện ban đâầu: -¿- + ¿S252 222x221 2121121212121 21.121 ke 413.4.2 — Điều kiện biên: 5-5 CS S221 12 12121 1101011111101 12110120116 ro 42CHUONG 4 CHƯƠNG TRÌNH MO PHONG SỰ PHÁT SINH VA LAN TRUYEN SÓNG

THAN 1 221 1212151111211 2121221211121 11121101211 0111 2110121111121 1111 211cc 444.1 SƠ ĐỎ MÔ PHONG SÓNG THÂN: 5-5: 222122 22122121212712121 12c 44A.2 SỐ LIEU DIA HỈÌNH: - 5-52 1 SE 1 E5 12E21211121211 1111271012111 11t 454.2.1 Phạm vi tính toán lan truyền sóng than ở biển Đông Việt Nam: 454.2.2 Xử lý số liệu địa hình: ¿5-5222 12221211 212182121211112111 2121212 te 4643 MÔ HÌNH DỊCH CHUYEN PHAY: - 522 2SE2E2E2E2EEEEEEE 1212121211 re 484.3.1 Số liệu đầu vào: :- + 5-2121 1S 1211111212111 0111111211012 0211 0121111 ro 48

43.2 Chức năng chương trình con (subroutine): - - <5 kssseerrsss 485

4.3.3 Sơ đồ tính dịch chuyển phay: -¿- 5-5: 5S 32221921 218112121212111 21212 xe 494.3.4 _ Kết quả tính toán: :-c- 5: t2 3 1211212111212112121111212111121 1 1e 5044 MÔ PHỎNG LAN TRUYEN SÓNG THÂN: - 2-72 Scc222ccscrczxersered 504.4.1 _ Số liệu đầu Vào: :-L- S221 E221 1 12121111 0111112121101212 0211012101112 ro 50

44.2 Chức năng các chương trình con (subrOUfIT): - 5-55 S+ + ks+sseeesss 50

4.43 Chương trình mô phỏng cho | khu vực lớn với bước lưới không đổi: 51

Muc Luc

AVTH: Nguyễn Thị Minh Lý - MSHV: 12020445

CHƯƠNG 5 KET QUA TÍNH TOÁN -:- 5-51 S22 1122151121111 212127121211 11211121012 52

5.1 KẾT QUÁ ĐỘNG DAT DO DỊCH CHUYEN PHAY: 52 5-522c+cccxzsec 52

5.1.1 Doi hút chìm Manilar - - - 22c 1111320211111 1111130 111115 111kg cu 525.1.2 _ Đới hút chìm RyuVU: s1 HH Hàn 535.13 Dut gay Nam Trung BỘ: Ăn ng ngài 555.1.4 Dutt gay Hải Nam: - - - 2G HH ng nọ ng kg 55

52_ KẾT QUÁ LAN TRUYEN SONG THÂN: 252221 2ESEE2EE2EEEEErrrree 56

5.2.1 Kichbản4: - 2c Sc 2t E21 1211111112212 111 re 565.2.2 Kich bản 5: c2 TH E1 H11 122121121 rrre 615.23 Kịch bản 102 cecceccceccccccsscsesesscscsscsecscsecsucsvsecsvescsucsssassvssesucsessesnsavsevseavsecesees 695.2A Kịch bản lÍ: c 2< E2 E212 21 1121211212211 ree 795.2.5 Kịch bản 132 c.ccccccccecccccccssessesssecscesesecsssecsucsvsscsvcessussssessvssesucsvsaesnsavsevseasseseeaes 81

5.2.6 _ Thời gian lan truyền từ nguồn đến bờ ứng với 13 kịch ban động dat: 875.2.7 _ Chiều cao sóng lớn nhat đến bờ ứng với 13 kịch bản động đất: 89CHƯƠNG 6 THỰC TRANG PHONG CHONG SONG THAN Ở VIỆT NAM 9]

6.1 HỆ THONG CANH BAO SOM SONG THAN: o cscsccscscssesscsessesessesesseseseesesesseaes 916.2 DIEN TAP PHONG CHONG SONG THAN: ccccscsccscseseccesescseseeesseseseseseesesenen 96CHUONG 7 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, 2-2-5 2E2ESEE2EEEE2EEEE E511 212127121121 2E xee 99

TL KẾT LUANS? wecccecccccccccccescsesscscssescsscscsscscscscssscsssesssusscsnsicscsscsssucsvsecscsvsscavsessvaneasevees 997.2 KIÊN NGHỊ: - 5-5 S22 SE 19221515 2121271111111112111101150121211 012111111 re 100TÀI LIEU THAM KHẢO 2002122122111 nh n nh nh nêu 101

PHU LUC Looe ieee ccc cece cece eccccceeeceeeeeceecesceeeessueseseeeessreeeesuseesenssstinsesieeessineees 104

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Trong những năm gan đây, thảm hoa tự nhiên xuất hiện ngày càng tăng trên thế giới Mộttrong những thảm họa gây nguy hiểm đến khu vực ven bờ biển là sóng than Năm giáp biểnDong, bờ biển Việt Nam có nguy cơ tiềm tàng gánh chịu thảm họa sóng than, vì vậy can có sự

quan tâm của các cơ quan chức năng Nhà nước Mục tiêu của Luận Văn là đánh giá khả năng

sóng thân ảnh hưởng đến bờ biển Việt Nam từ kết quả mô phỏng sự hình thành và lan truyềnsóng than trên đại dương đến bờ biển nước ta theo các kịch bản động đất gây sóng thần và sửdụng lý thuyết nước nông vận dụng phương pháp sai phân nhảy cóc Kết qua phân bố chiều caosóng và thời gian lan truyền đến bờ biển cho thay răng hiểm họa sóng than tại Việt Nam là đánglưu ý và cần có thêm nhiều nghiên cứu cụ thể hơn

ABSTRACT

The number of natural disasters around the world has trended to increase in recent years Incoast area, tsunami is one among the main natural disasters Facing the East Sea, the Vietnamcoast has been recognized to have the potential to generate devastating tsunami, thus it requires aconsideration of government This thesis aims to evaluate possibilities of tsunami occurrence atVietnam coast according to the results of the simulation computation of generation andpropagation of tsunami in the East Sea under tsunami source scenarios using numerical modelwhich is based on shallow water equation with leap-frog scheme to compute propagation wave.The numerical results show the distribution of the maximum tsunami height and arrival timealong the Vietnam coast The results reveal that tsunami hazards in Vietnam are significant and itis necessary to have more careful researches in detail.

Tóm tat luận văn i

DANH MỤC BANG BIEUBảng 1.1 Các thông số động dat sóng than theo các kịch bản - 22 2©s+c+z++zzzxzxee: 3Bảng 2.1 Tóm tat kết quả sóng than 13 kịch bản - 25522 2E2E£E2E£z2ESEEEEeErkererres 18Bảng 5.1 Thời gian lan truyền sóng thân đến ven bờ biển Việt Nam theo 13 kịch bản 87

DANH MUC HINH VEHình 1.1 Vi trí động đất của 13 kịch bản động đất gây sóng than cho biển Đông Việt Nam 2Hình 2.1 Ban đồ các mảng kiến tạo của trái đất -¿ ¿5:52 122 SEE21212212121212121 212 xe 4Hình 2.2 Các kiểu ranh giới mảng - ¿2 522522 2EEE212E212112121521212121111111112121111 211g 5Hình 23 Quá trình lan truyền sóng than từ nguôn tới bờ (minh họa), - 2 525225: 6Hình 2.4 Bản đồ kiến tạo khu vực Đông Nam Á ¿5-5221 ES2E2E5E121221 21212121 xe 9Hình 2.5 Các nguồn động đất có khả năng gay sóng than Biển Đông Việt Nam 10

Hình 2.6 Doi hút chim RyuKyu (Nam Dai Loan) và Tây Đài Loan << << c+<<5<2 II

Hinh 2.7 Phân bố động đất theo độ sâu nguồn N)lliHaIÍIÍIỒđđaẢ 12

Hình 2.8 Doi hút chìm Manila - (c1 E1 E02230101 1113333111011 1199 11g ng 12

Hình 2.9 Vùng nguồn Bắc Biển Đông o cccececcccsccscssesssssscssssessssesssscssssesessssessssesesssstesesesssseeseses 13Hình 2.10 Vùng nguồn Tây Biển Đông o.c.cecccecccccccscssesesssscssssesssseessscsssseseesssessssesussestssesesssseeseses 14Hình 2.11 Phân bố động đất theo độ sâu của đới Palawan 2c cc se S1 cv SE 12121111 Eerree 14Hình 2.12 Sự dịch chuyển phay gây ra sóng thần (minh họa, nguồn USGS) 21Hình 2.13 Ban đồ phân bố thảm hoa sóng than trên thế giới - - 2-5 255 2+2£z£++xczzzx 23

Hinh3.1 Hình học phay và hệ tọa đỘ - c 1S 1n HH HH ng HH ngu 25Hình 3.2 Tọa độ phay và tọa độ ảnh phay - -G c1 11H 26Hình 3.3 Sai phân trung fâm - - - - 2 120019919 TH vn 32

Hình 4.1 Khu vực tính toán lan truyền sóng thân ¿+ ¿+ 2 £+E+E££E£EE£E£EtEE2EzkzErrkrxees 45

Hình 4.2 Hình minh họa vi trí phay trên vùng tính toán - 5 5 +25 1£ ***skkssseeerseses 46

Hình 5.1 Biến dạng mặt biển khi phay dịch chuyên ứng với kịch bản tại vùng nguồn Manila

¬ eee e eee nett dete ene e eee nets ete ence tees teat eeee teat ereeeneeteeetgeereetneeenneees 53

Hình 5.2 Biến dạng mặt biển khi phay dich chuyên ứng với kịch bản tại vùng nguồn RyuKyu

Hình 5.9 Dao động mực nước tại Phú Yên ứng với kịch bản Ï-Š «5s ++<<++sss2 68

Hình 5.10 Kết quả thời gian lan truyền sóng than ứng với kịch bản 10 -:-s : 7]Hình 5.11 Dao động mực nước ven bờ tại một số địa danh theo kịch bản 10 -5- 73

Hình 5.12 Dao động mực nước tại Phú Yên ứng với kịch bản 6-ÏÚ -.-c< c2 75

Hình 5.13 Kết quả thời gian lan truyền sóng than ứng với kịch bản II -. : : 78Hình 5.14 Dao động mực nước ven bờ tại một số địa danh theo kịch bản Í[ - S0Hình 5.15 Kết quả thời gian lan truyền sóng than ứng với kịch bản 13 : : 83Hình 5.16 Dao động mực nước ven bờ tại một số địa danh theo kịch bản 13 85

Hình 5.17 Dao động mực nước tai Phú Yên ứng với kịch ban I2- l3 - «<< ++++s+2 86

Hình 5.18 Chiều cao sóng thân lớn nhất khi đến ven bờ ứng với 13 kịch bản 89Hình 6.1 Vi trí 2 trạm cảnh báo sóng thần đầu tiên ở Việt Nam tại TP Đà Nẵng chụp từ Google

u00 93

Danhmucbang-hinh ậậmm.:

Hình 6.2 Vị trí trạm cảnh báo sóng than dau tiên tại Việt Nam đặt tại Man Thái tỉnh Da Nẵng

(tọa độ: 16,094 N va 108,251 EE) LH HT TH ng ng ngu 93

Hình 63 Hình ảnh trạm cảnh báo sóng thần Mân Thái - ¿2 2 2+2 S2+x+2z£xzzzcxcs 94Hình 6.4 Vị trí trạm cảnh báo sóng than thứ 2 tại Việt Nam đặt tại Xuân Thiéu tinh Da Nẵng

(tọa độ: 16,098 N và 108,140 E) LH TH TH ng ng ngu 94

Hình 6.5 Hình ảnh trạm cảnh báo sóng than Xuân Thiều 2+ 2 22s 5z+x+£z£x+zz>ss 95Hình 6.6 Hình ảnh diễn tập ứng phó sóng than ở Da Nẵng ¿- 52 5ccc2cccczxcxee, 96Hình 6.7 Hình ảnh diễn tập ứng phó sóng than ở Quang Ngãi 25-5: 5+25ec: 97Hình 6.8 Hình ảnh diễn tập ứng phó sóng thân ở Bình Dinh - 2+5 +2++zczxzxee: 95

CÁC KÝ HIEU TATSTT Ký hiệu Ý nghĩa Ghi chú

United Nations Education Scientific and1 | UNESCO

Cultural Organization» lIOC Intergovernmental Oceanographic

9 | Up Độ dài trượt trung bình

10 |9( Góc dốc (dip) Lý thuyết phay

Dịch chuyển phang theo phương

II | U,

¬-phương vi (strike)

12 |U Dich chuyên theo độ dốc (dip)

Dich chuyển đứng tại 1 điểm do phay

13 Us zB

chuyén dich

14 |t Thời gian (s) Lý thuyết sóng

15 |h Độ sâu nước tĩnh (m)16 Ín Đường mặt sóng trên mực nước tĩnh

(m)

17 |M Thông lượng theo trục x (m°/s)

Các ky hiệu tắt

18 |N Thông lượng theo trục y (m°/s)19 | D=h+n Độ sau tong cộng (m)

20 |g=98 Gia tốc trọng trường (m/ s*)21 |k Chi số theo thời gian Sai phân22 |ij Chỉ số theo không gian x, y

93 | KBIM7 Manila Kich ban | tại vung nguồn Manila với

câp động đât 7 richter

24 | KBOM7 RyuKyu | Sih bản 6 tại vung nguon RyuKyuvoi cap động dat 7 richter

95 |KBIIM7NTB Kich ban l 1 tal vung nguon Nam

Trung Bộ voi cap động dat 7 richter96 | KB12M7 HaiNam Kich ban 12 tại vùng nguôn Hải Nam

voi cap động dat 7 richter

CHUONG 1 GIỚI THIEU DE TÀI1.1 DAT VAN DE:

Trong cuộc sống hang ngày con người phải chịu nhiều tác động bat lợi của tự nhiên nhưđộng đất, núi lửa phun trào, lở dat, lũ lụt, sóng thần, bão, han hán được gọi là thảm họa tựnhiên hay thiên tai Trong thời gian gân đây, biến đổi khí hậu toàn cầu đã làm cho thảm họa tựnhiên xuất hiện trên thé giới ngày cảng tăng và diễn bién ngày càng phức tạp gây ra sự khó khăntrong việc dự báo và phòng tránh Một trong những thảm họa đáng chú ý nhất trong 10 năm trởlại đây là sóng thần nó đã gây ra thiệt hai vô cùng to lớn về con người, cơ sở vật chat, kinh tế,xã hội và tác động xâu đến môi trường Điều đó đặt ra yêu cầu cấp bách cho các nhà lãnh đạo vànhà khoa học ở các quốc gia trên thế giới có khả năng chịu ảnh hưởng của sóng thần đưa ra cácbiện pháp cụ thé dé phòng tránh, ứng phó thảm họa Tổ chức Giáo Dục, Khoa Học và Văn HóaLiên Hiệp Quốc (Unesco - United Nations Educational Scientific and Cultural Organization)cùng Ủy Ban Hải Dương Hoc Quốc Tế (IOC - Intergovernmental Oceanographic Commission)đưa ra việc xây dựng hệ thống cảnh bao sóng than và giảm nhẹ thiên tai sóng than

Hiện nay, việc thành lập hệ thống ban đồ cảnh báo nguy cơ sóng than đã và đang được cácquốc gia có khả năng chịu tổn thương do sóng thần thực hiện như Thái Lan, Indonesia, Nhật

Ban, Philipines, Samoa,

Nước ta với đặc điểm về dia lý phía đông - đông nam giáp với biển đã tao nên điều kiệnthuận lợi phát triển tiềm năng kinh tế biển nhưng cũng là thách thức cho nước ta hàng năm phảichịu nhiều rủi ro về thiên tai như sat lở đất, nước biển dâng, bão, Ngày càng có nhiều côngtrình trọng điểm quan trọng được xây dựng gân vùng ven biển và hiện tại có rat nhiều người dânsinh sống doc bờ biển điều đó đặt ra yêu cầu cho nước ta cần có các biện pháp phòng tránh vàgiảm nhẹ thiên tai có thể xảy ra, đặc biệt là hiểm hoa gan đây nhất của thé giới là sóng than Từsau trận sóng than xảy ra trên An Độ Dương 2004, Chính Phủ đã yêu cầu các bộ ban ngành tiếnhành các công tác nghiên cứu đánh giá tác động sóng thần đến bờ biển nước ta và xây dựng hệthống bản đồ cảnh báo sóng than dé từ đó Nước ta có kế hoạch quy hoạch hợp lý nhất vùng venbiển Điều này rất quan trọng đối với mục tiêu phát triển bền vững nên kinh tế biển nước ta đãđặt ra để phát triển đời sống, kinh tế xã hội vùng ven biển Nước ta nói riêng và cả Nước nói

chung.

Chương 1: Giới thiệu dé tài |

1.2 MỤC DICH VA PHAM VI NGHIÊN CỨU:

12.I Mục dich nghiên cứu:

- Tinh toán chiều cao sóng than lan truyền từ nguồn đến ven bờ biển Việt Nam.- Tinh thời gian lan truyền sóng than từ nguôn đến bờ

- anh giá khả năng, ảnh hưởng của sóng than đối với nước ta và xem như là một trongnhững số liệu tham khảo dé “ Xây dựng ban đồ cảnh báo sóng than cho các vùng bờ biển

Việt Nam”.12.2 Phạm vi nghiên cứu:

- Tinh toán sóng than gây ra do nguyên nhân động dat va sử dụng số liệu từ 13 kịch banđộng dat gây sóng than của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường đưa ra (Bảng 1.7) trong bài

báo nghiên cứu của Vũ Thanh Ca và cộng sự (2008).

- _ Dựa vào tập hướng dan tính toán sóng thần của Ủy Ban Hải Dương Học Quốc Tế (IOC,1997) và bộ chương trình tinh sóng thần đảo Samoa dé tính toán sóng than cho khu vực

vùng biên của Việt Nam.

®” Dut gãy Nam Trung Bộ

^

as | =_—

„4 US Dept offState Geographer

Bảng l.] Các thông số động đất sóng than theo các kịch bảng

CÁ Kinh VỊ đ

a id6

Kich P độ : W h | 3 | A Ø | uo Ghi; động „ | nguon „bản x nguôn - (km) | (km) | (km) | (độ) | (độ) | (độ) | Gm) chú

dat (độ) (độ) ` ` `

Q1 7,0 | 119,10) 17,50 | 35 21 5 15 90 1177| 1,62 7.5 | 119,10) 17,50 | 73 31 8 15 90 1177| 2,9

Doi hút

3 8,0 119,10 | 17,50 151 47 12 15 90 177 | 5,28 chim

Manila4 8,5 119,10 | 17,50 | 313 70 18 15 90 177 | 9,61

5 90 119,10 | 17,50 | 646 105 27 15 90 177 | 17496 7,0 121,80 | 23,53 35 21 5 15 90 87 1.6

Doi hút7 735 | 121,80 | 2353 | 73 31 8 15 90 87 29 chìm

Nam11 | 7/0 | 109,75] 1200 | 50 14 10 | 90 | -45 | 180 | 1,67 | trung

CHUONG 2 TONG QUAN VE ĐÈ TÀI2.1 GIỚI THIEU SONG THAN

2.1.1 Khái niệm sóng than:Sóng thần là loạt các đợt sóng được tạo nên khi một thể tích nước lớn trong đại dương bị dịchchuyên chớp nhoáng trên một quy mô lớn Sóng than có tên gọi quốc tế là Tsunami

2.1.2 Nguyên nhân hình thành sóng than:Sóng thần được sinh ra do nhiều nguyên nhân khác nhau:a Do cộng hưởng liên quan đến địa chan dưới đáy đại dương:

Đáy biến đột ngột bị biến dạng dọc của vỏ Trái dat tại các ria mảng lục địa, hoặc những trậnđộng đất do va chạm mang lục dia với mang đại dương (Hình 2./)

Có 3 kiểu ranh giới tạo mảng đặc trưng (Hình 2.2): (1) ranh giới chuyển dạng xuất hiện khicác mảng trượt tương đối theo mặt phăng năm ngang dọc theo các đứt gãy (trượt phăng), (2)ranh giới mảng phân kỳ xuất hiện ở nơi mà hai mảng di chuyển xa ra nhau, (3) ranh giới mảnghội tụ xuất hiện khi hai mảng trượt về phía nhau tạo thành đới hút chìm (nếu một mảng chuixuống dưới mang kia) hoặc va cham lục địa (nếu hai mảng đều là vỏ lục dia)

Ví dụ: năm 2004 trận động đất An Độ Duong (My 9.2) và 2011 trận động đất Tohoku(My9.0) tạo ra sóng thần có khả năng vượt đại dương tiễn dé bờ biển gây ra sức tàn phá khủngkhiếp

1-Quyén mềm; 2-Thach quyên; 3-Điểm nóng; 4-Vỏ đại dương: 5-Mang hút chìm; 6-Vỏ lục

địa; 7-Đới tách giản trên lục địa; 8-Ranh giới mang hội tu; 9-Ranh giới mang phân kỳ; 10-Ranh

giới mảng chuyển dạng; 11-Nui lửa dạng khiên; 12-Sống núi giữa đại dương: 13-Ranh giới mảnghội tụ; 14-Nui lửa dang tầng: 15-Cung đảo núi lửa; 16-Mang; 17-Quyén mềm; 18-Rãnh đại

dương.

Chương 2: Tổng quan về đề tài 5

b Các rường hợp khác:Trượt lở đất đá ngầm hoặc trên bờ một lượng đất đá lớn rơi xuống biển (sóng tạo ra được gọi

là megatsunami), phun trào núi lửa ngâm Hay các hoạt động thủy văn tác động ở đại dương

(sống tao ra được gọi meteotsunami), các vụ nỗ hạt nhân ngâm, khối thiên thạch lớn rơi xuốngbiển cũng tạo nên sóng thân nhưng sóng được tạo ra từ các nguyên nhân này khác với nguyênnhân do động đất gây ra, thường nhanh chóng tan rã và ít khi lan truyền đến bờ, phạm vi ảnhhưởng nhỏ nhưng cũng cân phải chú ý

Ví dụ: năm 1958 vụ lở dat ở Vịnh Lituya tạo ra một sóng nước ước tính tới 50—150 m va trantới độ cao 524 m trên các ngọn núi ở đó (nguồn Wikipedia Tsunami)

2.13 Đặc điêm của sóng than:

- _ Sóng thần không là cơn sóng đơn lẽ mà là loạt sóng liên tiếp (chuỗi sóng), có nguồn nănglượng cực lớn nên nó có thể vượt qua khoảng cách hàng nghìn km đại dương từ điểmphát sinh đến gan bờ gây thiệt hại

- - Ngoài khơi, sóng than có biên độ khá nhỏ (nhỏ hơn 1m), nên khi nó di chuyển giữa daidương khó có thể nhận ra, chiều dài sóng tới hàng trăm km, chu kỳ sóng rất dài từ nhiềuphút đến nhiều giờ, tốc độ di chuyển sóng than rất lớn (khoảng 800km/h) nên nó lantruyền rất nhanh trên đại dương từ nguồn đến bờ trong thời gian rất ngắn

- - Khi sóng than di chuyên gần bờ dưới ảnh hưởng địa hình đáy biển chiều cao, vận tốc,chiều đài sóng thay đổi và khi tới độ sâu nhất định xảy ra hiện tượng sóng vỡ tạo ranhững con sóng có chiều cao rất lớn có thé đạt chiều cao một tòa nhà sáu tang có khi cao

hơn tạo ra sức tan pha vô cùng lớn trên đường di, và gây ra hiện tượng ngập cho một khu

vực khá lớn, do thời gian giữa các đợt sóng ngăn nên nó gây ra ngập nhanh hơn so vớithủy triều và nước dâng do bão

lẻ — d <1 1 ansaid

Địa chấn hoặc Ban đầu sóng Sóng đi qua chỗ Sóng thần đánh vào

chuyển dịch địa đi rất nhanh nước nông hơn bờ với sức mạnh hủy

2.1.4 Một số trận sóng than trong lich sử thé gibi:Trong lich sử thé giới, hiểm họa sóng thần không phải chỉ mới xuất hiện gần đây mà đã cótừng rất lâu và được lịch sử ghi lại:

- _ Ngày 13/8/1868, sóng than hủy diệt ở Chile cướp đi sinh mang của hơn 25.000 người;- 27/8/1883, khi núi lửa Krakatau phun trao tại eo biển Sunda gan Java gây ra sóng than

làm hơn 36.000 người thiệt mạng;

- 1906 động dat mạnh 8,8 độ richter xảy ra ngoài khơi vùng biển Colombia và Ecuador ảnhhưởng tới cả bờ tây của Mỹ và Nhật Bản đã tạo ra một trận sóng thần cướp di sinh mang

của khoảng 1.500 người;

- 3/2/1923, tại vùng Kamchatka đã ghi nhận trận động đất mạnh 8,5 độ richter, gây ra sóngthần ảnh hưởng tới khu vực này đặc biệt là thiệt hai lớn tại đảo Hawaii;

- _ Ngày 4/11/1952 ngoài khơi bán đảo Kamchatka ghi nhận một trận động dat mạnh tới 9,0độ richter Song than xuất hiện sau đó đã khiến Hawaii tốn that tài sản lên tới 1 triệu đôla Ngày 5/11, 3 đợt sóng thần cao 15-18m đã tàn phá thị tran và các ngôi làng ở Sakhlin,Kamchatka (Nga) cùng khu vực lân cận và giết chết 2.336 người;

- 22/5/1960, trận động dat lớn 8,6 Richter xảy ra ở bờ biển miền trung Chile, sóng thanxuất hiện phá hủy cục bộ Chile và khắp Thái Bình Dương Số người thiệt mang 6 Chilekhoảng 2.300 người, cũng làm hư hỏng bến cảng ở Hilo, Hawaii 61 người chết;

- 28/3/1964: trận động đất mạnh 8,4 độ richter tai Alaska đã gây ra sóng thần tại đông nam

Alaska, dao Vancouver và các bang Washington, California, Hawaii đã làm hơn 120

người chết;- 16/8/1976, trận động dat 7,8 độ richter xảy ra ở dao Mindanoa (Philippine) đã tạo cơn

sóng thân tàn phá hơn 700km bờ biển quanh Vịnh Moro ở phía bắc Celebes Ước tínhkhoảng 5.000 người chết, 2.200 người mắt tích, hơn 9.500 người bị thương và tổng cộng93.500 người mat nha;

- _ Ngày 12/12/1992, động dat mạnh 6,8 độ richter phá huỷ phan lớn đảo Flores va Bali củaIndonesia và kích hoạt trận sóng thần với chiều cao của sóng lên tới 26m sát hại 2.200

nguoi;

- Ngay 26/12/2004 sóng thần xuất hiện ở vùng biển Dai An Độ Dương cướp di sinh mangít nhất 230.000 người thuộc 11 quốc gia (Indonesia, Sri Lanka, An độ, Thai Lan ) đượcxem là lớn nhất trong hơn một thế kỷ qua và có thé là trong cả lịch sử hiện đại;

Chương 2: Tổng quan về đề tài 7

17/7/2006, sóng than đã tân công phía nam đảo Java của Indonesia, ước tính thảm hoa đãcướp đi sinh mạng của khoảng 650 người, 120 người mat tích Khoảng 1.800 người dânbị thương Đến nay, nó vẫn khiến 47.000 người ở tình trạng không nhà cửa Tại thị trannghỉ mat Pangandaran nó phá hủy hau hết các khách sạn nam trên bờ biên;

Ngày 29/9/2009 sóng thần xuất hiện ở Nam Thái Binh Dương khi động đất 8,3 độ

Richter nó cướp đi sinh mạng 140 người ở American Samoa và Tây Samoa;

27/2/2010, trận động dat ở Chile với cường độ 8,8 độ Richter gan thành phố Concepcioncách thủ đô Santiago 500km về phía nam đã gây ra những trận sóng thần tàn phá nhiềuthành phô dọc bờ biển Chile và những sóng thần nhỏ ở Hawai và Nhật Bản;

Và gan đây nhất trận sóng thần xuất hiện ở bờ biển phía đông bán đảo Oshika củaNhật Bản 11/3/2011 gây ra thảm hỏa khủng khiếp không những về con người, cơ sở vậtchất khi sóng thần đến mà còn dé lại hiểm hoa hạt nhân khi nó đi qua

2.2 CÁC NGUON DONG DAT CÓ KHẢ NĂNG GAY SÓNG THAN TREN BIENDONG:

Khu vực Đông Nam A nói chung và Biên Đông Việt Nam nói riêng có câu trúc kiên tao va

lịch sử phát triển địa động lực học rât độc đáo và phức tạp (Liu, 2007) Đây là vùng chuyển tiếpgiữa một bên là lục địa Âu — A một bên là lục địa Châu Uc, mặt khác Biển Đông còn đóng vaitrò vùng ngăn cách Đại Tây Dương va Thai Bình Duong Cấu trúc kiến tạo cơ bản của khu vực

này (Hình 2.4 ):

Các siêu đới hút chìm: đới hút chìm màng bién Sumatra kéo dài đến 8.000km (từ phía tâybắc của Đông Nam A tới phía đông đảo Timor), đới hút chìm máng biển Philippine kéo

dai trên 3.000km, ngoài ra còn các đới hút chìm có quy mô nhỏ hơn như đới hút chim

máng biển Manila dài 1.150km, đới hút chim ria đông biển Sulu dài 650km.Các biển ria hình thành do tách giãn sau cùng ( biển Celebes, biển Đông Việt Nam, biểnSulu, biển Molucca, biển Banda, biển Makassar, biển Andaman)

Các đứt gãy trượt băng lớn: đứt gãy phương á tuyến Sagaing trượt phải trong giai đoạnhiện nay, đứt gãy phương tây bac - đông nam Sông Hong - Ailao trượt phải trong giai

Sự tôn tại kiểu cặp đôi các đới hút chìm lớn và các đới đứt gãy trượt bằng: cặp hút chìm

-trượt bằng cùng tên Sumatra, cặp hút chìm — -trượt băng cùng tên Philippines, cặp hútchìm Timor ( đoạn phía đông của đới hút chim Sumatra) — trượt băng Sorong

CHU GLAI- LEGENDS

4 Dot gay tude Nomnd taut ? ich ie Ve der dương an, Do het cheer

8 Dứt gov r Tenet s1 ” sả, ` Gubducton tore)

© Ð#* p3 trượt bang ráo to four

Hình 2.4 Bản đồ kiến tạo khu vực Đông Nam A (Nguyễn Đình Xuyên và cộng sự,2005)

Chương 2: Tổng quan về đề tài

Trong các vùng nguồn gây động đất ở Đông Nam Á như nêu trên thì các nguồn có khả năngđộng đất gây ra sóng thần ở Biển Đông Việt Nam là:

ĐOPE 36 "| 100% 05 "E ay : 120°E : 430°E

Hình 2.5 Các nguồn động dat có khả năng gây sóng than Biển Đông Việt Nam (nguồn Tran

Thị Mỹ Thành và cộng sự, 2011)

Chú thích: BBD Vùng nguồn Bắc Biên Đông, TBD Vùng nguén Tây Biển Đông, MNL Vùng nguồn Manila, PLW - Vùng nguồn Palawan, SL - Vùng nguồn Sulu, CLB - Vùng nguồnCelebes, RK - Vùng nguồn RyuKyu

-2.2.1 Các đới hút chìm trên vùng ria phía đông và đông nam Biển Đông:Do các chuyển động từ từ của mảng Thái Bình Dương và các tiểu mảng khu vực về phía tâyvà tây bắc làm cho khối lục địa chờm trượt lên các mảng vỏ đại dương tạo nên các đới hút chìm:Manila, Sulu, Selebes, Markasat, Banda Bac, biển Banda Nam Các đới này đều đang hoạt độngvà phát sinh động đất, nhiều trận kèm theo sóng than.

a Các đới Tây Nam, Đông Nam Đài Loan và Bắc Luzon:Hiện tại, các nhà nghiên cứu chưa xác định được độ lớn động đất cực đại tại đới hút chìm tâyĐài Loan, nhưng theo Chen và nnk (2007) thì với động đất M,=7.9 có khả năng xảy ra 30 năm 1lần với xác suất 88% Đới hút chim RyuKyu (nam Đài Loan) được xem là có động đất cực đạiđạt tới M,=8,5 Nhưng dé tính toán sóng than các nhà nghiên cứu giả thiết tại đới hút chim tâyĐài Loan động dat cực đại có độ lớn My= 8,2 : còn đới hút chìm RyuK yu (nam Đài Loan) độngdat từ My từ 6,5 — 9 (hình 2.6 )

25°

[ ] Vung phat sinh dong đất: Mmax=8.5, Mmm=5.0, h= 180km, b=0.857, ve 12 1

*|lz3059 @ li=6069 ® H=7.0-7.4 @ iets

Hinh 2.6 Đới hút chim RyuKyu (Nam Đài Loan) và Tây Đài Loan (nguồn Vũ Thanh Ca, 2008)

Chương 2: Tổng quan về dé tài 11

b Doi hút chim Sulu:

Hình 27 Phan bố động dat theo độ sâu nguon Sulu (nguồn Bùi Công Qué, 2010)

c Doi hút chim Manila:

Đây là đới nguồn động đất có thể gây sóng thanlớn nhất cho vùng biển Việt Nam, với các trận độngđất cực đại có thé đạt tới 8,5 độ Richter Dé tính toánsóng thần các nhà nghiên cứu giả thiết rằng động đấttại đới này có độ lớn từ M,=6,5 đến My=9 (hình 2.8)

Hình 2.8 Doi hút chim Manila (nguồn Vũ Thanh

Ca, 2008)

2.2.2 Các đới đứt gãy trên các vùng ria Tây và Tây bắc Biển Đông:a Vùng nguồn Bắc Biển Đông:

Theo Nguyễn Đình Xuyên (2008), động đất trong vùng Hải Nam, cửa Châu Giang và trongđới đứt gãy trượt bằng kéo dài từ tây nam đảo Hải Nam qua cửa sông Châu Giang đến đông bắckhối nang Dongsha ở Tây Bắc Biên Đông được dự đoán là có độ lớn cực đại M = 7,0 với chu kỳlặp 677 năm Do đó dé tính toán sóng thần các nhà nghiên cứu đưa ra độ lớn động dat tại đây là

M = 6,5; M=7.0; M-7,5.

Vùng phat sinh động đất: Mmax=7.0; Mmin=4.5; h=30-35km; b=0,8; v=0.2

© N=4549 O M=5.054 © M5559 © M:o064 () M6569Hình 2.9 Vàng nguồn Bắc Biển Đông (nguồn Vũ Thanh Ca, 2008)b Vùng Tây Biển Đông:

Được đánh giá có khả năng xảy ra động đất có độ lớn cực đại M=6,I+0.3 Từ đó các nhànghiên cứu đưa ra độ lớn động đất tại vùng Tây Biển Đông là M=6,5 (cực dai), M=7,0 (dựphòng) để tính toán sóng than ( Hình 2.10 )

Chương 2: Tổng quan về đề tài 13

Hình 2.10 Vàng nguồn Tây Biển Đông (nguồn Bùi Công Quế, 2010)2.2.3 Đới đứt gay trên ria Đông Nam Biển Đông:

Đới đứt gãy Palawan-bac Borneo: là đới đứt gãy nghịch, căm về phía đông nam vàchia thành 2 đoạn với chiều dài 158km và 533km

2.3 TINH HÌNH NGHIÊN CỨU SÓNG THAN TRONG NƯỚC VÀ THE GIỚI:2.3.1 Một số nghiên cứu trong nước về sóng than:

Từ sau trận sóng thần xảy ra ở vùng biển An Độ Dương 2004, nước ta có hàng loạt nghiêncứu về khả năng xảy ra sóng thân trên bờ biển nước ta băng nhiều phương pháp khác nhau, đặc

1877.

- _ Nghiên cứu Nguyễn Đình Xuyên và các cộng sự thực hiện năm 2007 cho kết quả đáng kểtừ cuộc điều tra sóng than trong nhân dân dọc theo ven biên Việt Nam cho thay sóng thanđã xuất hiện ở Nước ta vào năm 1978 tại vùng biển Trà Cổ (Móng Cái) và có chiều cao 3— 5m, vào cuối thé ky 19 hoặc dau thé kỷ 20 sóng thần cũng đã xảy ra ở Diễn Châu(Nghệ An) sóng cao như sóng bão 5-10m năm 1984, ngoài ra còn sự kiện sóng than xảyra ở vùng biển Nha Trang vào năm 1923 tại đây sóng phá hủy chuồng ngựa của bác sĩ

A.Yersin ở cách bờ 5-6m Và một hiện tượng dang chú ý đã xảy ra ở Tuy Hòa, NhaTrang ngày 4/5/1991, trước ngày núi lửa Pinatubo (Philippine) phun trào thì nước rút ra

xa nhiều tàu nhỏ lộ trên bãi cát, một lúc sau mực nước lên trở lại nhưng người dân khôngrõ là bằng hay cao hơn mực nước ban đâu, đến sáng ngày 5/5/1991 thì toàn bộ vùngKhánh Hòa bị bao phủ bởi một lớp tro bụi dày vài mm đến vai cm đó là tro bụi từ núi lửa

Pinatubo.

=> Những thông tin từ tài liệu lịch sử và điều tra trong nhân dân chưa khắng định được mộtcách chăc chăn rang đã xảy ra động đất ven biển ở Việt Nam và có thể những thông tinvề sóng thần là sự hiểu làm vẻ các hiện tượng như nước dâng do bão, các hiện tượng

sóng ngăn khác.

Chương 2: Tổng quan về đề tài 15

b Theo phương pháp cổ sóng than:Nghiên cứu Cao Đình Triều năm 2007 theo phương pháp cô sóng than khảo sát trong 2 năm(2005-2006) cũng cho răng có ít nhất 3 đợt sóng thần tấn công vào bờ biển Việt Nam cách đây

380 năm, 610 năm, và 960 năm Tuy nhiên theo các nhà nghiên cứu vì phạm vi nghiên cứu còn

hẹp và chưa đủ độ tin cậy nên can phải có một nghiên cứu chi tiết, quy mô và khoa hoc hơn nữa.c Theo phương pháp phân tích mực nước biển và độ cao sóng trong thời gian xuất hiện

sóng thân ở Biển Đông:Trong số các phương pháp nghiên cứu trên, phương pháp đo đạc và phân tích mực nước vàđộ cao sóng để xác định khả năng xảy ra sóng than là phương pháp đáng tin cậy nêu có day đủ sốliệu mực nước từng giờ tại các trạm hải văn ven bờ Vũ Thanh Ca và cộng sự, tập hợp các số liệuphân tích nhưng do số liệu từ trước năm 1960 các số liệu không đảm bao dé nghiên cứu nên cácnhà nghiên cứu chỉ tập trung khai thác và phân tích số liệu 1960 trở lại đây Nhóm tác giả tậptrung phân tích dao động mực nước biên và độ cao sóng trong ba thời điểm xảy ra các trận độngdat gan đây nhất có ảnh hưởng đến Việt Nam: trận động đất bờ tây của đảo Hải Nam (TrungQuốc) ngày 5/1/1992, trận động đất ngày 16/9/1994 tại phía Tây Philippine với cường độ 6,8Richter, trận động đất với cường độ 7,3 Richter tại Dai Loan vào ngày 5/1/2006 Qua các kết quaphân tích số liệu quan trắc mực nước và độ cao sóng từ 3 trận động đất trên thì không cho thâybăng chứng về ảnh hưởng của sóng than trong Biên Đông Tuy nhiên vì chuỗi số liệu là quá ngắnmà chất lượng số liệu quá thấp (khoảng giữa các lần đo quá lớn) nên kết quả nêu trên chưa đủ cơsở kết luận về khả năng xảy ra sóng thần tại bờ biển Việt Nam

d Theo nguồn động đất có khả năng gây sóng than:(1) Tính cường độ sóng than:

Ngoài việc nghiên cứu sóng than thông qua lịch sử, khảo cổ các nhà nghiên cứu nước ta cònđánh giá khả năng xuất hiện sóng than từ các nguồn động đất, tiêu biểu nghiên cứu của NguyễnNgọc Thủy (2004) thống kê động đất ven biển Việt Nam có khả năng gây sóng than: đới đứt gaySông Hồng (phan á kinh tuyến kéo dai từ phía nam đảo Hải Nam đến phía Đông bé Cửu Long) :theo công bố các nhà địa chất thì động dat cực đại không vượt quá chan cấp M,=6,2 (NguyễnĐình Xuyên, 1996, 2003, Nguyễn Ngọc Thủy, 1996, 1999, và 2000, Lê Tử Sơn, 1999, 2000,

LogHrmax = 0,5 My — 3,3 cho kết quả Hmax = 0,65 m (chưa cao hon mặt dat tự nhiên) Sóngthan phát sinh từ vùng biển Philipines theo sơ đồ các đới dứt gãy chính của Philipines và lân cận.

Trong đó đới đứt gay “ Manila trench” chạy dọc ngoài khơi phía Tay Philipines từ năm 1627 —

1994 đã gây ra 8 trận động đất với M>7 gây sóng than đến bờ biển phía Tây Philipines nhưngchưa ảnh hưởng đến quan dao và ven bờ biển Việt Nam cho đến nay Dé lượng hóa ảnh hưởngsóng thần từ bờ biển Philipines tác giả giả sử động đất xảy ra cực đại trên đới hút chìm “Manilatrench” với 7<M<8 và khoảng cách gần nhất từ tâm chan đến bờ biển — hải đảo Việt Nam là1100 km, sử dụng công thức Abe (1981): M; = logH, + logR, + 5,8 (với: My: chân cap sóngthan; H,: biên độ sóng (m); Re: khoảng cách ngăn nhất đến chân tâm của động dat gây sóng than(km) cho kết quả H = 0,5 m

=> Từ kết quả trên cho thấy động đất xảy ra ở đới hút chìm vùng phía Tây Philipines không gâyảnh hưởng đến bờ biên và hải đảo Việt Nam Tuy nhiên sau động dat ở ngoài khơi Sumatraxảy ra đới hút chìm thuộc vành đai động đất Hymalaya-xuyên á buộc các nhà địa chan phảinghĩ tới khả năng động đất khu vực đới hút chìm phía Tây Bac Philipines có thé đạt đến 8,9 —9 độ Richter như vậy vùng bờ biển và hải đảo Việt Nam có nguy hiểm về sóng thân

(2) Mô phỏng sóng than:Năm 2008, Vũ Thanh Ca va cộng sự đưa ra nghiên cứu về “ dự án xây dựng ban đồ cảnh báonguy cơ sóng thần cho các bờ vùng bờ biển Việt Nam” đưa ra 13 kịch bản động đất có khả nănggây sóng thân (bảng 1.1) và tính toán sơ bộ về sóng thân Trong nghiên cứu đã sử dụng mô hìnhthành tao sóng than do động đất là mô hình cặp lưỡng nguôn của tác giả Okada (1985,1997)thông số tính lây từ (bảng 1.1) và mô hình tính lan truyền của sóng thân ngoài khơi đại dương sửdụng lý thuyết mô hình MOST ( Method of Splitting Tsunami) do Titov và Gonzalez (1997) hai

mô hình này được Titov va Gonzalez (1997) dùng tại Trung Tâm Thiên Tai Thái Bình Duong,

phục vụ giảm nhẹ thiên tai sóng thần Độ sâu dùng cho tính toán trong mô hình là số liệuETOPO2 của Mỹ và sử dung sơ đồ sai phân hiện dạng leap-frog Nghiên cứu đạt được một sốkết quả đáng ké (Bảng 2 !) sau:

Chương 2: Tổng quan về đề tài 17

Bang 2.1 Tóm tắt kết quả sóng than 13 kịch bảnKịch bản Khu vực Chiều cao Thời gian lan Ghí chú

sóng truyền sóng thần1,2 Các vùng bờ bién| D6 cao sóng | Từ kịch ban 1-5 Không can tính

Việt Nam than khong] _ Chi phụ thuộc vào kịch bản này khi

đáng kê độ sâu Không xây dựng bản đô.3 Nhìn chung cho toàn phụ thuộc vào

khu vực biển VN khá cường độ động

nhỏ dat.

Dong dat xay ra 6

"Rhu vực hep gêP [Không vuot| đới hút chimQuảng Ngãi quá 0,5m Manila thì: sóng

- Một sô đảo thuộc Loe as

Ộ Vượt quá 0.5m thân tới quân đảokhu Quân đảo Hoàng Sa vàHoàng Sa Trường Sa ít hơn4 - Vũng Tàu — Nam | Vượt quá Im Ih, vùng biển | ya kịch bản sóng

Định Nam Trung Bộ Ít | than nguy hiểm- Đà Nẵng — bắc Vượt quá 2m hơn 2h (Binh | cần được xemPhan Thiết Dinh — Phan | xét dua ra cảnh- Quảng Ngãi Vượt quá 6m Rang), khoảng 3h|báo nguy cơ

(Đà Năng — Phan sóng than.Thiét), 8h (Nam

Dinh — Tra Vinh).

5 Gần như toàn bộ Nếu kịch bản

vùng biển VN chịu này Xây ra thì

Thiết Hơn 2m vẫn đưa vào.

- Quảng Ngãi Trên 14m

6-9 Không gây ra guy Các kịch bản này

hiểm cho vùng bờ không được xétbiển VN đến

10 Ving quan đảo | Hơn Im - Mat 2h để lan | Kịch bản có độ

Hoàng Sa, Trường truyền đến các | nguy hiểmSa, từ Huế - Đà quan đảo Hoàng | không cao nhưngNẵng Sa, Trường Sa cần xét đến

- 3h đến khu vựcMiễn Trung

- 45h đến Hué vàĐà Nẵng

11-12 | Không ảnh hưởng Kịch bản này

đến vùng bờ biển không được xét

VN dén.

13 Dai hẹp xung quanh | Gan Im Cho thấy nguồn ở | Kịch bản ít nguy

Đà Nẵng rất gần bờ nhưng do

độ sâu nhỏ sóng thầnmất 2h để tới vùngHuế - Đà Nẵng

hiém nhungcing cân xétđền.

=> Qua các kết quả (Bang 2.1) cho thay nguồn động đất sóng than nguy hiểm nhất là động đấtlớn hơn cấp 8 tại đới hút chìm Manila (đới hút chìm này khá dài khoảng 1000 km) Ngoài ratác giả kiến nghị tính thêm động đất mạnh ở đới hút chìm Ryukyu và 2 kịch bản động dat 7,5tại khu vực nam Hải Nam dé xây dung ban đồ cảnh báo sóng than Trong dự án này chưa môhình sóng leo và đánh giá ngập lụt do sóng thần gây ra.

Việc nghiên cứu về sóng than vẫn va đang được tiếp tục thực hiện dé đánh giá đúng dan, chitiết hơn về nguy cơ sóng thần ở Việt Nam như nghiên cứu của Trần Thị Mỹ Thành và cộng sự(2011) đã hiệu chỉnh, chính xác hóa các nguồn động đất sóng thần nguy hiển phù hợp cho từngnguồn, dùng mô hinh MOST, số liệu độ sâu đáy biển lay từ nguồn số liệu Trung tâm dữ liệu biểnAnh Quốc (BODC - British Oceanographic Data Center) dé đánh giá chi tiết tác động sóng thanđạt một số kết quả: đưa ra 35 kịch bản sóng thần từ 5 nguồn có khả năng gây sóng thân là vùngnguồn Bắc Biên Đông (đứt gay Nam Hải Nam), vùng nguồn Tây Biển Đông (đứt gãy 109°) và 3đới hút chìm Manila, Celerbes, Sulu, và tính toán sóng thân cho 35 kịch bản cho kết quả sóngthần gây ra từ đới hút chìm Manila là nguy hiểm nhất và thời gian ngăn nhất truyền sóng từnguồn nay đến bở biển Việt Nam 2 giờ Nghiên cứu của Phùng Đăng Hiéu và cộng su, phát triểnmô hình tính toán mô phỏng sóng thân trên biển Đông và kiểm nghiệm với mô hình dự báo củaChâu Âu để đánh giá tính đúng đắn của mô hình Trong nghiên cứu này tác giả áp dụng phươngtrình sóng nước nông phi tuyến (Yamazaki và nnk, 2006) để mô phỏng lan truyền sóng thân,nguồn động đất dùng mô hình Okada (1985), số liệu địa hình Etopo2 độ phân giải 2 phút vàphương pháp sai phân hữu hạn (sơ đồ leap-frog) cho đạo hàm thời gian, sơ đồ sai phân ngượcdòng được sử dung cho các thành phan phi tuyến không gian dé tính toán cho 2 kịch bản sóngthan 4,5 (bảng 1.1) cho kết quả khá phù hợp với mô hình Châu Âu, sóng than phát sinh do độngdat tại đới hút chìm Manila và lân cận khả năng gây nguy hiểm lớn đến vùng bờ biển Việt Nam.Tuy nhiên mô hình này cũng chưa mô phỏng được hiện tượng ngập lụt vùng bờ biển do sóngthan tràn lên Ngoài ra còn sự nghiên cứu hợp tác các nhà nghiên cứu trong nước và ngoai nướcnhư bài báo cáo “ Giảm nhẹ hiểm họa ven bờ biển miền nam Việt Nam” của Hiroshi Takashi(Học viện kỹ thuật Tokyo) ; Nguyễn Danh Thảo, Trần Thu Tâm (Trường Đại học Bách Khoathành phố Hỗ Chí Minh) phân tích đánh giá một số hiểm họa thiên nhiên ảnh hưởng đến vùngbiển phía Nam trong đó có thảm họa sóng thân, bài nghiên cứu mô phỏng tính toán lan truyềnsóng thân cho kịch bản nguy hiểm nhất trong 25 kịch bản của Chính phủ Việt Nam đưa ra là kịch

thuyết sóng nước nông tuyến tính , sai phân hữu hạn leap-frog để tính, cho kết quả chiều caosóng ở vùng bờ biển phía Nam khi sóng than tới là 1 m hoặc nhỏ hơn và thời gian lan truyền ítnhất 2 giờ dé đến bờ biển.

=> Qua một số nghiên cứu trên cho thay khả năng sóng than ảnh hưởng đến bờ biển Việt Nam làrất ít Tuy nhiên chúng ta không thể loại bỏ một số khả năng nguy hiểm nhất có thé xảy ranhư đã tính toán ở các nghiên cứu trên vì với những diễn bién ngày càng phức tap của thảmhọa thiên nhiên và tác động của biến đổi khí hậu toàn cau, nước biển dâng

2.3.2 Một số nghiên cứu thé giới về sóng than:Sóng than xuất hiện từ rat lâu, do nhiều nguyên nhân gây ra nhưng phan lớn là bắt nguồn từđộng dat do sự dịch chuyên các phay gây ra động đất dưới đáy biển tạo nguồn xung dâng hạ mực

nước.

- Sựdịch chuyển các phay được các nhà khoa học nghiên cứu từ rat lâu Tiêu biéu là côngthức của Mansinha và Smylie (1971) đã được đưa vào tính toán cho điều kiện đầu tiêngây ra sóng thân Công thức được phát triển từ công thức của Voltera (Công thức 3.1),trong công thức đưa ra sự dịch chuyển của phay tính từ tích phân trên bề mặt phay liênquan đến trung tâm biến dạng, năm 1958 Steketee ứng dụng nó vào việc nghiên cứu sựdịch chuyền trong nửa không gian đàn hồi và đưa ra một vài ví dụ về trung tâm biến dạngsau đó được phân loại bởi Maruyama (1964) Năm 1965 Press giải quyết được việc sửdụng điểm lực cho sự dịch chuyên từ kết quả có được trong Mindlin và Cheng (1950).Nhưng thực tế việc ứng dụng sự dịch chuyển theo lý thuyết đàn hồi đã được Rochester(1956) thực hiện trong nghiên cứu sự vận động của phay San Andreas với động đất ở SanFancisco 1906 Sau đó, Chinnery (1961,1963) làm mô hình cho các phay trượt phang,

công thức Press (1965) thích hợp cho các phay trượt nghiêng va Savage, Hastie

(1966.1969) ứng dụng lý thuyết cho khuynh hướng chuyển động của phay Năm 1967,Mansinha và Smylie xét thêm sự ảnh hưởng động đất trong sự quay của trái đất cho côngChương 2: Tổng quan về đề tài 21

thức dịch chuyển phay của Press (1965) Năm 1969, Sing va Solomon mở rộng thêm chotính toán phù hợp cho dạng hình cầu của trái đất Năm 1971, Mansinha và Smylie, kháiquát thực tế cho hình dạng trái đất, liên quan áp suất thủy tĩnh, một lõi dạng lỏng, lực hútcủa trái đất, bán kính hằng số, tỷ trọng, và trọng lượng Và cũng dựa vào nghiên cứu lýthuyết này Okada (1985, 1992a, 1992b, 1993a, 1993b, 1995, 2003) đưa ra mô hình trị số

tính thành tạo sóng thần từ động đất đang được sử dụng rộng rãi trên thế SIỚI.

- Ly thuyết tính toán sóng được phát triển từ nhiều nhà nghiên cứu và hình thành từ rat lâu.Với đặc điểm của sóng thần, các nhà nghiên cứu vận dụng lý thuyết sóng nước nông chosự tính toán lan truyền sóng thân ở ngoài khơi và khi sóng leo lên Các nhà nghiên cứuthuộc trường đại học Tohoku, Sendai, Nhật Bản đã mô phỏng sự tạo thành và lan truyềnsóng thần thành bộ chương trình tinh được viết bang ngôn ngữ lập trình Fotran dựa trêncác giả thuyết trên và dùng phương pháp sai phân leap-frog, các chương trình tinh:

- 'TUNAMI-NI1 (Tohoku University’s Numerical Analysis Model for Investigation of

Near-files tsunami, No.1): ly thuyết sóng tuyến tính với bước lưới chia cô định.- TUNAMI-N2 : lý thuyén sóng tuyến tính ở ngoài khơi, ở vùng nước nông và sóng leo

lên bờ với bước lưới chia cố định.- TUNAMI-N3 : lý thuyết sóng tuyến tính với bước lưới chia thay đổi.- TUNAMI-FI : lý thuyết sóng tuyến tính cho sự lan truyền ở đại dương cho tọa độ

câu.

- TUNAMI-F? : lý thuyết sóng tuyến tính cho sự lan truyền ở đại dương và ven bờ

- _ Vận dụng vào các lý thuyết tính toán, các nghiên cứu về động đất và sóng than Các quốcgia có kha năng bi ảnh hưởng sóng than đã đưa ra các kịch bản động đất gây sóng than đểxây dựng “ Bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng than” như Philipine, An Độ, Thái Lan,Indonesia, quốc đảo Samoa, Nhật Bản đạt được kết quả đáng kể Các nhà nghiên cứutrên thé giới vẫn tiếp tục nghiên cứu về sóng than để tìm ra các biện pháp xây dựng hệthống cảnh báo sóng thần cho toàn thế giới một cách hiệu quả nhất, và đưa ra biện phápchống sóng than (Hình 2.13)

30 600E 90f 120£ l50£ 1802 l1502V/ 120W SOW 60W BOW 0°

Hình 2.13 Bản đồ phân bố thảm họa sóng than trên thé giới (nguồn Liên hợp quốc Việt Nam

24/3/2011)

Chương 2: Tổng quan về dé tài 23

CHUONG 3 LY THUYET VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN3.1 LÝ THUYET DONG DAT:

Ly thuyết chuyển dich của phay sinh ra sóng than dựa trên sự bién dạng của nên đất dưới đáyđại dương do sự trượt các phay bên dưới nên dat đáy biển Khi đáy biển thay đổi hình dáng cáchđột ngột gây nên sự thay đổi đường mặt nước bên trên phát sinh ra sóng than

- _ Công thức tong quát (Volterra fomula) cho lý thuyết tính toán sự chuyên dịch phay:

uỷ: thành phân thứ i chuyển dịch trong tọa độ trên đáy biển (X1, Xa, X3) do độ lớn đơnvị điểm lực trong tọa độ phay (&), &, &3) tác động theo hướng j

- Từ công thức (3.1) Mansinha — Smylie (1971) đưa ra công thức cho phay hình chữ nhật(Hình 3.1):

Trượt phắng của phay (strike-slip fault):

đu; „ 2u du; du;

uj = uw, | sin8 — | —— + —— | cos8| dS (3.2)

x 10€, _¬ độ đổi

Trượt nghiêng của phay (dip-slip fault):

uf (ses Ou; 2 220 (ss Ou; 2 26 as (3.3)

uj =U sin20 — cos

x |\Øễa 983 O53 O82

6 (dip): là góc nghiêng (góc dốc) của phayU¡: dịch chuyển phẳng (Strike) của phay theo xị,U: dịch chuyển theo độ déc (Dip) của phay

Hình 3.1 Hinh học phay và hệ tọa độĐưa về tọa độ š (Hình 3.1), ta có:

Chương 3: Lý thuyết và phương pháp tính toán 25

- Tich phân 1 điểm được thực hiện với các biến được viết tắt như sau:

RẺ = (x1 — ÿ¡)ˆ + 2; — &)* + (X¿ — &3)?Q? = (x1 — &)* + (2 — &)* + (3x; + 3)“ (3.6)

Tạ = X2Sin@ — x3c0sO, qz = X;sin8 + x3coséTạ = X;ạcosÖ + X3sin@, gz = —x;cos8 + x3sin@

Với: R và Q lần lượt là khoảng cách điểm (x¡.xz.xa) đến nguồn điểm (É¡.Šz.Š:) trên mặtphay và điểm nguôn đối xứng (€),€5-.€3) trên mặt ảnh phay (Hình 3.2)

Xa

Hình 3.2 Tọa độ phay và tọa độ ảnh phayTa có thể viết (3.6), như sau:

Rˆ = ŒịT— &)* +? + (Œrạ — €)”Q = (x, — &1)* + G2" + (G3 + £)“ (3.7)= (x, — &)? + hˆ =k? + (gz + £)°

hˆ = q;? + (q3 + &)*; kˆ = (x¡— &)* + qo?

Voi: h: hình chiéu của Q trên mặt x¡=0, k: hình chiéu của Q trên mặt q3=0

- _ Kết quả tích phân trong tích phân xác định cho:Trượt phắng của phay (strike-slip fault) :

tí

12m = cos6[In(R +73 — ÿ) + (1 + 3tan26) n(Q + qs +)

1

272sin€R