Bài giảng Tiến trình bờ biển

Nội dung text: Bài giảng Tiến trình bờ biển

1. Tiến trình bờ biển Sóng Khái niệm ◼ Sóng được sinh ra bởi những cơn gio ngoài khơi ◼ Kích thước của sóng sinh ra phụ thuộc vào: – Vận tốc của gió. – Khoảng thời gian gió thổi. – Khoảng cách gió thổi xuyên qua bề mặt của nước.
2. 2. Tiến trình bờ biển 2.1 Sóng Hình dạng cơ bản của sóng Trong khu vực bão hoạt động, sóng biển sinh ra với hình dạng và kích thước rất khác nhau, nhưng vì chúng di chuyển liên tục từ nơi phát ra nên chúng được xếp vào những nhóm sóng giống nhau. Những tham số quan trọng là: ◼ Chu kì sóng (wave period): ◼ Độ dài sóng hay bước sóng (wave length): ◼ Độ cao sóng (wave height): * hình dạng của sóng di chuyển qua các lới nước
3. 2. Tiến trình bờ biển 2.1 Sóng Khúc xạ sóng Sự khúc xạ sóng là hiện tượng khi sóng càng tiến vào gần bờ có xu thế đổi hướng sao cho khi đến bờ thì thẳng gốc với bờ. Chiều dài sóng càng lớn thì tác dụng khúc xạ càng mạnh Sóng có thể phá hủy bờ hoặc tích tụ bùn cát vì vậy bờ biển có xu thế san bằng.
4. Khúc xạ sóng
5. Năng lượng sóng: ◼ Khi vào bờ sóng bị vỡ ra và năng lượng của nó bị mất trên đường bờ biển. Năng lượng bị mất này rất lớn. ◼ Năng lượng sóng tỉ lệ với bình phương độ cao sóng. ◼ Với điều kiên mực nước sâu, ta có thể dự đoán được năng lượng độ cao sóng, chu kỳ, vận tốc sóng dự vào khoảng cách, tốc độ gió và thời gian gió thổi qua mặt nước. ◼ sóng vỡ ra có thể dâng lên đỉnh và đập mạnh vào bờ hoăc là tràn nhẹ nhàng lên bãi biển ◼ Tổng năng lượng trong suốt thời gian sóng đập vào bờ gần như là không đổi. Nhưng có thể xem là giá trị biến thiên của năng lượng mất đi khi sóng đập vào bờ. sóng vỡ ra có thể dâng lên đỉnh và đập mạnh vào bờ hoăc là tràn nhẹ nhàng lên bãi
6. Năng lượng sóng ◼ còn hiện tượng sóng lớn ◼ Với hiện tượng sóng tràn vỡ bờ (plunging breaker) (spilling breaker) thuận là nguyên nhân của lợi cho sự lắng động cát nhiều hiện tượng xói lở trên biển bờ biển.
7. 2. Tiến trình bờ biển 2.2 Tiến trình bãi biển Các khái niệm: ➢ Bãi biển (beach) ➢ Đới sóng vỗ bờ (surf ➢ Vách đứng bờ biển (seacliff or dune line) zone) ➢ Đới sóng vỡ (breaker ➢ Bờ thềm ven biển (berm) zone) ➢ Bề mặt của bãi biển (beach face) ➢ Vùng lõm ven bờ (longshore trough) và dãi ➢ Đới sóng đập vào (swach chắn cát dọc bờ zone) (longshore bar )
8. 2. Tiến trình bờ biển 2.2 Tiến trình bãi biển
9. 2. Tiến trình bờ biển 2.2 Tiến trình bãi biển Hoạt động vận chuyển và trầm đọng vật liệu:*
10. 2. Tiến trình bờ biển 2.3 Ô ven bờ, lượng trầm tích biển, sóng theo mùa Đây là những khái niệm cơ bản để đánh giá xói lở bờ biển ◼ Ô ven bờ (littoral cell):là 1 phần của đường ven bờ biển bao gồm toàn bộ chu trình vận chuyển trầm tích đến bờ biển sự vận chuyển dọc theo bờ biển. ◼ Lượng trầm tích biển(beach budget): mỗi khu vực có môt lượng trầm tích nhất định hằng năm,bao gồm quá trình vận chuyển đến và lấy đi hăng năm ở khu vực đó. ◼ Sóng theo mùa (wave climate):là đặc điểm thống kê hàng năm, bao gồm các yếu tố cơ bản như: độ cao của sóng, chu kỳ và phương hướng của sóng, phục vụ cho mục đích tính toán năng lượng sóng ở các khu vực nhất định. bao%20cao.p pt#4. Những
11. 3.2 Lụt thủy triều (tidal flood) ◼ Lụt thuỷ triều là sự kết hợp các cơn bão nhỏ với sóng triều cao
12. Thiệt hại do lụt thủy triều ◼ Trận lụt ở Bangor, Maine vào 2/2/1976 đã bị ngập lụt với 3.7 m, lũ đã dâng lên rất nhanh đạt đến độ sâu tối đa trong vòng chưa đầy 15 phút. ◼ 3/10/2007, bão số 5 (Lêkima) đổ bộ vào Hà Tĩnh - Quảng Bình. Nước biển dâng cao do gió bão kết hợp với triều cường làm ảnh hưởng đến nhiều tuyến đê Sóng biển kêt hợp với triều cường dâng cao
13. Thames barrier
14. Cơ chế họat đông của Thames barrier
15. 3.3 Xói lở bờ biển Khái niệm Xói lở bờ biển là kết quả của việc tăng mực nước biển toàn cầu và sự phát triển không hợp lý ở khu vực bờ biển Xói lở bờ biển xảy ra liên tục hơn, có thể tiên đoán tiến trình
16. 3.1 Các nhân tố gây xói lở bờ biển ❖ Xói lở bờ biển là kết quả của những cơn xoáy thuận nhiệt đới và cơn bão khủng khiếp, tăng mực nước biển, và tác động của con người lên những tiến trình tự nhiên của bờ biển ❖ Các công trình cải tạo vùng đất ngập nước ven biển như: đập, kè bờ, mỏ hàn, ❖ Mực nước đại dương dâng cao do xu thế nóng lên toàn cầu và do bão
17. 3.2.Xói mòn vách đứng ven biển. ◼ Vách đứng ở bãi biển xuất hiện dọc theo các bãi biển.Ở đây xuất hiện thêm vấn đề xói lở bởi vì vách đứng thì phơi ra ngoài mưa gió và bị xói mòn bởi cả tiến trình của biển và đất liền. ◼ Những quá trình này kết hợp với nhau để gây ra xói lở vách đá với tốc độ lớn hơn khi chịu tác động của từng tiến trình riêng lẻ.Vấn đề xói mòn trở nên nghiêm trọng hơn nữa khi mọi người tác động đến môi trường vách đá ở biển qua sự phát triển không thích hợp
18. 3.2.Xói mòn vách đứng ven biển. Các quá trình gây xói mòn vách đứng: ◼ Hoạt động của sóng ◼ Hoạt động sinh vật ◼ Quá trình phong hóa ◼ Xói rửa do nước mưa ◼ Hoạt động của con người
19. Xói lở bờ biển Việt Nam ◼ Việt Nam đang đứng trước nguy cơ phải đối diện với hiện tượng bờ biển đang bị xói lở với cường độ mạnh, mực nước biển ngày một dâng cao hơn mũi Cà Mau - nơi vẫn được xem là có tốc độ lấn ra biển nhanh nhất nước ta (có năm tới 100m) - đang có biểu hiện bị xói lở khá mạnh ◼ Đây không phải là hiện tượng cá biệt. Hầu hết bờ biển nước ta đang bị xói lở với cường độ từ vài mét tới hàng chục mét mỗi năm và có xu hướng gia tăng mạnh trong một thập niên gần đây. ◼ Tại khu du lịch Đồi Dương ở TP Phan Thiết, tỉnh Bình Thuận, nhiều năm nay cũng đã xảy ra tình trạng xói lở liên tục với tốc độ khoảng 10m/năm. ◼ Xu hướng dâng lên của mực nước biển trong những năm gần đây cũng góp phần gây ra sụt lở mạnh hơn. Tại trạm Vũng Tàu, các nhà khoa học tính toán rằng, trong khoảng 50 năm qua, mực nước biển đang dâng lên 160 mm. Đây là nguyên nhân quan trọng khiến nhiều nơi tại Thành phố Hồ Chí Minh bị ngập nước khi triều cường, vừa làm cho mức độ xói lở bờ biển mạnh hơn (trước năm 1990 hầu như không xảy ra hiện tượng này). Xu hướng này sẽ còn tiếp tục với phạm vi rộng hơn trong những năm tới.
20. 4. Xói mòn bờ biển và công trình kiến trúc Kè bờ (seawall) Kè luồng (jetty) Mỏ hàn (groins) Rào cản sóng(breaker water) Nuôi bờ (beach nourishment)
21. Kè bờ (seawall) Kè bờ ở Galveston
22. Quá trình xói mòn do kè bờ
23. Mỏ hàn (groins)
24. Quà trình xói mòn do mỏ hàn
25. Kè luồng (jetty)
26. Kè luồng
27. Rào cản sóng
28. Đảo Alderney, Channel Islands (UK)
29. Nuôi bãi (beach nourishment) ◼ Hoạt động nuôi bãi ở bờ biển Ocean
30. 5. Vài ví dụ về hoạt động của con người và tai biến bờ biển Vùng bờ biển Atlantic Nhiều hòn đảo chắn sóng đã biến đổi ít nhiều bởi sự sử dụng vì lợi ích của con người. Nhu cầu về đất ở thềm lục địa tại Atlantic cùng với sự phát triển khách sạn trên bề mặt khu bờ sông làm cho hệ thống những đụn cát tự nhiên của hòn đảo di chuyển đến nhiều vị trí khác nhau, dẫn đến những vấn đề xói lở bờ biển nghiêm trọng The Gulf Coast Tác động của con người đã làm nảy sinh nguyên nhân của sự gia tăng tốc độ xói lở là do sự co rút của cơ cấu kĩ thuật bờ biển, sự lún đất là kết quả của khai thác nước ngầm và việc ngăn sông để cung cấp cát cho bãi biển
31. 5. Vài ví dụ về hoạt động của con người và tai biến bờ biển The Great Lakes Mức độ nghiêm trọng của trượt lở phụ thuộc vào các yếu tố như Có hay không sự có mặt của hệ thống đụn cát (đụn cát- bảo vệ bờ dốc trượt lở với tốc độ thấp), Sự định hướng của đường bờ biển (khu vực bị lộ ra dễ bị trượt lở hơn bởi tác động của gió bão) Sự rò rỉ nước ngầm(sự rò rỉ phụ thuộc vào vật liệu gốc của đất do vậy độ dốc thay đổi dẫn việc tăng tốc độ trượt lở) Sự tồn tại của những cấu trúc bảo vệ (những cấu trúc này giúp ích cho một khu vực nhưng thường làm gia tăng tốc độ trượt lở của các vùng lân cận )
32. 6. Nhận thức và điều chỉnh tổn thất của tai biến bờ biển 6.1. Nhận thức ◼ Xói lở bờ biển là một dạng tai biến tự nhiên ◼ Những người sống gần biển có thể thấy các dấu hiệu cảnh báo sự xói lở trực tiếp và bị ảnh hưởng nghiêm trọng. ◼ Những người sống cách khu vực tai biến khoảng 100 dặm ít bị đe dọa, nhưng vẫn có thể nhận thấy đôi chút về các sự cố, sự khốc liệt, và các dấu hiệu cảnh báo. ◼ Ở khu vực sâu trong đất liền, mọi người có thể không chịu ảnh hưởng của xói lở bờ biển nhưng vẫn nhận biết đôi chút về tai biến này.
33. 6. Nhận thức và điều chỉnh tổn thất của tai biến bờ biển 6.2. Điều chỉnh sự tổn thất Xoáy thuận nhiệt đới: con người đứng trước những cơn bão thường không làm được gì, chỉ có thể xoay sở được đôi chút hoặc đưa ra vài hành động trong việc nhận ra sự xuất hiện của bão. Phương tiện điều chỉnh tổn thất ở các nước phát triển bao gồm: đánh giá khả năng xuất hiện, làm kiên cố hóa các cấu trúc, cơ sở hạ tầng, bảo vệ và giữ chặt đất tránh sạt lỡ, xói mòn, sử dụng quỹ đất một cách phù hợp, hiệu quả bằng cách khoanh vùng, và sơ tán, cảnh báo khi bão nhiệt đới xảy ra.
34. 5. Nhận thức và điều chỉnh tổn thất của tai biến bờ biển 6.2. Điều chỉnh sự tổn thất Xói lở bờ biển: điều chỉnh do xói lở bờ biển thì rơi vào một trong các loại sau: ◼ Nuôi bờ theo khuynh hướng giống như quá trình tự nhiên. ◼ Thiết kế, xây dựng các công trình có khả năng làm tiêu hao năng lượng sóng khi vào bờ. ◼ Làm ổn định đường bờ biển bằng những công trình như mỏ hàn, kè bờ ◼ Thay đổi cách sử dụng đất để tránh những vấn đề trên
35. 6. Nhận thức và điều chỉnh tổn thất của tai biến bờ biển 6.2. Điều chỉnh sự tổn thất Ngày nay, chúng ta đang ở trên một giao lộ với khía cạnh điều chỉnh sự xói mòn bờ biển. Một đường dẫn tới sự bảo vệ bờ biển bằng cách cố gắng kiểm soát sự tiến triển của quá trình xói mòn, và con đường thứ hai liên quan đến việc tìm cách thích nghi để sống với sự xói mòn bờ biển qua kế hoạch môi trường linh động và sử dụng hợp lí đất đai trong đới duyên hải. Ở con đường hai, tất cả những cấu trúc của đới bờ biển được xem như tạm thời và có thể bị phá huỷ
36. 6.2. Điều chỉnh tổn thất Bất cứ sự phát triển nào trong đới ven bờ phải có sự thống nhất của cộng đồng hơn là ý kiến của một vài cá nhân. chấp nhận triết lý này đòi hỏi sự tôn trọng 5 nguyên tắc sau: ◼ Sự xói lở bờ biển là một quá trình tự nhiên hơn là một tai biến thiên nhiên; vấn đề xói lở xảy ra khi con người xây dựng những công trình trên đới ven biển. ◼ Môi trường biển thì năng động. Bất cứ sự can thiệp nào đến quá trình tự nhiên đều dẫn đến những biến đổi thứ cấp và tam cấp, và những biến đổi đó thường gây hậu quả bất lợi. ◼ Những kiến trúc dọc bờ biển thường có ý nghĩa trong việc bảo vệ tài sản. Với một vài ngoại lệ, như bờ biển dùng cho việc giải trí của hàng ngàn người suốt mùa du lịch, sự bảo vệ bờ biển có lợi cho tài sản của một số ít người. Điều này đang gây tranh cải bởi vì người ta cho rằng nó chỉ có lợi cho số ít cá nhân mà không có lợi cho cả cộng đồng và nó không công bằng khi bỏ ra lượng tài sản lớn của cả cộng đồng để bảo vệ tài sản của một số cá nhân. ◼ Công trình kĩ thuật được thiết kế để bảo vệ bờ biển khỏi sự tàn phá đi khi lại có tác dụng ngược lại. ◼ Một công trình đường bờ đã được thiết kế khi đã phát triển thì thật khó có thể phục hồi. Các công trình thường làm bờ biển rộng ra thêm. Ở một vài nơi đã đưa ra những giới hạn để ổn định bờ biển, khi biển mở rộng mức dộ xói lở diển ra thì không có cấu trúc nào có thể đáp ứng được. Những cấu trúc đặc sắc của đới bờ cần được giữ nguyên trạng để lại cho thế hệ sau.
37. 7. Tổng kết ◼ Môi trường bờ biển là một trong những khu vực năng động nhất trên trái đất, và sự thay đổi nhanh chóng xảy ra đều đặn. ◼ Tai biến bờ biển nguy hiểm nhất là bão nhiệt đới.Chúng lấy đi hàng ngàn sinh mạng và gây thiệt hại hàng tỉ dola.Nó mang theo gió mạnh, và những cơn sóng do gió xoáy ◼ Sự kết hợp của triều cao và storm surge có thể gây ra trận lụt thủy triều nghiêm trọng ở các con sông. Những trận ngập lụt này xảy ra thường xuyên ở Luân Đôn dẫn đến việc người ta xây dựng đập xuyên qua sông Thames để chống lại những trận lụt này. ◼ Sóng biển được hình thành bởi những cơn bão ngoài khơi và truyền năng lượng đến bờ biển. Những sự bất thường ở bờ biển giải thích nguyên nhân dẫn đến xói lở khác nhau ở từng địa phương, nó đóng vai trò lớn trong việc quyết định dạng bờ biển. Bãi biển được hình thành do sự trầm lắng của cát và vỏ sò ở bờ biển do sông và hình dạng bờ biển mang đến. Thông thường, bãi biển bao gồm những vật liệu bở rời như những mảnh sò hoặc san hô, đá núi lửa , nằm ở bờ biển. Sóng xô bờ ở một góc dẫn đến sự di chuyển đường bờ (sự kết hợp bãi trầm tích và dòng dọc bờ) của trầm tích bãi biển. Mỗi khu vực ven bờ là một đoạn đường bờ nhận trầm tích từ sông và mất nó trong sự chuyển vận ven bờ. Trầm tích bãi biển thông thường là sự thăng bằng của vật liệu trầm tích thêm vào hoặc mất đi; Trầm tích mất đi là phổ biến, phần nào bởi vì đập ngăn cản sự phân phát trầm tích đến bãi biển. Sóng theo mùa là đặc điểm thống kê nó bao gồm các yếu tố cơ bản hàng năm như: độ cao, chu kỳ, phương hướng của sóng. Biết lượng trầm tích ,sóng theo mùa ở mỗi ô bờ biển là cần thiết để đánh giá xói mòn bờ biển ở nơi đó. Sử dụng littoral cell như một đơn vị làm việc trong kế hoạch bờ biển chắc chắn sẽ thành công hơn hiện tại chúng ta có.
38. Tổng kết ◼ Mặc dù tai biến bờ biển gây ra một thiệt hại tương đối nhỏ so với những tai biến tự nhiên khác như lũ lụt, động đất, và bão nhiệt đới, đó là vấn đề nghiêm trọng dọc suốt bờ biển nước Sự can thiệp của con người tới các tiến trình bờ biển tự nhiên như việc xây dựng, kè bờ, mỏ hàn, rào cản sóng, cồn cát nhân tạo và những kiến trúc khác đôi khi thành công, nhưng trong nhiều trường hợp nó đã gây ra xói lở bờ biển đáng kể. Cát có khuynh hướng chất thành đống trên phần bồi của cấu trúc và bị xói lở ở phấn lở. Hầu hết những vấn đề xảy ra ở khu vực mật độ dân số cao, nhưng ở những khu vực dân cư thưa thớt dọc Outer Bank ở bắc California cũng có vấn đề với xói mòn bờ biển. Sự nuôi dưỡng bãi biển (cát lắng đọng nhân tạo) đã hạn chế thành công trong việc khôi phục và mở rộng bãi biển nhưng nó vẫn phải được xem xét trong thời gian dài. ◼ Sự am hiểu tai biến bờ biển phụ thuộc chính vào kinh nghiệm cá nhân và những tai biến gần kề. ◼ Sự điều chỉnh cá nhân phổ biến nhất đến tai biến bờ biển là không làm gì và giảm lo sợ. Sự điều chỉnh cộng đồng ở những nước phát triển là cố gắng làm nhẹ những vấn đề môi trường bằng cách xây dựng những công trình bảo vệ làm giảm sự thiệt hại tiềm tàng hoặc khuyến khích sự thay đổi trong cách cư xử của con người bằng sự chia vùng đất sử dụng, di tản và cảnh báo tốt hơn. ◼ Điểu chỉnh xói lở bờ biển ở những khu vực phát triển thường là “tổng hợp các kỹ thuật”: xây dựng bờ, kè, mỏ hàn, và những kiến trúc khác hoặc sự nuôi dưỡng bãi biển. Các phương pháp ổn định bãi biển có thành công và có thể dẫn đến những vấn đề phát sinh ở những khu vực sát đó. Giá của những công trình có thể vượt quá giá trị tài sản họ bảo vệ; những công trình như vậy có thể huỷ hoại bãi biển mà họ định bảo vệ. ◼ Cuối cùng quản lý xói lở bờ biển sẽ được lợi từ quy hoạch những vùng đất sử dụng cẩn thận nhấn mạnh sự thiết lập cản trở và cho phép sự xây dựng trên cơ sở tiên đoán tốc độ xói lở bờ biển.