Nguy hiểm động đất và sóng thần ở vùng ven biển Việt Nam (Phần 2)

147 trang ngocly 1040

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Nguy hiểm động đất và sóng thần ở vùng ven biển Việt Nam (Phần 2)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

nguy_hiem_dong_dat_va_song_than_o_vung_ven_bien_viet_nam_pha.pdf

Nội dung text: Nguy hiểm động đất và sóng thần ở vùng ven biển Việt Nam (Phần 2)

169 Chương V ĐỘ NGUY HIỂM VÀ ĐỘ RỦI RO ĐỘNG ĐẤT Ở VÙNG VEN BIỂN VÀ HẢI ĐẢO VIỆT NAM Đánh giá độ nguy hiểm và độ rủi ro động đất là hai thành phần chính của cùng một quy trình. Trong khi việc đánh giá độ nguy hiểm động đất về thực chất là xác định khả năng và cường độ rung động nền đất dưới tác động của động đất, thì việc đánh giá rủi ro động đất bao hàm việc xác định các tổn thất do những rung động nền đó gây ra cho cộng đồng tại khu vực nghiên cứu. Như vậy, có thể thấy giữa việc đánh giá độ nguy hiểm và việc đánh giá độ rủi ro động đất có mối quan hệ nhân quả với nhau: các kết quả đánh giá độ nguy hiểm động đất được sử dụng trực tiếp làm dữ liệu đầu vào cho các tính toán đánh giá rủi ro động đất. Mặt khác, cũng có thể nhận thấy sự khác biệt đáng kể về phạm vi và độ chi tiết của hai phương pháp nghiên cứu này. Trong khi việc đánh giá độ nguy hiểm động đất thường được áp dụng cho một khu vực rộng lớn thì việc đánh giá độ rủi ro động đất thường tập trung vào những khu vực đô thị của các thành phố lớn, nhỏ hẹp hơn về diện tích, nhưng với độ chi tiết cao. Nội dung chương này bao gồm hai phần chính. Trong phần thứ nhất trình bày kết quả việc áp dụng phương pháp xác suất để đánh giá độ nguy hiểm động đất cho toàn bộ dải ven biển Việt Nam và khu vực biển và hải đảo Việt Nam. Phần thứ hai trình bày kết quả việc đánh giá rủi ro động đất cho khu vực đô thị thành phố Nha Trang. Bố cục của mỗi phần bao gồm việc mô tả phương pháp luận, công cụ và dữ liệu đầu vào được sử dụng và cuối cùng là các kết quả. V.1 . KẾT QUẢ ƯỚC LƯỢNG THAM SỐ NGUY HIỂM ĐỘNG ĐẤT Trong Bảng V-1 liệt kê kết quả ước lượng các tham số nguy hiểm động đất cho từng vùng nguồn chấn động trên toàn bộ lãnh thổ Việt Nam và khu vực Biển Đông theo hai cách tiếp cận khác nhau. Trong cách tiếp cận thứ nhất, Nguyễn Đình Xuyên xác định các tham số nguy hiểm động đất bằng cách xây dựng đồ thị lặp lại cho từng vùng nguồn để xác định các giá trị b trong biểu thức phân bố động đất theo magnitude của Gutenberg-Richter, còn các giá trị Mmax được xác định bằng cách kết hợp ba phương pháp sau đây: phương pháp ngoại suy địa chất, phương pháp hàm phân bố cực trị Gumbel và phương pháp đámh giá Mmax theo kích thước của vùng nguồn. Trong cách tiếp cận thứ hai, Nguyễn Hồng Phương sử dụng thuần túy phương pháp luận xác suất thống kê trình bày trên đây để ước lượng các tham số nguy hiểm động đất. Các kết quả cuối cùng được lựa chọn giữa hai phương pháp Cực trị và Hợp lý cực đại để đưa vào Bảng V-1. Cần lưu ý rằng các kết quả ước lượng bằng phương pháp Hợp lý cực đại được ưu tiên trong phép lựa chọn cuối cùng, do nó cho các kết quả ổn định hơn so với phương pháp cực trị.
170 Bùi Công Quế (Chủ biên) Bảng V-1. Tham số nguy hiểm động đất của các vùng nguồn trên lãnh thổ Việt Nam và Biển Đông (Theo Nguyễn Đình Xuyên và Nguyễn Hồng Phương, 2009) TT Tên vùng Λ(M0) N Mmax Mmax Mmax M0 BHLCD Cb H Ghi chú nguồn obs. calc.X calc.HLCD (km) Sơn La 0.11 45 6.7 6.8 7.2±0.54 4.0 0.49 0.06 22 2 Sông Mã 0.227 18 6.8 6.8 7.3±0.77 4.0 0.59 0.17 22 Pumaytun 3 Đông 0.084 9 5.6 5.9 6.1±0.54 4.0 0.48 0.09 22 Triều – Uông Bí 4 Sông 0.051 37 5.8 6.1 6.3 ±0.54 4.0 1.00 0.08 17 Hồng – Sông Chảy 6 Sông Cả - 0.016 14 6.0 6.1 6.5 ±0.54 4.0 0.74 0.06 17 Khe Bố 7 Rào Nậy 0.027 2 4.2 6.1 6.0±0.51 4.0 0.58 0.43 12 8 Cao Bằng 0.13 9 5.0 5.5 5.5 ±0.92 4.0 1.18 0.49 12 - Tiên Yên 9 Đông Bắc 0.006 4 5.5 5.6 6.0±0.54 4.0 0.63 0.06 12 Trũng Hà Nội 10 Cẩm Phả 0.034 2 4.8 5.5 7.3 ±0.24 4.0 0.16 0.21 12 11 Sông Lô 0.10 4 4.8 5.5 5.3±0.21 4.0 0.25 0.57 12 14 Mường 0.121 10 4.9 5.5 5.4±0.54 4.0 0.44 0.12 12 La – Bắc yên 15 Sông Đà 0.087 8 4.8 5.5 5.3±0.54 4.0 1.30 0.09 12 16 Lai Châu 0.238 21 5.6 6.2 6.5±0.54 4.0 0.32 0.11 12 – Điện Biên 17 Mường 0.083 3 4.7 5.5 5.2±0.45 4.0 0.79 0.79 12 Tè 18 Mường 0.476 10 5.3 5.5 5.8±0.54 4.0 0.66 0.09 12 Nhé 20 Sông 0.011 4 5.2 5.5 5.7±0.37 4.0 0.61 0.44 12 Hiếu
Chương V. Độ nguy hiểm và độ rủi ro động đất ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 171 22 Trà Bồng 2 - 5.5 6.2±0.54 4.0 0.63 0.06 12 23 Dakrong _ 0.016 2 4.8 5.0 5.3 4.0 1.0 0.01 12 B và Cb Huế theo NĐX 24 Đà Nẵng 0.02 1 4.8 5.0 5.3 4.0 1.0 0.01 12 B và Cb theo NĐX 25 Tam Kỳ 0.02 1 4.7 5.0 5.2 4.0 1.0 0.01 12 B và Cb Phước theo NĐX Sơn 28 Thái 0.117 4 5.2 5 5.7±0.26 4.0 0.33 0.45 10 Nguyên Bắc Kạn 29 Quốc lộ 0.04 3 4.8 5.5 5.3±0.34 4.0 0.58 0.71 10 13A 30 Phong 0.111 5 5.1 5 5.6±0.23 4.0 0.29 0.43 10 Thổ - Thanh Sơn 32 Văn Sơn 3 4.6 5 5.1±0.82 4.0 1.21 0.96 10 – Hà Giang 35 Tây Biển 0.437 21 6.1 6.6 6.6±0.28 4.0 0.28 0.25 12 Gộp các Đông vùng 34+35 36 Thuận Hải 0.434 5 5.1 5.6 5.6±0.30 4.0 0.32 0.23 12 – Minh Hải 37 Sông Hậu 0.02 2 4.4 5.5 4.9±0.35 4.0 0.36 0.58 12 38 Nha 0.4 2 4 5 4.5±0.47 4.0 0.59 0.77 10 Trang Tánh Linh 39 Ba Tháp 0.02 1 4.5 5.5 5.1 4.0 10 40 Cửu long 0.181 2 5.1 5.7 5.7±0.38 4.0 0.51 0.16 10 – Côn Sơn 41 Sông Sài 0.02 0 0 5.5 4.5±1.56 4.0 1.16 0.79 10 Không có Gòn động đất, lấy theo vùng 42
172 Bùi Công Quế (Chủ biên) 42 Sông 0.02 3 4.0 - 4.5±1.56 4.0 1.16 0.79 10 M4 ở Vàm Cỏ Cămpuchia Đông 43 Tuy Hòa – 0.02 1 4.8 5.5 5.3 4.0 1.0 0.04 10 B và Cb Củ Chi theo NĐX 44 Hoàng Sa 0.122 7 5.6 5.6 5.7 4.0 15 45 Trường 0.181 14 5.9 6.2 6.2 4.0 68 Sa 46 Hải Nam 0.087 82 7.5 6.8 7.8 4.0 33 – Hồng Kông 47 Bắc Biển 0.306 27 6.5 7.8 7.0±0.23 4.0 0.30 0.10 33 Đông Hải Đông Nam cũ 49 Palaoan 0.285 2 6.0 6.4 6.4 4.0 30 50 Ba Tơ – 0.034 9 5.3 5.8 5.8±0.54 4.0 0.14 0.20 12 Củng Sơn 51 Tây Đài 22.8 137 6.5 6.5 7.2±0.99 5.0 1.14 0.18 Loan 52 Máng 4.72 236 8.2 7.9 8.7±0.93 5.0 0.65 0.12 cuốn hút Manila Bắc 53 Máng 6.04 490 8.0 8.0 8.5±0.85 5.0 0.88 0.06 cuốn hút Manila Trung 54 Máng 1.4 28 6.2 8.2 6.7±0.28 5.0 0.56 0.24 cuốn hút Manila Nam 55 Biển Sulu 6 258 7.9 7.9 8.4±1.17 5.0 0.88 0.09 V.2 . B ẢN ĐỒ ĐỘ NGUY HIỂM ĐỘNG ĐẤT CÁC TỈNH VEN BIỂN VÀ HẢI ĐẢO VIỆT NAM Chương trình CRISIS99 của Ordaz và cộng sự [144] được áp dụng để tính toán độ nguy hiểm động đất, với các số liệu đầu vào: 1) Sơ đồ các vùng nguồn chấn động trong khu vực nghiên cứu.
Chương V. Độ nguy hiểm và độ rủi ro động đất ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 173 2) Các tham số nguy hiểm động đất của các vùng nguồn phục vụ tính toán độ nguy hiểm động đất (Bảng V-1). Gia tốc cực đại nền (đo bằng đơn vị % gal) được tính tại mỗi điểm của mạng lưới 0,10x0,10 phủ lên toàn vùng nghiên cứu. Các giá trị này lại được sử dụng để xây dựng các bản đồ biểu diễn phân bố không gian của gia tốc cực đại nền (PGA) cho khu vực nghiên cứu. Bản đồ độ nguy hiểm động đất được xây dựng trên môi trường đồ hoạ của phần mềm MapInfo phiên bản 8.5 ở tỷ lệ 1: 500 000 và được chồng ghép lên các lớp thông tin nền ở cùng tỷ lệ. Các lớp thông tin nền chính bao gồm: 1) Ranh giới hành chính từ cấp cao nhất là cấp tỉnh đến cấp thấp nhất là cấp xã. 2) Đường giao thông (bao gồm đường sắt và đường bộ từ cấp cao nhất là đường quốc lộ đến cấp thấp nhất như đường tỉnh lộ, đường nhựa, đường bê tông). 3) Thuỷ hệ (sông, suối, ) Bản đồ độ nguy hiểm động đất xây dựng cho toàn lãnh thổ Việt Nam và khu vực Biển Đông được cắt theo ranh giới hành chính của tất cả các tỉnh ven biển Việt Nam và được thể hiện trên bản đồ kết quả. Hai lớp thông tin rung động nền quan trọng được thể hiện trên các bản đồ kết quả là: 1) Gia tốc cực đại nền, đơn vị đo là % gal, được thể hiện ở cả hai dạng: đa giác (với các cấp độ màu thay đổi) và đường đồng mức. 2) Cường độ chấn động trên mặt I được biểu thị dưới dạng các vùng chấn động cấp VI, VII và VIII (theo thang MSK-64). Để tiện in ra dưới dạng bản đồ giấy ở tỷ lệ 1:500 000, toàn bộ bản đồ kết quả được chia thành ba mảnh: Bắc, Trung và Nam. Mảnh bản đồ miền Bắc bao gồm toàn bộ dải ven biển Việt Nam kéo dài từ Quảng Ninh tới Nghệ An. Mảnh bản đồ miền Trung bao gồm toàn bộ dải ven biển Việt Nam kéo dài từ Hà Tĩnh tới Phú Yên. Mảnh bản đồ miền Nam bao gồm toàn bộ dải ven biển Việt Nam kéo dài từ Khánh Hoà tới Kiên Giang. Trên các Hình V-1a, Hình V-1b, minh hoạ các bản đồ nguy hiểm động đất cho dải ven biển và hải đảo Việt Nam tại ba khu vực Bắc, Trung và Nam, dự báo cho chu kỳ 950 năm và cho nền loại A. Từ các bản đồ trên, có thể nhận thấy rõ độ nguy hiểm động đất phân bố không đều trên toàn bộ dải ven biển và thềm lục địa Việt Nam. Trên phần lục địa, độ nguy hiểm động đất mạnh nhất quan sát thấy tại các tỉnh ven biển miền Bắc Việt Nam, sau đó giảm dần xuống tại các tỉnh ven biển miền Trung và miền Nam Việt Nam. Dải ven biển miền Bắc có độ nguy hiểm động đất cao nhất, hình thành một đới chấn động cấp VIII bao gồm các tỉnh Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình, Thanh Hóa, Nghệ An và Hà Tĩnh, với giá trị gia tốc cực đại nền đạt từ 12.0% gal tới 18.0% gal. Trên dải ven biển miền Trung Việt Nam, đoạn từ Quảng Bình tới Khánh Hòa, toàn bộ các tỉnh ven biển đều nằm trong vùng chấn động cấp VII, nhưng có thể chia thành hai đới có các giá trị PGA giảm dần. Đới mạnh hơn là đới Bắc Trung Bộ bao gồm các tỉnh Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên-Huế, Đà Nẵng và Quảng Nam, với giá trị PGA dao động trong khoảng từ 8.4% gal đến 15.6%gal. Tiếp đó là đới Nam Trung Bộ bao gồm các tỉnh Bình Định, Phú Yên và Khánh Hòa có độ nguy hiểm động đất yếu hơn, với giá trị PGA dao động trong khoảng từ 6.0% gal đến 8.4% gal.
174 Bùi Công Quế (Chủ biên) Dải ven biển miền Nam Việt Nam cũng bao gồm hai vùng có độ nguy hiểm động đất khá tương phản. Trên vùng Bắc Nam Bộ, đoạn từ Ninh Thuận đến Bạc Liêu nằm trong vùng chấn động cấp VII, nhưng tại một số nơi thuộc các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận và Bà Rịa-Vũng Tàu, chấn động được đánh giá lên tới cấp VIII. Giá trị PGA trên toàn vùng Bắc Nam Bộ dao động trong khoảng từ 9.6% gal đến 16.8% gal. Đoạn cuối cùng trong toàn bộ dải ven biển Việt Nam là đoạn chạy từ Bạc Liêu tới Kiên Giang. Đoạn này có độ nguy hiểm động đất thấp nhất, với chấn cấp giảm từ cấp VII xuống cấp VI, và các giá trị PGA dao động trong khoảng từ 2.4% gal đến 7.6% gal. Trên vùng thềm lục địa Việt Nam, khu vực gần bờ biển có thể quan sát thấy hai khu vực có độ nguy hiểm động đất cao nhất là vùng ngoài khơi vịnh Bắc Bộ và vùng ngoài khơi tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu. Cả hai vùng này đều có cấp chấn động VIII và giá trị cực đại PGAmax lên tới 18.0% gal. Các vùng hải đảo Hoàng Sa và Trường Sa có độ nguy hiểm động đất thấp hơn, với cấp chấn động dao động trong khoảng từ cấp VI đến cấp VII (Hình V-2). Bản đồ độ nguy hiểm động đất tính cho khoảng thời gian 950 năm cho thấy một loạt các đô thị lớn, các khu công nghiệp và các vùng trọng điểm của đất nước có thể bị chấn động tới cấp VIII đe dọa trong tương lai. Trên dải ven biển miền Bắc Việt Nam, vùng chấn động cấp VIII bao gồm cả khu vực Hải Phòng-Quảng Ninh, vốn là khu vực phát triển công nghiệp và kinh tế xã hội. Các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận, nơi dự kiến xây dựng nhà máy điện nguyên tử tương lai và khu công nghiệp Dung Quất thuộc tỉnh Quảng Ngãi cũng nằm trong vùng chấn động cấp VII. Đặc biệt, khu vực ven biển tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, nơi công nghiệp khai thác dầu khí đang diễn ra hết sức rầm rộ hiện đang nằm trên vùng chấn động cấp VII-VIII. Hình V-1. Bản đồ độ nguy hiểm động đất tỷ lệ 1:500 000 (xét cho khoảng thời gian 950 năm, nền loại A): a). Các tỉnh ven biển miền Bắc Việt Nam; b). Các tỉnh ven biển miền Trung và Hoàng Sa Việt Nam
Chương V. Độ nguy hiểm và độ rủi ro động đất ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 175 Hình V-2. Bản đồ độ nguy hiểm động đất các tỉnh ven biển miền Nam Việt Nam và Trường Sa, tỷ lệ 1:500 000 (xét cho khoảng thời gian 950 năm, nền loại A). Hình V-3. Bản đồ độ nguy hiểm động đất vùng Quảng Ninh-Hải Phòng dự báo cho chu kỳ 950 năm, tỷ Lệ 1:200.000
176 Bùi Công Quế (Chủ biên) V.3 . ĐÁNH GIÁ ĐỘ RỦI RO ĐỘNG ĐẤT CHO KHU VỰC ĐÔ THỊ DẢI VEN BIỂN VIỆT NAM: VÍ DỤ CHO THÀNH PHỐ NHA TRANG Cho đến nay, vấn đề nghiên cứu đánh giá độ rủi ro động đất đô thị đã được áp dụng thành công tại nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt là tại các nước phát triển và những nước phải chịu những tổn thất nặng nề do động đất gây ra như Mỹ, Nhật, Nga hay Trung Quốc. Ở Việt Nam, tuy mới chỉ được bắt đầu từ năm 2000, nhưng cho đến nay hướng nghiên cứu này đang được phát triển rất mạnh. Phương pháp luận đánh giá rủi ro động đất đô thị xây dựng cho Việt Nam đã được áp dụng cho một số thành phố lớn của Việt Nam như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh và thành phố Nha Trang [33], [35], [36]. Phần tiếp theo của chương này sẽ trình bày các kết quả áp dụng công nghệ GIS và phương pháp luận hiện đại để đánh giá độ rủi ro động đất cho một khu vực đô thị ven biển của Việt Nam thông qua ví dụ cho thành phố Nha Trang. V.3.1. Thu thập dữ liệu và xây dựng cơ sở dữ liệu GIS Bảng V-2. Phân loại nhà theo chức năng sử dụng Ký Ký hiệu Chức năng sử dụng Ví dụ hiệu (Việt) (Anh) RES1 ND1 Nhà ở một gia đình Nhà RES2 ND2 Nhà di động Nhà di động RES3 ND3 Nhà ở nhiều gia đình Căn hộ RES4 ND4 Tạm trú Khách sạn RES5 ND5 Khu tập thể (doanh trại) quân đội, nhà trường, trại tù RES6 ND6 Bệnh xá, nơi an dưỡng COM1 TM1 Buôn bán lẻ Cửa hàng nhỏ COM2 TM2 Buôn bán lớn Cửa hàng lớn COM3 TM3 Dịch vụ cá nhân/sửa chữa Trạm dịch vụ/cửa hiệu COM4 TM4 Dịch vụ cá nhân/kỹ thuật Văn phòng COM5 TM5 Ngân hàng COM6 TM6 Bệnh viện COM7 TM7 Phòng khám bệnh/trạm xá
Chương V. Độ nguy hiểm và độ rủi ro động đất ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 177 COM8 TM8 Vui chơi giải trí Nhà hàng/Quán ba COM9 TM9 Nhà hát Nhà hát COM10 TM10 Bãi để xe Gara ô tô, bãi gửi xe IND1 CN1 Nặng Nhà máy, xí nghiệp IND2 CN2 Nhẹ Nhà máy, xí nghiệp IND3 CN3 Thực phẩm/Hoá chất Nhà máy, xí nghiệp IND4 CN4 Kim loại/xử lý quặng Nhà máy, xí nghiệp IND5 CN5 Công nghệ cao Nhà máy, xí nghiệp IND6 CN6 Xây dựng Văn phòng AGR1 NN1 Nông nghiệp REL1 TG1 Nhà thờ/Chùa chiền/Phi chính phủ GOV1 CP1 Dịch vụ công cộng Văn phòng GOV2 CP2 Phản ứng khẩn cấp Công an/cứu hoả EDU1 GD1 Các trường phổ thông EDU2 GD2 Các trường trung cấp, Không bao gồm nhà tập đại học thể V.3.1.1. Công tác thực địa và xây dựng cơ sở dữ liệu Công tác thực địa được tổ chức quy mô tại khu vực đô thị sát bờ biển thành phố Nha Trang để khảo sát và thu thập các dữ liệu về nhà cửa. Đây là hình thức khảo sát thực địa dưới dạng "dạo trên hè phố" (sidewalk), đòi hỏi nhiều thời gian, sự kiên nhẫn của cán bộ khảo sát và sự hợp tác của các cơ quan và chủ nhà. Các dữ liệu về nhà cửa được đưa vào cơ sở dữ liệu, được khai thác để tính toán thiệt hại do động đất và sẽ được cập nhật thường xuyên để đảm bảo độ tin cậy cho các kết quả đánh giá rủi ro trong tương lai. Công tác chuẩn bị bao gồm việc in bản đồ nền và xây dựng mẫu phiếu điều tra nhà cửa khu vực nghiên cứu. Việc xây dựng và in bản đồ nền nhằm cung cấp cho các cán bộ khảo sát những mảnh bản đồ in sẵn của khu vực đô thị thành phố Nha Trang chia nhỏ phục vụ cho công tác điều tra và thu thập dữ liệu về nhà cửa trên địa bàn. Việc xây dựng mẫu phiếu điều tra dựa trên tiêu chuẩn phân loại nhà cửa theo phương pháp luận đánh giá rủi ro động đất đã được áp dụng đối với các khu vực đô thị của Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh trước đây [33], [34], [35]. Các phiếu điều tra sẽ được các cán bộ khảo sát sử dụng ngay trên hiện trường để thu thập các dữ liệu thuộc tính về nhà cửa tại khu vực nghiên cứu. Đoàn khảo sát được chia thành các tổ hai người và được cung cấp các mảnh bản đồ nền in sẵn ở tỷ lệ lớn (1:2000). Các cán bộ khảo sát đã tiến hành khảo sát các công trình xây dựng trên toàn bộ các khu phố, các ngõ phố, các cụm dân cư trên địa bàn theo mẫu
178 Bùi Công Quế (Chủ biên) phiếu điều tra đã lập sẵn. Khi đến địa bàn, các tiêu chuẩn trong phiếu điều tra được các cán bộ tham gia ghi lên phiếu và đồng thời thể hiện trực tiếp lên trên bản đồ. Các phiếu thực địa được tập hợp và đóng thành quyển báo cáo thực địa để phục vụ cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu GIS. Kết thúc chuyến thực địa, đoàn khảo sát đã thành lập được một bộ dữ liệu lớn gồm 1911 phiếu điều tra chứa các dữ liệu thuộc tính về nhà cửa tại khu vực đô thị của thành phố Nha Trang. Ngoài các dữ liệu về nhà cửa, đoàn khảo sát cũng đã thu thập được các dữ liệu về địa chất và dân số của khu vực thành phố Nha Trang, trong đó có bản đồ số hóa về địa chất của toàn bộ tỉnh Khánh Hòa ở tỷ lệ 1:50000. Ngôn ngữ lập trình Avenue được sử dụng để xây dựng cơ sở dữ liệu GIS tổng hợp cho khu vực nghiên cứu. Cơ sở dữ liệu này hoạt động trên môi trường GIS của phần mềm ArcView. Các công cụ tùy biến được xây dựng cho phép nhập các dữ liệu thuộc tính từ 1911 phiếu điều tra thu được từ chuyến khảo sát nhà cửa tại thành phố Nha Trang vào cơ sở dữ liệu. Đồng thời, các công cụ chỉnh sửa, tìm kiếm và kết xuất dữ liệu cũng được xây dựng để nâng cao hiệu quả của công tác quản lý và khai thác dữ liệu [36]. V.3.1.2. Đánh giá thiệt hại Để đánh giá thiệt hại do động đất gây ra đối với nhà cửa tại Nha Trang, cơ sở dữ liệu khảo sát nhà cửa và lớp thông tin số hóa về nhà cửa tại Nha Trang được sử dụng. Toàn bộ nhà cửa được phân loại theo các tiêu chí chính bao gồm kết cấu, chiều cao, mức thiết kế kháng chấn và chức năng sử dụng của công trình như đã trình bày ở phần trên. Quy trình tính toán xác suất thiệt hại nhà cửa do động đất được thực hiện hoàn toàn với sự trợ giúp của máy tính và công nghệ GIS. Ngôn ngữ lập trình Avenue được sử dụng để viết các đơn thể chương trình cho phép giải quyết các bài toán kỹ thuật tại mỗi giai đoạn thực hiện quy trình ngay trên môi trường GIS. Do chưa có các tài liệu chi tiết về nền đất tại khu vực thành phố Nha Trang, thuật toán sử dụng giá trị nền ngầm định tại khu vực nghiên cứu là nền loại D theo tiêu chuẩn phân loại nền của Mỹ [106]. Các giá trị gia tốc nền cực đại tại khu vực nghiên cứu được lấy từ bản đồ rung động nền thành lập cho vùng ven biển miền Trung với chu kỳ thời gian 950 năm [36]. Dưới đây là mô tả theo thứ tự các bước thực hiện quy trình đánh giá thiệt hại nhà cửa do động đất tại khu vực đô thị thành phố Nha Trang. V.3.1.2.1. Xây dựng các đồ thị khả năng chịu lực cho mỗi loại nhà Các đồ thị khả năng chịu lực được giả thiết là có dạng phân bố lôga chuẩn của biến số biểu thị lực tới hạn (AU) của mỗi loại nhà. Với bốn mức độ kháng chấn khác nhau (không kháng chấn, thấp, trung bình và cao), sử dụng các hàm thống kê ngầm định trong ngôn ngữ lập trình Avenue và tài liệu của Mỹ. Độ biến thiên β(AU) của đồ thị được gán các giá trị bằng 0,25 đối với các loại nhà được thiết kế kháng chấn, và bằng 0,30 đối với các loại nhà không được thiết kế kháng chấn [105]. V.3.1.2.2. Xác định phản ứng cực đại mỗi loại nhà dưới tác động của động đất Các đồ thị khả năng chịu lực được sử dụng để xác định phản ứng cực đại của mỗi loại nhà tại chân công trình. Quy trình xác định loại nhà và phản ứng cực đại của loại
Chương V. Độ nguy hiểm và độ rủi ro động đất ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 179 nhà đó tại một điểm bất kỳ trên bản đồ được thực hiện tự động. Đầu tiên, các điều kiện nền đất như loại nền, giá trị các tham số rung động nền được máy tính nhận biết và lựa chọn. Tiếp theo, máy tính tự động nhận biết loại nhà tại điểm đang xét. Để xác định giá trị phổ dịch chuyển cực đại tại điểm đang xét, máy tính tự động xét sáu trường hợp giao điểm giữa các đồ thị khả năng chịu lực và đồ thị phổ tác động nền, đồng thời phương pháp lặp trực tiếp được sử dụng để tìm ra nghiệm đúng. Trên Hình V-4 minh hoạ kết quả xác định phản ứng cực đại của loại nhà có tường xây chịu lực không gia cố, tầng thấp và không được thiết kế kháng chấn (loại URML theo phân loại). Các đồ thị phổ tác động hiệu chỉnh cho các loại nền khác nhau được minh hoạ bằng các đường cong suy giảm, còn đồ thị khả năng chịu lực được minh hoạ bằng đường cong tăng. Hình V-4. Ví dụ về xác định phản ứng cực đại cho nhà loại URML V.3.1.2.3. Xác định các trạng thái phá hủy nhà Các giá trị phổ dịch chuyển tương ứng với phản ứng cực đại của mỗi loại nhà được đưa vào công thức (I.46) để tính xác suất trạng thái phá huỷ nhà tại hai quận nghiên cứu. Kết quả tính cho mỗi điểm được rời rạc hoá và biểu diễn dưới dạng đồ thị xác suất để cho loại nhà tại điểm đang xét rơi vào một trong năm trạng thái phá huỷ sau đây: không bị phá huỷ (KO), bị phá huỷ nhẹ (NH), bị phá huỷ trung bình (TB), bị phá huỷ nặng (NG) và bị phá huỷ hoàn toàn (HT). Công cụ tính toán tự động cho phép người sử dụng có thể tra vấn xác suất thiệt hại nhà cửa do động đất tại điểm bất kỳ trên bản đồ và hiển thị kết quả trên giao diện của phần mềm ArcView. Kết quả tính xác suất trạng thái phá huỷ nhà cửa cho mỗi loại nhà tại một điểm bất kỳ được tự động gán cho các điểm trọng tâm của mỗi khối nhà có cùng loại trên bản đồ và được sử dụng để thành lập các bản đồ dự báo thiệt hại nhà cửa do động đất. V.3.1.2.4. Thành lập tập bản đồ thiệt hại nhà cửa do động đất Quy trình tính toán và vẽ bản đồ được thực hiện tự động và các kết quả được hiển thị trên giao diện của phần mềm Arcview GIS. Tập bản đồ rủi ro động đất được xây
180 Bùi Công Quế (Chủ biên) dựng với các lớp thông tin thành phần biểu thị xác suất phá huỷ nhà cửa tại khu vực nghiên cứu ở năm mức độ phá huỷ khác nhau: không bị phá huỷ, phá huỷ nhẹ, phá huỷ trung bình, phá huỷ nặng và phá huỷ hoàn toàn. Các giá trị xác suất phá huỷ nhà cửa ở một trạng thái phá huỷ nào đó có thể được hiểu như là số ngôi nhà bị phá huỷ ở trạng thái đó trên tổng số các ngôi nhà có cùng kết cấu tại khu vực nghiên cứu. Mô tả chi tiết về trạng thái phá huỷ của từng loại nhà có thể tham khảo trong [106]. Các ước lượng thiệt hại nhà cửa được xác định trong đề tài này với giả thiết là phổ tác động có độ tắt dần 5%. Trên Hình V-5 minh hoạ các bản đồ dự báo thiệt hại nhà cửa tại khu vực đô thị thành phố Nha Trang ở hai mức độ thiệt hại nhẹ và trung bình, với giả thiết chấn động do động đất gây ra tạo nên rung động nền dự báo cho chu kỳ 950 năm. Các kết quả tính toán cho thấy thiệt hại về nhà cửa do động đất gây ra tại Nha Trang theo kịch bản này là không cao. Xác suất cao nhất tính được cho trường hợp thiệt hại nhà ở mức độ nhẹ là 18.31%, trong khi xác suất cao nhất tính được cho trường hợp thiệt hại nhà ở mức độ trung bình chỉ đạt 12.26%. Hình V-5. Bản đồ dự báo thiệt hại nhà cửa tại khu vực đô thị thành phố Nha Trang: a> mức độ nhẹ, b> mức độ trung bình V.3.1.3. Số liệu dân số sử dụng Số liệu điều tra dân số tại khu vực nghiên cứu chi tiết tới cấp phường được sử dụng
Chương V. Độ nguy hiểm và độ rủi ro động đất ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 181 để tính thiệt hại về người do động đất. Bảng V-3 liệt kê dân số các phường nằm trong phạm vi vùng nghiên cứu và được sử dụng trong các tính toán thiệt hại về người. Các dữ liệu này được gán cho các đơn vị hành chính (các phường) trong cơ sở dữ liệu GIS, là dữ liệu ngầm định cùng với các kết quả về thiệt hại nhà cửa tính được từ các mô đun trước đó. Dân số của mỗi phường được chia thành bốn nhóm chính như sau: - Số dân có mặt trong các khu nhà ở - Số dân có mặt trong các khu nhà thuộc khối kinh doanh - Số dân có mặt trong các khu nhà thuộc khối công nghiệp - Số dân đang trên đường (tới cơ quan hoặc đi làm về) Bảng V-3. Số liệu dân số tại các phường sử dụng trong tính toán thiệt hại về người STT Tên Phường Dân số (người) Diện tích (km2) 1 Vĩnh Phước 20662 1.09 2 Vĩnh Thọ 14823 1.3 3 Vạn Thắng 13012 0.28 4 Xương Huân 17873 0.61 5 Phương Sài 13284 0.29 6 Phước Tân 13103 0.48 7 Phước Tiến 12680 0.3 8 Phước Hòa 14461 1.12 9 Tân Lập 16242 0.59 10 Lộc Thọ 12861 1.47 11 Vạn Thạnh 14884 0.37 Phân bố dân ngầm định được tính cho mỗi phường tại ba thời điểm trong ngày là 02 giờ sáng, 14 giờ chiều và 17 giờ chiều. Bảng V-4 trình bày tỷ lệ phân bố dân cư ngầm định sử dụng trong phương pháp luận. Tỷ lệ này được áp dụng trên cơ sở các số liệu điều tra dân số của Mỹ có đối sánh và hiệu chỉnh theo số liệu của Việt Nam [33], [34], [35]. Các số liệu này chứa đựng sai số, và người sử dụng luôn luôn có thể hiệu chỉnh các số liệu này để các kết quả nhận được có độ tin cậy cao hơn. Số dân đang trên đường là số người vắng mặt trong các khối nhà trong vùng nghiên cứu tại thời điểm đang xét. Phương pháp luận chỉ tính đến con số thương vong trên đường do đổ cầu (bắc qua sông hay cầu chui). Điều này đòi hỏi phải xác định số người đang có mặt trên cầu hay dưới gầm cầu tại thời điểm xảy ra động đất. Trong phương pháp luận này, các hệ số tỷ lệ CDF ngầm định được sử dụng để tính số người đang có mặt trên đường phố. Khi đó số người đang có mặt trên cầu hay dưới gầm cầu tại thời điểm xảy ra động đất tại mỗi phường sẽ được tính theo công thức: NBRDG = CDF * COMM (V.1)
182 Bùi Công Quế (Chủ biên) trong đó, NBRDG là số dân của phường đang có mặt trên cầu hay dưới gầm cầu tại thời điểm xảy ra động đất, CDF là số phần trăm những người đang đi làm của phường đang có mặt trên cầu hay dưới gầm cầu tại thời điểm xảy ra động đất, COMM là số dân đang đi làm (là viên chức nhà nước) của phường. Bảng V-4. Lệ ngầm định để xác định phân bố dân cư Phân bố cư dân tại Phường Các nhóm chính 2 h 00 đêm 2 h 00 chiều 5 h 00 chiều Nhà dân 0,99 (NRES) 0,80 (DRES) 0,95 (DRES) Kinh doanh 0,02 (COMW) 0,98(COMW) + 0,50 (COMW) 0,15(DRES) + 0,80(AGE_16) Công nghiệp 0,10 (INDW) 0,80 (INDW) 0,50 (INDW) Trên đường 0,01(POP) 0,05(POP) 0,05 (DRES) + 1,0 (COMM) Trong đó, POP là số dân của phường theo số liệu điều tra dân số; DRES là số dân có mặt ở nhà vào ban ngày suy ra từ số liệu điều tra dân số; NRES là số dân có mặt ở nhà vào ban đêm suy ra từ số liệu điều tra dân số; COMM là số dân đang có mặt trên đường phố suy ra từ số liệu điều tra dân số; COMW là số dân đang làm việc trong các khu nhà thuộc khối kinh doanh; INDW là số dân đang làm việc trong các khu nhà thuộc khối công nghiệp; AGE_16 là số dân dưới 16 tuổi suy ra từ số liệu điều tra dân số (số gần đúng để nội suy tỷ lệ số dân đang có mặt tại các trường học); Các giá trị CDF ngầm định sử dụng trong đề tài này có giá trị bằng 0,05 cho ban ngày và ban đêm và bằng 0,10 cho thời gian đang trong giờ làm việc. V.3.1.4. Đánh giá thiệt hại Phương pháp luận áp dụng trong đề tài này cho phép ước lượng các thiệt hại về người do động đất gây ra tại ba thời điểm trong một ngày tại hai quận nghiên cứu. Các thời điểm được chọn bao gồm: • Động đất xảy ra lúc 2 giờ 00 phút sáng (ban đêm). • Động đất xảy ra lúc 14 giờ 00 phút chiều (ban ngày). • Động đất xảy ra lúc 17 giờ 00 phút chiều (giờ tan tầm). Đây là ba thời điểm mà con số thương vong dự báo có thể lên đến mức cao nhất do sự tập trung dân số tại các khu vực nhà ở, tại các trường sở và trên đường phố tại giờ cao điểm. Xác suất và con số thương vong về người tại mỗi phường được tính tự động cho ba thời điểm đã chọn và các kết quả được hiển thị trên giao diện của phần mềm Arcview dưới dạng các bản đồ dự báo thiệt hại về người do động đất. Kết quả tính toán cho thấy thiệt hại về người lớn nhất tập trung tại các phường phía bắc khu vực nghiên cứu. Số người thương vong cao nhất tập trung tại phường Vĩnh Phước nằm về phía bắc khu vực nghiên cứu, trong đó thương vong mức độ 1 lần lượt là
Chương V. Độ nguy hiểm và độ rủi ro động đất ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 183 14 người (2 giờ sáng); 19 người (14 giờ) và 16 người (17 giờ), thương vong mức độ 2 ít hơn, lần lượt là 2 người (2 giờ sáng); 3 người (14 giờ) và 2 người (17 giờ). Các kết quả tính thiệt hại về người ở mức thương vong 1 và 2 tại khu vực nghiên cứu do động đất kịch bản gây ra tại ba thời điểm trong ngày (2 giờ sáng, 14 và 17 giờ chiều) được minh hoạ trên các Hình V-6, Hình V-7, Hình V-8. Hình V-6. Bản đồ dự báo thiệt hại về người tại khu vực đô thị thành phố Nha Trang: a). mức 1: lúc 2 giờ sáng; b). mức 1: lúc 14 giờ Hình V-7. Bản đồ dự báo thiệt hại về người tại khu vực đô thị thành phố Nha Trang: a). mức 1: lúc 17 giờ; b). mức 2: lúc 2 giờ sáng
184 Bùi Công Quế (Chủ biên) Hình V-8. Bản đồ dự báo thiệt hại về người tại khu vực đô thị thành phố Nha Trang: a). mức 2: lúc 14 giờ; b). mức 2: lúc 17 giờ V.4 . M ỘT SỐ NHẬN ĐỊNH Trong chương này, mô hình xác suất của A.C. Cornell và chương trình CRISIS99 được áp dụng để đánh giá độ nguy hiểm động đất cho toàn bộ dải ven biển và hải đảo Việt Nam. Bản đồ độ nguy hiểm động đất cho các tỉnh ven biển và khu vực hải đảo của Việt Nam được thành lập ở tỷ lệ 1:500 000, biểu thị phân bố không gian của hai tham số rung động nền là gia tốc cực đại nền (PGA) với chu kỳ dự báo 950 năm cho nền loại A và cường độ rung động trên mặt I theo thang MSK-64. Kết quả nhận được cho thấy, trên phần lục địa, độ nguy hiểm động đất mạnh nhất quan sát thấy tại các tỉnh ven biển miền Bắc Việt Nam, sau đó giảm dần xuống tại các tỉnh ven biển miền Trung và miền Nam Việt Nam. Dải ven biển miền Bắc có độ nguy hiểm động đất cao nhất, hình thành một đới chấn động cấp VIII bao gồm các tỉnh Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình, Thanh Hóa, Nghệ An và Hà Tĩnh. Trên dải ven biển miền Trung Việt Nam, đoạn từ Quảng Bình tới Khánh Hòa, toàn bộ các tỉnh ven biển đều nằm trong vùng chấn động cấp VII. Xuống tới phía Nam, độ nguy hiểm động đất lại có chiều hướng tăng lên tại khu vực thềm lục địa ngoài khơi Vũng Tàu rồi giảm mạnh về phía Kiên Giang. Các vùng hải đảo Hoàng Sa và Trường Sa có độ nguy hiểm động đất thấp hơn, với cấp chấn động dao động trong khoảng từ cấp VI đến cấp VII. Bản đồ độ nguy hiểm động đất tính cho khoảng thời gian 950 năm cho thấy một loạt các đô thị lớn, các khu công nghiệp và các vùng trọng điểm của đất nước có thể bị chấn động tới cấp VIII đe dọa trong tương lai. Trên dải ven biển miền Bắc Việt Nam, vùng chấn động cấp VIII bao gồm cả khu vực Hải Phòng-Quảng Ninh, vốn là khu vực phát triển công nghiệp và kinh tế xã hội. Các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận, nơi dự kiến xây dựng nhà máy điện nguyên tử tương lai và khu công nghiệp Dung Quất thuộc tỉnh
Chương V. Độ nguy hiểm và độ rủi ro động đất ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 185 Quảng Ngãi cũng nằm trong vùng chấn động cấp VII. Đặc biệt, khu vực ven biển tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, nơi công nghiệp khai thác dầu khí đang diễn ra hết sức rầm rộ hiện đang nằm trên vùng chấn động cấp VII-VIII. Tất cả những điều nêu trên cần được đặc biệt lưu ý tới trong công tác quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội trên toàn vùng ven biển và hải đảo nước ta. Trên cơ sở các dữ liệu thực địa bao gồm 1911 phiếu điều tra nhà cửa và bản đồ địa chất số hóa tỷ lệ 1: 50 000, cơ sở dữ liệu GIS tổng hợp cho thành phố Nha Trang được xây dựng. Công nghệ GIS được áp dụng để xây dựng kịch bản động đất và công cụ tính toán phục vụ cho việc đánh giá độ nguy hiểm và độ rủi ro động đất – sóng thần cho thành phố Nha Trang. Các kết quả nhận được dưới dạng tập bản đồ dự báo thiệt hại về nhà cửa do động đất ở các mức độ thiệt hại nhẹ và trung bình. Thiệt hại về người được thể hiện dưới dạng các bản đồ thương vong theo phường tại ba thời điểm trong ngày (2 giờ, 14 giờ và 17 giờ) và ở bốn mức độ thương vong khác nhau.
187 Chương VI ĐỘ NGUY HIỂM VÀ ĐỘ RỦI RO SÓNG THẦN Ở VÙNG VEN BIỂN VÀ HẢI ĐẢO VIỆT NAM VI.1. ĐÁNH GIÁ MÔ PHỎNG SỰ LAN TRUYỀN SÓNG THẦN TRÊN BIỂN ĐÔNG VÀ KHẢ NĂNG TÁC ĐỘNG TỚI VÙNG VEN BIỂN VÀ HẢI ĐẢO VIỆT NAM VI.1.1. Xây dựng số liệu độ sâu để tính toán lan truyền sóng thần trên Biển Đông Một nguồn số liệu có độ chính xác cao về độ sâu, đặc biệt độ sâu khu vực ven biển nước ta là số liệu độ sâu biển xác định theo hải đồ do Bộ Tham mưu Hải quân Việt Nam xây dựng và quản lý. Các hải đồ này được xây dựng trên cơ sở các số liệu đo đạc độ sâu bằng cách sử dụng các máy đo sâu hiện đại trên tàu biển chuyên dụng do Đoàn Đo đạc và Biên vẽ Hải đồ, Bộ Tham mưu Hải quân thực hiện. Tuy nhiên, không thể sử dụng trực tiếp các số liệu từ các hải đồ này để tính thành tạo và lan truyền sóng thần trên toàn Biển Đông vì một số lý do sau đây. Thứ nhất là các số liệu độ sâu được đo đạc theo nhiều năm khác nhau, thuộc các bản đồ có tỷ lệ khác nhau và chưa được số hoá toàn bộ. Thứ hai là các số liệu độ sâu trên các hải đồ đều quy về mốc “số không hải đồ”, là vị trí mực nước triều thấp nhất tại vị trí của mỗi mảnh hải đồ. Do vậy, để sử dụng được số liệu độ sâu hải đồ vào việc tính toán thành tạo và lan truyền sóng thần trên biển, cần số hoá tất cả các mảnh hải đồ và quy cao độ trên tất cả các mảnh hải đồ về mốc cao độ Quốc gia. Đoàn Đo đạc và Biên vẽ Hải đồ, Bộ Tham mưu Hải quân đã thực hiện toàn bộ các hạng mục công việc trên. Phương pháp quy độ sâu hải đồ về mốc cao độ Quốc gia được thực hiện theo quy phạm của Hải quân Liên Xô (cũ). Như vậy, dự án đã sử dụng được tất cả các mảnh hải đồ có các tỷ lệ khác nhau và đã xây dựng được bộ số liệu độ sâu biển có độ chính xác cao nhất từ trước đến nay ở Việt Nam. Bộ số liệu này có thể được kết nối một cách dễ dàng với số liệu độ cao trên bờ để tính toán ngập lụt do sóng thần gây ra ở trên bờ, phục vụ xây dựng các bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần ở trên bờ. Yêu cầu của miền tính toán số trị khi tính sóng thần từ động đất là miền tính phải đủ rộng để loại trừ ảnh hưởng của biên. Ngoài ra để đảm bảo độ chính xác trong quá trình tính lan truyền thì yêu cầu của lưới tính cũng rất quan trọng. Lưới tính càng tinh (kích thước lưới tính càng nhỏ) thì độ chính xác tính toán càng lớn. Tuy vậy, đối với cùng một miền tính thì nếu lưới tính càng nhỏ, càng cần một bộ nhớ máy tính lớn và thời gian tính toán dài. Điều này là để đảm bảo điều kiện ổn định nghiệm theo tiêu chuẩn Courant-Friederic-Lewy. Theo các kết quả khảo sát nghiệm số trị của phương trình lan truyền sóng thần trên biển do Tuck (1979) và Wu (1979) tiến hành cho thấy rằng để tránh được nghiệm sai lệch, độ lớn của lưới tính vùng
188 Bùi Công Quế (Chủ biên) ven bờ phải nhỏ hơn 1km. Tuy nhiên, đối với vùng biển ngoài khơi với độ sâu lớn hơn 100m, dùng lưới tính có kích thước khoảng 5km có thể loại trừ được sai số này. Vì đối với vùng bờ biển nước ta, ngoài hai vùng nguồn động đất gần tại bờ Tây của đảo Hải Nam và ngoài khơi Nam Trung Bộ kinh tuyến 110oE, nguồn động đất có nguy cơ gây sóng thần cao nhất là nguồn động đất tại đới hút chìm Manila phía Tây Philippines và phía Nam Đài Loan. Như vậy, với vùng nguồn động đất này, để tính toán ảnh hưởng của sóng thần tới bờ biển nước ta, miền tính toán sự thành tạo và lan truyền của sóng thần là toàn bộ Biển Đông. Với miền tính này, không thể dùng lưới tính rất nhỏ vì sẽ đòi hỏi thời gian tính toán và bộ nhớ máy tính rất lớn. Hơn nữa, tại khu vực giữa Biển Đông, độ sâu biển khá lớn và thay đổi ít nên ngay cả khi sử dụng lưới tính lớn, độ chính xác của các kết quả tính toán vẫn đảm bảo. Xuất phát từ đó, trong tính toán xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần, kích thước lưới tính trên toàn khu vực Biển Đông được lấy là 2’ theo cả hai phương kinh và vĩ độ. Tuy nhiên, với lưới tính 2’ này sẽ gây ra sai số rất lớn khi tính toán sóng thần vùng ven bờ. Vào gần bờ, sóng thần đột ngột dâng cao và tuỳ thuộc vào điều kiện địa hình đáy biển gần bờ, có độ cao biến đổi rất mạnh theo không gian. Để đảm bảo độ chính xác tính toán, tuỳ thuộc vào tầm quan trọng của khu vực tính và khả năng của máy tính, có thể chọn các kích thước lưới tính khác nhau. Các kích thước lưới tính này phải đảm bảo tiết kiệm thời gian tính toán nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác tính tính toán. Từ đó, để nâng cao độ chính xác tính toán sóng thần vùng ven bờ phục vụ xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần, cần phải sử dụng một kỹ thuật tính toán trong đó lưới tính của miền tính giữa biển khơi đủ lớn nhưng lưới tính vùng ven bờ phải rất nhỏ để đảm bảo độ chính xác cần thiết. Trên cơ sở phân tích các điều kiện địa hình, tính chất biến đổi của sóng thần cũng như nhu cầu về độ chính xác phục vụ xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần, đối với khu vực ven bờ tại vùng có nguy cơ sóng thần thấp, cần lấy lưới tính có kích thước 100m. Đối với khu vực ven bờ tại vùng có nguy cơ sóng thần cao, cần lấy lưới tính có kích thước 50m. Vì lưới tính này khác với lưới tính của miền tính ngoài đại dương, cần phải lồng miền tính này vào miền tính rộng ngoài đại dương. Việc này cần phải được thực hiện bằng cách xác định các điều kiện biên cho miền tính ven bờ từ các giá trị mực nước và lưu lượng tính được từ miền tính lớn. Như vậy, cần phải xác định điều kiện biên giữa hai miền tính. Như đã trình bày ở trên, ở ngoài biển khơi với độ sâu lớn, sóng thần có độ cao nhỏ và gây ra độ dốc mặt nước không đáng kể. Hơn nữa, sóng thần là sóng dài nên do hiện tượng khúc xạ sóng mà ở gần bờ, sóng thần luôn có xu hướng lan truyền vào bờ. Do vậy, điều kiện biên ngoài khơi được cho bởi mực nước tính từ mô hình với lưới tính thô trên quy mô rộng đảm bảo độ chính xác tính toán sóng thần. Tuy vậy, với điều kiện biên bên, cần phải xem xét một cách kỹ càng. Đối với biên đón sóng thần, cần chọn điều kiện mực nước tính từ mô hình có lưới thô. Tuy vậy, như đã thảo luận ở trên, vì mô hình thô cho kết quả tính toán có độ chính xác không cao ở vùng ven bờ nên việc sử dụng kết quả tính toán này làm điều kiện biên sẽ làm giảm độ chính xác tính toán. Đối với biên ngang theo hướng sóng thần đi ra, cần sử dụng điều kiện biên cho phép sóng thần tự do đi ra khỏi miền tính. Việc sử dụng điều kiện biên này có thể gây ra hai loại sai số: - Loại sai số thứ nhất là do điều kiện biên không đảm bảo cho phép sóng thần tự do hoàn toàn đi ra khỏi biên. Điều đó có nghĩa là một phần năng lượng sóng bị phản xạ trở lại miền tính và gây ra sai số.
Chương VI. Độ nguy hiểm và độ rủi ro sóng thần ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 189 - Loại sai số thứ 2 liên quan tới hướng truyền của sóng thần. Do địa hình vùng ven bờ biển phức tạp nên rất có thể tại một khu vực nào đó của biên này sóng thần sẽ đi vào miền tính chứ không phải đi ra. Trong trường hợp này, việc áp dụng điều kiện biên đi ra tự do không cho phép đón được năng lượng tới miền tính của sóng thần. Như vậy, dù dùng điều kiện biên nào, các biên bên luôn gây ra sai số tính toán. Để làm giảm sai số này, phải hạn chế tới mức tối đa độ dài của biên ngang. Điều này được thực hiện bằng cách thu hẹp miền tính theo hướng từ phía bờ ra biển và kéo dài miền tính theo hướng song song với bờ. Để thuận tiện cho việc tính toán và xây dựng bản đồ ngập lụt, địa hình toàn miền sẽ được chia ra thành các mảnh ghép nhỏ. Khi tính toán ngập lụt cho từng vùng ta chỉ việc tính toán trên mảnh bản đồ có vùng đó. VI.1.2. Khả năng xảy ra sóng thần tại vùng biển Việt Nam và độ cao sóng thần cực đại Để đánh giá khả năng xảy ra sóng thần trên toàn vùng biển và hải đảo Việt Nam, đã tiến hành tính toán độ cao và thời gian lan truyền của sóng thần từ nguồn tới các vị trí ven biển và hải đảo Việt Nam theo các kịch bản. Trong Hình VI-1 trình bày độ cao sóng thần trên toàn khu vực Biển Đông và ven biển và hải đảo Việt Nam theo kịch bản 1, khi động đất có độ lớn Mw= 7,0 xảy ra tại đới hút chìm Manila. Theo nhiều đánh giá của các tác giả Philippines, Đài Loan, Trung Quốc cũng như các tác giả Việt Nam, động đất có độ lớn Mw= 7,0 tại đới đứt gẫy này là động đất có xác suất xảy ra rất lớn. Có thể thấy trên hình là với kịch bản động đất này, khu vực Hoàng Sa có độ cao sóng thần cực đại trên 2,5m. Khu vực ven bờ Việt Nam từ Đà Nẵng tới Bình Định có độ cao sóng thần cực đại tại bờ lớn hơn 1m, cá biệt tại một số điểm có độ cao sóng thần cực đại lớn hơn 1,5m. Khu vực quần đảo Trường Sa có độ cao sóng thần khoảng 1m. Như vậy, kết quả tính toán cho thấy động đất có độ lớn Mw= 7,0 tại đới hút chìm Manila có thể gây sóng thần nguy hiểm ở ven biển miền Trung của nước ta. Do vậy, việc xây dựng các bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần phục vụ công tác dự báo và ra bản tin cảnh báo sóng thần là cần thiết. Hình VI-2 trình bày thời gian lan truyền của sóng thần theo kịch bản trên. Hình VI-3 trình bày độ cao sóng thần trên toàn khu vực Biển Đông và ven biển và hải đảo Việt Nam theo kịch bản 2, khi động đất có độ lớn Mw= 7,5 xảy ra tại đới hút chìm Manila. Cũng tương tự như kịch bản 1, sóng thần lớn nhất ở khu vực quần đảo Hoàng Sa với độ cao cực đại trên 3m, có điểm có độ cao sóng thần cực đại tới 4m. Khu vực có độ cao sóng thần trên 1m kéo dài từ Thừa Thiên - Huế tới Ninh Thuận; trong đó từ Đà Nẵng tới Phú Yên có độ cao sóng thần cực đại hơn 1,5m, cá biệt tại một số điểm có độ cao sóng thần cực đại trên 2,5m. Khu vực quần đảo Trường Sa có độ cao sóng thần cực đại trên 1,5m. Cần chú ý rằng Viện Địa chấn và Núi lửa Philippines đã dự báo rằng động đất có độ lớn Mw= 7,5 là động đất cực đại có khả năng xảy ra tại đới hút chìm Manila với xác suất cao. Vì vậy, với các kết quả tính toán trên, có thể thấy rằng nguy cơ sóng thần tại bờ biển nước ta do động đất ở đới hút chìm Manila là tồn tại. Hình VI-4 trình bày thời gian lan truyền của sóng thần theo kịch bản trên. Hình VI-5 trình bày độ cao sóng thần trên toàn khu vực Biển Đông và ven biển và hải
190 Bùi Công Quế (Chủ biên) đảo Việt Nam theo kịch bản 3, khi động đất có độ lớn Mw= 8 xảy ra tại đới hút chìm Manila. Đây là động đất rất mạnh. Như đã trình bày ở phần trên, theo tác giả Nguyễn Đình Xuyên (2007), động đất cực đại được dự báo tại đới hút chìm Manila có độ lớn 8. Như vậy, có khả năng động đất có độ lớn Mw= 8 xảy ra tại đới hút chìm này. Trong trường hợp đó, có thể thấy là tại khu vực quần đảo Hoàng Sa, sóng thần cực đại có độ cao lớn hơn 4m. Độ cao cực đại của sóng thần tại khu vực Quần đảo Trường Sa là trên 2m. Tại ven biển Việt Nam, sóng thần cực đại tại khu vực từ Đà Nẵng tới Quảng Ngãi có độ cao trên 2m, có nơi sóng thần có độ cao trên 3m. Khu vực sóng thần có độ cao trên 1m, là khu vực sóng thần nguy hiểm, kéo dài từ phía bắc Thừa Thiên - Huế tới Bình Thuận. Nếu động đất có độ lớn Mw= 8,5 xảy ra trên đới hút chìm Manila theo kịch bản 4, như chỉ ra trên Hình VI-6, độ cao sóng thần rất lớn tại khu vực ven bờ biển Miền Trung của Việt Nam và có khả năng gây thảm hoạ. Trong trường hợp này, khu vực có độ cao sóng thần cực đại lớn hơn 1m, tức là sóng thần nguy hiểm, kéo dài từ phía bắc của tỉnh Quảng Bình tới Bà Rịa – Vũng Tàu. Khu vực có độ cao sóng thần lớn hơn 2m kéo dài từ Quảng Trị tới Bình Thuận. Tuy nhiên, như đã trình bày ở trên, cho dù hiện nay chưa có đủ số liệu để có thể rút ra các kết luận với độ tin cậy cao, nhưng căn cứ vào các số liệu và kết quả phân tích hiện có, có thể sơ bộ nhận xét rằng động đất có độ lớn Mw= 8,5 rất khó xảy ra tại đới hút chìm Manila. Mặt khác, cũng không có đủ cơ sở để kết luận rằng động đất có độ lớn nằm trong khoảng Mw= 8,5 và Mw= 9,0 là hoàn toàn không có khả năng xảy ra trên đới hút chìm Manila. Do vậy, các kịch bản với độ lớn động đất lớn hơn Mw= 8,5 tại đới hút chìm Manila chỉ được đưa ra với tư cách là các kịch bản dự phòng. Động đất có độ lớn Mw= 9 xảy ra tại đới hút chìm Manila theo kịch bản 5 thực sự gây thảm hoạ cho toàn vùng bờ biển miền Trung, Việt Nam như thấy trên Hình VI-7. Từ hình vẽ, có thể thấy rằng với trận động đất này, khu vực có độ cao sóng thần 1m trở lên kéo dài suốt từ Quảng Ninh tới Cà Mau, tức hầu như toàn bộ vùng biển Việt Nam, trừ vùng biển trong vịnh Thái Lan. Khu vực có độ cao sóng thần lớn hơn 1,5m kéo dài từ bờ biển Thừa Thiên - Huế tới Bà Rịa. Độ cao sóng thần ven bờ biển Việt Nam đạt giá trị cực đại tại khu vực Quảng Ngãi và đạt tới 8m Tại khu vực quần đảo Hoàng Sa, độ cao cực đại của sóng thần đạt trên 10m. Tại khu vực quần đảo Trường Sa, độ cao cực đại của sóng thần là lớn hơn 4m, có nơi độ cao sóng thần cực đại đạt tới trên 6m. Các Hình VI-8, Hình VI-9 trình bày độ cao và thời gian lan truyền của sóng thần trên Biển Đông và ven bờ biển và hải đảo Việt Nam khi động đất có độ lớn Mw= 7 xảy ra tại đới đứt gẫy nam đảo Hải Nam theo các kịch bản 6 và 7. Như đã trình bày ở trên, động đất tại khu vực ngoài khơi Bắc Trung Bộ, nam đảo Hải Nam có độ lớn cực đại được đánh giá là Mw= 7,0. Thông thường, vì vùng nguồn động đất khá gần bờ, nếu động đất xảy ra theo cơ chế trượt chờm thuận nghịch thì động đất với độ lớn này có khả năng gây sóng thần mạnh ở ven bờ biển nước ta. Tuy nhiên, vì động đất tại khu vực này xảy ra theo cơ chế trượt bằng, các tính toán được thực hiện cho thấy động đất có độ lớn Mw= 7,0 xảy ra tại vùng nguồn này không gây ra sóng thần đáng kể ở bờ biển nước ta. Tuy đánh giá là động đất có độ lớn cực đại được đánh giá là Mw= 7,0, nhưng để đảm bảo tính an toàn, dự án đã đưa ra một kịch bản dự phòng với độ lớn động đất Mw= 7,5 tại khu vực ngoài khơi Bắc Trung Bộ, Nam Hải Nam như trong hai kịch bản 6, 7 và 8. Trên Hình VI-10, có thể thấy rằng nếu động đất có độ lớn Mw= 7,5 xảy ra tại đới đứt gẫy Nam Hải Nam và hướng đứt gẫy là hướng Tây Bắc - Đông Nam thì khu vực có
Chương VI. Độ nguy hiểm và độ rủi ro sóng thần ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 191 sóng thần với độ cao trên 1m kéo dài từ Thừa Thiên – Huế tới Bình Định. Ngay tại Quảng Bình cũng có một số khu vực có độ cao sóng thần lớn hơn 1m. Như vậy, đây cũng là một kịch bản có khả năng gây sóng thần nguy hiểm ở bờ biển nước ta. Hình VI-11 trình bày thời gian lan truyền của sóng thần từ nguồn theo kịch bản 6. Có thể thấy rằng mặc dù nguồn sóng thần rất gần bờ, sóng thần cũng mất khoảng 1 giờ 20 phút để lan truyền vào bờ. Như vậy, nếu động đất gây sóng thần xảy ra tại khu vực này, vẫn có đủ thời gian để vận hành hệ thống cảnh báo sóng thần và ra bản tin cảnh báo sóng thần tương ứng. Hình VI-12, Hình VI-13 trình bày phân bố độ cao và thời gian lan truyền sóng thần gần bờ nếu động đất ngoài khơi Bắc Trung Bộ, Nam Hải Nam xảy ra theo kịch bản 7. Có thể thấy rằng mặc dù độ lớn động đất trong trường hợp này giống hệt độ lớn động đất xảy ra theo kịch bản 6, nhưng do động đất xảy ra tại khu vực khác của đới đứt gẫy nên có hướng đứt gẫy gần như song song với bờ biển Việt Nam. Với hướng đứt gẫy này, độ cao cực đại của sóng thần ven bờ biển Việt Nam khi động đất xảy ra theo kịch bản 8 lớn hơn nhiều độ cao sóng thần do động đất xảy ra theo kịch bản 7. Như thấy trên Hình , tại khu vực từ Thừa Thiên - Huế tới Đà Nẵng, độ cao sóng thần cực đại là hơn 2m, cá biệt có nơi tới 3m. Đây là sóng thần rất nguy hiểm đối với người dân đang tham gia các hoạt động ở trên bãi biển hoặc làm nhà tại các khu vực đất thấp và gần mép nước. Hình VI-14 trình bày phân bố độ cao của sóng thần nếu động đất có độ lớn Mw= 6,5 xảy ra tại đới đứt gẫy kinh tuyến 110oE, ngoài khơi Nam Trung Bộ theo kịch bản 9. Như đã trình bày ở trên, động đất cực đại tại khu vực này được đánh giá là có độ lớn Mw= 6,1. Tuy nhiên, động đất có độ lớn Mw= 7,0 được đưa ra ở đây như một kịch bản dự phòng. Trên Hình VI-15, có thể thấy rằng độ cao sóng thần ở ven biển Nam Trung Bộ là nhỏ hơn 1m. Như vậy, động đất tại vùng nguồn ngoài khơi Nam Trung Bộ rất khó có khả năng gây ra sóng thần ven bờ biển Việt Nam. Thời gian lan truyền của sóng thần từ nguồn tới vùng ven biển Nam Trung Bộ là thấp hơn 1 giờ. Hình VI-1. Độ cao sóng thần trên Biển Hình VI-2. Thời gian lan truyền của Đông và ven biển Việt Nam theo kịch bản sóng thần (giờ) trên Biển Đông và ven 1 động đất có Mw= 7 xảy ra tại đới hút biển Việt Nam theo kịch bản 1: động đất chìm Manila có Mw= 7 xảy ra tại đới hút chìm Manila
192 Bùi Công Quế (Chủ biên) Hình VI-3. Độ cao sóng thần trên Biển Hình VI-4. Thời gian lan truyền của sóng Đông và ven biển Việt Nam theo kịch bản thần (giờ) trên Biển Đông và ven biển Việt 2 động đất có Mw= 7.5 xảy ra tại đới hút Nam theo kịch bản 2: động đất có Mw= 7,5 chìm Manila xảy ra tại đới hút chìm Manila Hình VI-5. Độ cao sóng thần trên Biển Hình VI-6. Độ cao sóng thần trên Biển Đông và ven biển Việt Nam theo kịch bản Đông và ven biển Việt Nam theo kịch bản 3 động đất có Mw= 8 xảy ra tại đới hút 4 động đất có Mw= 8,5 xảy ra tại đới hút chìm Manila chìm Manila
Chương VI. Độ nguy hiểm và độ rủi ro sóng thần ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 193 Hình VI-7. Độ cao sóng thần trên Biển Hình VI-8. Độ cao sóng thần trên Biển Đông và ven biển Việt Nam theo kịch bản Đông và ven biển Việt Nam theo kịch bản 5 động đất có Mw= 9 xảy ra tại đới hút 6 động đất có Mw= 7 xảy ra tại vùng Bắc chìm Manila Biển Đông Hình VI-9. Thời gian lan truyền của sóng Hình VI-10. Độ cao sóng thần trên Biển thần (giờ) trên Biển Đông và ven biển Việt Đông và ven biển Việt Nam theo kịch bản Nam theo kịch bản 6: động đất có Mw= 7 7 động đất có Mw= 7,5 xảy ra tại vùng xảy ra tại vùng Bắc Biển Đông Bắc Biển Đông
194 Bùi Công Quế (Chủ biên) Hình VI-11. Thời gian lan truyền của sóng Hình VI-12. Độ cao sóng thần trên Biển thần (giờ) trên Biển Đông và ven biển Việt Đông và ven biển Việt Nam theo kịch bản Nam theo kịch bản 7: động đất có Mw= 7,5 8 động đất có Mw= 8 xảy ra tại vùng Bắc xảy ra tại vùng Bắc Biển Đông Biển Đông Hình VI-13. Thời gian lan truyền của sóng Hình VI-14. Độ cao sóng thần trên Biển thần (giờ) trên Biển Đông và ven biển Việt Đông và ven biển Việt Nam theo kịch bản Nam theo kịch bản 8: động đất có Mw= 8 9 động đất có Mw= 6,5 xảy ra tại vùng xảy ra tại vùng Bắc Biển Đông biển miền Trung
Chương VI. Độ nguy hiểm và độ rủi ro sóng thần ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 195 Hình VI-15. Độ cao sóng thần trên Biển Đông và ven biển Việt Nam theo kịch bản 10 động đất có Mw= 7 xảy ra tại vùng biển miền Trung Từ các kết quả tính toán ở trên, có thể thấy rằng vùng nguồn động đất gây sóng thần nguy hiểm nhất tại ven biển Việt Nam là động đất xảy ra tại đới hút chìm Manila. Động đất có độ lớn Mw= 8,0 trở lên tại đới đứt gẫy này có khả năng gây sóng thần nguy hiểm trên vùng ven biển Việt Nam. Vì động đất có Mw= 8,2 được dự đoán là có khả năng xảy ra tại đới hút chìm Manila với xác suất cao, khả năng xảy ra sóng thần ở vùng biển nước ta do động đất trên đới hút chìm Manila là tồn tại. Động đất có độ lớn Mw= 8,5 trở lên xảy ra tại đới đứt gẫy này có thể gây sóng thần ảnh hưởng tới toàn bộ vùng biển Việt Nam, từ Quảng Ninh tới Cà Mau. Tuy vậy, theo những đánh giá hiện nay, những động đất mạnh như thế này ít có khả năng xảy ra tại khu vực này. Vùng nguồn động đất thứ 2 có khả năng gây sóng thần nguy hiểm cho bờ biển Việt Nam là vùng nguồn ở khu vực ngoài khơi Bắc Trung Bộ, phía nam đảo Hải Nam. Tuy vậy, theo những đánh giá hiện nay, rất khó có khả năng động đất có độ lớn Mw= 7 xảy ra tại vùng nguồn sóng thần này. VI.1.3. Một số nhận định Khả năng xảy ra sóng thần ven biển và hải đảo Việt Nam là không lớn, nhưng thực sự tồn tại. Vì vậy, cần thiết phải xây dựng và vận hành Trung tâm thông tin động đất và cảnh báo sóng thần cũng như hệ thống bản đồ cảnh báo nguy cơ, bản đồ rủi ro sóng thần. Với các kết quả nghiên cứu cho tới nay, có thể xác định được 3 vùng nguồn gây động đất có kèm theo sóng thần trên Biển Đông. Vùng nguồn nguy hiểm nhất là đới hút chìm Manila. Hai vùng nguồn ít nguy hiểm hơn là vùng nguồn tại đới đứt gẫy nam Hải Nam và vùng nguồn tại đới hút chìm Ryukyu. Khu vực có khả năng chịu ảnh hưởng mạnh nhất của sóng thần là khu vực Trung Trung Bộ, từ Đà Nẵng tới Quảng Ngãi.
196 Bùi Công Quế (Chủ biên) VI.2. BẢN ĐỒ ĐỘ NGUY HIỂM SÓNG THẦN VÙNG VEN BIỂN VIỆT NAM Bản đồ nguy hiểm sóng thần (NHST) được xây dựng từ kết quả tính lan truyền sóng thần của các trận động đất kịch bản, nó biểu diễn độ cao cực đại mà sóng thần có thể đạt tới ứng với các chu kỳ thời gian khác nhau. Bản đồ độ NHST được xây dựng giống như bản đồ độ nguy hiểm động đất (NHDD) theo lý thuyết Cornel (1968). Phương pháp tính theo độ NHDD được phát triển rộng rãi trong những năm 2000 [98], [112], [154], [173], [174], [175] thường có 3 bước tính: 1) Xác định tham số của vùng động đất và khoảng sai số. 2) Xác định phương trình (ở đây là độ cao ST tại bờ biển phụ thuộc vào nguồn). 3) Tính xác suất. VI.2.1. Xây dựng bản đồ nguy hiểm sóng thần ven biển Việt Nam Trong mục này trình bày các bước xây dựng bản đồ độ nguy hiểm sóng thần ở vùng ven biển Việt nam. VI.2.2. Xác định các kịch bản động đất gây sóng thần Rất nhiều các động đất kịch bản được dùng để nghiên cứu đánh giá khả năng lan truyền sóng thần khu vực Biển Đông vào vùng ven biển nước ta. Tuy nhiên các động đất kịch bản được chọn để tính bản đồ độ nguy hiểm sóng thần cho vùng ven biển Việt Nam đòi hỏi có tính tổng quan. Có khả năng phản ánh điều kiện thực địa chấn của các vùng nguồn động đất sóng thần vùng Biển Đông. Các nghiên cứu trước đã cho kết luận về khả năng lan truyền sóng thần trong vùng Biển Đông của các động đất sóng thần xảy ra trên đới hút chìm Manila là có ảnh hưởng lớn nhất tới vùng ven biển Việt Nam. Còn các động đất sóng thần xảy ra trên đới đứt gãy khác như Bắc Biển Đông, Parawan, có ảnh hưởng yếu, không đáng kể. Từ kết luận quan trọng này người ta chọn các kịch bản động đất xảy ra trên đới Manila là cơ sở số liệu tính bản đồ NHST. Đới hút chìm Manila có biểu hiện sự khác biệt rõ rệt về đường phương khi chuyển từ đoạn này sang đoạn khác (Hình VI-1) được chia làm 5 phân đoạn chính. Từ đó được xây dựng 5 kịch bản động đất sóng thần (ST) chính với magnitude động đất trong khoảng từ 8.3 đến 8.6. Theo quan điểm của các nhà địa chấn học Philliphin, động đất với magnitude cỡ 8.2 là hoàn toàn có thể xảy ra trên đới Manila. Ngoài ra theo các nhà nghiên cứu ST cũng có thể tạo ra do tổ hợp của 2 hay nhiều hơn các trận động đất có chấn tâm nằm gần kề nhau và xảy ra trong khoảng thời gian như nhau. Ở đây người ta chọn thêm 2 mô hình là tổ hợp của mô hình MNL3 với MNL4; và tổ hợp của cả 5 mô hình: MNL01, MNL02, MNL03, MNL04 và MNL05. Đây là hai mô hình mang tính chất mô phỏng, ít có khả năng xảy ra đặc biệt là kịch bản là tổ hợp của cả 5 mô hình. Các kịch bản cũng đã được xác định và sử dụng trong nghiên cứu trước [69]. Dễ dàng nhận thấy rằng tất cả các mô hình đều có magnitude động đất lớn hơn 8.0. Trong nghiên cứu này người ta bổ sung thêm một kịch bản có magnitude 8.0 vào để tính (Bảng VI-1). Phân bố chấn tâm các động đất sóng thần kịch bản dùng để tính bản đồ NHST được trình bày trên Hình VI-16.
Chương VI. Độ nguy hiểm và độ rủi ro sóng thần ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 197 Các thông số động đất dùng để tính sóng thần bao gồm toạ độ chấn tâm, chiều dài đới đứt gẫy (L), chiều rộng đới đứt gẫy (W), độ sâu chấn tiêu động đất (h), góc cắm (δ), góc trượt (λ), góc phương vị (θ) và độ lớn động đất (magnitude cực đại), được xác định cho từng kịch bản. Các tham số như: vị trí xảy ra động đất, góc phương vị, góc cắm, góc trượt, chiều dài đứt gãy được xác định trên bản đồ. Magnitude cực đại, chiều rộng được xác định theo các công thức thực nghiệm biểu diễn mối tương quan giữa các đặc trưng của nguồn. Công thức của Wells và Coppersmith (1994), được xây dựng trên cơ sở các số liệu thực nghiệm và hiện đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Theo các công 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 có mối tương quan sau: Mw =4,38 +1,49log(L) (VI.1) Mw =4,06 +2,25log(W) (VI.2) Hình VI-16. Phân bố chấn tâm động đất của đới Manila dùng tính độ NHST Giữa độ lớn động đất và diện tích mặt đứt đoạn A (km2 )có mối tương quan sau: Mw =4,07 +0,98log(A) (VI.3) Với những trận động đất xảy ra ở đới hút chìm Abe, 1975 [75] đưa ra cách tính magnitude cực đại từ năng lượng của trận động đất, mômen địa chấn M0. Theo Aki [77], mô men địa M0 chấn được tính từ độ suy giảm ứng suất σ và diện tích phá hủy của đứt gãy:
198 Bùi Công Quế (Chủ biên) 3/2 M 0 = ξσ A (VI.4) ξ là tham số liên quan tới hình dạng của đứt gãy và được tính: 3π W ξ = (VI.5) 16 L Theo Abe [75] ξ và σ là hằng số đối với động đất Thái Bình Dương, cụ thể là ξ=0.41 và σ= 30 bar. Khi đó công thức (VI.4) được viết: 22 3/2 M o (.)1.2310dyne cm= x A (VI.6) Magnitude của động đất được tính dựa trên mô men địa chấn của trận động đất: MLogM= ( 10(0 )− 16.05) /1.5 (VI.7) Bảng VI-1 là các động đất kịch bản và các tham số được xác định từ 2 phương pháp Wells và Coppersmith (kịch bản 8) và Abe. Bảng VI-1. Các kịch bản động đất gây ST vùng Biển Đông dùng xây dựng bản đồ nguy hiểm ST Việt Nam KB Mô hình Tọa độ Độ Chiều Chiều Đường Góc Góc Mw sâu dài rộng phương dốc trượt 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. Xác định công thức liên hệ độ cao sóng thần theo magnitude động đất cho Việt Nam Theo Aide (1988) độ cao ST tại vị trí nào đó trên bờ biển do trận động đất có magnitude M gây nên được xác định theo công thức: M = LogHn,max + b (VI.8) Trong đó b là hằng số tại vị trí quan sát. Điều đó có nghĩa là tại một vị trí bất kỳ trên bờ biển nếu ta biết hệ số b và độ lớn của trận động đất thì dùng công thức (VI.8) ta có thể tính được độ cao ST tại đó. Thông thường hệ số b được xác định bằng số liệu quan trắc. Sau mỗi trận động đất ST người ta đo mực nước tại các điểm quan trắc trên bờ biển rồi dựa và độ lớn trận động đất xác định hệ số b. Dễ dàng thấy rằng giá trị của b phụ thuộc vào vị trí quan sát và cấp độ mạnh của trận động đất. Trên thực tế điều này hết sức khó khăn vì thiếu số liệu quan sát. Đặc biệt với bờ biển Việt Nam chưa có ghi nhận chính xác về ST đã xảy ra trong quá khứ. Trong điều kiện ấy ta áp dụng phương pháp
Chương VI. Độ nguy hiểm và độ rủi ro sóng thần ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 199 tính độ cao sóng lý thuyết từ các trận động đất ST kịch bản rồi từ đó xác định hệ số b. Từ các kịch bản động đất, dùng chương trình MOST để tính độ cao sóng cực tại vị trí 10m độ sâu đáy biển. Khi tính độ cao ST cho những điểm tại bờ biển tương ứng, ta nhân giá trị này với hệ số 2, đây là giá trị được nhiều nước sử dụng khi dùng MOST. Do độ cao cực đại ST thay đổi nhiều ở các vị trí liền kề nên bờ biển Việt Nam được chia đều theo các ô lưới dọc theo đường bờ biển từ vĩ độ 8°-22° để tính b. Hình VI-17. Cách chia lưới để tính hệ số b Các kết quả khảo sát ảnh hưởng ST theo các kịch bản trên cho thấy độ cao sóng cực đại tại vùng biển miền Trung từ Đông Hà, Huế tới Nha Trang, Phan Rang, là khu vực ST có giá trị cao đối với các mô hình. Giống như miền Bắc, khu vực bờ biển phía Nam ST rất yếu. Hai kịch bản MNL03 và MNL04 là hai mô hình nguồn có đường phương gần giống nhau và gần với phương kinh tuyến và được cho là vị trí có khả năng tạo ST nguy hiểm cho bờ biển Việt Nam. So sánh độ cao ST ở cả 2 mô hình này thấy các vị trí gần Đông Hà, Huế, Hội An và Quảng Ngãi có độ cao ST lớn nhất, nhiều chỗ cao tới 5m như ở Hội An, Huế, đặc biệt ở vùng Quảng Ngãi cao tới hơn 6m. Hai kịch bản 06 và 07 là 2 trường hợp tổ hợp của 2 và 5 mô hình. Đây là hai mô hình mang tính chất mô phỏng, ít có khả năng xảy ra đặc biệt là kịch bản 07, ST trong cả hai trường hợp này rất cao có chỗ cao tới 7m và 11m.
200 Bùi Công Quế (Chủ biên) Dựa vào kết quả tính lan truyền sóng thần của mối kịch bản, ta “nhặt” ra độ cao sóng cực đại tại các vị trí dọc theo bờ biển. Bờ biển Việt Nam được chia thành các ô lưới có kích thước cỡ khoảng 15kmx15km (Hình ). Tọa độ tâm của các ô lưới là vị trí tính độ cao sóng đạt tới bờ biển. Như vậy với 8 kịch bản động đất có magnhitude khác nhau tại mỗi vị trí thu được 8 độ cao sóng thần khác nhau. Theo phương trình (VI.8) thành được 8 lập phương trình liên hệ giữa độ cao cột nước và độ lớn động đất ứng với 8 nguồn phát sinh đông đất cho từng ô lưới. Phương trình liên hệ giữa khoảng cách nguồn và độ lớn động đất của đới Manila đối với một vị trí là phương trình trung bình của 8 phương trình vừa dựng được. Đường bờ biển Việt Nam được chia ra khoảng 4000 ô lưới. Kết quả có hơn 4000 phương trình liên hệ. Sau khi đã xác định được hệ số B thay vào phương trình trên chúng ta có thể xác định được độ cao ST tại các điểm trên bờ biển khi biết độ lớn của động đất. VI.2.1.3. Tần suất lặp lại động đất Giá trị tần suất lặp lại của động đất sẽ ảnh hưởng tới bản đồ độ NHST. Tần suất lặp lại động đất biểu diễn bằng quan hệ magnitude-tần suất, còn gọi là đồ thị lặp lại động đất. lgN*( M³Mo) = a - b M (VI.9) Ở đây N* là số lượng trung bình năm động đất magnitude lớn hơn và bằng Mo; a, b là các hệ số, xác định theo phương pháp bình phương tối thiểu, a chính là logarit số lượng động đất magnitude lớn hơn và bằng 0. Ở đây 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 sát trong vùng; v là tần suất động đất ngưỡng Từ giá trị đã tính ở trên các tác giả đã tính tần suất lặp lại động đất với các magnitude khác nhau xảy ra trên đới hút chìm Manila (Bảng VI-2). Bảng VI-2. Chu kỳ lặp lại động đất với các magnhitude khác nhau Magnitude Chu kỳ lặp lại T(M) Mw N¨m 7.0 22 7.5 61 8.0 167 8.5 459 VI.2.2. Bản đồ độ nguy hiểm sóng thần ven biển Việt Nam Bản đồ độ NHST cho toàn quốc được xây dựng từ 8 trận động đất kịch bản xảy ra trên đới hút chìm Manila theo các bước đã trình bày ở trên. Ở đây sử dụng chương trình tính bản đồ độ NHST do các chuyên gia Viện Địa chất và Hạt nhân, Niu Zilân viết riêng cho Việt Nam. Chương trình là kết quả của đề án hợp tác khoa học về “ Đánh giá độ NHST và các giải pháp phòng tránh” giữa Viện Vật lý Địa cầu và Viện Địa chất và Hạt nhân Niu Zilân (2007-2009).
Chương VI. Độ nguy hiểm và độ rủi ro sóng thần ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 201 Dựa vào tần suất lặp lại động đất đã xây dựng các bản đồ độ cao sóng thần cực đại xác suất xuất hiện chấn động vượt quá 10% trong thời gian 50 và 100 năm, hay còn gọi là bản đồ nguy hiểm sóng thần trong các khoảng thời gian 475, 950 năm (Hình VI- 18a,b; Hình VI-19). Đây là các chu kỳ cũng được xem xét tới trong đánh giá độ nguy hiểm động đất. Các kết quả cho thấy khu vực miền Trung là vùng có khả năng chịu ảnh hưởng sóng thần lớn nhất. a, b, Hình VI-18. Bản đồ độ nguy hiểm sóng thần ven biển 1:500.000; a>. miền bắc Việt Nam; b>. miền Trung Việt Nam (chu kỳ 950 năm) Vùng biển Tam Kỳ, Quảng Ngãi là nơi có khả năng bị ảnh hưởng sóng thần rất lớn, sóng cao tới hơn 6m ở chu kỳ 950 năm, hơn hơn 5 m ở chu kỳ 475 năm. Thành phố Đà Nẵng độ cao sóng khoảng 5 – 6m ở chu kỳ 950 năm, cao từ 4 – 5m ở chu kỳ 475 năm. Vùng biển miền Trung từ Quảng Ngãi tới Tuy Hòa sóng cao khoảng 5 – 6m ở chu kỳ 950 năm, và từ 3 – 4m ở chu kỳ 475 năm tại Phan Rang. Từ Tuy Hòa tới Phan Rang, Phan Thiết ảnh hưởng sóng 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 vùng ít bị ảnh hưởng của sóng thần. Phần bờ biển từ Vũng Tàu tới mũi Cà Mau sóng thần có độ cao xấp xỉ 1m với cả 2 chu kỳ. Vùng biển từ Vinh tới Đà Nẵng chịu ảnh hưởng của sóng thần tuy không nhiều. Độ cao sóng cực đại đạt tới 5m ở chu kỳ 950 năm, khoảng 2m với chu kỳ 475. Riêng vùng biển từ Quảng Ninh tới Vinh ảnh hưởng của sóng thần là rất yếu.
202 Bùi Công Quế (Chủ biên) Hình VI-19. Bản đồ độ nguy hiểm sóng thần ven biển miền Nam Việt Nam, 1:500.000 (chu kỳ 950 năm) Hình VI-20. Bản đồ độ nguy hiểm sóng thần khu vực ven biển QN-ĐN, 1:200.000 (chu kỳ 950 năm)
Chương VI. Độ nguy hiểm và độ rủi ro sóng thần ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 203 VI.3. ĐÁNH GIÁ ĐỘ RỦI RO SÓNG THẦN THÀNH PHỐ NHA TRANG (KHÁNH HÒA) Các nghiên cứu đánh giá độ rủi ro động đất mới dừng ở số ít như đánh giá độ rủi ro động đất cho Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, Cũng như công tác xây dựng bản đồ độ NHST cho đến nay chúng ta mới có duy nhất một nghiên cứu về tính toán độ rủi ro ST [69]. Việt Nam có 3260km bờ biển với nhiều thành phố soi mình trong làn nước biển trong xanh và nhiều bãi biển đẹp mơ màng, kỳ thú. Việc nghiên cứu đánh giá độ NHST và độ rủi ro ST để từ đó có chiến lược quy hoạch, xây dựng các phương án ứng phó kịp thời với thiên tai ST, nhằm bảo vệ các thành phố ven biển là nhiệm vụ cấp thiết. Đánh giá độ rủi ro sóng thần cho một khu vực được dựa trên việc đánh giá thiệt hại về người và của do sóng thần gây nên. Cơ sở số liệu dùng để tính rủi ro sóng thần là: bản đồ ngập lụt do trận động đất sóng thần gây ra, bản đồ độ cao địa hình, cơ sở dữ liệu về các công trình xây dựng, phân bố dân cư khu vực nghiên cứu. VI.3.1. Đánh giá độ rủi ro sóng thần thành phố Nha Trang Thành phố Nha Trang có diện tích là 251 km2 và dân số: 361.454 người. Nha Trang có 27 xã, phường trong đó có 20 phường xã giáp và gần biển. Trung tâm Nha Trang nằm giữa hai con sông, gồm khu vực nội thành với các phường Xương Huân, Vạn Thanh, Vạn Thắng, Phương Sài, Phương Sơn, Ngọc Hiệp, Phước Tiến, Phước Tân, Phước Hòa, Tân Lập, Lộc Thọ, Phước Hải, Phước Long, Vĩnh Trường, Vĩnh Nguyên và các xã ngoại thành phía tây gồm Vĩnh Hiệp, Vĩnh Thạnh. Bờ biển Nha Trang dài khoảng 7km, trải dài từ xóm Cồn đến cảng Cầu Đá với nhiều bãi tắm lý tưởng nằm trên đoạn đường Trần Phú. Đó là một con đường rất đẹp nằm lượn theo bờ biển với rất nhiều ngôi biệt thự xinh xắn, những khách sạn cao cấp, nhà hàng sang trọng nối liền nhau. Xen vào đó là một hệ thống dịch vụ gồm bưu điện, nhà bảo tàng, thư viện, câu lạc bộ, các cửa hàng bán đồ lưu niệm. Ở Nha Trang có nhiều trường đại học, học viện, viện nghiên cứu, các trường cao đẳng, trường dạy nghề, các trung tâm triển khai các tiến độ kỹ thuật chuyên ngành đã biến nơi đây thành một trung tâm khoa học - đào tạo của cả vùng Nam Trung bộ. Độ rủi ro sóng thần được tính dựa trên 2 phần: một là thiệt hại về của cải vật chất, hai là thiệt hại về người. VI.3.1.1. Cơ sở dữ liệu về công trình xây dựng thành phố Nha Trang Dựa vào kinh nghiệm, các mẫu phân chia nhà của, công trình xây dựng của các nhà khoa học Niu Zilân đã trình bày trên, người ta phân loại các công trình xây dựng cho Nha Trang. Các công trình xây dựng được phân ra nhiều loại phụ thuộc vào mục đính sử dụng công trình như được trình bày ở Bảng VI-3. Về chất lượng các công trình này ta chia ra làm 4 loại chính như ở Bảng VI-4.
204 Bùi Công Quế (Chủ biên) Bảng VI-3. Phân loại công trình xây dựng theo mục đích sử dụng Ký hiệu Mô tả % Loại nhà Tầng limits A1 Tòa nhà đơn 100 Du lịch Nhiều Khách sạn, nhà nghỉ, nhà khách loại A2 Tòa nhà đơn 100 Cơ quan A3 Tòa nhà đơn 100 Cơ quan chính phủ- quân đội A4 Tòa nhà đơn 100 Hệ giáo Trường học , nhà trẻ, mẫu giáo,đại học, dục cao đẳng A5 Tòa nhà đơn 100 Y tế Bệnh viện, phòng khám A6 Tòa nhà đơn 100 Hỗ trợ Công an, quân đội, cứu hỏa, khẩn cấp B1 Nhà ở 100 Loại 1 Nhà cũ, gỗ, yếu và ít xây dựng B2 Nhà ở 100 Loại 2 Nhà cũ, ít xây B3 Nhà ở 100 Loại 4 Nhà mới xây, Hiện đại, 4 tầng C1 Thương mại 100 Loại 1 Cũ, yếu và ít xây dựng C2 Thương mại 100 Loại 4 ≤ 4 Cơ quan hoặc quân đội sử dụng Tuổi trước 1975 C3 Thương mại 100 Loại 4 >4 Cơ quan hoặc quân đội sử dụng Tuổi trước 1975 D1 Lẫn nhà ở 100 Loại 4 ≤ 4 Cửa hàng, cửa hiệu, bán lẻ, nhà hàng, công nghiệp nhẹ Công trình xây dựng Cửa hàng tầng 1, sinh sống tầng trên Sau 1975 D2 Nhà ở 80 Loại 4 ≤ 4 Cửa hàng, cửa hiệu, bán lẻ, nhà hàng, công nghiệp nhẹ Công trình xây dựng khu thương mại 20 Loại 4 > 4 Cửa hàng tầng 1, sinh sống tầng trên D3 Lẫn Nhà ở 50 Loại 4 ≤ 4 As D2 Khu thương mại 50 Loại 4 > 4 D4 Nhà ở 20 Loại 4 ≤ 4 As D2 Khu thương mại 80 Loại 4 > 4 D5 Nhà ở 20 Loại 2 ≤ 4 Cửa hàng, cửa hiệu, bán lẻ, nhà hàng, công nghiệp nhẹ Gỗ Cửa hàng tầng 1, sinh sống tầng trên Khu thương mại 80 Loại 4 > 4 Ít hơn 4 tầng E1 Du lich 20 Loại 4 All Khách sạn, Nhà nghỉ, Nhà khách Khu thương mại 80 Loại 4 Cửa hàng, cửa hiệu, bán lẻ, nhà hàng, công nghiệp nhẹ
Chương VI. Độ nguy hiểm và độ rủi ro sóng thần ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 205 Bảng VI-4. Phân loại công trình theo chất lượng xây dựng Loại Tên Hệ số 1 Nhà gỗ, hoặc nhà khung gỗ, tường xung quanh là Tuổi 3, HS=1, 2 1975 nhà trụ gỗ hoặc xây 4 Nhà cột bê tông thép HS=3 Kiểu nhà hiện đại Phân vùng các công trình xây dựng Nha Trang: Từ bảng phân loại các công trình xây dựng và các số liệu khảo sát thực tế được tổng kết thành số liệu hiện trạng công trình khu vực Nha Trang và thể hiện trên bản đồ địa lý theo từng vùng. Ở những vùng đông dân, các công trình xen kẽ không tách rời nhau và khu dân cư xen lẫn cửa hàng cửa hiệu người ta sử dụng phương pháp gần đúng để xác định diện tích mặt bằng công trình bằng cách chia đều những vùng đông đúc có mật độ nhà cửa cao đó ra làm nhiều ô có kích thước như nhau là 15m x 15m. Diện tích xây dựng được tính theo % của kích thước này và mỗi ô được gán cho các kiểu xây dựng. Toàn bộ tọa độ trung tâm của các khu xây dựng và tòa nhà đơn lẻ được đưa lên quản lý trên GIS – Acrmap theo các lớp thông tin của các công trình xây dựng. Bảng dữ liệu của công trình xây dựng được trình bày trên Bảng VI-5. Bảng VI-5. Công trình xây dựng và phân bố dân cư được quản lý trên hệ thông tin địa lý Vị trí Phường Diện Số người - ban ngày Số người - ban đêm tích Tầng1 Tầng2 Tầng3 Tầng1 Tầng2 Tầng3 109.22 12.19 Vĩnh Nguyên 100.88 1 0 0 1 4 0 109.22 12.19 Vĩnh Nguyên 37.1 1 0 0 2 3 0 109.22 12.19 Vĩnh Nguyên 82.87 1 0 0 1 4 0 109.23 12.19 Vĩnh Nguyên 179.73 0 1 0 3 2 0 109.23 12.19 Vĩnh Nguyên 179.73 1 0 0 5 0 0 109.23 12.19 Vĩnh Nguyên 179.73 1 0 0 5 0 0 109.23 12.19 Vĩnh Nguyên 179.73 1 0 0 4 0 0 109.23 12.19 Vĩnh Nguyên 179.73 1 0 0 5 0 0 109.23 12.19 Vĩnh Nguyên 179.73 1 0 0 4 0 0 109.20 12.25 Lộc Thọ 650.35 16 5 5 3 6 5
206 Bùi Công Quế (Chủ biên) 109.20 12.25 Lộc Thọ 1230.87 21 5 5 3 6 6 109.20 12.25 Lộc Thọ 1512.69 25 6 6 3 8 7 109.20 12.25 Lộc Thọ 993.65 24 6 6 3 8 7 109.19 12.24 Lộc Thọ 224.43 43 43 43 3 0 0 109.19 12.24 Lộc Thọ 604.51 116 116 116 3 0 0 109.20 12.25 Lộc Thọ 362.85 70 70 70 3 0 0 109.19 12.24 Lộc Thọ 503.36 207 207 207 2 0 0 109.19 12.24 Lộc Thọ 286.64 31 31 31 3 0 0 109.19 12.24 Lộc Thọ 445.75 48 48 48 3 0 0 109.19 12.25 Lộc Thọ 681.75 74 74 74 3 0 0 109.18 12.24 Phước Tiến 197.27 1 0 0 4 8 0 109.18 12.24 Phước Tiến 197.27 0 1 0 3 9 1 109.18 12.24 Phước Tiến 203.73 0 0 0 4 8 0 109.18 12.24 Phước Tiến 203.73 0 1 0 4 9 0 109.18 12.24 Phước Tiến 203.68 1 0 0 3 9 1 109.20 12.22 Vĩnh Nguyên 184.66 4 1 1 6 6 2 109.20 12.22 Vĩnh Nguyên 184.66 25 8 5 4 0 0 109.20 12.22 Vĩnh Nguyên 184.66 33 7 4 4 0 0 109.20 12.22 Vĩnh Nguyên 184.66 4 1 1 6 6 2 109.20 12.22 Vĩnh Nguyên 184.66 25 8 5 4 0 0 109.20 12.22 Vĩnh Nguyên 184.66 4 1 1 6 6 2 VI.3.1.2. Cơ sở dữ liệu về phân bố dân cư thành phố Nha Trang Phân bố dân cư theo các đơn vị phường xã được thành phố Nha Trang công bố trên Niên giám thống kê hàng năm. Dựa vào bảng thống kê này (Bảng VI-6) ) và bằng phương pháp thống kê, người ta phân chia số người vào từng đơn vị công trình cho một số phường xóm. Số người có mặt tại từng tòa nhà, trên từng tầng, trong từng căn phòng của nhà ở, khách sạn, công sở trường học Đặc biệt các số liệu này còn phụ thuộc vào thời gian ngày (trong giờ làm việc) hay đêm nữa. Ở đây để giảm bớt sự phức tạp thời gian được chia ra làm 2 phần ngày và đêm. Có nghĩa là ban ngày, trong giờ làm việc thì hầu hết người dân đi làm, đi học còn hết giờ làm việc, tối và đêm thì họ sẽ ở nhà. Phân bố dân cư theo thời gian được chia ra: 65% ở bên trong các công trình xây dựng vào ban ngày và 99,9% vào ban đêm.
Chương VI. Độ nguy hiểm và độ rủi ro sóng thần ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 207 Bảng VI-6. Số liệu thống kê hành chính Nha Trang năm 2006 TT Phường Số hộ Dân số Học Giáo Trường Bệnh Trạm Phòng Lớp dân trung sinh viên học viên y tế khám mẫu bình giáo 1 Vĩnh Trường 2871 14899 2328 89 1 0 1 0 9 2 Phước Đông 2818 12596 2628 110 3 0 1 0 10 3 Phước Long 4555 19068 934 38 3 0 1 0 22 4 Vĩnh Nguyên 4154 20449 4295 176 5 0 1 9 23 5 Phước Hòa 2624 13624 1950 89 2 0 1 0 10 6 Tân Lập 3265 14680 4634 186 5 0 1 13 15 7 Phước Tiến 1962 11663 1521 51 1 0 1 0 36 8 Lộc Thọ 3056 13465 1665 247 3 678 1 0 36 9 Phước Tân 2765 14430 6003 76 3 0 1 0 11 10 Phước Hải 3297 16437 3548 126 4 0 1 0 14 11 Phương Sơn 1903 10760 1832 73 2 0 1 0 13 12 Phương Sai 2250 12527 2785 144 3 0 1 12 14 13 Văn Thành 2570 13042 3150 124 2 0 1 0 17 14 Văn Thắng 2089 10963 890 29 1 0 1 0 6 15 Xương Huấn 2350 14278 7817 236 4 0 1 0 3 16 Vĩnh Thọ 1712 10351 1452 64 2 0 1 8 5 17 Vĩnh Phước 4676 26000 5558 201 5 150 1 0 10 18 Ngọc Hiệp 2945 13552 698 28 1 0 1 0 7 19 Vĩnh Hải 4017 16966 2603 94 3 127 1 0 18 Lớp thông tin về phân bố dân cư được cộng thêm vào cơ sở dữ liệu các công trình xây dựng như trên Bảng VI-5 Ngoài số liệu nhà cửa và cư dân để tính độ rủi ro còn cần một số thông tin khác như: lớp thông tin về giao thông, lớp thông tin về sông hồ, lớp thông tin về thảm thực vật, khu vực trồng lúa, làm muối, tất cả đều được quản lý trên hệ thông tin địa lý. VI.3.1.3. Bản đồ ngập lụt thành phố Nha Trang Bản đồ ngập lụt là sản phẩm của quá trình mô phỏng sóng thần lan truyền lên bờ và được thể hiện trên bản đồ khu vực bị ngập lụt cực đại. Mức độ sóng thần xâm nhập lên bờ phụ thuộc vào các đặc điểm chi tiết của khu vực ngập lụt và số liệu địa hình sẵn có (Priest, 1995 [148]). Mức độ ngập lụt do sóng thần hay là thể tích nước được mang lên
208 Bùi Công Quế (Chủ biên) bờ liên quan trực tiếp đến kích thước của sóng thần, chu kỳ sóng của nó, tức là, liên quan trực tiếp đến kết quả độ cao sóng thần tại bờ biển trước khi lên bờ. Mặt khác, diện tích cắt ngang của đường bờ biển bị ngập bởi sóng thần hầu như bằng với diện tích của nước dưới đỉnh của sóng thần gần bờ (Hills và Mader, 1997 [122]). Trong trường hợp không có số liệu về bản đồ ngập lụt thực tế khu vực nghiên cứu người ta có thể giả sử mực nước ngập do sóng thần gây ra tại bờ với các mức độ cao khác nhau như 2, 4, 6, 8 sau đó dùng các mô hình ngập lụt để tính độ cao nước ngập tại khu vực nghiên cứu. Ở đây áp dụng mô hình Anh cho trường hợp bờ biển bằng phẳng được biểu diễn: 4/3 2 X moax = 0.06Hn / (VI.11) Trong đó Xmax là khoảng cách từ bờ biển tới vị trí ngập lụt, Ho là độ cao sóng tại bờ biển, n là hệ số bề mặt. Kết quả tính của lưới điểm quan sát sẽ cho bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu. Áp dụng phương trình tính ngập lụt của mô hình trên và bản đồ độ cao địa hình thành phố Nha Trang tỷ lệ 1:200.000 dễ dàng nhân được các bản đồ ngập lụt khác nhau ứng với độ cao sóng tại bờ được giả định theo các mức: 2m, 4m, 6m và 8m (Hình VI-21). Hình VI-21. Bản đồ ngập lụt thành phố Nha Trang với độ cao sóng thần khác nhau: a. 2m; b. 4m; c. 6m; d. 8m Ngoài ra chúng ta cũng có thể tính được bản đồ ngập lụt từ những động đất kịch bản. Trong báo cáo này, ta tính rủi ro sóng thần cho thành phố Nha Trang theo kịch bản động đất xảy ra trên đới Manila (tọa độ: 119.10E và 17.5N) có các tham số được trình bày trên Bảng VI-7. Đây là động đất rất lớn (M=9.0) có dịch chuyển thẳng đứng cỡ 6m tại nguồn.
Chương VI. Độ nguy hiểm và độ rủi ro sóng thần ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 209 Bảng VI-7. Tham số động đất kịch bản dùng để tính bản đồ ngập lụt TP Nha Trang Mw Momen Diện Chiều Chiều Khoảng Hướng Góc Góc Độ tích A dày rộng dịch đứt gãy dốc trượt sâu M0 (Nm) km2 đứt đứt trượt ∆u (θđộ) (δđộ) (λđộ) chấn gãy L gãy W (m) tiêu H (km) (km) (km) Kb09 9 3,5×1022 70794 501 141 16,7 357 45 90 40 Bản đồ ngập lụt của động đất kịch bản cũng được đưa lên trên hệ thông tin địa lý cùng các lớp thông tin số liệu tính độ rủi ro sóng thần (Hình VI-22). Hình VI-22. Bản đồ ngập lụt thành phố Nha Trang theo kịch bản động đất
210 Bùi Công Quế (Chủ biên) VI.3.2. Kết quả tính rủi ro cho thành phố Nha Trang Dựa vào số liệu điều tra và các kết quả thực tế về mức độ thiệt hại do sóng thần gây ra, ta xây dựng một vài quy ước để tính rủi ro về người và của so với mực nước dâng. Ví dụ nếu nước ngập 1m thì nhà gỗ đơn giản bị hư hại hoàn toàn; có khoảng 0,04% dân số khu vực bị chết và 0,045% dân số bị thương. Giá thành xây dựng công trình được đánh giá cho các công trình loại tốt, trung bình và kém là 300, 150 và 89 đô la Mỹ cho một mét vuông xây dựng. Số liệu cụ thể về tỷ lệ tổn thất về kinh tế so với mực nước được biểu diễn ở Bảng VI-8, Hình VI-23. Số liệu cụ thể về tỷ lệ tổn thất về dân cư so với mực nước được biểu diễn ở Bảng VI-9, Hình VI-24. 1 0.9 0.8 0.7 ng 0.6 ỏ h ư 0.5 h ệ l Nhà gỗ ỷ 0.4 T 0.3 Nhà gạch đơn giản 0.2 Nhà gạch có cột Nhà bê tông 0.1 0 012345678910 Đ Hình VI-23. Liên hệ giữa độ cao nước và mức độ hư hại công trình Bảng VI-8. Tỷ lệ thiệt hại của công trình xây dựng so với mực nước ngập Mực nước ngập Nhà gỗ Nhà gạch đơn giản Nhà gạch có cột Nhà bê tông x (m) Tỷ lệ hư hại Tỷ lệ hư hại Tỷ lệ hư hại Tỷ lệ hư hại 0 0 0 0 0 0.25 0.00 0.00 0.00 0.00 0.5 0.33 0.14 0.08 0.08 0.75 0.67 0.29 0.15 0.15 1 1.00 0.43 0.23 0.23 1.25 1.00 0.57 0.31 0.31 1.5 1.00 0.71 0.38 0.38 1.75 1.00 0.86 0.46 0.46
Chương VI. Độ nguy hiểm và độ rủi ro sóng thần ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 211 2 1.00 1.00 0.54 0.54 2.25 1.00 1.00 0.62 0.62 2.5 1.00 1.00 0.69 0.69 2.75 1.00 1.00 0.77 0.77 3 1.00 1.00 0.85 0.85 3.25 1.00 1.00 0.92 0.92 3.5 1.00 1.00 1.00 1.00 3.75 1.00 1.00 1.00 1.00 4 1.00 1.00 1.00 1.00 4.25 1.00 1.00 1.00 1.00 4.5 1.00 1.00 1.00 1.00 4.75 1.00 1.00 1.00 1.00 5 1.00 1.00 1.00 1.00 5.25 1.00 1.00 1.00 1.00 5.6 1.00 1.00 1.00 1.00 5.75 1.00 1.00 1.00 1.00 6 1.00 1.00 1.00 1.00 6.25 1.00 1.00 1.00 1.00 6.5 1.00 1.00 1.00 1.00 6.75 1.00 1.00 1.00 1.00 7 1.00 1.00 1.00 1.00 7.25 1.00 1.00 1.00 1.00 7.5 1.00 1.00 1.00 1.00 7.75 1.00 1.00 1.00 1.00 8 1.00 1.00 1.00 1.00 8.25 1.00 1.00 1.00 1.00 8.5 1.00 1.00 1.00 1.00 8.75 1.00 1.00 1.00 1.00 9 1.00 1.00 1.00 1.00 9.25 1.00 1.00 1.00 1.00 9.5 1.00 1.00 1.00 1.00 9.75 1.00 1.00 1.00 1.00 10 1.00 1.00 1.00 1.00
212 Bùi Công Quế (Chủ biên) 50% Người chết 40% i ro ủ Bị thương 30% c tính r ự 20% khu v ố 10% % dân s % 0% 036912 Độ cao mực nước ngập (m) Hình VI-24. Liên hệ giữa độ cao nước và mức tỷ lệ người chết và bị thương Bảng VI-9. Tỷ lệ người chết và bị thương so với mực nước ngập Mực nước ngập (m) Tỷ lệ người chết Tỷ lệ người bị thương 0 0.000 0.000 0.1 0.004 0.005 0.2 0.008 0.009 0.3 0.012 0.014 0.4 0.016 0.018 0.5 0.020 0.023 0.6 0.024 0.027 0.7 0.028 0.032 0.8 0.032 0.036 0.9 0.036 0.041 1 0.040 0.045 2 0.08 0.09 3 0.12 0.14 4 0.16 0.18 5 0.20 0.23 6 0.24 0.27 7 0.28 0.32 8 0.32 0.36 9 0.36 0.41 10 0.40 0.45 12 0.48 0.55
Chương VI. Độ nguy hiểm và độ rủi ro sóng thần ở vùng ven biển và hải đảo Việt Nam 213 Kết quả tính độ rủi ro sóng thần thành phố Nha Trang được thể hiện trên Bảng VI-10. Bảng VI-10. Kết quả tính độ rủi ro ST thành phố Nha Trang theo các mô hình và kịch bản động đất Mô hình Mức Tổn thất về kinh tế Tổn thất dân cư nước USD ngập Người chết Bị thương ngày đêm ngày đêm Mô hình 2 12 983 584 94 418 98 422 0.11% 0.03% 0.17% 0.03% 0.17.% 4 174 506 537 1204 909 1356 975 1.47% 0.4% 0.37% 0.49% 0.4% 6 940 307 223 7470 3222 8469 3595 7.96% 2.7% 1.3% 3.0% 1.4% 8 2 500 224 471 18 164 9608 20 616 6 837 21.1% 6.6 % 3.9% 7.5% 4.4 % Kb05 1 873 845 507 4471 6085 5050 6837 15.8% 1.6% 2.5% 1.8% 2.8% Kết quả tính rủi ro cho thấy sóng thần do động đất kịch bản tạo ra gây tổn thất gần với mô hình khi mức sóng lên tới độ cao 6m. Tuy nhiên đây mới chỉ là những kết quả rủi ro sóng thần ban đầu cần được tiếp tục bổ sung nghiên cứu thêm.
214 Bùi Công Quế (Chủ biên)
215 Chương VII ĐÁNH GIÁ BƯỚC ĐẦU VỀ CỔ SÓNG THẦN TRÊN VÙNG VEN BIỂN VIỆT NAM VII.1. CÁC DẤU TÍCH NGHI NGỜ VỀ CỔ SÓNG THẦN Hầu hết các đợt sóng thần có sức tàn phá lớn đều được hình thành từ các trận động đất mạnh có chấn tâm nông. Thông thường chúng là những trận động đất phát sinh tại các đới hút chìm, các đứt gãy phát sinh động đất tại vùng biển, hồ sâu. Khi động đất mạnh xảy ra dọc theo các đứt gãy này sẽ gây ra sự dịch trượt đột ngột theo phương thẳng đứng khiến bề mặt đáy biển thay đổi, kéo theo sự dịch chuyển của khối nước trên nó và gây nên sóng thần. Những gì biết được thông qua tư liệu lịch sử và điều tra trong nhân dân thì dọc bờ biển Việt Nam chưa có chứng cớ rõ ràng về sự xuất hiện sóng thần nguồn gốc động đất [30]. Theo Đại Nam Thực lục chính biên (37 tập) thì trận động đất năm 1877 được ghi nhận như sau: tháng 9 năm 1877, tại Bình Thuận, “Động đất, từ đấy đến tháng 12 tất cả 3 lần, lần đầu nước sông cuốn lên, nhà ngói cũng rung động, hai lần sau nhẹ hơn”. Trận động đất này được các nhà địa chấn Viện Vật lý Địa cầu đánh giá chỉ có 5,1 độ Richter, tuy vậy theo số liệu của NOAA thì có M =7,0 độ Richter, gây sóng to. Liệu có phải động đất đã gây nên sóng thần địa phương hay không? Kết quả điều tra sóng thần trong nhân dân dọc ven biển Việt Nam (Nguyễn Đình Xuyên và nnk , 2005; lưu VLĐC) cho thấy ngoài sóng bão, thuỷ triều, nước dâng, đã phát hiện một số hiện tượng sóng lớn? mà các tác giả gọi là sóng thần có nguồn gốc khác: - “Năm 1978 sóng thần đã thực sự xuất hiện ở vùng bờ biển Trà Cổ, Móng Cái. Sóng cao 3-5 m đã tràn vào bờ nhiều đợt, làm nứt tường nhà, đổ các hàng cây phi lao ven bờ”. - “Theo ghi chép của TS Armand Krempt năm 1923, sóng thần đã phá hỏng chuồng ngựa của bác sĩ Alexandre Yersin. Vị trí chuồng ngựa cách bờ biển 5-6m. Sự cố này liên quan với phun trào núi lửa ở đào Hòn Tro. Vùng biển Nam Trung Bộ và Nam Bộ là vùng hoạt động núi lửa hiện đại. Năm 1923 phun trào núi lửa diễn ra ở đảo Hòn Tro trong quần đảo Phú Quý đã gây động đất núi lửa 6,1 độ Richter. Năm 1960, 1963 hoạt động núi lửa lại diễn ra nhưng yếu hơn. Việc phun trào núi lửa Hòn Tro gây sóng thần cho thấy hoạt động núi lửa cũng là một nguồn sóng thần đáng chú ý trong vùng Biển Đông”. - “Theo lời kể của những người cao tuổi, vào cuối thế kỷ 19 hoặc đầu thế kỷ 20, hiện tượng sóng thần cũng đã xảy ra ở Diễn Châu (Nghệ An). Sóng cao như sóng bão xảy ra ở đây năm 1984” (5-10 m).
216 Bùi Công Quế (Chủ biên) - “Một hiện tượng đáng chú ý nữa đã xảy ra ở Tuy Hoà, Nha Trang ngày 4/5 năm 1991, trước ngày núi lửa Pinatubo, Philippin, phun trào. Nước biển rút ra xa, nhiều tàu nhỏ lộ trên bãi cát, mọi người sợ hãi chạy vào bờ, không hiểu là hiện tượng gì xảy ra. Một lúc sau nước lại trở lại nhưng do đứng xa nên không rõ cao hơn hay bằng mực nước ban đầu. Ông Đỗ Minh Tiệp, một người trong đoàn cán bộ địa chất khảo sát, đào hố lấy mẫu ở bờ biển, những người chứng kiến hiện tượng, đánh giá: nước đã rút 2m so với mức bình thường. Nhiều người dân cũng chứng kiến hiện tượng này và đều tỏ ra sợ hãi. Sáng ngày 5/5 toàn bộ vùng Khánh Hoà bị bao phủ một lớp tro bụi dày vài milimét đến vài centimét, đó là tro bụi từ núi lửa Pinatubo”. Hình VII-1. Một lớp vật liệu trầm tích từ biển đã được sóng thần ngày 26 tháng 12 năm 1004 cuốn lên phủ lấp trên đất trồng trọt có từ trước đó (ảnh của Yuichi Nishimura, Hokhaido University, Nhật Bản) Theo các kết quả điều tra khảo sát trong nhân dân và nghiên cứu cổ sóng thần vừa qua cho thấy đã có cơ sở nghi ngờ về sự xuất hiện cổ sóng thần dọc ven biển Việt Nam. Vì vậy, việc đặt vấn đề nghiên cứu một cách chi tiết để có kết luận thích hợp hơn là cần thiết và có ý nghĩa khoa học. Và đây cũng là lý do chọn khu vực nghiên cứu phục vụ cho đề tài độc lập cấp Nhà nước giai đoạn 2007 – 2010: Nghiên cứu đánh giá độ nguy hiểm động đất và sóng thần vùng ven biển và hải đảo Việt Nam và đề xuất các giải pháp phòng tránh giảm nhẹ hậu quả. Cụ thể nhiệm vụ đặt ra cho nghiên cứu cổ sóng thần là xây dựng mặt cắt địa chất - địa mạo để nghiên cứu cổ sóng thần khu vực: Trà Cổ; Diễn Châu; Tuy Hoà; Ninh Thuận – Bình Thuận; và Bà Rịa – Vũng Tàu. Nghiên cứu cổ sóng thần là công việc còn mới mẻ ở nước ta, chưa có các chuyên đề và hệ thống phương pháp bài bản và có tính khoa học đáng tin cậy. Mặc dù vậy, trong nghiên cứu cổ sóng thần các phương pháp địa chất, địa mạo là cơ sở để xác định các dấu hiệu biểu hiện có tính bất thường, thường khó hoặc không thể lý giải bằng những chứng cứ, dẫn liệu và lý luận thông thường của địa chất học. Chính vì vậy, mục tiêu và nhiệm vụ xác định các dấu hiệu bất thường như thế được tập thể nghiên cứu của chuyên đề này là xác lập các mặt cắt địa chất-địa mạo định hướng xác định các biểu hiện dị thường về trầm tích, cổ địa mạo theo không gian (sự phân bố, sắp xếp các đối tượng nghiên cứu) và thời gian (trật tự địa tầng theo chiều ngang và đứng của chúng). Đây là công việc khó khăn do các tài liệu hiện có chỉ mang tính diễn giải, mô tả các thành tạo địa chất và các
Chương VII. Đánh giá bước đầu về cổ sóng thần trên vùng ven biển Việt Nam 217 yếu tố địa mạo theo các phương pháp truyền thống, theo các quy luật địa chất thông thường nhất định, bỏ qua nhiều yếu tố có tính dị thường, bất thường. Công tác điều tra thực địa và thu thập mẫu phần nào bổ sung các khiếm khuyết nêu trên. Hình VII-2. Vị trí các điểm phát hiện dấu tích sóng thần ở Việt Nam Hình VII-3. Vết tích nghi ngờ do cổ sóng thần gây nên: a). tại bờ biển Phan Thiết, Phú Yên; b). tại bờ biển Sông Cầu , Phú Yên; c). tại bờ biển Nghi Tiến, Nghi Lộc - Nghệ An
218 Bùi Công Quế (Chủ biên) VII.2. ĐIỂM ĐỊA CHẤT, ĐỊA MẠO KHU VỰC CÓ DẤU TÍCH NGHI NGỜ CỔ SÓNG THẦN Hình VII-4. Bản đồ Địa chất khu vực Móng Cái và vị trí các mặt cắt VII.2.1. Đặc điểm địa chất, địa mạo khu vực Móng Cái-Trà Cổ VII.2.1.1. Các thành tạo địa chất Khu vực nghiên cứu được xác định trong ô toạ độ 107o45’00-108o06’00 kinh độ Đông và 21o20’00 đến 21o35’00 vĩ độ Bắc. Đường biên giới với CHND Trung Hoa từ thành phố Móng Cái chạy dọc theo sông Ca Long về phía Bắc (Hình VII-4). Các thành tạo địa chất gồm có: - Các thành tạo của Hệ tầng Tấn Mài tuổi Ordovic muộn –Silur (O3-S tm) lộ ra ở vùng núi phía Bắc-Tây Bắc Móng Cái và trên đảo Vĩnh Thực và Cái Chiên gồm: các đá cát kết dạng quarzit xen đá phiến thạch anh sericit ở phần dưới và bột kết xen đá phiến sét sericit, phiến silic, phiến sericit ở phần trên. Chiều dày đạt tới trên 1600m. - Tiếp theo là các đá của loạt Sông Cầu tuổi Devon sớm gồm: cuội kết, sạn kết, cát kết dạng quarzit ở phần dưới chuyển lên các đá bột kết, sét vôi và đá vôi màu nâu đỏ, chiều dày khoảng trên 600m. Các thành tạo này phân bố ở phần rìa ven bờ phía Nam đảo Vĩnh Thực. - Phủ bất chỉnh hợp với ranh giới kiến tạo trên các thành tạo Paleozoi nói trên là các đá nguồn lục địa màu đỏ-tím đỏ của Hệ tầng Hà Cối tuổi Jura Sớm-Giữa, gồm các đá cuội kết sạn kết, cát kết thạch anh, bột kết đá phiến sét kẹp thấu kính-lớp mỏng sét than, đá vôi, sét vôi nằm ở phần dưới chuyển lên trên là các đá cát kết, bột kết đá phiến sét màu tím đỏ, nâu vàng xám, xen các đá cát kết dạng quarzit phân lớp xiên chéo và các lớp mỏng-thấu kính đá vôi. Chiều dày trên 1100m. Các thành tạo này lộ ra ở dãy đồi
Chương VII. Đánh giá bước đầu về cổ sóng thần trên vùng ven biển Việt Nam 219 phía bắc-tây bắc Móng Cái và phía bắc đảo Vĩnh Thực và Cái Chiên. Tại các đảo này chúng có ranh giới đứt gãy với các thành tạo của HT Tấn Mài. - Các thành tạo trầm tích Kainozoi bắt đầu bằng các tầng cuội, tảng, sét màu nâu, 2-3 vàng đỏ nguồn sông-biển tuổi Pleistocen giữa-muộn (Q1 ) dày 3-8m và các thành tạo cuội sỏi cát sét nguồn gốc biển bị laterit hoá phân bố hạn chế trên các dải đồi ven núi phía bắc-tây bắc khu vực nghiên cứu. Phủ trên là các thành tạo cát, bột sét biển màu 1-2 xám tuổi Holocen sớm - giữa (Q2 ) và các thành tạo đầm lầy ven biển cát, bột sét phủ rộng rãi trên vùng vịnh giữa bờ và đảo Vĩnh Thực và bãi cát bờ biển hiện đại tuổi 3 Holocen Muộn (Q2 ) tạo các bãi tắm Trà Cổ và rìa phía nam đảo Vĩnh Thực. Các thành tạo nêu trên được thể hiện trên bản đồ và trên các mặt cắt địa chất-địa mạo lựa chọn và sẽ được trình bày rõ thêm trong phần mô tả địa mạo. VII.2.1.2. Các yếu tố địa mạo Địa hình khu vực nghiên cứu là vùng núi - đồi thấp chuyển tiếp sang biển ven bờ có các đảo chắn phía ngoài (đảo Vĩnh Thực). Các dải núi thấp và đồi có phương vĩ tuyến-á vĩ tuyến độ cao vùng núi trên 500m (đỉnh Pa Nai phía tây bắc Móng Cái cao 713m, ngoài khu vực nghiên cứu) vùng đồi rìa núi có độ cao trung bình 200-300m (đỉnh núi Hắc Chan 313m). Một loạt các sông suối ngắn xuất phát từ các dải đồi núi này đổ ra vùng vịnh giữa đảo Vĩnh Thực và đất liền, trong đó lớn hơn cả là các sông Ca Long chảy qua thành phố Móng Cái và sông Hà Cối ở xa về phía Tây khu vực nghiên cứu. Xa hơn ra ngoài khơi (ngoài khu vực nghiên cứu) ở khu vực kinh độ 108o Đông và 21o 15’00 nổi lên một số đảo thuốc quần đảo Cô Tô như đảo Chàng Tây, đảo Đại Sơn, Hòn Con Ngựa (Hình VII-4, Hình VII-5). Hình VII-5. Mặt cắt địa mạo (Tuyến A-B, C-D, E –F, xem Hình VII-4) Các yếu tố địa mạo trong khu vực nghiên cứu có dạng bậc bao gồm (theo hướng từ trong đất liền-vùng núi ra biển): - Dãy núi thấp nếp lồi - bề mặt sườn bóc mòn phía nam của khối núi dạng vòm Cao Xiêm (1330m). Dãy núi này có độ cao 250 đến 400m, bị chia cắt phần rìa bởi các dòng chảy.
220 Bùi Công Quế (Chủ biên) - Tiếp ngay dưới chân dãy núi thấp là bề mặt đồi bóc mòn nghiêng thoải có sườn không cân xứng phát triển trên cấu trúc đơn nghiêng có độ cao 50 đến trên 200m. Bề mặt đồi bị chia cắt mạnh thành các mảnh bởi hệ thống sông suối ngắn. Bề mặt đồi chiếm hầu hết diện tích của các đảo Vĩnh Thực và Cái Chiên. - Kề bên dưới và phía nam của kiến trúc vừa nêu thông qua một sườn dốc dự kiến có đứt gãy là bề mặt thềm tích tụ trầm tích biển hẹp trải theo phương vĩ tuyến (dọc theo đường quốc lộ 4, đường này đồng thời là ranh giới phía nam của bề mặt). Các dòng chảy nhỏ đến đây bắt đầu hợp nhất và mở rộng. Thềm biển này có độ cao trên 20-30m được xác định có tuổi Pleistocen giữa-muộn trên cơ sở trầm tích trên đó. - Thềm biển tích tụ liên quan đến biển tiến Flandrian (tuổi Holocen sớm-giữa) tạo bề mặt đồng bằng ven biển rộng lớn của khu vực ở độ cao 3-5m. Trên ảnh VT, DEM và địa hình xác định một tuyến lineament phương vĩ tuyến qua chỗ uốn của sông Ca Long và dọc theo dòng nhánh về phía đông của sông này. - Bề mặt đồng bằng còn lại là bề mặt tích tụ biển bao gồm các bãi ngập triều đầm lầy sú vẹt, các bãi cát biển ven bờ có độ cao dưới 2m, được xác định có tuổi Holocen muộn. Trên bề mặt đồng bằng và trong vịnh nằm giữa đất liền và các đảo Vĩnh Thực, Cái Chiên đôi chỗ nổi lên các núi sót nhỏ độ cao trên 20 đến khoảng 100m như Ngọc Sơn, Ninh Dương Các núi sót lộ đá màu đỏ của HT. Hà Cối tuổi J1-2. Độ sâu địa hình đáy biển khu vực vịnh giữa đất liền và đảo Vĩnh Thực dao động từ 0 đến -10 m. Sâu nhất vùng Cửa Đại (giữa các đảo Cái Chiên và Vĩnh Thực) trên 12m, dọc theo bờ bắc đảo Vĩnh Thực từ 8-10m. Trong vịnh nổi lên các bãi cát ngập triều lớn bồi lấp vùng cửa sông suối đổ ra vịnh này. VII.2.1.3. Nhận định Trên cơ sở tổng hợp, phân tích các tài liệu địa chất, địa mạo hiện có và các tài liệu thu thập trên thực địa có thể nhận định rằng: vùng bờ biển khu vực Móng Cái-Trà Cổ có các đặc điểm rất đặc thù: - Kiểu đường bờ Dammat phân cắt và vũng vịnh xâm thực với các dãy đồi núi bóc mòn trên đá gốc có thành phần và kiến trúc khác nhau chạy song song sát đường bờ. Đó cũng là nơi xuất phát của một hệ thống khá dày của mạng sông suối ngắn, dòng chảy cắt sâu đổ thẳng ra biển tạo nên một hệ thống các kiểu kiến trúc hình thái xâm thực tích tụ nguồn gốc khác nhau. Địa hình núi này là kết quả quá trình nâng tân kiến tạo trong KZ. - Sự có mặt của các hệ thống đảo ngoài khơi chạy song song đường bờ tạo nên các hệ thống núi đảo-vịnh - đới bờ xâm thực tích tụ, làm cho các vịnh gần đóng kín, dòng chảy sông suối từ bờ ra bị chặn tích tụ nhanh trầm tích làm cho bờ nghiêng thoải ở phía từ bờ ra và dốc đứng ở phần sát đảo. - Kiểu bờ biển, cấu trúc chồng lấn của các thành tạo trầm tích biển trẻ hơn và quá trình đầm lầy hoá, phát triển bãi sú vẹt và tích tụ trầm tích mịn mỏng hiện đại cả trên khu vực đồng bằng (cửa các sông Hà Cối và Ca Long) và vùng lộ đá gốc (khu vực Đầm Hà) vốn chủ yếu chịu mài mòn cho thấy đới bờ biển khu vực nghiên cứu nói riêng và vùng Duyên hải Đông Bắc nói chung đang bị lôi kéo vào sụt lún kiến tạo của bồn trũng vịnh Bái Tử Long cũng như sự dâng lên của mực nước biển trong khoảng từ 2000 năm lại đây.
Chương VII. Đánh giá bước đầu về cổ sóng thần trên vùng ven biển Việt Nam 221 - Chưa ghi nhận được các dấu tích bất thường của trầm tích kiểu sóng thần. Nếu thực sự có hoặc có thể có thì nơi có khả năng phải hứng chịu sẽ là dãy các đảo Vĩnh Thực, Cái Chiên và quần đảo Cô Tô. Vì thế cần có nghiên cứu tỉ mỉ, đầy đủ và dài hơi hơn để tìm kiếm dấu vết cổ sóng thần trên các đảo này. VII.2.2. Đặc điểm địa chất và địa mạo khu vực Diễn Châu VII.2.2.1. Các thành tạo địa chất Khu vực nghiên cứu được xác định trong ô toạ độ 105o30,00 – 105o45,00 kinh độ Đông và 18o50,00 - 19o10,00 vĩ độ Bắc. Các thành tạo địa chất (Hình VII-6, bản đồ được xây dựng trên cơ sở bản đồ địa chất tờ Vinh tỷ lệ 1:200.000, có chỉnh sửa một số ranh giới như đứt gãy, ranh giới các thành tạo Đệ tứ phù hợp với bản đồ và địa mạo) gồm có: - Các thành tạo của Hệ tầng Sông Cả tuổi Ordovic muộn –Silur sớm (O3-S1 sc) lộ ra ở vùng núi phía tây bắc Quỳnh Lưu và khu vực núi Rú Thần phía tây Cửa Lò gồm: đá phiến sericit, cát kết, bột kết, đá phiến sét xen kẽ, phần dưới có ít đá vôi và phun trào riolit. Chiều dày dao động từ 800 đến 1000m. - Phủ bất chỉnh hợp hoặc có ranh giới kiến tạo với các đá HT Sông Cả là các trầm tích phun trào của HT Đồng Trầu tuổi T2a: phần dưới là cát kết, bột kết, cuội kết, đá phiến sét và riolit dày 100m, chuyển lên phụ tầng trên là đá vôi phân lớp dày đến khối, có nơi xen sét vôi, dày khoảng 600m. Các thành tạo này chiếm hầu hết diện tích các vùng đồi núi phía bắc, tây bắc khu vực nghiên cứu (Quỳnh Lưu, Diễn Châu) và lộ lên trên đồng bằng ven biển trên các đồi núi sót. - Tiếp theo là các đá của hệ tầng Quy Lăng T2lql gồm: đá phiến sét, cát kết, bột kết, sét vôi và đá vôi, chiều dày 300-500m. Các thành tạo này phân bố ở phần vùng Rú Bồ Bồ, phía tây Quỳnh Lưu dọc theo một đứt gãy ĐB-TN. - Phủ bất chỉnh hợp hoặc ranh giới kiến tạo trên các thành tạo nói trên là các đá nguồn lục địa màu đỏ của Hệ tầng Đồng Đỏ tuổi Trias muộn (T3 n-r đđ) gồm 2 phụ HT: phụ HT dưới có cuội kết, sạn kết cát kết, bột kết, sét than, thấu kính than antracit dày khoảng 1000m; phụ HT trên gồm cát kết, cuội kết, sạn kết màu đỏ. Chiều dày từ 500- 900m. Các thành tạo này lộ ra ở các dải đồi núi hẹp phía đông bắc Quỳnh Lưu, dải núi đồi phía nam Diễn Châu (từ vùng núi Cao Sơn, Xuân Sơn đến Mũi Gà phía bắc Cửa Lò - Các thành tạo tuổi Kainozoi chỉ bao gồm các trầm tích Đệ tứ, bắt đầu bằng các đá hạt thô tướng lòng-bãi bồi sông gồm sạn, sỏi, cuội tuổi Pleistocen sớm (Hệ tầng Hà Nội 1 2-3 Q1 ) và giữa - muộn (Hệ tầng Hoằng Hoá Q1 ) dày 3-5m lót dưới đồng bằng, không lộ trên mặt. - Sát ven vùng đồi núi phía tây lộ dải khá rộng các thành tạo sông biển hỗn hợp và 3 biển của HT Vĩnh Phúc tuổi Pleistocen muộn (Q1 ) gồm sét bột, set. bột, cát có màu loang lổ (laterit hoá yếu) đặc trưng dày từ vài mét vùng rìa đồng bằng đến trên 30m vùng ven bờ. - Phủ trên bề mặt bào mòn-phong hoá của trầm tích HT Vĩnh Phúc là các thành tạo 1-2 trầm tích biển, đầm lầy ven biển và sông biển hỗn hợp tuổi Holocen sớm-giữa (Q2 ) –
222 Bùi Công Quế (Chủ biên) 2 HT Thiệu Hoá ( các tác giả bản đồ Địa chất 1:200.000 tờ Thanh Hoá-Vinh) hay Q2 (các tác giả BĐ Địa chất 1: 200.000 tờ Vinh). Các thành tạo này có chiều dày chỉ vài mét tạo phần lớn bề mặt đồng bằng hiện tại của khu vực nghiên cứu bao gồm đồng bằng ven biển Quỳnh Lưu và đồng bằng ven biển Diễn Châu (cái sau có quy mô rộng hơn). - Dọc theo bờ biển và các lòng sông ven biển là diện phân bố của các thành tạo sét, 3 bột , cát, cát bột, bột sét nguồn gốc biển, sông và gió-biển tuổi Holocen Muộn (Q1 ). Tổng chiều dày các trầm tích Đệ tứ vùng đồng bằng Quỳnh Lưu cao nhất đạt khoảng trên 20m, còn ở đồng bằng Diễn Châu chúng đạt trên 60 m ở vùng ven biển. Hình VII-6. Bản đồ địa chất và vị trí các mặt cắt VÞ trÝ lÊy mÉu QV2 0,2m VÞ trÝ lÊy mÉu QV1 1,5 m 2m Chó gi¶i: §Êt ®¸ tuæi QIV1-QIV2 TÇng ®iÖp thø 2 TÇng ®iÖp thø nh©t TÇng ®Êt phñ (tÇng lÊy mÉu QV2) (tÇng lÊy mÉu QV1) Hình VII-7. Sơ đồ mặt cắt điểm lấy mẫu phân tích tuổi tuyệt đối tại điểm Quỳnh Văn (QV1, V2)
Chương VII. Đánh giá bước đầu về cổ sóng thần trên vùng ven biển Việt Nam 223 2,5m VÞ trÝ lÊy mÉu LQ2 2m 2m 1,7m MÆt n−íc biÓn Chó gi¶i: §Êt ®¸ tuæi QIV1- QIV2 TÇng c÷ngen lÉn vá sß lÊy mÉu ph©n tÝch tuæi tuyÖt ®èi TÇng c¸t sÐt cøng TÇng c¸t sÐt cøng §¸ sái cuéi, ®¸ l¨n Hình VII-8. Mặt cắt giếng đào Cồn Điệp tại Nghi Tiến Nghi Lộc, Nghệ An VII.2.2.2. Các yếu tố địa mạo Địa hình khu vực nghiên cứu là dải núi -đồi thấp ở phía tây có phương đông bắc- tây nam (độ cao trung bình 300m, cao nhất là Rú Khu Cao-545m). Phía nam Diễn Châu có một dải đồi núi xuyên ngang theo phương á vĩ tuyến, chặn vùng đồng bằng ven biển Diễn Châu. Cùng với các dải đồi núi nhô ra biển ở phía bắc Quỳnh Lưu (Hoàng Mai, Nghi Sơn) và các núi sót ở Lạch Quèn đồng bằng Quỳnh Lưu-Diễn Châu là kiểu điển hình cho quá trình bồi tụ cồn-lagoon nối đảo hình thành trong Đệ tứ. Một hệ thống dòng chảy sông suối khá dày đặc xuất phát từ các dải đồi núi phía tây đổ ra biển, bị chặn bởi các cồn cát ven biển tạo nên các dòng chảy dọc song song đường bờ sau cồn. Chỉ một số cửa sông chính đổ ra biển: Cửa Trạp, Lạch Quèn, Cửa Thới, cửa Lạch Vạn (xem Hình VII-6, Hình VII-9). Đặc điểm địa hình nêu trên phản ánh cấu trúc địa mạo và các quá trình địa chất Đệ tứ được trình bày dưới đây (độ cao được mô tả trong báo cáo lấy theo bản đồ địa hình 1:50.000, Bộ Tài nguyên và Môi trường xuất bản năm 2003, dựa theo mặt cắt xây dựng trên ảnh DEM). Các yếu tố địa mạo trong khu vực nghiên cứu có dạng bậc bao gồm (theo hướng từ trong đất liền-vùng núi ra biển): - Dãy đồi núi thấp phía tây thuộc kiểu địa hình bóc mòn – xâm thực và rửa trôi bề mặt trên đó có một số bề mặt nhỏ tuổi Pleistocen muộn hoặc /và giữa - muộn ở các độ cao trên 50m. Dải núi thấp xuyên ngang ở phía nam Diễn Châu còn có các bề mặt cổ hơn (Pleistocen sớm) trên các độ cao 200-300m. Vùng núi này đang bị xói lở mạnh hình thành hệ thống dày đặc các mương xói trên bề mặt sườn. Ở chân các núi nhô ra sát bờ biển rất phát triển quá trình sạt lở tạo các vách dốc và bãi đá lở ven biển. Trong một số thung lũng có các tích tụ deluvi-proluvi tuổi Pleistocen giữa-muộn. - Tiếp ngay dưới chân các dãy đồi- núi thấp là bề mặt thềm tích tụ sông -biển hỗn hợp tuổi Pleistocen muộn lộ trên bề mặt địa hình 15-25m dốc nghiêng về phía biển. Bề 3 mặt này đánh dấu pha biển tiến Q1 còn gọi là “biển tiến Vĩnh Phúc” - Bề mặt đồng bằng (thềm tích tụ biển) hiện tại có độ cao 3-5m tạo đồng bằng chính của khu vực (đồng bằng Quỳnh Lưu và Diễn Châu). Trầm tích đa dạng như mô tả trong phần trên có nguồn gốc chủ yếu là biển, cửa sông, đầm lầy ven biển. Các thành tạo này
224 Bùi Công Quế (Chủ biên) đánh dấu biển tiến Flandrian xảy ra trong khoảng 4000-5000 năm trước. Trên ảnh VT Google nó được viền bên trong (sát dải núi phía tây nam Quỳnh Lưu) bởi dải sáng màu mảnh dạng cánh cung hướng lối về phía tây, song song với đường bờ hiện tại. Đồng bằng này bị chắn phía ngoài biển bởi dải cồn cát hiện đại và bị lấp phủ ngay sau các cồn cát bởi các thành tạo sông- lagoon sau cồn kiểu doi cát nối đảo (tuổi của các thành tạo 3 này là Holocen muộn (Q2 - khoảng 3000 năm lại đây): điều này quan sát rõ trên các ảnh VT và DEM, đặc biệt rõ ở vùng ven biển đồng bằng Quỳnh Lưu (từ núi Trạp phía bắc đến núi Rồng ở phía nam). - Các doi cát sát bờ nói trên có độ cao thay đổi trong khoảng từ 2-4 m (ven biển đồng bằng Diễn Châu) đến 6-7 m (ven biển đồng bằng Quỳnh Lưu). Tại cồn cát ven biển Quỳnh Lưu dưới chân núi Rồng quan sát thấy một cồn sò ốc lẫn cuội sỏi tựa vào doi cát cao 3-4m. Một mẫu sò lấy trong tập doi cát cho tuổi 4000 năm (LQ1). Một mẫu khác lấy trong tầng sò trong một giếng đào của dân (khu vực xã Quỳnh Nghĩa), nơi có gò đất lẫn cuội tảng khá lớn cho khoảng tuỏi 4200 năm (LQ2) Nhà cửa của dân ở đây nhiều cái được xây bằng gạch vỏ sò gắn kết chắc, kiểu gạch này cũng thấy ở nền đường QL1 (3m) gần thị trấn Diễn Châu. Mẫu lấy trong tầng này có tuổi khoảng 4200 năm. Một số mẫu lấy trong doi cát nhỏ và cồn sò điệp vùng núi nhô ra biển phía bắc Cửa Lò (khu vực xã Nghi Tiến) cho khoảng tuổi từ 4040 đến 4560 năm trước (NL1 đến NL4-2). Ở các vùng núi nhô ra biển phát triển các tảng lăn và bãi đá (bench), đôi chỗ có các tảng rất lớn. Hình VII-9. Mặt cắt Địa mạo - Địa chất tuyến A-B, C-D, E-F VII.2.2.3. Nhận định, kiến nghị Trên cơ sở tổng hợp, phân tích các tài liệu địa chất, địa mạo hiện có và các
Chương VII. Đánh giá bước đầu về cổ sóng thần trên vùng ven biển Việt Nam 225 tài liệu thu thập trên thực địa có thể nhận định rằng: vùng Diễn Châu-Quỳnh Lưu là các đồng bằng hình thành trong Đệ tứ kiểu lấp đầy vũng vịnh sau cồn cát nối đảo, điển hình cho kiểu bờ biển và các đồng bằng miền Trung, nơi có các dải núi xuyên ngang kiểu xương cá từ dải Trường Sơn với các dòng chảy sông suối ngắn đổ thẳng ra biển. Ghi nhận các mực thềm biển đánh dấu các thời kỳ biển tiến và tích tụ trầm tích biển tuổi Pleistocen muộn (Q13) nằm sát các sườn núi thấp-đồi bóc mòn lộ các thành tạo trước KZ (chủ yếu các thành tạo Trias trung- thượng) và thềm biển tuổi Holocen giữa (biển tiến Flandrian) tích tụ các trầm tích biển và sông biển hỗn hợp tạo nên bề mặt đồng bằng hiện tại đang bị các dòng chảy sông suốí đào-lấp. Dọc theo đường bờ là các dải doi cát nối đảo: nối các núi sót nhô lên trên đồng bằng và các dải núi xuyên ngang ra biển. Tại các chân núi này hình thành các bãi đá (bench) vách sạt lở và tích tụ các tảng đổ lở, cuội, sỏi đôi chỗ lẫn các vỏ sò ốc khá dày (Núi Rồng-Quỳnh Lưu). Đôi chỗ ngay trên bề mặt đồng bằng nổi lên các gò- đống hoặc tấm sò ốc và điệp gắn kết chắc, được dùng làm vật liệu xây dựng phân bố ở các mức độ cao và vị trí khác nhau: cồn điệp-sò ốc ở Quỳnh Văn (sát chân dải núi sót có độ cao 7-8 m, có thể tới 10m) cách bờ biển 4-5km; ở sát bờ biển gặp trong lớp dưới đồng bằng như ở Quỳnh Nghĩa; gặp ngay trên mặt đường (có độ cao khoảng 4m trên mực biển) như ở thị trấn Diễn Châu, dưới các doi cát ven biển như ở Nghi Yên, Nghi Tiến và gò đống cao 5-6m như ở Nghi Tiến. Các giá trị tuổi 14C của các mẫu sò ốc đặc biệt là QV1-2, và NL2-4 nằm ở các độ cao khác nhau và cách xa nhau nhưng đều cho một khoảng tuổi 4400 năm-4500 năm Điều này khó có thể giải thích chỉ bằng hoặc là sự dâng lên của mực biển - biển tiến Holocen trung (được xác định là khoảng độ cao khoảng 3-5m) xảy ra trong khoảng 4000-5000 năm trước đây) hoặc bởi người cổ xưa ăn và sử dụng chất thành đống hoặc do vận động nâng hạ kiến tạo như một số các tác giả từng nghiên cứu và đề xuất trước đây. Có ý kiến cho rằng, không loại trừ một khả năng khác là hoạt động của sóng thần (do động đất, do bão lốc lớn) đã từng xảy ra trong lịch sử trước đây. Một di chứng đáng chú ý nữa là sự có mặt của tầng cuội tảng khá lớn gặp trên mặt và dưới bề mặt ở khu vực xã Quỳnh Nghĩa (Quỳnh Lưu) nằm cách khá xa chân núi sót sát bờ trong khi ngay dưới chân núi chỉ gặp chủ yếu là cuội sỏi cỡ trung bình-nhỏ và cồn sò ốc hiện đại. Nhận thấy đới đứt gãy Sông Cả và nhánh của nó đứt gãy Cửa Lò có biểu hiện hoạt động hiện đại khá rõ thể hiện ở sự cà nát rất mạnh các đất đá trước KZ của khu vực cùng với hoạt động xói lở và hình thành mương xói rất mạnh mẽ trong một khu vực rộng xung quanh hệ thống đứt gãy này. Để có được những lý giải thoả đáng và sát thực hơn, cần thiết phải có những nghiên cứu tỉ mỉ và kĩ lưỡng khu vực rất đáng chú ý này, kể cả tiến hành các công trình khoan, đào giếng, hào và lấy mẫu phân tích tuổi một cách có hệ thống và đầy đủ hơn. Mặt khác cần có những đo đạc chính xác địa hình hiện đại (tới 1m) để xác định đúng các mốc cao điểm cần thiết cho việc nghiên cứu. Trên cơ sở những tài liệu và nghiên cứu hiện có, những kết quả và nhận định nêu trên là các kết quả và nhận xét bước đầu còn cần được bổ sung và kiểm chứng tiếp tục.