HÌNH THÁI BỜ BIỂN - CHƯƠNG 7 ppsx

CHƯƠNG 7 SỰ BIẾN ĐỔI ĐƯỜNG BỜ VÀ CÁC GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH ĐƯỜNG BỜ 7.1 GIỚI THIỆU Kỹ thuật bờ biển bao gồm tất cả các hoạt động của ngành kỹ thuật có lên quan tới các công trình dọc bờ biển. Do vậy mà các kỹ sư bờ biển hầu như tham gia vào mọi hoạt động xảy ra ở bờ biển. Khi một công trình bờ biển mới đang được quy hoạch, rất cần có sự tư vấn của các kỹ sư ngành kỹ thuật bờ biển. Tuy nhiên, trong thực tế lại không diễn ra như vậy, vì nhiều khi các kỹ sư ngành bờ biển chỉ được hỏi tới sau khi đã xây dựng công trình và khi xảy ra những diễn biến bất thường ở đoạn bờ biển gần nơi xây dựng công trình. Thông thường các hiện tượng diễn biến bất thường này là hệ quả của các biến đổi hình thái bờ biển ở lân cận khu vực công trình mà khi thiết kế và xây dựng công trình đã xem xét tới. Có thể sau khi xây dựng công trình, hiện trạng của đoạn bờ biển ở ngay vị trí công trình được cải thiện, nhưng ngoài vùng này và ở lân cận nó, các vấn đề lớn hơn sẽ này sinh. Để có thể giải quyết các vấn đề về hình thái bờ biển thì, trước tiên, bản chất tự nhiên và các thông tin cơ bản của vấn đề phải được xem xét. Điều này có nghĩa là bản thân khu vực có xảy ra các diễn biến bất lợi về mặt hình thái bờ biển phải được khảo sát một cách chi tiết cũng như phải quan tâm tới những hiện tượng đã và đang xảy ra ở khu vực thượng và hạ lưu của khu vực nghiên cứu. Sẽ là rất cần thiết và quan trọng khi chúng ta hiểu và nắm được bản chất vật lý của các vấn đề nảy sinh ở bờ biển. Ví dụ như hiện tượng xói lở bờ biển hiện đang diễn ra có phải là một quá trình diễn ra từ lâu, hay chỉ mới xảy ra một cách nhất thời trong tự nhiên hay không ? Trong trường hợp nào thì không nên xây dựng công trình, để tự cho các diễn biến tự nhiên diễn ra sẽ tốt hơn là xây dựng công trình, vì có thể sau khi xây dựng công trình sẽ làm nảy sinh các vấn đề phức tạp hơn ở những vùng lân cận. Nếu hiểu biết một cách thấu đáo vấn đề và thu thập được đầy đủ các thông tin cần thiết trong vùng nghiên cứu cũng như các vùng lân cận nó (như ở thượng, hạ lưu của công trình hay ở vùng nước sâu hay vùng bờ cao) thì khi đó mới có thể xem xét và cân nhắc tới các giải pháp. Mỗi giải pháp đề ra cần được đánh giá và lựa chọn một cách thận trọng trên cơ sở đáp ứng được các yêu cầu đặt ra và bảo đảm rằng có xem xét tới các hệ quả do sự biến đổi hình thái đường bờ trong tương lai sau khi thực hiện giải pháp, cho bản thân khu vực nghiên cứu và các vùng lân cận với nó. Chỉ khi nào tất cả các giải pháp đề ra được nghiên cứu một cách toàn diện thì mới có thể đi đến được việc lựa chọn ra được giải pháp tốt nhất. 194 Các vấn đề có liên quan tới sự biến đổi bất lợi về hình thái bờ biển có thể sơ bộ chia thành các nhóm sau: Vấn đề về xói lở : Trường hợp xói lở đột biến phát triển trên một vùng bờ tương đối ổn định: + Nguyên nhân nào gây ra xói lở? + Có cần thiết phải can thiệp không? + Những biện pháp nào sẽ được áp dụng? Trường hợp xói lở tự nhiên với tốc độ xói không đổi tại bờ biển, đe dọa sự an toàn của một khu dân cư (cần phải bảo vệ bờ cao) + Nguyên nhân nào gây ra xói? + Những biện pháp nào sẽ được áp dụng? Vấn đề bồi tụ: Một lạch triều hay cửa sông vùng triều (có thể là luồng tàu vào cảng) gặp phải trở ngại do vấn đề bồi lắng gây cản trở sự ra vào của tầu thuyền qua cửa sông hay lạch triều đó + Những lý do nào gây ra bồi lắng ? + Những biện pháp nào sẽ được áp dụng? Các vấn đề do tác động sóng sinh ra: Trường hợp sóng tác động quá mạnh vào khu vực cụ thể nào đó ( ví dụ như khu nghỉ mát hay ở trong cảng ) + Những nguyên nhân nào gây ra tác động sóng? + Những biện pháp nào sẽ được áp dụng? Quy hoạch các công trình dân dụng ở khu vực ven biển: Trường hợp một cảng biển sẽ được xây dựng trên một bờ biển ổn định + Vị trí xây dựng cảng được chọn như thế nào ? + Sau khi xây dựng cảng, thì điều gì sẽ xảy ra trên bãi biển ? + Những biện pháp nào sẽ được sử dụng để ngăn chặn vấn đề nảy sinh ở các vùng lân cận? Trong chương này sẽ trình bày một số nguyên nhân gây xói lở bờ biển và giới thiệu các biện pháp ổn định đường bờ. 7.2 NGUYÊN NHÂN GÂY XÓI LỞ ĐƯỜNG BỜ KHÁI QUÁT CHUNG VỀ XÓI LỞ BỜ BIỂN Thuật ngữ “xói lở bờ biển” được áp dụng cho đường biển nói riêng và cho dải bờ biển tiếp giáp ngay với đường bờ nói riêng. Nhìn chung, xói lở bờ biển là một trong những hiện tượng trực quan và dễ thấy nhất trên dải bờ biển. Hiện tượng xói lở các vách đá hay xói lở các bờ biển có cấu tạo là các trầm tích cứng thường khó nhận thấy hơn là 195 hiện tượng xói lở xuất hiện trên bờ biển có cấu tạo bằng các vật liệu rời rạc, chưa cố kết như cát, bùn. Xói lở và bồi lắng ở đây được định nghĩa là các hiện tượng nhằm chỉ sự biến đổi đáng kể của đường bờ dưới tác dụng của các yếu tố tự nhiên như sóng, dòng chảy, gió và dưới các tác động của con người Việc cung cấp bùn cát cho bãi biển chịu ảnh hưởng bởi đặc điểm tự nhiên của khu vực, là cơ sở để xác định các điều kiện ban đầu của quá trình vận chuyển bùn cát ở vùng ven bờ. Hình dạng tự nhiên của bãi biển hiện tại sẽ có ảnh hưởng tới sự vận chuyển bùn cát diễn ra trong dải sóng vỡ. Luôn tồn tại 1 tương quan chặt chẽ có giữa diễn biến hình thái bờ biển với tỷ lệ, tần suất và cường độ chuyển động trong vùng sóng vỡ. Khi tính toán cân bằng bùn cát cho 1 đoạn bờ biển, nơi bùn cát mất đi hay được bổ xung thêm, cần xét tới lượng bùn cát vận chuyển dọc bờ; lượng bùn cát bị vận chuyển do tác dụng của gió; lượng bùn cát bị vận chuyển ra ngoài khơi, và bồi tích ở các cồn ngầm, các lạch sâu ở cửa sông hay vực biển sâu; lượng bùn cát bị sự phân tán hay mài mòn trên bãi biển và lượng bùn cát bị khai thác ở bờ biển cho nhiều mục đích dân sinh khác nhau Các nguyên nhân gây xói lở bờ biển trong tự nhiên bao gồm : - do hiện tượng dâng lên của mực nước biển trong thời đoạn ngắn (nước dâng do bão, do gió mùa) và trong thời đoạn dài (sự dâng lên của mực nước biển toàn cầu, do ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính) - do sự biến đổi giảm nguồn bùn cát cung cấp từ sông ra biển, - do tác động của các sóng lớn trong bão, - do sóng và nước dâng cuốn bùn cát tràn bờ, - do vận chuyển bùn cát theo hướng dọc bờ; - do quá trình vận chuyển và tuyển chọn bùn cát trên bề mặt bãi biển. Các xói lở bờ biển có nguồn gốc tự nhiên trên sẽ trở nên càng nghiêm trọng khi có sự tác động không mong muốn của con người Các yếu tố khác là nguyên nhân gây xói lở bờ biển là các tác động thường xuyên và có chu kỳ của gió, thủy triều, các quá trình sụt lún về mặt địa chất, do các quá trình hóa học, phong hóa, cơ học diễn ra trên bãi biển, do thời tiết và do tác động của các sinh vật biển. Trong số vô vàn các nguyên nhân gây nên hiện tượng xói lở bờ biển thì các nguyên nhân cơ bản gây nên hiện tượng xói lở bờ biển là do các tác động của sóng, nước dâng do bão, dòng chảy ven bờ và thủy triều đối với bờ biển. Hiện tượng triều cường và hiện tượng nước dâng do bão có cùng một ảnh hưởng tương tự như nhau; các ảnh hưởng của chúng tới các trạng thái xói lở tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể, và chúng có tầm quan trọng rất lớn đối với những vùng bờ biển thường xuyên xảy ra bão. Dòng tiêu (dòng tách bờ) cũng làm gia tăng thêm hiện tượng xói lở. Các diễn biến thông thường 196 xảy ra đối với bờ biển là bùn cát bị mất ra khỏi bờ biển, sẽ bị vận chuyển ra vùng nước sâu và làm thu hẹp chiều rộng của các thềm bãi. Trong phần tiếp theo, một số hiện tượng và nguyên nhân gây xói lở bờ biển cụ thể sẽ được trình bày. Chúng bao gồm các nguyên nhân sau: sự dịch chuyển của lớp bề mặt dẫn tới hiện tượng sụt lún; do xây dựng các công trình làm gián đoạn dòng vận chuyển trầm tích ven bờ và do đó làm giảm nguồn cung cấp bùn cát tới đoạn bờ ở hạ lưu của công trình; do quá trình nạo vét, mở rộng các lạch triều, các luồng tàu vào cảng; do xây dựng các công trình “cứng” để bảo vệ bờ biển; do sự hội tụ năng lượng sóng trên bãi biển; do sự gia tăng các dao động của mực nước biển; do sự thay đổi các điều kiện tự nhiên có tác dụng bảo vệ bờ biển (như các thềm hoặc cồn cát ở ngoài khơi có tác dụng giảm sóng, hay rừng ngập mặn ven biển) và do hiện tượng khai thác vật liệu ở bãi biển phục vụ khai khoáng hay xây dựng. SỰ SUY GIẢM NGUỒN BÙN CÁT TỪ SÔNG ĐỔ RA BIỂN Brownlie và Brown (1978) cho rằng, trên bờ biển nơi các bãi biển của nó được nuôi dưỡng bằng nguồn bùn cát cung cấp từ sông, hiện tượng xói lở bờ biển thường là hệ quả của sự thiết hụt nguồn bùn cát cung cấp tới các cửa sông và nó cũng là hệ quả của sự suy giảm dòng chảy. Điều này có thể là do sự suy giảm lượng mưa hoặc lượng tuyết tan, băng tan trên lưu vực sông, nhưng nguyên nhân hay thường gặp thường là hệ quả của việc xây dựng các đập tại thượng lưu của các sông hoặc hệ thống sông hoặc do hiện tượng khai thác cát trên sông. Việc xây dựng đập ở thượng nguồn với mục đích phòng lũ, phát điện và nông nghiệp thường làm chặn dòng chảy bùn cát tự nhiên trên sông, cắt mất nguồn cung cấp bùn cát cũng như cuội sỏi từ sông ra biển tại khu vực lân cận các cửa sông, nơi sông chảy ra biển. Kết quả là bãi biển sẽ bị xói lở mạnh mẽ mặc dù trước khi xây dựng đập chúng luôn được duy trì ở trạng thái ổn định, thậm chí là phát triển ra phía biển khi nguồn bùn cát từ sông được cung cấp một cách đầy đủ. Hiện tượng xói lở còn phát triển nhanh và trở nên nghiêm trọng hơn trên các bãi biển nơi có dòng chảy ven bờ mạnh, làm cuốn trôi bùn cát từ các cửa sông chảy ra. Một ví dụ rất nổi tiếng về hiện tượng xói lở bờ biển do suy giảm nguồn bùn cát từ sông cung cấp là trên bờ biển của tam giác châu của sông Nile (Aicập), tại đó các bãi biển cát đã được hình thành và phát triển qua hàng thế kỷ tạo nên một đồng bằng châu thổ rộng lớn. Đồng bằng này là kết quả của sự phân chia bùn cát theo hướng dọc bờ từ các cửa sông trên các chi lưu thuộc hệ thống sông Nile. Hiện tượng xói lở bờ biển gần các cửa sông của hai nhánh sông Rosetta và Damietta lần đầu tiên được quan tâm tới là vào những năm đầu của thế kỷ 20, ngay sau khi các đập nước được xây dựng ở thượng lưu của hệ thống sông vào năm 1902. Hiện tượng xói lở bờ biển lại càng trở nên nhanh 197 hơn và phát triển rộng hơn sau khi hoàn thành việc xây dựng đập Aswam cao vào năm 1964, đây chính là hệ quả của hiện tượng lắng đọng bùn cát trên phạm vi lớn trong hồ chứa Nasser, và trong vài năm sau đó, sự xói lở bờ biển trên các phần của tam giác châu (đồng bằng châu thổ) luôn đạt tới tốc độ 40m/năm. Bùn cát bị xói lở khỏi các bãi biển trên vùng châu thổ sông Nile được vận chuyển xuống phía stây dọc bờ biển về phía cảng Said, nhưng phần lớn bùn cát bãi biển bị mất đi ngoài khơi (Lofty and Frihy 1993). Hình 7.1 Mô tả hiện tượng xây dựng đập trên sông làm chặn dòng chảy bùn cát tự nhiên đã từng được vận chuyển xuống hạ lưu và phân bố dọc các bãi biển ở vùng lân cận cửa sông. Kết quả của sự suy giảm nguồn bùn cát thường là hiện tượng xói lở bờ biển. Một hệ quả tương tự của các hiện tượng trên đã xảy ra trên các đồng bằng châu thổ ven biển nới có các đập được xây dựng ở thượng lưu của các sông chảy ra biển. Các ví dụ có thể kể đến như đồng bằng châu thổ sông Rhone ở Pháp, đồng bằng sông Danieper ở Ukraina, và châu thổ sông Dnieper châu thổ sông Citarum ở Indonesia và và châu thổ sông Dnieper châu thổ sông Barron ở đông bắc Australia. Xói lở bờ biển ở gần các cửa sông cũng là hệ quả của hiện tượng khai thác cát, sỏi ở lòng sông. Khi chấm dứt các hoạt động khai thác cát sỏi trong các sông nội địa đã từng xảy ra trước đó sẽ khôi phục lại nguồn bùn cát cung cấp cho các đồng bằng châu thổ ven biển. Một nguyên nhân khác gây xói lở bờ biển do sự suy giảm nguồn bùn cát sông sinh ra là do việc thực hiện thành công các biện pháp bảo vệ đất và chống xói mòn đất trên lưu 198 vực sông (làm các bậc thang trên mái dốc, quản lý dòng chảy và tái tạo rừng) tại các vùng đất dốc và đất đồi. Nguồn bùn cát do hiện tượng xói mòn đất sinh ra sẽ giảm đi dẫn tới suy giảm nguồn bùn cát trên sông. Sự suy giảm lưu lượng dòng chảy trên sông trong thời kỳ mùa kiệt cũng có cũng một hệ quả tương tự. Vào năm 1995, hiện tượng xói lở bờ biển ngày càng tăng trên bờ biển phía bắc khu vực cửa sông phía đông-bắc Queensland, Australia, đặc biệt là tại Burdekin, đó chính là hệ quả của một đợt hạn hán kéo dài liên tục trong 5 năm trước đó. Trước đó, các sông này đã mang một lượng bùn cát chủ yếu ra cửa sông trong thời kỳ mùa lũ, và chúng được vận chuyển và phân bố về phía bắc dưới tác dụng của các sóng thịnh hành từ hướng đông nam thổi tới, tạo thành các bãi biển và các mũi đất. Sau một vài năm hạn hán và kèm theo đó là sự suy giảm rõ rệt của dòng chảy trên sông, nguồn cung cấp bùn cát từ trong nội địa ra đến cửa sông không còn được duy trì như trước nữa, bãi biển ở khu vực gần cửa sông bị xói lở khi các sóng có đến từ hướng đông nam liên tục vận chuyển bùn cát lên phía bắc. Xói lở bờ biển cũng sẽ xảy ra quanh khu vực cửa ra của các sông khi dòng sông chuyển hướng sang một vùng khác trên đường bờ biển, tại đó một tam giác châu mới có thể được bắt đầu hình thành. Trong các trường hợp này, đều xảy ra xói lở trên các bãi biển mà trước đây đã được bồi tụ tại gần các cửa sông đã bị suy thoái. Trên bờ biển của Hy lạp và Thổ nhĩ kỳ, xói lở bờ biển đã xảy ra do sự thiếu hụt bùn cát từ sông, đây là kết quả của hiện tượng xói lở đất liên tục - kéo dài trên lưu vực sông và phần lớn lưu vực đã bị xói lở hết đến phần đá gốc sau khi tất cả các vật liệu chưa cố kết đã bị dòng chảy sông cuốn đi. Lúc này sông chỉ còn trơ lại phần đá gốc và lượng bùn cát mà nó có thể xói lở trên quá trình chảy ra biển và nhận được từ lưu vực đã giảm đi đáng kể so với trước đây. Trên thế giới, hiện tượng xói lở bờ biển do sự suy giảm bùn cát từ sông chảy ra xảy ra ở rất nhiều nơi, nhưng cũng có nhiều bờ biển ở xa các cửa sông cũng bị xói lở, nguyên nhân của các hiện tượng xói lở bờ biển này cần phải được giải thích bằng các lý do khác. SỰ SUY GIẢM NGUỒN CUNG CẤP BÙN CÁT TỪ CÁC ĐỤN CÁT GẦN BỜ Bờ biển được cung cấp bùn cát từ các đụn cát ven bờ có thể bắt đầu bị xói lở nếu nguồn cung cấp bùn cát từ các đụn cát bị giảm đi hay bị gián đoạn do các đụn cát đã đi vào trạng thái ổn định. Điều này có thể là do sự phát triển tự nhiên của thảm phủ thực vật trên bề mặt các đụn cát làm hạn chế bớt lượng bùn cát bị mất đi ra khỏi đụn cát, hay do các hoạt động bảo vệ các đụn cát của con người bằng cách tạo nên các thảm phủ thực vật, phun các hóa chất làm kết dính các hạt cát trên bề mặt của đụn cát như nhựa đường, 199 các hợp chất cao su, lát trên bề mặt đụn cát, làm đường và xây dựng nhà cửa, công trình trên bề mặt đụn cát. Ngoài ra, nguồn cung cấp bùn cát cho các bãi biển cũng có thể mất đi khi toàn bộ cồn cát dị dịch chuyển vào trong đất liền. Ví dụ về hiện tượng này là trường hợp tại bờ biển phía nam đối diện với bãi biểm Cape của Nam Phi, nguồn cung cấp bùn cát bị suy giảm khi các gió thịnh hành có hướng tây làm dịch chuyển các cồn cát dọc bờ biển vào sâu trong bờ. DO KHAI THÁC TRẦM TÍCH VÀ KHOÁNG SẢN Ở BỜ BIỂN Do trầm tích cát sỏi bị lấy đi khỏi bờ biển để làm đường và xây dựng các công trình dân dụng, nên làm cho mặt cắt ngang bãi biển nơi cát sỏi bị khai thác bị hạ thấp, điều này đã tạo điều kiện cho các sóng lớn hơn tác động tới bãi biển mạnh hơn khi xảy ra bão. Bãi biển cũng có thể bị tiêu biến khi người ta khai thác sỏi và bùn cát có nguồn gốc từ lớp vỏ của động thực vật biển để sử dụng trong nông nghiệp. Đó lá trường hợp đã xảy ra tại Cornwall. Các hoạt động khai thác này trước đây thường diễn ra với quy mô nhỏ (tù 50 đến 100 tấn/năm) tại một vài bãi biển, nhưng sau này và vào những năm sau đó, việc sử dụng cơ giới để khai thác cát sỏi trên bãi biển với số lượng lớn đã tàn phá một cách nghiêm trọng bãi biển và đặt ra những vấn đề phức tạp cho tương lai. Khi hiện tượng xói lở bờ biển và các cồn cát đang gia tăng thì các hoạt động khai thác cát sỏi càng làm suy thoái nhanh hơn các vách đá và các dốc đứng ở phía sau bờ biển. Một số bờ biển còn bị xói lở nghiêm trọng do hoạt động khai thác khoáng sản trong cát như vàng, thiếc, và các kim loại nặng khác, kể cả việc khai thác cát có chất lượng cao để làm thủy tinh. Hiện tượng này xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới, nhất là ở các nước đang phát triển, khi các quy định về quản lý tài nguyên và bảo vệ vùng bờ chưa được thực thi một cách có hiệu quả. Ở Việt nam trong những năm gần đây, hiện tượng khai thác tận thu quặng thiếc và titan ở các tỉnh ven biển miền Trung đã gây những hậu quả nặng nề cho hệ thống rừng chắn cát bảo vệ bờ biển, làm gia tăng hiện tượng xói lở bờ biển ở nhiều nơi. Nói chung, khai thác vật liệu và khoáng sản ở bãi biển thường dẫn tới sự mất ổn định bờ biển, nhưng mức độ ảnh hưởng còn phụ thuộc vào tốc độ khai thác, phạm vi khai thác, cách thức khai thác và mối tương tác giữa hoạt động khai thác với quá trình diễn biến bờ biển. Trong một số trường hợp, các tác động bất lợi có thể xảy ra ngay tức thì, nhưng cũng có khi phải mất vài năm mới có thể thấy được rõ ràng những ảnh hưởng bất lợi. Việc sử dụng quá mạnh mẽ và sâu sắc bờ biển phục vụ các hoạt động du lịch, vui chơi giải trí cũng làm mất dần cát trên bãi biển khi các hoạt động này diễn ra với tần suất cao. Cát có thể bám vào quần áo, giày dép, khăn và các vật dụng cá nhân của khách du lịch, lượng cát này đối với một người là rất nhỏ nhưng điều cần quan tâm ở đây là 200 lượng cát mất đi này sẽ không bao giờ quay trở lại và với số lượng người rất lớn thì tổng lượng cát mất đi sẽ không phải là nhỏ. SỰ GIA TĂNG NĂNG LƯỢNG SÓNG DO THỀM BÃI BỊ HẠ THẤP Sự gia tăng tác động của sóng do hiện tượng thềm bãi bị hạ thấp ở vùng gần bờ cũng là một nguyên nhân gây xói lở bờ biển. Khi thềm bãi bị hạ thấp, độ sâu nước ở gần bờ sẽ tăng lên, cho phép các sóng lớn đến gần bờ hơn. Sự gia tăng độ sâu ở vùng gần bờ tại đảo Rhode, Mỹ, trong thời gian xảy ra bão năm 1976, đã tạo điều kiện cho các sóng lớn hơn so với trước đây tới gần bờ biển hơn, thúc đẩy nhanh hơn sự xói lở bờ biển sau đó (Fisher 1980). Nạo vét bùn cát ở gần bờ cũng làm gia tăng độ sâu và cho phép các sóng lớn hơn tới sát bờ. Tại vịnh Botany, Australia, xói lở bờ biển đã gia tăng thêm tại Brighton-le-Sands sau khi thềm vịnh được nạo vét để lấy cát phục vụ cho việc mở rộng đường băng của sân bay quốc tế Sydney. Sự gia tăng độ sâu ở vùng nước ngoài khơi do nạo vét cũng là nguyên nhân gây xói lở bờ biển tại Portobello, gần Edinburgh. Xói lở bờ biển tại Colombo, Sri Lanka, một phần là do bờ biển bị lộ ra nhiều hơn khi có tác động của sóng, sau khi các rặng san hô ở ngay gần vùng sâu bị suy thoái. Ngay khi vùng gần bờ bị hủy diệt và các rặng san hô bị suy thoái, nguồn cung cấp bùn cát và vật liệu ở tại thời điểm đó có thể gia tăng đối với các bãi biển lân cận, nhưng ngay khi các rặng san hô bị tan rã và độ sâu nước ở gần bờ tăng lên thì sự gia tăng các tác động sóng sẽ dẫn tới sự xói lở bờ biển. Điều này đã từng xảy ra tại bãi biển phía trong các rặng san hô tại đảo Perhentian ở đông bắc Malaysia. DO GIÁN ĐOẠN VẬN CHUYỂN BÙN CÁT DỌC BỜ Khi các đê chắn sóng hoặc các đập phá sóng được xây dựng để nhằm làm ổn định các c ửa sông và các lạch triều ăn thông với các đầm phá bên trong nhằm mục đích cải tạo đường vận t ải thủy hoặc tại nên các vùng neo đậu tàu thuyền phía bên trong, thì dòng vận chuyển trầm tích ven bờ sẽ bị gián đoạn tại vị trí xây dựng công trình, phía thượng lưu công trình sẽ xảy ra hiện tượng bồi tụ, ngược lại phía hạ lưu công trình sẽ xảy ra hiện tượng xói lở. Những ví dụ về các trường h ợp này có rất nhiều. Tại Lagos, Nigeria, việc xây dựng đập phá sóng làm gián đoạn dòng vận chuyển bùn cát dọc bờ có hướng từ tây sang đông và gây ra xói lở tại bờ biển Victoria, nằm ở khu vực hạ lưu của cảng Lagos (Usoro 1985) như hình (7-2) Bãi biển Lighthouse ở phía tây, được bồi rất nhanh sau khi xây dựng đập phá sóng năm 1912, nhằm duy trì luồng tàu vào cảng Lagos nằm trong đầm, và đến năm 1975, thì đường bờ đã tiến ra biển hơn 1300m ở vị trí ngang sát với đập phá sóng, tạo nên một mũi đất mà trên đó hình thành một bãi biển hình chóp. 201 Hình 7-2. Việc xây dựng đập phá sóng tại cửa vào cảng Lagos, Nigeria, làm gián đoạn dòng vận chuyển bùn cát đến từ hướng đông, làm mở rộng sự bồi tích ở phần thượng lưu, trên bãi biển Ngược lại, bãi biển Victoria lại bị suy thoái do xói lở tới 1300 m trong giai đoạn này. Thậm chí, sự bồi tích còn mở rộng ra đến phần mũi của đập phá sóng, sau đó dòng vận chuyển bùn cát tự nhiên có hướng từ Tây sang Đông tự khôi phục lại trạng thái như trước khi xây dựng đập và nó lại tạo ra khó khăn mới cho việc duy trì luồng tàu đi vào cảng Lagos (Ibe et al. 1991). Một trường hợp khác xảy ra tại thành phố Ocean, Maryland, đê chắn sóng được xây dựng năm 1935 để ổn định cửa sông nằm ở phía nam của thành phố, nơi có dòng vận chuyển bùn cát dọc bờ theo hướng nam dọc theo bờ biển Atlantic, dẫn tới sự bồi tích ở phía bắc của công trình trong khi bờ biển ở phía nam, trên đảo Assateague bị xói sâu vào bên trong khoảng 450m vào năm 1955, đến năm 1961 thì dải bờ biển này bị cắt ngang qua và ăn thông với đầm phá ở phía bên trong (Komar, 1961) Việc tạo ra các vùng đất mới nhô ra trên bờ biển cũng có ảnh hưởng tượng tự như các đê chắn sóng hay đập phá sóng, Tại Zap Ta Phut, gần bờ biển Rayong của Thailand, một vùng đất khai hoang rộng được xây dựng trên bờ biển phục vụ cho phát triển cảng và các ngành công nghiệp đã dẫn tới sự bồi tích ở phần thượng lưu và xói lở ở hạ lưu, một giải pháp được đề xuất là tiếp tục khai hoang và tạo một vùng đất mới ở ngang vị trí bờ biển bị xói lở Sự tương tác giữa dòng vận chuyển bùn cát ven bờ và các đập mỏ hàn cũng có ảnh hưởng tương tự. Bờ biển cuội sỏi ở phía đông Brighton, Anh, đã biến mất sau khi các đập mỏ hàn được xây dựng để giữ lại bờ biển cho một khu du lịch ở sát bờ biển. 202 DO SỰ THAY ĐỔI CỦA GÓC SÓNG TỚI SO VỚI ĐƯỜNG BỜ Xói lở bờ biển có thể bắt đầu xảy ra khi có sự thay đổi góc sóng tới so với đường bờ của các sóng chiếm ưu thế trong năm, hoặc do việc xây dựng các đập phá sóng hay do sự phát triển của dải cát ngầm ven bờ hoặc ven các đảo, hoặc do sự hình thành và mất đi của các bãi cát ngầm nằm trong vùng nước nông. Sự thay đổi từ tuyến bờ biển bị chi phối bởi sóng vỗ sang tuyến bờ biển chịu sự chi phối của dòng vận chuyển trầm tích ven bờ làm gia tăng thêm sự vận chuyển các bồi tích dọc bờ. Sự thay đổi phạm vi ảnh hưởng của sóng sau khi xây dựng đập phá sóng tại cảng Portland tại Victoria, Australia, đã góp phần làm mạnh thêm hiện tượng xói lở bờ biển ở gần Dutton Way (Bird 1993a). Bãi biển ở vịnh Marion, vịnh Foul và vịnh Sturt trên bờ biển phía nam bán đảo Yorke, nam Australia, đã làm thay đổi hình dạng của trường sóng khúc xạ của các sóng lừng có hướng tây nam. Nhưng trong những năm gần đây cả ba vịnh này đều bị xói lở ở giữa và bồi ở phía tây của vịnh. Trong khu vực không có sự dịch chuyển của các dải cát ngầm cũng như công trình nhân tạo nào cả. Hiện tượng thay đổi lại hình dạng trên có thể là do trong một giai đoạn khi các sóng do gió có hướng đông nam tạo thành xuất hiện thường xuyên hơn. SỰ GIA TĂNG GÓC SÓNG TÁC DỤNG TỚI ĐƯỜNG BỜ Tác dụng của sóng trên một đoạn bờ biển có thể có thể mạnh hơn do sự hạ thấp mặt cắt ngang bãi biển ở các đoạn bờ biển lân cận, cho phép các sóng mạnh hơn tác dụng với đường bờ dưới một góc nghiêng lớn hơn và do đó làm gia tăng tốc độ xói lở bờ. Điều này thường xảy ra sau khi xây dựng tường biển bảo vệ bờ, và sự hạ thấp bãi biển do tác dụng của các sóng phản xạ khi xảy ra bão, làm cho các sóng tác dụng vào đường bờ lân cận với một góc nghiêng lớn hơn. Sự gia tăng độ sâu gần bờ do nạo vét bùn cát có thể có những ảnh hưởng tương tự. Kết quả là sự xói lở bờ biển lan rộng hơn theo hướng dọc bờ và nếu tường biển tiếp tục được kéo dài và mở rộng hơn để ứng phó với những xói lở ở vùng biển lân cận thì “hiệu ứng domino” đối với trường hợp xói lở bờ biển này có thể xảy ra. DO SỰ GIA TĂNG LƯỢNG BÙN CÁT BỊ TỔN THẤT TRÊN BÃI CAO Hiện tượng mất bùn cát trên bãi biển vào sâu trong đất liền xảy ra khi có tác dụng của gió làm dịch chuyển bùn cát trên bờ biển vào trong đất liền, hoặc khi nước dâng do bão cuốn bùn cát, và các trầm tích trên bề mặt bãi biển lên trên phần bãi cao hoặc vượt qua dải cát vào các đầm phá ở bên trong. Một phần bùn cát bị vận chuyển dọc bờ dưới tác dụng của gió, sóng và dòng chảy và bị dòng triều đưa vào bên trong các đầm phá hoặc cửa sông, tạo thành các bãi bồi triều lên. 203 [...]... of Geophysical Research 67( 7): 277 8-2 77 9 2 BASCO, D R (1982) Surf Zone Currents U.S Army Corps of Engineers, Coastal Engineering Research Center, Misc Report 8 2 -7 3 BASCO, D R (1983) Surf Zone Currents Coastal Engineering 7: 33 1-3 55 4 BATTJES, J A (1 972 ) Radiation Stresses in Short-Crested Waves Journal of Marine Research 30:5 6-6 4 BATTJES, J A (1 975 ) A Note on Modeling of 2 17 Turbulence in the Surf... Wisconsin Sea Grant Institute WISCU-H-9 8-0 03 4 Komar (1998) Paul D Komar (1998); Beach Processes and Sedimentation, 2/e ; Prentice-Hall , ISBN 0-1 3 -7 5493 8-5 5 Joergen (1999) Fredsoee, Joergen (1999); Mechanics of coastal sediment transport Singapore, World Scientific 6 Silvester (19 97) Silvester, Richard (19 97) ; Coastal stabilization Singapore, World Scientific 7 USACE - EM 111 0-2 -1 100 (2002) U.S Army Corps... Engineering, Amer Soc Civil Engrs 1 17: 32 6-3 47 220 46 LEBLOND, P H and C L TANG (1 974 ) On Energy Coupling Between Waves and Rip Currents Journal of Geophysical Research 79 :81 1-8 16 47 Liu, P L.-E and R A DALRYMPLE (1 978 ) Bottom Frictional Stresses and Longshore Currents Due to Waves with Large Angles of Incidence Journal of Marine Research 36: 35 7- 3 75 48 LONGUET-HIGGINS, M S (1 970 a) Longshore Currents Generated... Incident Waves, 1 Journal of Geophysical Research 75 : 677 8-6 78 9 49 LONGUET-HIGGINS, M S (1 970 b) Longshore Currents Generated by Obliquely Incident Waves, 2 Journal of Geophysical Research 75 : 679 0-6 801 50 LONGUET-HIGGINS, M S (1983) Wave Set-Up, Percolation and Undertow in the Surf Zone Proceedings of the Royal Society of London, Series A, 390:28 3-2 91 51 LONGUET-HIGGINS, M S and R W Stewart (1964) Radiation... Persistence, Narrabeen Beach, Australia Marine Geology 65:4 7- 7 1 71 SMITH, J M and N C KRAUS (19 87) Longshore Current Based on Power Law Wave Decay Coastal Hydrodynamics Conference, Amer Soc Civil Engrs., pp 15 5-1 69 72 SONU, C J (1 972 ) Field Observation of Nearshore Circulation and Meandering Currents Journal of Geophysical Research 77 (18): 323 2-3 2 47 73 SYMONDS, G and D A HUNTLEY (1980) Waves and Currents... đối với diễn biến hình thái bờ biển Barnett (19 87) đã tiến hành một loại các thí nghiệm phức tạp trong bể sóng để đo đạc sự biến đổi của hình dạng mặt cắt ngang bờ biển khi có tường biển thẳng đứng và đã phát hiện ra rằng sự gia tăng thể tích bùn cát xói lở do sóng bãi tạo thành tại chân của tường biển bằng khoảng 60% lượng xói lở ở trên bờ cao mà có thể xảy ra nếu không xây dựng tường biển Sự xói lở... Bulletin II, pp 1 1-2 9 21 GOURLEY M R (1 974 ) Wave Set-Up and Wave Generated Currents in the Lee of a Breakwater or Headland Proceedings of the 14th Coastal Engineering Conference, Amer Soc Civil Engrs., pp 1 97 6-1 995 GOURLEY, M R (1 976 ) Non-Uniform Alongshore Currents Proceedings of the 15th Coastal Engineering Conference, Amer Soc Civil Engrs., pp 70 1 -7 20 22 GUZA, R T and D L INMAN (1 975 ) Edge Waves and... TƯỜNG BIỂN Tường biển được xây dựng để bảo vệ phần bờ bên trong chống tác dụng của sóng Hay nói cách khác, tường biển được xây dựng ngăn bờ biển không bị tiếp tục xói lở Nhưng cần lưu ý tằng, tường biển chỉ ngăn chặn xói lở xảy ra ở phía bên trong đất liền chứ không có tác dụng bảo vệ bãi biển phía trước nó Tường biển thường có kết cấu dạng tường đứng, bố trí phía trước dốc dứng, vách bờ hay phần bờ cao... bờ biển, hạn chế những tác động xấu do diễn biến bờ biển gây nên Ngoài ra người đọc có thể tham khảo thêm các kiến thức chuyên sâu về các công trình bảo vệ bờ qua các môn học khác và qua các tài liệu tham khảo Môn học này sẽ giới hạn việc giới thiệu các công trình bảo vệ bờ biển ở mức khái quát và sẽ tập trung vào việc xem xét sự tương tác giữa các công trình bảo vệ bờ biển với các diễn biến hình thái. .. pp 105 0-1 061 5 BOWEN, A J (1969a) Rip Currents, 1: Theoretical Investigations Journal of Geophysical Research 74 : 546 8-5 478 6 BOWEN, A J (1969b) The Generation of Longshore Currents on a Plane Beach Journal of Marine Research 27: 20 6-2 15 7 BOWEN, A J and D L INMAN (1969) Rip Currents, 2: Laboratory and Field Observations Journal of Geophysical Research 74 : 5 47 9-5 490 8 BOWEN, A J and R T GUZA (1 978 ) Edge . CHƯƠNG 7 SỰ BIẾN ĐỔI ĐƯỜNG BỜ VÀ CÁC GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH ĐƯỜNG BỜ 7. 1 GIỚI THIỆU Kỹ thuật bờ biển bao gồm tất cả các hoạt động của ngành kỹ thuật có lên quan tới các công trình dọc bờ biển. . đầm, và đến năm 1 975 , thì đường bờ đã tiến ra biển hơn 1300m ở vị trí ngang sát với đập phá sóng, tạo nên một mũi đất mà trên đó hình thành một bãi biển hình chóp. 201 Hình 7- 2 . Việc xây. với diễn biến hình thái bờ biển. Barnett (19 87) đã tiến hành một loại các thí nghiệm phức tạp trong bể sóng để đo đạc sự biến đổi của hình dạng mặt cắt ngang bờ biển khi có tường biển thẳng đứng