Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết này trình bày kết quả áp dụng mô hình COMCOT để mô phỏng kịch bản động đất cực đại gây sóng thần phát sinh trên vùng nguồn Máng biển sâu Manila và đánh giá độ nguy hiểm sóng thần do kịch bản này gây ra đối với vùng bờ biển Ninh Thuận của Việt Nam. Các kết quả đánh giá độ nguy hiểm sóng thần sẽ cung cấp những thông tin bổ ích, có cơ sở khoa học vững chắc cho các quyết định của Chính phủ trong công tác thẩm định và lựa chọn các địa điểm xây dựng các nhà máy điện hạt nhân tại Ninh Thuận.
Nguy hại sóng thần khảo sát địa điểm nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận Nguyễn Hồng Phương Viện Vật lý Địa cầu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt nam Mở đầu Theo Tiêu chuẩn “An toàn hạt nhân – Khảo sát, đánh giá khí tượng, thủy văn đánh giá địa điểm nhà máy điện hạt nhân” Việt Nam ban hành năm 2012, “ động đất gây sóng thần, nên sử dụng phương pháp phân tích tất định phương pháp phân tích xác suất tốt hai phương pháp để đánh giá hiểm họa sóng thần Việc lựa chọn cách tiếp cận phụ thuộc vào số nhân tố” Hai địa điểm dự kiến xây dựng nhà máy điện hạt nhân Việt Nam nằm địa bàn xã Phước Dinh, huyện Ninh Phước, xã Vĩnh Hải, huyện Ninh Hải thuộc tỉnh Ninh Thuận Do vị trí hai địa điểm (dưới gọi tắt NT1 NT2) nằm sát bờ biển, nên để đảm bảo an toàn cho nhà máy tương lai, cần thiết phải đánh giá độ nguy hiểm sóng thần cho địa điểm trình khảo sát địa điểm chọn lựa phương án thiết kế cho nhà máy an tồn điều kiện phải chịu sóng thần nguy hiểm Mặc dù từ trước tới chưa có tài liệu thức cơng bố thiệt hại sóng thần gây vùng bờ biển hải đảo Việt Nam khứ, chuyên gia không loại trừ khả hiểm họa sóng thần đến từ bên khu vực Biển Đông Trên sở nghiên cứu đặc trưng kiến tạo địa động lực khu vực Đơng Nam Á, chín vùng nguồn sóng thần có khả gây thiệt hại tới vùng bờ biển Việt Nam xác định khu vực Biển Đơng vùng biển lân cận (Hình 1) Trong số vùng nguồn sóng thần nêu trên, vùng nguồn Máng biển sâu Manila coi nguy hiểm bờ biển Việt Nam [1] Ở Việt Nam, khơng có đầy đủ số liệu trận sóng thần lịch sử nên việc đánh giá độ nguy hiểm sóng thần phục vụ cảnh báo dựa chủ yếu vào cách tiếp cận tất định Cách tiếp cận sử dụng mô hình số trị để mơ kịch sóng thần phát sinh khu vực Biển Đông đánh giá tác động kịch sóng thần tới vùng bờ biển hải đảo Việt Nam Bài viết trình bày kết áp dụng mơ hình COMCOT để mơ kịch động đất cực đại gây sóng thần phát sinh vùng nguồn Máng biển sâu Manila đánh giá độ nguy hiểm sóng thần kịch gây vùng bờ biển Ninh Thuận Việt Nam Các kết đánh giá độ nguy hiểm sóng thần cung cấp thơng tin bổ ích, có sở khoa học vững cho định Chính phủ công tác thẩm định lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận Các đặc trưng địa chấn kiến tạo địa động lực đới hút chìm Máng biển sâu Manila Cho đến có nhiều cơng trình nghiên cứu hoạt động kiến tạo tính địa chấn đới siêu đứt gẫy Máng biển sâu Manila Máng biển sâu Manila đới hút chìm có chiều dài khoảng 1200 km chạy dọc theo thềm lục địa phía tây quần đảo Phi-líp-pin với góc cắm phía đơng Trên hình minh họa vị trí đới siêu đứt gẫy Máng biển sâu Manila Biển Đông (các hệ thống đứt gẫy khác không đưa lên đồ) Hình minh họa phân bố trận sóng thần, núi lửa động đất ghi nhận tồn khu vực Biển Đơng Các số liệu động đất 54 Tập san Thông tin pháp quy hạt nhân số 3/2014| VARANS lấy từ Trung tâm thông tin động đất quốc gia Tổng cục địa chất Hoa Kỳ (NEIC), ghi nhận khoảng thời gian từ 1975 đến có độ lớn từ 5,0 trở lên Thang màu biểu thị độ sâu chấn tiêu Có thể thấy rõ từ đồ tồn đới hút chìm Máng biển sâu Manila vùng nguồn động đất gây sóng thần lớn, phần hai vành đai động đất lớn hành tinh biết đến tên gọi Vành đai lửa Thái Bình Dương Hình Sơ đồ vùng nguồn sóng thần khu vực Biển Đông (theo [1]) Tên vùng nguồn đánh số đồ: - vùng nguồn biển Đài Loan, - vùng nguồn Máng biển sâu Manila, vùng nguồn Biển Sulu, - vùng nguồn Biển Selebes, - vùng nguồn Biển Ban đa bắc, - vùng nguồn Biển Ban đa nam, - vùng nguồn Bắc Biển Đông, - vùng nguồn Pa la oan, 10 - vùng nguồn Tây Biển Đông (Kinh tuyến 1090) 55 Tập san Thông tin pháp quy hạt nhân số 3/2014| VARANS Hình Vị trí đới siêu đứt gẫy Máng biển sâu Manila Biển Đông Các đặc điểm địa chấn kiến tạo địa động lực đới hút chìm Máng biển sâu Manila nghiên cứu để xây dựng mơ hình nguồn động đất phát sinh sóng thần có khả gây thiệt hại tới bờ biển Việt Nam Mơ hình nguồn động đất cực đại đới hút chìm Máng biển sâu Manila xây dựng Viện Vật lý Địa cầu sở tham khảo kết hợp ưu điểm mơ hình cơng bố trước [2, 3, 4] Toàn siêu đứt gẫy nguồn gây sóng thần cực đại giả thiết có khả phát sinh động đất có độ lớn 9,3 theo thang mô men bao gồm đoạn đứt gẫy thành phần, với tham số hình học đoạn liệt kê bảng Bảng Tham số nguồn siêu đứt gẫy Máng biển sâu Manila (theo [2]) Đoạn Kinh Vĩ Dài (km) Rộng (km) Dịch chuyển (m) Sâu (km) Phương vị (độ) Cắm Trượt (độ) (độ) 120.5 20.2 190 120 25 30 354 10 90 119.8 18.7 250 160 40 30 22 20 90 119.3 17.0 220 160 40 30 28 90 119.2 15.1 170 90 28 30 356 20 90 119.6 13.7 140 110 12 30 344 22 90 56 Tập san Thông tin pháp quy hạt nhân số 3/2014| VARANS 120.5 12.9 95 80 30 331 26 90 Mơ kịch sóng thần cực đại phát sinh vùng nguồn Máng biển sâu Manila mơ hình COMCOT Mơ hình COMCOT sử dụng để mơ kịch sóng thần cực đại phát sinh vùng nguồn Máng biển sâu Manila [5] COMCOT sử dụng phương trình tuyến tính phi tuyến nước nông hệ tọa độ Cầu hệ tọa độ Đề Các Trong hệ tọa độ cầu, hệ phương trình tuyến tính nước nơng có tính đến lực Coriolis có dạng: P cosQ h t R cos t (1) P gh fQ t R cos (2) Q gh fP t R (3) η độ cao mặt nước; (P, Q) biểu thị thông lượng theo hướng X (Đông - Tây) Y (Nam - Bắc), tương ứng (φ, ψ) biểu thị vĩ độ kinh độ Trái đất; R bán kính Trái Đất; g gia tốc trọng trường h độ sâu Thành phần -∂h/∂t phản ánh hiệu ứng chuyển động tức thời đáy biển áp dụng cho trường hợp trượt lở đất tạo sóng thần Hệ số lực Coriolis f tác động quay Trái Đất tính theo cơng thức: f sin (4) với Ω vận tốc quay Trái Đất Các phương trình phi tuyến nước nơng có tính đến lực ma sát đáy có dạng: P P h (cosQ ) t R cos t (5) P P PQ gH fQ Fx t R cos H R H R cos Q PQ Q gH fP Fy t R cos H R H R (6) (7) đó, H tổng chiều sâu nước H = η + h; Fx Fy ma sát đáy hướng X Y tương ứng Hệ số nhám n tính theo cơng thức Manning : gn Fx / P( P Q )1 / H (8) gn Fx / Q ( P Q ) / H (9) 57 Tập san Thông tin pháp quy hạt nhân số 3/2014| VARANS Các kết mô kịch sóng thần cực đại phát sinh đới siêu đứt gẫy Máng biển sâu Manila thể dạng đồ độ cao sóng khu vực với độ chi tiết khác toàn dải ven biển Việt Nam Các đồ độ cao sóng cho thấy độ nguy hiểm sóng thần tập trung chủ yếu dọc theo dải ven biển miền Trung Việt Nam (đoạn từ tỉnh Quảng Ngãi đến tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu), với độ cao sóng lớn đạt tới 18 m địa phận tỉnh Quảng Ngãi (Hình 3) Hình Độ cao sóng thần cực đại khu vực Biển Đông Việt Nam (theo kịch động đất cực đại phát sinh vùng nguồn Máng biển sâu Manila, Mw=9,3) Trên hình minh họa đồ độ cao sóng thần cực đại vùng biển lân cận hai địa điểm Phước Dinh (NT1) Vĩnh Hải (NT2) theo kịch động đất cực đại phát sinh vùng nguồn Máng biển sâu Manila với độ lớn Mw=9,3 Các kết tính tốn từ kịch cho thấy độ cao sóng thần cực đại bờ biển lân cận địa điểm NT1có thể đạt tới m, bờ biển lân cận địa điểm NT2 độ cao sóng thần cực đại đạt tới m Đồ thị biến trình mực nước biển minh họa hình cho thấy đợt sóng thần cơng vào bờ biển lân cận địa điểm NT1 NT2 sau khoảng đồng hồ kể từ sóng thần bắt đầu lan truyền từ nguồn Trên hình minh họa đồ ngập lụt thành lập cho khu vực lân cận địa điểm NMĐHN 58 Tập san Thông tin pháp quy hạt nhân số 3/2014| VARANS Hình Độ cao sóng thần cực đại vùng biển lân cận hai địa điểm Phước Dinh Vĩnh Hải (theo kịch động đất cực đại phát sinh vùng nguồn Máng biển sâu Manila, Mw=9,3) Hình Độ cao sóng thần cực đại vùng biển lân cận hai địa điểm Phước Dinh Vĩnh Hải (theo kịch động đất cực đại phát sinh vùng nguồn Máng biển sâu Manila, Mw=9,3) 59 Tập san Thông tin pháp quy hạt nhân số 3/2014| VARANS Hình Bản đồ ngập lụt khu vực lân cận hai địa điểm Phước Dinh Vĩnh Hải theo kịch động đất cực đại phát sinh vùng nguồn Máng biển sâu Manila, Mw=9,3 Kết luận Trong nghiên cứu này, mơ hình COMCOT áp dụng để mơ kịch sóng thần cực đại phát sinh đới siêu đứt gẫy Máng biển sâu Manila đánh giá tác động trận sóng thần tới khu vực ven biển tỉnh Ninh Thuận Mơ hình nguồn động đất gây sóng thần cực đại xây dựng sở nghiên cứu đặc trưng địa chấn kiến tạo địa động lực siêu đứt gẫy Máng biển sâu Manila Kịch sóng thần giả thiết gây động đất cực đại phát sinh đới phần phía bắc siêu đứt gẫy Máng biển sâu Manila với độ lớn tương đương Mw=9,3 Các kết mô cho thấy độ cao sóng thần cực đại đạt tới m lân cận địa điểm NT1 m lân cận địa điểm NT2 Các kết cần cộng thêm số gia lưu ý tới khả mực nước biển dâng 1m tính tốn, thiết kế an tồn cho nhà máy điện hạt nhân Các kết nhận cho thấy vị trí hai địa điểm NT1 NT2 nằm độ cao an toàn khả bị sóng thần cơng Ngồi ra, khả xảy động đất có độ lớn Mw > 8,8 đới đứt gẫy Manila nhỏ nên việc tính tốn kỹ lực tác động sóng thần xói chân cơng trình thiết kế nên áp dụng hạng mục cơng trình quan trọng mà ổn định có tiềm ảnh hưởng tới vận hành an toàn nhà máy Với hạng mục cơng trình khác, cần tính tốn kỹ chi phí, lợi ích Tài liệu tham khảo 60 Tập san Thông tin pháp quy hạt nhân số 3/2014| VARANS Phuong Hong Nguyen, Que Cong Bui, Xuyen Dinh Nguyen Investigation of tsunami sources, capable of affecting the Vietnamese coast Natural Hazards, 64(1) pp 311-327 DOI: 10.1007/s11069-012-0240-3, October 2012 Wu T-R., Huang H-C., 2009 Modeling tsunami hazards from Manila trench to Taiwan Journal of Asian Earth Sciences 36, 21–28 Megawati, K., Shaw, F., Sieh, K., Huang, Z., Wu, T.-R., Lin, Y., Tan, S K and Pan, T.-C , 2009 Tsunami hazard from the subduction megathrust of the South China Sea Part I Source characterization and the resulting tsunami JEAS 36, 13–20 Vũ Thanh Ca (chủ nhiệm), 2009 Xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần cho vùng bờ biển Việt Nam, Báo cáo tổng kết Đề tài cấp Bộ TNMT năm 2006-2008 Liu Philip L –F., Seung-Buhm Woo and Yong-Sik Cho, 1998 Computer Program for Tsunami Propagation and Inundation School of Civil and Environmental Engineering, Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA 61 Tập san Thông tin pháp quy hạt nhân số 3/2014| VARANS ... địa điểm NT1 m lân cận địa điểm NT2 Các kết cần cộng thêm số gia lưu ý tới khả mực nước biển dâng 1m tính tốn, thiết kế an tồn cho nhà máy điện hạt nhân Các kết nhận cho thấy vị trí hai địa điểm. .. cận địa điểm NT1có thể đạt tới m, bờ biển lân cận địa điểm NT2 độ cao sóng thần cực đại đạt tới m Đồ thị biến trình mực nước biển minh họa hình cho thấy đợt sóng thần công vào bờ biển lân cận địa. .. Manila đánh giá tác động trận sóng thần tới khu vực ven biển tỉnh Ninh Thuận Mơ hình nguồn động đất gây sóng thần cực đại xây dựng sở nghiên cứu đặc trưng địa chấn kiến tạo địa động lực siêu đứt gẫy