ĐIỀU KIỆN THUỶ - THẠCH ĐỘNG LỰC VÙNG BIỂN VEN BỜ VÀ CÁC HOẠT ĐỘNG NHÂN TẠO Ở VÙNG VEN BIỂN
V.1- Dao động mực nước biển
Dao động mực nước biển là sản phẩm tổng hợp các dao động thành phần. Các thành phần tham gia trong dao động mực nước biển và Đại dương gồm có hai nhóm: thứ nhất, là nhóm dao động có chu kỳ (hay tuần hoàn), tiêu biểu trong đó là các sóng thuỷ triều, sinh ra do lực hút của Mặt Trăng và Mặt Trời. Thứ hai, là nhóm dao động phi chu kỳ (hay phi tuần hoàn), mà đại diện ở đây chính là dao động dâng - rút gây ra dưới tác động của gió trên mặt biển, nhiễu động khí áp, do lũ từ các cửa sông. Dưới đây chúng ta xem xét từng nhóm dao động riêng biệt từ số liệu đo đạc và quan trắc thực tế.
5.1.1. Mực nước tổng hợp
Đối với vùng biển miền Trung nói chung và vùng biển Quảng Ngãi nói riêng mực nước tổng hợp thể hiện tính chất dao động mùa, các trị số cực tiểu xẩy ra vào các tháng III- IV, các trị số cực đại rơi vào tháng X- XI và biên độ chênh
lệch trung bình xấp xỉ 30- 50 cm. Trên hình 5.1 dẫn ra diễn biến mực nước trung bình tại trạm Sơn Trà (Đà Nẵng) năm 1990.
0 50 100 150
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tháng
H, cm
Hình 5.1 : Diễn biến mực nước trung bình tháng tại Sơn Trà năm 1990
0 50 100 150 200 250
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tháng
H, cm
Hmax
Hình 5.2: Mực nước cực đại trong tháng tại Sơn Trà năm 1990
Trong tháng IX/1990 xuất hiện bão Ed và gây biến động mực nước biển ở khu vực bắc Trung Bộ. Bão Ed đổ bộ vào bờ ngày 18/IX/1990 và xuất hiện mực nước cực đại. Do đó mực nước cực đại quan trắc được vào tháng IX, chứ không phải tháng XI như thông lệ (Hình 5.2). Như vậy, mực nước cực đại là tổng hợp các thành phần: dao động mùa, dao động thuỷ triều và các dao động phi tuần hoàn khác. Trong ví dụ trên cho thấy mực nước cực đại xuất hiện do nước dâng trong bão, một kiểu dao động phi chu kỳ thường quan sát thấy ở ven biển nước ta.
5.1.2. Thuỷ triều
Do không có số liệu đo mực nước trực tiếp tại Quảng Ngãi, nên trong đánh giá độ lớn cũng như đặc tính của thuỷ triều vùng nghiên cứu, chúng tôi đã tính toán từ chuỗi số liệu thuỷ triều tại Đà Nẵng và Tam Quan (Bình Định) làm đại diện cho thuỷ triều vùng biển phía bắc và phía nam của tỉnh.
Tại vùng biển phía bắc biên độ của sóng M2= 17cm, S2=10cm, K1=29cm và O1=22cm. Độ lớn trung bình của thuỷ triều 95cm, cực đại 162cm và cực tiểu
40cm. Với chỉ số Đuvanhin xấp xỉ = 3.0, có chế độ triều hỗn hợp thiên về nhật triều không đều (NTKĐ). Tại vùng biển phía nam biên độ của sóng M2= 20cm, S2=10cm, K1=30cm và O1=30cm. Độ cao thuỷ triều trung bình 122cm. Với chỉ số Đuvanhin xấp xỉ = 3.0, thuỷ triều ở đây mang đặc tính hỗn hợp thiên về nhật triều không đều (NTKĐ).
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
1h-1-XII 1h-5-XII 1h-9-XII 1h-13-XII 1h-17-XII 1h-21-XII 1h-25-XII 1h-29-XII Thêi gian (giê)
Mùc níc (H,m)
Mực nước triều tháng XII-1999
Hình 5.3: Biến trình mực nước triều tại Tam Quan tháng XII- 1999
Tại khu vực nghiên cứu, dao động thuỷ triều trong tháng XII- 1999 có hai chu kỳ lớn, mỗi chu kỳ diễn ra trong thời gian 10 - 11 ngày có đỉnh cao nhất trong mỗi chu kỳ xẩy ra vào ngày 10 và 24/XII với biên độ cực đại (chênh lệch giữa đỉnh và chân triều) từ 1.3 đến 1.7m. Thời kỳ nước lớn nhất xẩy ra vào chu kỳ thứ hai trong nửa cuối tháng XII-1999, độ cao thuỷ triều đạt tới 2.5m trùng thời gian có gió mạnh gây ra sóng lớn và đã xẩy ra xói lở nghiêm trọng ở ven biển Sa Huỳnh (hình 5.3).
Trong thời gian chúng tôi tiến hành khảo sát đo đạc trên vùng biển Sa Huỳnh vào tháng IX và tháng XI- 2000: độ cao lớn nhất của thuỷ triều thay đổi từ 1.8 đến 2.1m, biên độ cực đại thay đổi từ 1.1 đến 1.5m (các hình 5.4- 5.5).
Mực nước triều Tháng iX-2000
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
1h-1-IX 1h-5-IX 1h-9-IX 1h-13-IX 1h-17-IX 1h-21-IX 1h-25-IX 1h-29-IX Thêi gian (giê)
Mùc níc (m)
Hình 5.4: Biến trình mực nước triều tại Tam Quan tháng IX-2000
Mực nước triều tháng XI-2000
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
1h-1-XI 1h-5-XI 1h-9-XI 1h-13-XI 1h-17-XI 1h-21-XI 1h-25-XI 1h-29-XI Thêi gian (giê)
Mùc níc (H,m)
Hình 5.5 : Biến trình mực nước triều tại Tam Quan tháng XI- 2000
Độ cao mực nước triều trong tháng XI-2000 có phần cao hơn tháng IX-2000;
hiện tượng này hoàn toàn phù hợp với đặc tính chung của thuỷ triều ở ven biển Trung Bộ là mực nước lớn xẩy ra vào các tháng đầu mùa đông và mực nước thấp xẩy ra vào các tháng cuối mùa đông - đầu mùa hè.
Giữa tháng XII- 2000 diễn ra một đợt triều cường, độ cao đỉnh triều từ ngày 13- 16/XII đạt giá trị khoảng 2.1m. Cùng thời gian này ven biển Quảng Ngãi xuất hiện đợt gió mạnh tốc độ từ 12 đến 14m/s, gây ra sóng lớn và tiếp tục làm xói lở một số đoạn bờ trong đó có khu vực cửa Sa Huỳnh (hình 5.6).
Mực nước triều Tháng XII-2000
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
1h-1-XII 1h-5-XII 1h-9-XII 1h-13-XII 1h-17-XII 1h-21-XII 1h-25-XII 1h-29-XII Thêi gian (giê)
Mùc níc (m)
Hình 5.6: Biến trình mực nước triều tại Tam Quan tháng XII - 2000
Như vậy, sóng lớn phát sinh do gió mạnh xuất hiện vào thời gian triều cường đã gây ra phá huỷ bờ và xói lở mạnh mẽ nhiều khu vực ven biển Quảng Ngãi, trong đó có vùng bờ biển Sa Huỳnh trong những tháng cuối năm 1999, 2000.
2.1.3. Nước dâng do bão
Nước dâng do bão là hiện tượng mực nước biển dâng lên bất thường; nguồn gốc gây ra quá trình dao động dâng - rút dưới tác động của nhiễu động khí quyển do hoạt động của bão và ATNĐ. Nó là kết quả tác động trực tiếp của hai loại hiệu ứng: hiệu ứng do gió thổi dồn nước mặt và hiệu ứng do thay đổi khí áp
(khi giảm khí áp) của mỗi trận bão hoặc ATNĐ trong những điều kiện ngoại cảnh khác nhau.
Đặc điểm nước dâng do bão ven biển miền Quảng Ngãi:
1/ Tần suất nước dâng do bão, ở mức độ nào đó phù hợp với tần suất bão đổ bộ vào vùng bờ. Theo thống kê số trận bão đổ bộ vào vùng ven biển Quảng Ngãi thời kỳ từ 1954- 1995, bình quân khoảng 3 năm thì có 1 cơn bão hoặc ATNĐ đổ bộ vào khu vực Quảng Ngãi và tập trung chủ yếu vào hai tháng X- XI. ở đây chưa tính đến số trận bão có ảnh hưởng gián tiếp khi đổ bộ vào các tỉnh lân cận.
Trong thời kỳ nhiều năm, số trận bão và ATNĐ đổ bộ vào bờ biển từ Đà Nẵng tới Bình Định chiếm xấp xỉ 22% tổng số trận bão và ATNĐ đổ bộ vào bờ biển Việt Nam. Như vậy, trung bình hàng năm có 1 trận bão và ATNĐ có ảnh hưởng tới ven biển Quảng Ngãi.
2/ Nước dâng do bão liên quan chặt chẽ tới cường độ bão (hay độ chênh lệch khí áp giữa tâm bão và vùng rìa), trường vận tốc gió cực mạnh, hướng đi, tốc độ di chuyển của bão và nhất là phụ thuộc vào đặc điểm địa hình đáy biển ven bờ nơi nó đổ bộ. Độ chênh lệch khí áp và vận tốc gió cực đại càng lớn thì khả năng nước dâng càng cao; Vận tốc di chuyển của bão càng chậm và có hướng đi dọc bờ từ Nam ra Bắc thì nước dâng càng có điều kiện phát triển. Đối với vùng Trung Trung Bộ nói chung và vùng biển Quảng Ngãi nói riêng là vùng biển sâu, đáy biển có độ dốc lớn, nên nước dâng do bão không lớn. Tuy vậy, do cấu tạo địa hình cục bộ ven bờ kiểu vũng vịnh thì tính chất nước dâng cục bộ có thể xẩy ra rất cao.
Bảng 5.1 dưới đây dẫn ra trị số nước dâng nhận được từ quan trắc thực tế tại vùng ven biển Trung Trung Bộ (trạm Đà Nẵng), trong thời gian hoạt động của một số trận bão quan sát được từ năm 1982 đến 1990.
Bảng 5.1: Độ cao nước dâng lớn nhất quan trắc tại trạm Đà Nẵng (H, cm) Tên bão Thời gian đổ bộ vào đất lion
(tháng, năm) Nước dâng lớn nhất (H, cm)
Hope ix/1982 67
Lynn VI/1984 47
Cecil V/1989 93
Ed ix/1990 108
Kết quả phân tích cho thấy, trong trận bão Ed năm 1990, nước dâng lớn nhất quan trắc được tại khu vực này đạt trên 1.0m. Nếu so sánh với nước dâng do bão ở vùng biển ven bờ Bắc Trung Bộ, hoặc Bắc Bộ, thì nước dâng khu vực ven biển Quảng Ngãi thường thấp hơn. Ví dụ, trong cơn bão Nancy (bão số 7/1982) đổ bộ vào bờ biển Nghệ An ngày 18/X/1982 đã quan trắc được nước dâng trên 3.0m, hoặc trong cơn bão Kelly đổ bộ vào bờ biển Bắc Nghệ An ngày 4/VII/1981, gây ra nước dâng lớn xấp xỉ 3.0m ở bờ biển phía nam tỉnh Thanh Hoá.
3/ Đối với mỗi trận bão đổ bộ vào vùng bờ biển Việt Nam nói chung và bờ biển Trung Trung Bộ nói riêng, thời gian tồn tại nước dâng tuỳ thuộc vào thời gian hoạt động của bão và các điều kiện ngoại cảnh khác. Riêng với đỉnh của nước dâng, thời gian tồn tại chỉ trong khoảng vài giờ. Tuy thời gian nước dâng ngắn, nhưng khi xuất hiện nước dâng kèm theo sóng lớn (trường hợp cực đoan hơn trong điều kiện thủy triều cường) có thể gây ra tàn phá rất nghiêm trọng, như các trường hợp vỡ đê biển đã được ghi nhận ở đồng bằng Bắc Bộ.
Trong thời gian hoạt động của cơn bão Ed, đổ bộ vào bờ biển bắc Trung Bộ ngày 18/IX/1990, thời gian tồn tại nước dâng do bão có trị số nước dâng vượt quá 0.5m kéo dài trong khoảng thời gian 28 giờ (từ 21h00 ngày 17/IX đến 0h ngày 19/IX/1990), còn thời gian tồn tại trị số nước dâng lớn hơn 1.0m kéo dài khoảng 6- 7giờ, tương đương một chu kỳ bán nhật triều. Thời gian nước dâng ở ven biển kéo dài phụ thuộc vào thời gian hoạt động của cơn bão; khi gần đến bờ Quảng Nam - Đà Nẵng, bão Ed không đi thẳng vào bờ mà đổi hướng về phía bắc và tiếp tục đi dọc theo bờ và sau đó đổ bộ vào vùng biển Bình Trị Thiên.
Đỉnh nước dâng ở ven biển Bình Trị Thiên chỉ duy trì trong thời gian trên dưới 2 giờ.
4/ Trong mối quan hệ với các yếu tố khí tượng- thuỷ- hải văn khác như thuỷ triều, sóng biển hoặc lũ lụt vùng cửa sông, thì hiện tượng nước dâng do bão ở vùng ven biển có độ sâu lớn như ở Quảng Ngãi là mối đe doạ lớn đối với đời sống và hoạt động của con người ở vùng biển ven bờ.
2.1.4. Nước dâng do gió mùa
ở nước ta, ngoài hiện tượng nước dâng do bão và ATNĐ còn xuất hiện hiện tượng nước dâng do gió mùa, trong cả hai thời kỳ gió mùa Đông Bắc (GMĐB) và gió mùa Tây Nam (GMTN). Hiện tượng nước dâng do gió mùa ở ven biển Trung Bộ nói chung và Quảng Ngãi nói riêng chủ yếu do gió GMĐB gây ra trong thời gian mùa Đông (đỉnh điểm trong tháng XI- XII). Hiện tượng nước dâng do gió mùa gây ra góp phần làm cho mực nước tổng hợp ven biển Miền Trung tăng lên vào các tháng cuối năm. Hiệu ứng nước dâng do gió GMĐB gây ra không cao như bão, nhưng diễn ra trong thời gian tương đối dài. Mặt khác, như trên đã đề cập thời gian bão và ATNĐ đổ bộ vào ven biển Miền Trung (trong đó có Quảng Ngãi) chủ yếu trong tháng X- XI, cũng là thời kỳ gió GMĐB hoạt động mạnh mẽ gây nước dâng ven bờ. Vì vậy yếu tố nước dâng ở ven biển Quảng Ngãi, trong nhiều trường hợp là sản phẩm tổ hợp của các trạng thái nhiễu động khí tượng cực đoan là bão, ATNĐ và GMĐB.
Trong tháng XII/1999 hiện tượng xuất hiện liên tục các đợt gió mạnh trên hướng Bắc và Đông Bắc ở ven biển Quảng Ngãi đã gây ra sóng lớn và nước dâng cục bộ. Mặt khác, thời kỳ gió mạnh rơi vào thời gian nước triều cường (độ cao đỉnh triều tại Tam Quan đạt tới 2.3- 2.5m), như vậy đã xuất hiện trường hợp cực đoan ở ven biển phía nam tỉnh Quảng Ngãi trong tổ hợp Triều cường + Nước dâng + Sóng lớn. Hiện tượng này đã gây ra quá trình phá huỷ mạnh đới ven biển, trong đó có khu vực Long Thạnh - Sa Huỳnh. Cũng nên nhấn mạnh,
đây chưa phải là trường hợp cực đoan xấu nhất, do nước dâng trong phạm vi cục bộ không lớn, tốc độ gió và sóng chưa phát triển tới các trị số cao nhất có thể xẩy ra ở đây.