hoạt động xõy dựng khỏc.
(1) Mở đầu
Tiờu biểu nhất là cỏc đờ chắn súng được xõy dựng ở một nơi để cố định một lạch triều khụng di dũng nữa và bảo vệ đường hàng hải khỏi súng đỏnh hoặc để
giảm bớt khối lượng nạo vột để duy trỡ độ sõu cần thiết. Tuy nhiờn, cỏc đờ chắn súng cú thể tỏc động rất lớn đối với sự tỏch dũng trầm tớch và cỏc quỏ trỡnh khỏc xung quanh cửa lạch triều. Cú thể dự bỏo được một số trong số cỏc tỏc động này ngay từ khi thiết kế dự ỏn. Đỏng tiếc là sau đú lại hay phỏt sinh những vấn đề địa chất khụng được tiờn đoỏn trước để dẫn đến những vấn đề khỏc như tăng nhanh sự bồi cạn hoặc sự biến đổi thấu kớnh thuỷ triều. Một vài nhúm cỏc hoạt động của con người gõy tỏc động đến cỏc lạch triều là:
Cỏc đờ chắn súng làm ổn định cỏc lạch triều và ngăn cản sự di dũng của chỳng.
Cỏc đờ chắn súng cú thể làm tắc nghẽn những di chuyển dọc bờ.
Cỏc tường chắn hoặc bờ kố đỏ cú thể thay đổi thiết diện ngang của một lạch triều.
Sự nạo vột bựn cú thể mở rộng thiết diện ngang của một họng
Việc xõy dựng đờ và lỏi dũng nước ngọt làm giảm lượng trầm tớch đưa vào. Cỏc đoạn chõn đờ tràn (phần thấp của đờ chắn súng) cú thể làm cho trầm tớch vượt qua và đi vào lạch triều, trong khi nú cú thể được tớch tụ lại ở bồn nước và sau đú di chuyển đi.
Sự bồi đắp đất và xõy dựng cỏc cụng trỡnh ở cửa sụng và trờn vịnh cú thể làm cỏc thấu kớnh truỷ triều nhỏ lại.
(2) Văn liệu kỹ thuật
Cú rất nhiều bỏo cỏo viết về ảnh hưởng của cỏc đờ chắn súng đến sự vận tải trầm tớch miền ven bờ. Những cụng trỡnh sớm nhất được trớch dẫn trong sỏch của Barwis (1976). Cỏc đập tràn và cỏc cụng trỡnh khỏc được đề cập trong tạp chớ “Hướng dẫn Bảo vệ bờ biển” (1984). Dean (1988) đề cập phản ứng của cỏc lạch triều đó cải biến ở Florida và cũn nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu khỏc được tổng hợp trong sỏch của Aubrey và Weishar (1988). Thớ dụ về cỏc nghiờn cứu được tiến hành nhằm đỏnh giỏ ảnh hưởng của đờ chắn súng cú:
Lạch triều ở thành phố Ocean và Nam Carolina (Chasten, 1992; Chasten và Seabergh,1992).
Lạch triều Little River, Bắc và Nam Carolina (Douglas,1987)
Lạch triều St. Marys Entrance, Florida và Georgia (Kraus, Gorman và Pope,1994)
Lạch East Pass, Florida (Morang,1992a) Kờnh ở cảng Mansfield, Texas (Kieslich, 1977).
(3) Phản ứng tổng quỏt của lạch triều .
(a) Mụ hỡnh về phản ứng của một chõu thổ triều xuống đối với đờ chắn súng được thể hiện ở H.4.19. Hỡnh vẽ đầu tiờn cho thấy lạch triều tự nhiờn trong một hoàn cảnh khi hướng di chuyển chủ đạo là từ phải sang trỏi. Hỡnh thứ hai thể
tiến của kờnh vỡ đờ chăn súng phớa dịch tiến (phải) tỏc động như một tường chắn. Khi chõu thổ triều rỳt mới phỏt triển, kờnh triều cũ sẽ bị cỏt lấp đầy và cỏc doi cỏt miền nước cạn trờn chõu thổ triều xuống trước đõy nay di chuyển vào bờ. Theo thời gian, tỏc động của súng làm xúi lở chõu thổ triều xuống trước đõy, đặc biệt là nếu nú khụng được đờ chắn súng bảo vệ.
Hỡnh 4-18: Hoạt động xuyờn thủng của lạch triều qua cỏc doi cỏt và hướng di chuyển của chỳng (nguồn Morang, 1992)
(b) Hỡnh thứ 3 cho thấy hệ thống này sau khi một chõu thổ triều rỳt mới được hỡnh thành xung quanh đờ chắn súng. Nếu cỏc đờ này được xõy cắt ngang
qua chõu thổ cũ, thỡ nú chủ yếu tiến về phớa biển. Nếu đờ được xõy ở một vị trớ khỏc, lỳc đú chõu thổ triều xuống đó bỏ bị xúi mũn và biến mất, trong khi đú một chõu thổ mới được hỡnh thành trờn bờ. Ở một vài dự ỏn, chõu thổ bị bỏ biến mất chỉ trong vũng ớt năm, ngay cả khi ở cỏc bờ cú súng yếu. Sự phỏt triển một chõu thổ mới dường như đũi hỏi thời gian dài hơn, trong khi sự hỡnh thành ban đầu thỡ rất nhanh, sự phỏt triển tiếp theo và lớn lờn đũi hỏi phải vài chục năm. Lạch triều
ở cảng Charleston phải cần vài chục năm mới thớch ứng với cỏc đờ chắn súng được xõy dựng trong khoảng năm 1879 đến 1898 (Hansen và Knowles, 1988).
(4) Giỏn đoạn vận tải trầm tớch ở cỏc lạch triều được xõy dựng.
(a) Ở nhiều nơi, cỏc nhà thiết kế dự ỏn phải bảo đảm rằng cỏc cụng trỡnh khụng ngăn chặn sự dịch chuyển ở ven bờ, nếu khụng, sẽ xảy ra quỏ trỡnh bào mũn xờ dịch lựi (downdrift erosion). Dean (1988) đó sử dụng cụm từ “cầu cỏt” để
mụ tả doi cỏt ngoài khơi (mỏm đầu cuối – terminal lobe) cắt ngang cửa của phần lớn cỏclạch triều. Sự vận tải thực của cỏt dọc bờ biển diễn ra ngang qua cầu. Nếu doi cỏt khụng đủ rộng và nụng, trầm tớch sẽ lắng đọng chừng nào một cầu cỏt năng suất cao chưa được tỏi lập. Đỏng tiếc là quan điểm này cho rằng sự duy trỡ một kờnh lõu bền đủ sõu để bảo đảm an toàn hàng hải lại thường là khụng hoà hợp với sự vận tải trầm tớch bởi cỏc quỏ trỡnh tự nhiờn xung quanh lạch triều. Sự
tỏch dũng di chuyển cỏt bằng sử dụng bơm hoặc tầu hỳt cú thể giảm nhẹ nhiều tỏc động bất lợi của cỏc đờ chắn súng và cỏc dũng chảy hàng hải (EM 1110 – 2 – 1616).
(b) Dean (1988) cũng trỡnh bày khỏi niệm “Hệ chia sẻ cỏt”, cho rằng cỏc thõn cỏt cú lạch triều, bói cạn triều xuống và cỏc đường bờ biển kề cận là cú liờn kết với nhau và ở trạng thỏi cõn bằng với cỏc đường bờ cục bộ, bất kỳ một cỏt nào ở bói cạn bị mất đi làm nú hạ thấp xuống, đều gõy ra một dũng chảy cỏt để phục hồi sự
cõn bằng cục bộ đú. Một số trong số cỏt này cú thể được lấy bằng xúi mũn cỏc bờ
biển kề cận. Dean (1988) kiến nghị một tiờn đề liờn quan hệ thống chia sẻ cỏt ở
bờ:
Nếu cỏt được lấy đi hay chặn lại từ một bộ phận của hệ chia sẻ cỏt thỡ hệ sẽ
phản ứng để khụi phục cõn bằng bằng vận tải cỏt đến nơi thiếu hụt. Tỏc động xúi mũn ngược lại đối với phần cũn lại của hệ gõy ra bởi việc lấy đi và chặn lại kia là tất nhiờn, chỉ cũn thời gian và mức độ thể hiện của nú thỡ cũn cú nghi vấn.
(c) Số lớn cỏc hoạt động xõy dựng ở cỏc lạch triều đều ớt nhiều ảnh hưởng đến sự phõn bố trầm tớch. Những ảnh hưởng này được túm tắt ở biểu 4.1 và đề cập chi tiết hơn ở phần sau.
(d) Sự tàng trữ ở đờ chắn súng phớa dịch tiến. Cỏc đờ cản cỏt ở phớa dịch tiến của lạch triều sẽ bẫy giữ cỏt chừng nào chưa đạt được cụng suất tớch đọng. Nếu khụng cú một cơ chế nào được tớnh đến trong dự ỏn để tỏch dũng trầm tớch, chẳng hạn như một đoạn đập tràn hoặc một trạm bơm tỏch dũng, thỡ đường bờ phớa dịch chuyển lựi sẽ bị xúi mũn với cựng mức độ như sự tớch đọng ở đờ chắn súng phớa
dịch chuyển tiến. Điều này gõy ra sự tỏi phõn bố trầm tớch mà khụng phải sự tổn hao thuần.
(e) Sự phỏt triển của bói cạn triều xuống. Khi một lạch triều đang tồn tại được biến cải bằng xõy dựng đờ chắn súng, chõu thổ triều xuống thường chuyển dịch ra xa hơn về phớa biển tới vựng nước sõu hơn. Kết quả là chõu thổ lớn lờn về khối lượng. Quỏ trỡnh này khụng phải luụn luụn xảy ra, nú phụ thuộc thấu kớnh thuỷ
triều và chế độ súng. Thớ dụ: Hansen và Knowles (1988) kết luận rằng việc xõy dựng cỏc đờ chắn súng đó hạn chế hỡnh thỏi của chõu thổ triều xuống tiờu biểu ở
cỏc lạch triều Murrell và Little River ở Nam Carolina. Ngược lại, ở East Pass, Florida, chõu thổ triều rỳt tiếp tục lớn về phớa biển vượt ra ngoài phạm vi cỏc đờ (Morang, 1992a).
Biểu 4.1: Cơ chế tỏc động đến quỹ trầm tớch của bờ biển tiếp giỏp với cửa lạch triều đó được cải biến (được xõy dựng)
Cơ chế Cơ chế cú gõy thiếu hụt thực cho bờ
kề cận khụng?
1. Tàng trữ ở chõn đờ phớa tịnh tiến Khụng
2. Sự phỏt triển bói cạn triều xuống Cú thể
3. Sự phỏt triển bói cạn triều lờn Cú
4. Nạo hỳt trầm tớch ở vựng nước sõu Nhất định
5. Cỏc đờ chắn súng để lọt trầm tớch Cú thể gúp trầm tớch cho bờ kề cận
6. “Búng” của đờ chắn súng Khụng
7. Kiểm soỏt hỡnh học Khụng
(f) Sự phỏt triển của bói cạn triều lờn. Cỏc bói cạn triều lờn cú thể chứa một lượng lớn cỏt được vận tải đến từ cỏc bờ kề cận. Trong phần lớn trường hợp số cỏt này bị lấy đi từ bề mặt bờ vỡ cú ớt cơ chế tự nhiờn cú thể khuấy động mạnh bói cạn và mang cỏt trở lại biển. Những trận mưa bóo lớn cú thể dõng cao mức nước ở
vịnh khuất và mạnh đỏng kể dũng triều xuống. Song, ngay cả trong cỏc điều kiện này, số lớn cỏc bói cạn triều lờn xuất hiện khi lạch triều được gia cố cứng chắc làm cho thấu kớnh thuỷ triều to hơn. Nếu cỏc đờ ngăn chặn cỏt đi vào, hệ thống này cú thể trở nờn thiếu cỏt và dần dần về sau số lớn cỏc bói cạn triều lờn sẽ bị bào trụi bởi cỏc dũng triều xuống.
Hỡnh 4-19: Mụ hỡnh phản ứng của cỏc bói bồi delta khi triều xuống với việc xõy dựng đờ chắn súng. Kết quả của qỳa trỡnh này là sự hỡnh thành của một bói bồi delta mới gắn với cửa đờ và cú hướng lấn ra biển với độ sau lớn hơn bói bồi cũ (chỉnh lý của Hansen và Knowles, 1988)
(g) Nạo hỳt trầm tớch ở vựng nước sõu. Cho đến gần đõy, số lớn cỏt chất lượng cao được hỳt từ cỏc kờnh hàng hải và tớch tụ ở vựng nước sõu, nơi chỳng
được mang đến từ đới ven bờ. Đõy là một thực tế khụng may mắn vỡ cỏt bờ biển là một nguồn nguyờn liệu khoỏng rất cú giỏ trị và khan hiếm. Ngày nay nhiều quốc gia yờu cầu cỏt được hỳt lờn mà khụng bị ụ nhiễm, đạt tiờu chuẩn cỏt bờ biển, thỡ phải được dựng để phủ lại cỏc bờ biển.
(h) Cỏc đờ chắn súng lọt cỏt. Cỏc đờ cú độ thẩm thấu cao cho phộp cỏt đi qua bằng cỏc dũng dọc bờ cú thể đi vào kờnh. Dean (1988) phỏt biểu rằng điều này cú thể làm cho cỏc bờ cả phớa dịch tiến lẫn phớa dịch lựi bị xúi mũn mạnh hơn. Trong khi đú cỏc đờ khụng thấm cỏt thỡ chỉ phõn bố lại mà khụng thực sự làm mất cỏt. Tuy nhiờn, nếu vật liệu đi qua cỏc đờ thấm cỏt được hỳt và đổ lại vào cỏc bói biển kề cận thỡ tỏc động xúi mũn được hạn chế. Quan niệm này cũng tương tự như
quan niệm về cỏc đập tràn, chỳng cho phộp cỏt đi qua để đổ vào bồn trầm tớch, mà từ đú chỳng cú thể được nạo hỳt ra định kỳ.
(i) Búng của đờ chắn súng. Cỏc trầm tớch được vận tải quanh lạch triều (cả tự
nhiờn và đượcgia cố) cú thể khụng đi đến bờ được chừng nào chưa vượt qua được một khoảng cỏch dịch lựi từ lạch triều. Điều này dẫn đến sự hỡnh thành một đới búng (shadow zone), nơi cú thể bị thiếu hụt trầm tớch.
(j) Sự kiểm soỏt hỡnh học. Ở đõy muốn núi đến sự khỳc xạ súng quanh chõu thổ triều xuống cú thể gõy biến đổi cục bộ cho mụ hỡnh khu vực chuyển dịch dọc bờ. Kết quả phổ biến là ở một đoạn chuyển dịch lựi nào đú của chõu thổ, sự
chuyển dịch thực lại ngược lại, và của nú trụi về phớa chõu thổ, trong khi ở miền xa chõu thổ, sự dịch chuyển lại (the drift moves …) theo hướng ngược lại. Đới tỏch dũng cú thể bị xúi mũn.
h. Túm tắt
Phần này đó đề cập một vài trong số cỏc quỏ trỡnh tự nhiờn liờn quan dũng chảy của nước qua cỏc lạch triều. Chủ đề phức tạp này đó là đối tượng của nhiều văn liệu kỹ thuật, trong số đú ở đõy chỉ cú điều kiện trớch dẫn một số ớt mà thụi. Sau đõy là một số trong số nhiều quỏ trỡnh tương tỏc cú tỏc động đến mụ hỡnh trầm tớch ở trong và gần cỏc lạch triều :
Biờn độ thuỷ triều
Thấu kớnh thuỷ triều – tỏc động đến khối lượng nước chảy qua lạch triều. Năng lượng súng - lực căng hướng tõm thỳc đẩy chuyển dịch dọc bờ.
Sự trụi dạt dọc bờ (longshore drift) – cung cấp trầm tớch cho vựng kề cận lạch triều.
Sự đúng gúp của sụng: tỏc động đến sự phõn tầng và cung cấp vật liệu trầm tớch
Sự can thiệp của con người – cỏc đờ ở sụng làm giảm lượng trầm tớch và cỏc tỏc động của sụng, cỏc đờ chắn súng làm giỏn đoạn sự trụi dạt dọc bờ.
Khớ tượng – tỏc động đến mức nước ở ngoài khơi.
Những nghiờn cứu mới đõy ở cỏc lạch triều trờn khắp thế giới đó nõng cao kiến thức của chỳng ta về cỏc chi tiết địa hỡnh động lực học của đường bờ, song nú
cũn làm cho ta thấy rừ hơn là cũn nhiều vấn đề liờn quan đến thực tiễn xõy dựng và quản lớ cần phải hiểu biết hơn nữa. 4.5. Động lực học hỡnh thỏi và cỏc quỏ trỡnh trờn bờ mặt bờ của cỏc bờ cú trầm tớch mảnh vụn. a. Tổng quan (1) Giới thiệu
Phần này đề cập mụn Động lực học hỡnh thỏi – mối tương tỏc của cỏc quỏ trỡnh tự nhiờn và phản ứng hỡnh học - của bói biển cú trầm tớch mảnh vụn. Chủ đề
này đề cập cỏc chi tiết địa hỡnh lớn hơn 1m (nghĩa là cỏc chỏm và cỏc doi đất) với quy mụ thời gian tớnh bằng phỳt và thỏng. Khụng bao gồm cỏc chi tiết về tương tỏc giữa hạt với hạt, sự bắt đầu một chuyển động của trầm tớch và cỏc quỏ trỡnh tần số cao. Nguyờn lớ chỉ đạo phần này là hỡnh dỏng tổng thể của bờ và địa mạo bờ
phần lớn là kết quả của cỏc súng giao động (trọng lực), mặc dự biờn độ triều, sự
cung cấp trầm tớch và cấu tạo địa chất núi chung cũng ỏp đặt những ảnh hưởng của mỡnh. Chỳng tụi giới thiệu những mối quan hệ và cụng thức cơ bản, song phần lời thỡ chủ yếu là mụ tả.Giới thiệu về súng đó được đề cập ở chương 2, mục 2 – 5b; chương 5, mục 5.5 cho biết cỏc chi tiết về cỏch sử dụng cỏc tư liệu về súng.
(2) Văn liệu
Cỏc bói biển và sự di chuyển trầm ớch dọc theo bờ là đối tượng quan tõm phổ
biến của khoa học trong cả thế kỷ. Một số ớt trong số cỏc sỏch giỏo khoa đề cập những chủ đề trờn là Carter (1988), Davis (1985), Davis và Ethington (1976), Greenwood và Davis (1984), Komar (1986), và Zenkovich (1967). Cơ học cỏc súng cú biờn độ nhỏ (Airy) và cỏc súng bậc cao được đề cập trong EM 1110-2-1502; vấn đề được đề cập chi tiết hơn trong Kingman, 1962, Horikawa (1988) và Le Mihautộ (1976). Luận giải và ứng dụng cỏc dữ liệu về súng và mức nước được đề
cập trong EM 1110-2-1414.
(3) í nghĩa của cỏc bờ trầm tớch vụn.
Vấn đề quan trọng là xem xột và hiểu được cỏc bờ biển cấu thành từ vật liệu mảnh vụn phản ứng như thế nào với những biến đổi về chế độ súng, sự cung cấp vật liệu trầm tớch và cỏc hoạt động xõy dựng để phục vụ những mục đớch kinh tế
và quản lớ.
Bói biển là những khu vực giải trớ phổ thụng.
Bói biển là đới đệm quan trọng bảo vệ đất liền và cỏc đồng bằng ven biển khỏi sự tấn cụng của súng.
Nhiều người trờn khắp thế giới sống trờn hoặc gần bờ biển.
Nhiều cố gắng xõy dựng và chi phớ được dành cho việc lập kế hoạch và tiến hành cỏc nghiờn cứu về bồi đắp trầm tớch trở lại.
Sự cung cấp trầm tớch và, do đú, tớnh bền vững của bờ biển, nhiều khi chịu những tỏc hại gõy ra bởi cỏc cụng trỡnh xõy dựng cỏc cụng trỡnh hàng hải.
Cỏt là một nguồn nguyờn liệu khoỏng rất cú giỏ trị cú ở nhiều bờ biển nước