C) PHƯƠNG PHÁP EDELMAN
BIẾN ĐỔI HÌNH DẠNG MẶT CẮT DƯỚI TÁC DỤNG CỦA THỦY TRIỀU
Cùng với sự biến đổi hình dạng mặt cắt ngang dưới tác dụng của sóng, sự xuất hiện lặp đi lặp lại của hình dạng mặt cắt trong thời gian 1 tháng hoặc dài hơn cho thấy sự biến đổi của hình dạng mặt cắt ngang tương ứng với các tác động của thủy triều. Nó bao gồm sự biến đổi nâng hạ mực nước trong thời đoạn ngắn (giờ) và trong thời đoạn dài hơn (1/2 tháng) do sự khác biệt về độ lớn thủy triều giữa triều cường và triều kém (spring, neap tides)
Mặc dù không dễ nhận thấy, nhưng sự biến đổi hình dạng mặt cắt ngang tại thời điểm xuất hiện triều cường đến thời điểm xuất hiện triều kém là vấn đề rất đáng quan tâm. Thompson; và Thompson (1919) & LaFond (1939) đã chứng minh rằng trên bãi biển nam California, bề mặt bãi cát cao hơn mực nước triều trung bình vài mét sẽđạt tới cao trình thấp nhất trong vài ngày sau khi xuất hiện triều cường và đạt tới cao trình lớn nhất sau khi có triều kém.
Một số nghiên cứu đã khảo sát sự biến đổi hình dạng mặt cắt ngang trong thời đoạn ngắn (giờ), nó được xem như là kết quả của sự biến đổi mực nước của một chu kỳ triều trong ngày. Strahler (1966) đã tiến hành các quan trắc sự thay đổi của bãi trước trong một chu kỳ triều với tần số quan trắc là 0.5 giờ tại bãi biển Sandy Hook, New Jersey.
Cát bịđào xói trong vùng sóng vỗ bờđược bồi tích trở lại ở giới hạn trên của vùng sóng vỗ bờ và tại thềm dưới của vùng sóng vỗ. Khi triều dâng, một lượng bồi tích nhỏ xuất hiện ở bất kỳ một điểm nào trên bề mặt bãi biển, theo sau đó là xói lở tại những vị trí chịu tác dụng mạnh của sóng vỗ bờ và tiếp sau đó là hiện tượng bồi lắng khi lượng bùn cát bị xói lở vượt qua dải sóng vỗ. Khi triều xuống thì xuất hiện hiện tượng ngược lại.
Một mô hình vận chuyển bùn cát tương tựđã được Otvos (1965) & Schwartz (1967) chứng minh bằng cách sử dụng các hạt cát được đánh dấu bằng huỳnh quang. Schwartz đã xác định rằng, thành phần các hạt bùn cát mịn hơn được tuyển chọn và bồi lắng tại đỉnh của vùng sóng vỗ hoặc được vận chuyển ra phía bên ngoài vùng sóng vỡ về phía biển, trong khi các hạt thô hơn được tích tụ lại tạo thành thềm bãi ở bên dưới vùng sóng vỗ.
Duncan (1964) đã khảo sát ảnh hưởng của mực nước ngầm đối với mô hình mặt cắt này với sựđiều chỉnh đối với chu kỳ triều trong một ngày. Khi triều lên, do mực nước biển dâng lên nhanh hơn so với mực nước ngầm bên trong bãi biển, do vậy mà độ dốc của mực nước ngầm sẽ có hướng vào trong bờ như mô tả trong hình (5-15) (theo Emery và Foster, 1948; Grant, 1948; Harrison, Fang, và Wang, 1971). Khi triều rút, mực nước ngầm có độ dốc hướng ra phía biển. Do ảnh hưởng này mà khi triều lên, nước biển trong quá trình sóng vỗ và sóng leo sẽ bị hút vào bên trong bãi do hiện tượng thấm và làm cho dòng rút ra biển trở nên yếu đi. Hiện tượng ngược lại xảy ra khi triều rút, do nước ngầm bổ sung thêm vào dòng rút do sóng vỗ bờ tạo thành.
Duncan (1964) đã phát hiện ra rằng, hầu hết sự vận chuyển bùn cát trên bề mặt bãi biển do hiện tượng sóng vỗ khi thủy triều dâng sẽ bồi lắng lại trên đỉnh của vùng giới hạn sóng vỗ do sự gia tăng của hiện tượng thấm (nhưđã giải thích ở trên) xem hình (5- 15a). Khi triều rút, dòng rút do sóng vỗ tạo thành sẽ mạnh hơn làm dịch chuyển lượng cát này và bồi lắng chúng về phía bờ, ở nơi dòng rút giao thoa với sóng vỗ từ ngoài vào và làm mất khả năng vận chuyển bùn cát của nó.
Hình 5-15 Ảnh hưởng của mực nước ngầm đối hiện tượng xói và bồi mặt cắt ngang khi (a) nước triều dâng và (b) nước triều rút
Tầm quan trọng của sự tương tác giữa sóng vỗ bờ và mực nước ngầm đã được Harrison (1959) minh chứng thêm bằng các phân tích về sự suy thoái đường bờ có sử dụng phương pháp thống kê. Harrison đã phát hiện ra rằng, hầu hết sự biến thiên số lượng bùn cát xói lở hay bồi lắng ở bãi trước trong khoảng thời gian xuất hiện 2 lần nước thấp kế tiếp nhau có thểđược giải thích bằng:
(a) độ dốc của sóng vỡ;
(2) sự chênh lệch đầu nước giữa mực nước ngầm bên trong bãi biển và mực nước do sóng vỗ + sóng leo tạo thành; và
(3) là góc sóng tác dụng tới đường bờ.
Ồng đã đưa ra một công thức kinh nghiệm mô tả sự biến đổi thể tích bùn cát tịnh này cũng như công thức dẫn tới sự suy thoái hoặc phát triển của đường bờ và độ dốc trung bình của bãi trước
Ở những vùng có biên độ thủy triều lớn, hình dạng mặt cắt có xu hướng được đặc trưng bởi độ dốc tương đối của mặt bãi, bị gián đoạn đột ngột tại đáy do sự xuất hiện của các bậc thềm rộng khi triều thấp (Inman and Filloux, 1960). Nhìn chung, bề mặt bãi biển tương ứng với biên độ triều lớn có thành phần bùn cát là các hạt hơn hơn so với bùn cát ở các thềm bãi. Thêm vào đó, các bậc thềm bãi khi triều thấp được đặc trưng bởi các hạt bùn cát mịn hơn và có mức độ tuyển chọn kém, với các sóng cát ngầm rõ ràng, đã hình thành hoàn chỉnh, là nơi trú ngụ của rất nhiều loài sinh vật bên trên và bên trong cát. Cũng có thể có các bậc thềm bãi hướng ra phía biển xuất hiện tại “các bãi biển có biên độ triều thấp’, tại đó độ dốc bãi lớn hơn không đáng kể so với độ dốc của bậc thềm bãi, hạt cát sẽ thô hơn ở mức nhỏ và tuyển chọn đều hơn. Do trong một chu kỳ triều có những thời điểm nước đứng khi mực nước lên tới đỉnh triều hoặc chân triều, năng lượng sóng sẽ bị tập trung tại các mực nước này. Mực nước cuốn rất nhanh trên bậc thềm bãi và năng lượng sóng có xu thế bị tiêu tán trong độ sâu nước nhỏ. Sự tập trung năng lượng tại mực nước thấp và mực nước cao giải thích cho sự khác biệt giữa bùn cát tại các bậc thềm bãi và đặc điểm của bãi biển có biên độ thủy triều lớn và nhỏ.