VIỆT NAM
Bản đồ nguy hiểm súng thần (NHST) được xõy dựng từ kết quả tớnh lan truyền súng thần của cỏc trận động đất kịch bản, nú biểu diễn độ cao cực đại mà súng thần cú thểđạt tới ứng với cỏc chu kỳ thời gian khỏc nhau. Bản đồđộ NHST được xõy dựng giống như
bản đồđộ nguy hiểm động đất (NHDD) theo lý thuyết Cornel (1968). Phương phỏp tớnh theo độ NHDD được phỏt triển rộng rói trong những năm 2000 [98], [112], [154], [173], [174], [175] thường cú 3 bước tớnh: 1) Xỏc định tham số của vựng động đất và khoảng sai số. 2) Xỏc định phương trỡnh (ởđõy là độ cao ST tại bờ biển phụ thuộc vào nguồn). 3) Tớnh xỏc suất.
VI.2.1. Xõy dựng bản đồ nguy hiểm súng thần ven biển Việt Nam
Trong mục này trỡnh bày cỏc bước xõy dựng bản đồđộ nguy hiểm súng thần ở vựng ven biển Việt nam.
VI.2.2. Xỏc định cỏc kịch bản động đất gõy súng thần
Rất nhiều cỏc động đất kịch bản được dựng để nghiờn cứu đỏnh giỏ khả năng lan truyền súng thần khu vực Biển Đụng vào vựng ven biển nước ta. Tuy nhiờn cỏc động
đất kịch bản được chọn để tớnh bản đồđộ nguy hiểm súng thần cho vựng ven biển Việt Nam đũi hỏi cú tớnh tổng quan. Cú khả năng phản ỏnh điều kiện thực địa chấn của cỏc vựng nguồn động đất súng thần vựng Biển Đụng. Cỏc nghiờn cứu trước đó cho kết luận về khả năng lan truyền súng thần trong vựng Biển Đụng của cỏc động đất súng thần xảy ra trờn đới hỳt chỡm Manila là cú ảnh hưởng lớn nhất tới vựng ven biển Việt Nam. Cũn cỏc động đất súng thần xảy ra trờn đới đứt góy khỏc như Bắc Biển Đụng, Parawan, ... cú
ảnh hưởng yếu, khụng đỏng kể. Từ kết luận quan trọng này người ta chọn cỏc kịch bản
động đất xảy ra trờn đới Manila là cơ sở số liệu tớnh bản đồ NHST.
Đới hỳt chỡm Manila cú biểu hiện sự khỏc biệt rừ rệt vềđường phương khi chuyển từ đoạn này sang đoạn khỏc (Hỡnh VI-1) được chia làm 5 phõn đoạn chớnh. Từđú được xõy dựng 5 kịch bản động đất súng thần (ST) chớnh với magnitude động đất trong khoảng từ 8.3 đến 8.6. Theo quan điểm của cỏc nhà địa chấn học Philliphin, động đất với magnitude cỡ 8.2 là hoàn toàn cú thể xảy ra trờn đới Manila. Ngoài ra theo cỏc nhà nghiờn cứu ST cũng cú thể tạo ra do tổ hợp của 2 hay nhiều hơn cỏc trận động đất cú chấn tõm nằm gần kề nhau và xảy ra trong khoảng thời gian như nhau. Ở đõy người ta chọn thờm 2 mụ hỡnh là tổ hợp của mụ hỡnh MNL3 với MNL4; và tổ hợp của cả 5 mụ hỡnh: MNL01, MNL02, MNL03, MNL04 và MNL05. Đõy là hai mụ hỡnh mang tớnh chất mụ phỏng, ớt cú khả năng xảy ra đặc biệt là kịch bản là tổ hợp của cả 5 mụ hỡnh. Cỏc kịch bản cũng đó được xỏc định và sử dụng trong nghiờn cứu trước [69]. Dễ dàng nhận thấy rằng tất cả cỏc mụ hỡnh đều cú magnitude động đất lớn hơn 8.0. Trong nghiờn cứu này người ta bổ sung thờm một kịch bản cú magnitude 8.0 vào để tớnh (Bảng VI-1). Phõn bố chấn tõm cỏc động đất súng thần kịch bản dựng để tớnh bản đồ NHST được trỡnh bày trờn Hỡnh VI-16.
Cỏc thụng số động đất dựng để tớnh súng thần bao gồm toạ độ chấn tõm, chiều dài
đới đứt gẫy (L), chiều rộng đới đứt gẫy (W), độ sõu chấn tiờu động đất (h), gúc cắm (δ), gúc trượt (λ), gúc phương vị (θ) và độ lớn động đất (magnitude cực đại), được xỏc định cho từng kịch bản. Cỏc tham số như: vị trớ xảy ra động đất, gúc phương vị, gúc cắm, gúc trượt, chiều dài đứt góy được xỏc định trờn bản đồ. Magnitude cực đại, chiều rộng được xỏc định theo cỏc cụng thức thực nghiệm biểu diễn mối tương quan giữa cỏc đặc trưng của nguồn.
Cụng thức của Wells và Coppersmith (1994), được xõy dựng trờn cơ sở cỏc số liệu thực nghiệm và hiện đang được sử dụng rộng rói trờn thế giới. Theo cỏc cụng thức này,
đối với động đất theo cơ chế trượt bằng, giữa độ lớn moment Mw của động đất và chiều dài L (km), chiều rộng W (km) của đới đứt gẫy cú mối tương quan sau:
Mw=4,38 +1,49log(L) (VI.1) Mw=4,06 +2,25log(W) (VI.2)
Hỡnh VI-16. Phõn bố chấn tõm động đất của đới Manila dựng tớnh độ NHST
Giữa độ lớn động đất và diện tớch mặt đứt đoạn A (km2 )cú mối tương quan sau: Mw=4,07 +0,98log(A) (VI.3) Với những trận động đất xảy ra ở đới hỳt chỡm Abe, 1975 [75] đưa ra cỏch tớnh magnitude cực đại từ năng lượng của trận động đất, mụmen địa chấn M0. Theo Aki [77], mụ men địa M0 chấn được tớnh từđộ suy giảm ứng suất σ và diện tớch phỏ hủy của đứt góy:
3/20 0
M =ξσA (VI.4) ξ là tham số liờn quan tới hỡnh dạng của đứt góy và được tớnh:
3 16 W L π ξ = (VI.5) Theo Abe [75] ξ và σ là hằng số đối với động đất Thỏi Bỡnh Dương, cụ thể là ξ=0.41 và σ= 30 bar. Khi đú cụng thức (VI.4) được viết:
22 3/2
( . ) 1.23 10
o
M dyne cm = x A (VI.6)
Magnitude của động đất được tớnh dựa trờn mụ men địa chấn của trận động đất: 0
( 10( ) 16.05) /1.5
M = Log M − (VI.7)
Bảng VI-1 là cỏc động đất kịch bản và cỏc tham sốđược xỏc định từ 2 phương phỏp Wells và Coppersmith (kịch bản 8) và Abe.
Bảng VI-1. Cỏc kịch bản động đất gõy ST vựng Biển Đụng dựng xõy dựng bản đồ nguy hiểm ST Việt Nam KB Mụ hỡnh Tọa độ Độ sõu Chiều dài Chiều rộng Đường phương Gúc dốc Gúc trượt Mw 1 MNL1 120.00 20.88 40 201.3 154.5 334.46 15 90 8.5 2 MNL2 119.79 19.12 40 243.9 154.5 33.29 15 90 8.6 3 MNL3 119.18 17.13 40 234 116.9 359.81 20 90 8.5 4 MNL4 119.18 15.08 40 223.5 80.0 360.02 30 90 8.3 5 MNL5 120.01 13.33 40 242.3 94.6 311.69 25 90 8.4 6 MNL3+4 7 MNL1+2+3+4+5 8 MNL6 119.10 17.5 20 158 45 357 40 90 8.0
VI.2.1.2. Xỏc định cụng thức liờn hệ độ cao súng thần theo magnitude động
đất cho Việt Nam
Theo Aide (1988) độ cao ST tại vị trớ nào đú trờn bờ biển do trận động đất cú magnitude M gõy nờn được xỏc định theo cụng thức:
,max
n
M = LogH +b (VI.8) Trong đú b là hằng số tại vị trớ quan sỏt. Điều đú cú nghĩa là tại một vị trớ bất kỳ trờn bờ biển nếu ta biết hệ số b và độ lớn của trận động đất thỡ dựng cụng thức (VI.8) ta cú thể tớnh được độ cao ST tại đú. Thụng thường hệ số b được xỏc định bằng số liệu quan trắc. Sau mỗi trận động đất ST người ta đo mực nước tại cỏc điểm quan trắc trờn bờ biển rồi dựa và độ lớn trận động đất xỏc định hệ số b. Dễ dàng thấy rằng giỏ trị của b phụ
thuộc vào vị trớ quan sỏt và cấp độ mạnh của trận động đất. Trờn thực tế điều này hết sức khú khăn vỡ thiếu số liệu quan sỏt. Đặc biệt với bờ biển Việt Nam chưa cú ghi nhận chớnh xỏc về ST đó xảy ra trong quỏ khứ. Trong điều kiện ấy ta ỏp dụng phương phỏp
tớnh độ cao súng lý thuyết từ cỏc trận động đất ST kịch bản rồi từđú xỏc định hệ số b. Từ cỏc kịch bản động đất, dựng chương trỡnh MOST để tớnh độ cao súng cực tại vị trớ 10m độ sõu đỏy biển. Khi tớnh độ cao ST cho những điểm tại bờ biển tương ứng, ta nhõn giỏ trị này với hệ số 2, đõy là giỏ trị được nhiều nước sử dụng khi dựng MOST. Do độ cao cực đại ST thay đổi nhiều ở cỏc vị trớ liền kề nờn bờ biển Việt Nam được chia đều theo cỏc ụ lưới dọc theo đường bờ biển từ vĩđộ 8°-22° để tớnh b.
Hỡnh VI-17. Cỏch chia lưới để tớnh hệ số b
Cỏc kết quả khảo sỏt ảnh hưởng ST theo cỏc kịch bản trờn cho thấy độ cao súng cực
đại tại vựng biển miền Trung từĐụng Hà, Huế tới Nha Trang, Phan Rang,... là khu vực ST cú giỏ trị cao đối với cỏc mụ hỡnh. Giống như miền Bắc, khu vực bờ biển phớa Nam ST rất yếu. Hai kịch bản MNL03 và MNL04 là hai mụ hỡnh nguồn cú đường phương gần giống nhau và gần với phương kinh tuyến và được cho là vị trớ cú khả năng tạo ST nguy hiểm cho bờ biển Việt Nam. So sỏnh độ cao ST ở cả 2 mụ hỡnh này thấy cỏc vị trớ gần Đụng Hà, Huế, Hội An và Quảng Ngói cú độ cao ST lớn nhất, nhiều chỗ cao tới 5m nhưở Hội An, Huế, ... đặc biệt ở vựng Quảng Ngói cao tới hơn 6m. Hai kịch bản 06 và 07 là 2 trường hợp tổ hợp của 2 và 5 mụ hỡnh. Đõy là hai mụ hỡnh mang tớnh chất mụ phỏng, ớt cú khả năng xảy ra đặc biệt là kịch bản 07, ST trong cả hai trường hợp này rất cao cú chỗ cao tới 7m và 11m.
Dựa vào kết quả tớnh lan truyền súng thần của mối kịch bản, ta “nhặt” ra độ cao súng cực đại tại cỏc vị trớ dọc theo bờ biển. Bờ biển Việt Nam được chia thành cỏc ụ lưới cú kớch thước cỡ khoảng 15kmx15km (Hỡnh ).
Tọa độ tõm của cỏc ụ lưới là vị trớ tớnh độ cao súng đạt tới bờ biển. Như vậy với 8 kịch bản động đất cú magnhitude khỏc nhau tại mỗi vị trớ thu được 8 độ cao súng thần khỏc nhau. Theo phương trỡnh (VI.8) thành được 8 lập phương trỡnh liờn hệ giữa độ cao cột nước và độ lớn động đất ứng với 8 nguồn phỏt sinh đụng đất cho từng ụ lưới.
Phương trỡnh liờn hệ giữa khoảng cỏch nguồn và độ lớn động đất của đới Manila đối với một vị trớ là phương trỡnh trung bỡnh của 8 phương trỡnh vừa dựng được. Đường bờ
biển Việt Nam được chia ra khoảng 4000 ụ lưới. Kết quả cú hơn 4000 phương trỡnh liờn hệ. Sau khi đó xỏc định được hệ số B thay vào phương trỡnh trờn chỳng ta cú thể xỏc
định được độ cao ST tại cỏc điểm trờn bờ biển khi biết độ lớn của động đất.
VI.2.1.3. Tần suất lặp lại động đất
Giỏ trị tần suất lặp lại của động đất sẽảnh hưởng tới bản đồđộ NHST. Tần suất lặp lại
động đất biểu diễn bằng quan hệ magnitude-tần suất, cũn gọi là đồ thị lặp lại động đất. lgN*( M³Mo) = a - b M (VI.9)
Ởđõy N* là số lượng trung bỡnh năm động đất magnitude lớn hơn và bằng Mo; a, b
là cỏc hệ số, xỏc định theo phương phỏp bỡnh phương tối thiểu, a chớnh là logarit số
lượng động đất magnitude lớn hơn và bằng 0.
Ởđõy chu kỳ lặp lại động đất với magnitude ≥ M sẽ là
T(M) = 10b(M-Mng)/v (VI.10) Mng=5,5 là ngưỡng magnitude quan sỏt trong vựng; v là tần suất động đất ngưỡng
Từ giỏ trịđó tớnh ở trờn cỏc tỏc giảđó tớnh tần suất lặp lại động đất với cỏc magnitude khỏc nhau xảy ra trờn đới hỳt chỡm Manila (Bảng VI-2).
Bảng VI-2. Chu kỳ lặp lại động đất với cỏc magnhitude khỏc nhau
Magnitude Chu kỳ lặp lại T(M) Mw Năm 7.0 22 7.5 61 8.0 167 8.5 459
VI.2.2. Bản đồ độ nguy hiểm súng thần ven biển Việt Nam
Bản đồđộ NHST cho toàn quốc được xõy dựng từ 8 trận động đất kịch bản xảy ra trờn đới hỳt chỡm Manila theo cỏc bước đó trỡnh bày ở trờn. Ởđõy sử dụng chương trỡnh tớnh bản đồ độ NHST do cỏc chuyờn gia Viện Địa chất và Hạt nhõn, Niu Zilõn viết riờng cho Việt Nam. Chương trỡnh là kết quả của đề ỏn hợp tỏc khoa học về “ Đỏnh giỏ độ NHST và cỏc giải phỏp phũng trỏnh” giữa Viện Vật lý Địa cầu và Viện Địa chất và Hạt nhõn Niu Zilõn (2007-2009).
Dựa vào tần suất lặp lại động đất đó xõy dựng cỏc bản đồ độ cao súng thần cực đại xỏc suất xuất hiện chấn động vượt quỏ 10% trong thời gian 50 và 100 năm, hay cũn gọi là bản đồ nguy hiểm súng thần trong cỏc khoảng thời gian 475, 950 năm (Hỡnh VI- 18a,b; Hỡnh VI-19). Đõy là cỏc chu kỳ cũng được xem xột tới trong đỏnh giỏ độ nguy hiểm động đất. Cỏc kết quả cho thấy khu vực miền Trung là vựng cú khả năng chịu ảnh hưởng súng thần lớn nhất.
a, b,
Hỡnh VI-18. Bản đồđộ nguy hiểm súng thần ven biển 1:500.000; a>. miền bắc Việt Nam; b>. miền Trung Việt Nam (chu kỳ 950 năm)
Vựng biển Tam Kỳ, Quảng Ngói là nơi cú khả năng bị ảnh hưởng súng thần rất lớn, súng cao tới hơn 6m ở chu kỳ 950 năm, hơn hơn 5 m ở chu kỳ 475 năm. Thành phố Đà Nẵng độ cao súng khoảng 5 – 6m ở chu kỳ 950 năm, cao từ 4 – 5m ở chu kỳ 475 năm. Vựng biển miền Trung từ Quảng Ngói tới Tuy Hũa súng cao khoảng 5 – 6m ở chu kỳ 950 năm, và từ 3 – 4m ở chu kỳ 475 năm tại Phan Rang. Từ Tuy Hũa tới Phan Rang, Phan Thiết ảnh hưởng súng thần giảm bớt, độ cao khoảng 2 – 3m ở chu kỳ 950 năm, khoảng 2m với chu kỳ 475 năm. Miền Bắc và miền Nam là vựng ớt bị ảnh hưởng của súng thần. Phần bờ biển từ Vũng Tàu tới mũi Cà Mau súng thần cú độ cao xấp xỉ 1m với cả 2 chu kỳ. Vựng biển từ Vinh tới Đà Nẵng chịu ảnh hưởng của súng thần tuy khụng nhiều. Độ cao súng cực đại đạt tới 5m ở
chu kỳ 950 năm, khoảng 2m với chu kỳ 475. Riờng vựng biển từ Quảng Ninh tới Vinh ảnh hưởng của súng thần là rất yếu.
Hỡnh VI-19. Bản đồđộ nguy hiểm súng thần ven biển miền Nam Việt Nam, 1:500.000 (chu kỳ 950 năm)
Hỡnh VI-20. Bản đồđộ nguy hiểm súng thần khu vực ven biển QN-ĐN, 1:200.000