28 Quá trình thành tạo bờ L.E van Loo, W.W Massie 28.1 Mở đầu Mục đích chương chương nhằm minh hoạ dạng thành tạo bờ khác giới giải thích nguyên nhân hình thành chúng Các tư tưởng đà trình bày chương trước mô tả chuyển động nước trầm tích sông dọc bờ biển sử dụng chương nhằm lý giải vấn đề đặt Một số ảnh mô tả thành tạo bờ minh hoạ chương chương đà dẫn tµi liƯu Shore Protection Manual Ngoµi Shepard Wanless (1971) đà tập hợp nhiều ảnh đặc biệt kèm theo mô tả trình vật lý Mặt khác cần ý đến đồ hàng hải Một số phần trích từ đồ dẫn trình giải thích mô tả thành tạo bờ Ngoài đưa số nguyên lý bổ sung nhằm mục đích phục vụ giải thích tượng Cho bờ cát thẳng dài vô hạn với đường đẳng sâu song song Dạng bờ đà thể sơ đồ hình 9.1, ch­¬ng NÕu sãng tíi cã cïng mét gãc nh­ suốt đường bờ, lực tác động khác thuỷ triều, có dòng vận chuyển cát đồng không ®ỉi däc theo bê Trong tr­êng hỵp ®ã cịng sÏ không xẩy xói lở hay bồi tụ dòng trầm tích chảy liên tục dọc bờ Vậy nguyên nhân gây nên xói lở hay bồi tụ? Đây biến đôỉ dòng vận chuyển hay khả vận chuyểnn dọc theo bờ Những biến đổi xẩy biến đổi nhân tố tác động lên vận chuyển cát, ví dụ độ cao sóng hay hướng sãng tíi – cã thĨ xem ch­¬ng 26 Trong thùc tế bÃi liên tục không gây quan tâm chương này, xem xét số thành tạo khác nhìn nhận từ góc độ bờ dài liên tục Tuy nhiên b·i vÉn cã thĨ ph¸t triĨn däc theo c¸c bê đá 28.2 Các lưỡi cát Lưỡi cát vươn dài biển Hướng lưỡi cát thường đường bờ nơi bắt nguồn trầm tích Những lưỡi cát thể hình 28.1, 190 phần cuối đảo Block bờ Đại tây dương, Hoa Kỳ Các sóng chủ yếu từ hướng tây-nam dẫn đến việc cát vận chuyển phía bắc dọc theo bờ tây đảo Khi độ sâu trở nên lớn phía bắc đảo, sóng không bị đổ nữa, lượng cát vận chuyển bị giảm lưỡi cát không phát triển Hình 28.1 Lưỡi cát phía bắc đảo Block, Hoa Kỳ (độ sâu tính phít) Sandy Hook, gần cửa vào cảng Nữu Ước (Hoa Kỳ) lưỡi cát Các lưỡi cát hình thành nơi mà cửa sông bị ngắt bờ thắng Điều xem xét kỹ chương sau 191 28.3 Các doi cát Khác với lưỡi cát tạo thành từ vật liệu chuyển động dọc bờ, doi cát hình thành từ vật liệu chuyển động vuông góc với bờ tổng quan chương 25 Hình 28.2 Một phần biển Wadden đảo, Friesland, Hà Lan (đường đẳng sâu tính mét) Các doi cát hình thành có nguồn trầm tích dư thừa có nguồn gốc biển khơi, địa hình có dạng cho sóng bị đổ khoảng cách định tính từ bờ có bÃi cạn ngầm nằm Doi cát hình thành mép bÃi cạn nơi sóng bị đổ; nguồn cát cung cấp hình thành nên bÃi tách biệt bờ tạo nên doi cát Sóng bÃo phá vỡ doi cát vận chuyển cát vào miền nông phía Các bÃo lớn phá vỡ đoạn doi cát Nếu dao động triều có khả làm cho doi cát bị khô gió mang cát tạo nên đụn doi cát 192 Hình 28.3 Doi cát dọc bờ Texas, Hoa kỳ 193 Một ví dụ điển hình doi cát bị phá vỡ thuộc đảo Wadden phía bắc Hà Lan (hình 28.2) Về doi cát kéo dài gần liên tục tìm thấy dọc bờ tây bắc vịnh Mexico- hình 28.3 Mũi Hattaras, bang Calorina Bắc, bờ Đại Tây Dương, Hoa kỳ ví dụ doi cát Khi doi cát bao gần kín cửa sông, hình thành nên hồ nước mặn hay nước lợ Trên hình 25.4 cho ta thấy dạng doi cát dọc bờ nam đảo Martha Vinyard bờ Đại Tây Dương, Hoa Kỳ Hình 28.4 Doi cát vây kín hồ Martha Vinyard 28.4 Bờ dạng Tombolo Khi có vật cản phía trước bờ kiểu dải đá, công trình phá sóng, hay xác tàu đắm, hoạt động sóng miền khuất vật cản bờ bị suy giảm Sự suy giảm sóng vùng khuất dẫn tới suy giảm dòng trÇm tÝch vËn chun, vËt liƯu vËn chun däc bê lắng đọng khu vực khuất bóng Bước đầu hình nên miền nước nông Tuy nhiên nơi phát triển thành điểm nối đường bờ xuất phát tới vật cản Cịng gièng nh­ c¸c l­ìi c¸t, c¸c tombolo sÏ ph¸t triển phụ thuộc vào qúa trình vận chuyển trầm tích dọc bờ Một tombolo tự nhiên đà phát triển phía sau đảo Ram vịnh Buzzards thuộc bờ bắc Đại Tây Dương, Hoa Kỳ Khu vực bảo vệ khỏi tác động sóng, ngoại trừ sóng hướng nam tới Tombolo trình bày hình 28.5 194 Hình 28.6 cho ta thấy xuất phát hình thành tombolo phía sau loạt công trình phá sóng khơi Những công trình xây dựng nhằm mục đích kích thích bảo vệ hình thành bÃi Hình 28.5 Tombolo đảo Ram Mattapoisett Neck, Vịnh Buzzards Hình 28.6 Sơ đồ bÃi Winthrop, Bang Massachusetts, Hoa Kỳ 195 29 Các châu thổ delta L.E van Loo, W.W Massie 29.1 Mở đầu Châu thổ delta phát triển khu vực mà có tập trưng nước trầm tích cửa sông Do sông mang nhiều trầm tích nên châu thổ delta thường phát triển gần cửa sông cửa biển khác Tồn số nhân tố ảnh hưởng đến dạng châu thổe delta Trong số đó, có triều nguồn nước đổ cửa, lượng trầm tích mang tính chất nó, sóng dòng chảy ven bờ, vận chuyển trầm tích bờ tính chất biến đổi mực nước biển cửa sông Phần lớn nhân tố tổng hợp định lượng nhân tố: tỷ lệ lượng trầm tích cung cấp từ sông và khả phân bố lại trình bờ Có lẽ hợp lý hơn, ta bắt đầu xem xét trường hợp nguồn nước trầm tích đổ vào thuỷ vực yên tĩnh, với khả phân bố lại bờ zero 29.2 Châu thổ vùng bờ lặng Cho lưu lượng sông không đổi Qr, dòng trầm tích không đổi Sr đổ đoạn bờ thẳng ban đầu Sẽ sóng mà tồn dòng chảy sông Điều kiện thể qua hình 29.1a Do lưu lượng nước qua cửa sông, nên dòng lan truyền tiếp, dòng chảy thẳng khả vận chuyển trầm tích bị giảm theo Các vật lỉệu lắng đọng điểm có dòng chảy yếu nhất, nằm bên biên dòng chảy Các dải cạn mực nước phát triển hướng biển Chúng tương tự lưỡi cát mô tả chương trước, khác nguồn gốc trầm tích sông mang Sự phát triển thể hình 29.1b Tuy nhiên phát triển tiếp tục mÃi Hậu hình thành loại cấu trúc chuyên đề công trình sông ngòi Hệ quan trọng châu thổ delta chỗ mực nước khu vực ban đầu cửa sông trở nên cao Điều dẫn đến tăng gradient thuỷ lực qua lưỡi cát sông phá xuyên qua tạo nên cửa sông xem hình 29.1c 196 Hình 29.1 Sự phát triển châu thổ delta điều kiện sóng 197 Hình 29.2 Châu thổ delta sông Lena, Siberi, Nga Tuy nhiên trình lặp lại Trên hình 29.2 cho ta ví dụ dạng châu thổ delta sông Lena thuộc bờ bắc Siberi, Nga Các đảo Ergye-Muora- Sissye Barkin phần châu thổ 29.3 Châu thổ delta với tác động phân bố quy mô vừa Trong trường hợp sóng tác động lên châu thổ vừa nêu trên, điều xẩy ra? Để đơn giản hoá vấn đề, cho hướng truyền sóng vuông góc với bờ thẳng nguyên thuỷ, điều có nghĩa dòng cát vận chuyển dọc bờ nguyên thuỷ Vậy đâu điều lại xẩy ra? Xin hÃy xem lại chương 26! Tác động sóng công vào mép bÃi cạn thể hình 29.1b Vật liệu từ bÃi cạn mang khỏi dọc theo bờ Hình 29.3 cho ta thấy phát triển có sóng tác động 198 Hình 29.3 Tác động sóng b Trường hợp sóng yếu Dạng châu thổ delta lý giải việc xác định lượng bùn cát vận chuyển điểm dọc bờ, không quên đưa ảnh hưởng khúc xạ sóng không song song với đường bờ Hình 29.4 cho ta ví dụ tại, phần cửa sông Rosetta sông Nil bờ biển Địa Trung Hải, Ai cập Trong ví dụ này, lượng trầm tích sông mang tương đối nhiều so với trường hợp hình 29.3; kết dẫn đến hình thành delta nhọn Trên hình dẫn phần nhỏ châu thổ delta, giống châu thổ hình chân chim, có nhiều nhánh sông phát triển số lượng có xu giảm so với trường hợp sóng Một trường hợp khác, ví dụ lý tưởng delta châu thổ sông Niger Nigeria Tại đây, sóng vào theo hướng tây-nam với đỉnh sóng song song với đường bờ gần cửa sông Sengana (hình 29.5) 199 Cực đại dòng cát vận chuyển xuất gần điểm uốn đường bờ Các vật liệu sông cung cấp đưa cửa sông hai điểm Các thông tin đầy đủ dạng châu thổ đà Frijlink (1959) mô tả kỹ Hình 29.4 Một phần delta sông Nil, Aicập 200 Hình 29.5 Delta sông Niger, Nigeria 29.4 Châu thổ vùng chịu tác động biến đổi mạnh Mỗi vai trò phân bổ lại trình ven bờ trở nên quan trọng hơn, delta tiến biển Các delta hình thành trường hợp sông có khả vận chuyển trầm tích lớn khả phân bổ lại trình bờ cao kèm theo vật liệu dễ bị xói lở Một ví dụ dạng delta thể hình 29.6 sông Amazon Brazil Mặc dù vận chuyển trầm tích lớn (chương 27) chúng đưa hướng tây-bắc Trong trường hợp dòng chảy dọc bờ thường lớn hải lý/giờ dòng chảy Nam Xích đạo gây nên Dòng chảy từ hướng đông-nam thẳng vào khu vực delta không mang theo trầm tích đáy độ dốc lớn khu vực biển Phía bắc cửa sông, bờ bùn phát triển, đà trình bày chương 27 201 Hình 29.6 Delta sông Amazon, Brazil 29.5 Tác động vận chuyển dọc bờ Mỗi có dòng trầm tích vận chuyển dọc bờ đáng kể, dạng delta khác phát triển Các cửa sông thường có khả chặn dòng trầm tích dọc bờ Các vật liệu bờ lắng đọng bờ trước cửa vào làm cho cửa sông bị cạn dần Kết hợp trình xói lở dẫn đến chuyển dịch chậm tất cửa sông hướng dòng trầm tích dọc bờ Trên hình 29.7 cho ta thấy loại cửa sông nêu sông Coos (vịnh Coos, bờ Thái Bình Dương Hoa Kỳ Sự ngự trị dòng vận chuyển dọc bờ từ phía bắc đà làm cho cửa sông chuyển dich phía nam hàng kilômét gặp bờ đá cứng (Mũi Arago) Vậy nguồn cát từ đâu cung cấp cho lưỡi cát Bắc hình vẽ ? Tất dòng trầm tích vận chuyển dọc bờ từ phía bắc Một lượng trầm tích không quan trọng sông mang giữ lại cửa sông cửa sông kéo dài vận chuyển tiếp vượt qua mũi Arago 202 Hình 29.7 Vịnh Coos, Oregon, Hoa Kỳ Các dòng sông không thiết nguyên nhân việc hình thành lưỡi cát Tại vịnh Netarts, bờ biển Oregon, Hoa Kỳ, dòng cát vận chuyển từ nam lên bắc Thể tích triều vịnh nhỏ nhiều so với vịnh Coos; bÃi cạn hình thành phía trước cửa vào có khả bÃo lớn toàn cửa sông bị lấp Khu vực thể hình 29.8 Mét nhËn xÐt ci cïng cã thĨ ®­a xem xét hình vẽ trên: hai lưỡi cát bị phủ đụn cát gió thổi Các ảnh chụp khu vực chứng tỏ điều 203 Hình 29.8 Vịnh Netarts, Oregon, Hoa Kỳ 204 30 B¶o vƯ bê L.E van Loo, W.W Massie 30.1 Mở đầu Chúng ta đà thấy hai chương vừa trình phát triển bờ bao gồm xói lở bồi tụ Rất tiếc trình lúc theo ý muốn người Nhiều công trình có giá trị bị kéo trôi bÃi bị xói lở, cách lạch tàu bị bồi lấp không cho phép tàu thuyền lại bình thường Trong chương tiếp tục giới thiệu tổng quát số phương pháp bảo vệ bờ hành Các trình bày chi tiết hoạt động cấu tạo phương pháp tìm thấy Shore Protection Manual Các thông tin cần thiết xây dựng công trình bảo vệ bờ trình bày sách chuyên khảo công trình bờ Một số nguyên lý trình bày tập III sách (thiết kế công trình phá sóng ) áp dụng cho công việc bảo vệ bờ 30.2 Các dạng bờ xói bồi Các loại bờ xói bồi khác có đặc điểm khác biệt Những bờ lở thường đặc trưng độ dốc lớn Những bờ bồi ngược lại có độ dốc thoải Đối với hai loại bờ, biến đổi dài hạn xẩy kết vận chuyển trầm tích dọc bờ Có thể cần ôn lại kiến thức trình bày chương 25 26 trước vào nghiên cứu công trình bảo vệ bờ mục 30.3 Mỏ hàn Khi dòng trầm tích vận chuyển dọc bờ gây nên tượng bồi cạn cửa vào cảng xây dựng mỏ hàn vuông góc bờ phía bờ theo dòng trầm tích nhằm chặn đứng di chuyển Các mỏ hàn hay công trình phá sóng dạng kéo dài toàn dải sóng đổ, trường hợp bÃo, sau bờ bị bồi Các vật liệu tích tụ lại bên mép mỏ hàn phía theo hướng dòng chảy Phần lớn công trình phá sóng liên kết với bờ xem mỏ hàn 205 30.4 Hệ thống mỏ hàn Các mỏ hàn có tác dụng ngăn tích tụ trầm tích khu vực nhỏ ngăn trầm tích bồi tụ khu vực khác, ảnh hưởng chúng mang tính chất địa phương Hệ thống mỏ hàn, ngược lại, bố trí cách đoạn định dọc bờ Chúng có khả tạo ổn định cho đoạn dài đường bờ, hệ thống mỏ hàn giữ lại trầm tích mỏ hàn kỊ Nh­ vËy chóng cã thĨ sư dơng ®Ĩ bảo vệ bờ bị xói Có thể đưa số ví dụ hệ mỏ hàn khu vực bờ New Jersey, Hoa Kỳ, ngăn không cho cát theo hướng nam Kiểu thiết kế chung bố trí mỏ hàn cách đoạn khoảng vài lần độ dài mỏ hàn, trường hợp dọc bờ Scheveningen, Hà Lan Mục đích mỏ hàn giảm tốc độ vận chuyển trầm tích dọc bờ, chúng thiết kế chuẩn đạt đường cong trầm tích hình 26.2b, trường hợp lý tưởng Khi thiết kế cần ý đến yêu cầu chọn lựa xác độ dài mỏ hàn, khoảng cách chúng, độ cao độ thẩm thấu cát tạo nên công trình Theo đường cong hình 26.2b phần nhỏ lượng cát vận chuyển bị ngăn lại, nên mỏ hàn cần ngắn thường nhỏ bề rộng đới sóng đổ Các mỏ hàn dài bề rộng đới sóng đổ tạo nên đường cong trầm tích hình 26.2b Một loại hệ mỏ hàn khác gồm hàng cột hình thành nên hàng rào cản thấm qua không ngăn hết toàn lượng cát vận chuyển dọc bờ Do chế vật lý hệ mỏ hàn chưa làm rõ, nên việc thiết kế thành công chúng gần với nghệ thuật khoa học; nhiên hệ thống cần chứng tỏ hiệu tác động vận chuyển trầm tích dọc bờ Có nhiều kiểu mỏ hàn đà trình bày Shore Protection Manual 30.5 Các dụn cát Trong thực tế, mỏ hàn lẫn hệ thống mỏ hàn ngăn dòng vật liệu vận chuyển theo hướng vuông góc bờ Điều đà thể thảm hoạ xẩy cuối năm 1973 bÃo lớn hướng tây bắc gây nên xói lở bờ nghiêm trọng gần Schevingen, Hà Lan Đó ví dụ trình đà mô tả trước hình 25.5 Nếu dòng vận chuyển khơi dẫn đến sạt lở (tạm thời) nghiêm trọng, đụn cát ngăn cản Cách đơn giản để làm việc tăng khối lượng cát phần bờ Tuy nhiên, việc tạo nên dÃy đụn cát rộng, khác với trường hợp tăng cường độ cao, đòi hỏi lượng cát muốn tạo khả đáp ứng yêu cầu bảo vệ Thậm chí việc chuyển dịch cát từ khơi lên phần cao bÃi có hiệu Việc tạo nên trắc ngang bÃi có dạng gần với cân điều kiện bÃo nguyên nhân làm chậm trình xói lở phía bờ 206 30.6 Các khối chắn Chúng ta đà thấy trường hợp phần công trình phá sóng nằm song song bờ kích thích tạo thành phát triển tombolo hình 28.7 Như đà giải thích mục 28.4, công trình phá sóng làm giảm khả vận chuyển trầm tích dọc bờ vùng khuất, dẫn đến lắng động trầm tích tạo thành tombolo Thông thường, công trình không bị thẩm thấu, nên dòng trầm tích ngang bờ có phần bị giới hạn Điều dẫn đến đề xuất xây dựng công trình chắn sóng liên tục mép đới sóng đổ nhằm ngăn chặn dòng trầm tích vuông góc bờ Nhưng đáng tiếc công trình ngăn dòng trầm tích vào bờ Như lượng cát bị quay trở lại nữa; hiệu cuối tồi tệ không làm cả! Cần bổ sung thêm đê đòi hỏi móng công trình vững tương tự xây tường chắn ven biển Điều ®Ị cËp ®Õn mơc tiÕp theo 30.7 C¸c t­êng chắn ven biển Do công trình phá sóng sâu thường đòi hỏi nhiều tiền để xây dựng, đặc biệt khu vực gần biên đới sóng ®ỉ, tõ ®ã dÉn ®Õn mét c¸ch lùa chän kh¸c xây tường không thấm bÃi song song với bờ Nguyên lý cách giải pháp ngăn chặn xói lở thông qua việc cắt đứt nguồn vật liệu cung cấp chỗ Đáng tiếc tường cứng đồ sộ tạo nên phản xạ sóng đến Do việc tăng trình rối từ trình sóng đổ dẫn đến kích thích xói lở phần sâu phía trước tường Sự diện xu có tác động nguy hiĨm ®èi víi mãng cã thĨ dÉn ®Õn viƯc công trình bị đổ Điều ngăn chặn cách trì bÃi phía trước bờ tường thông qua biện pháp khác Nhưng tiến hành theo biện pháp logic dẫn đến câu hỏi: Vậy xây dựng tường chắn để làm gì? Có thể hiệu không cho ng­êi sư dơng c¸c b·i biĨn 30.8 VËn chun c¸t Các vấn đề nẩy sinh mô tả mục thường có đặc trưng riêng làm cho công trình (ví dụ cửa vào cảng) làm xuất hai vấn đề khác xói lở bồi tụ Trong trường hợp đó, hai vấn đề giải biện pháp chuyển cát từ khu vùc bÞ båi sang khu vùc bÞ xãi NÕu nh­ khoảng cách khu vực bồi xói không lớn biện pháp vận chuyển cát kinh tế Cát tích tụ mỏ hàn hay tombolo chuyển tới bÃi bị lở sử dụng phương tiện nạo hút Thỉnh thoảng người ta xây dựng cố định trạm hút cát khu vực bồi tụ Trong sách Shore Protectin Manual đà trình bày dạng công trình 207 31 Mười khuyến nghị địa mạo bờ W.W Massie Chúng ta đà thấy chương trước có nhiều công trình bảo vệ bờ gây nên nhiều vấn đề cho khu vực kề cận Với nhận thức suy luận mình, Per Bruhn (1972) đà đề xuất 10 kiến nghị cần áp dụng địa mạo bờ Các kiến nghị dẫn sau với số sửa chữa biên tập không đáng kể dạng 31.1 Những kiến nghị kết thúc thảo luận địa mạo bờ Địa mạo bờ chủ đề tập II sách Phần lại tập tiếp tục chương với phần giới thiệu vấn đề liên quan tới kỹ thuật biển khơi Bảng 31.1 Mười kiến nghị bảo vệ bờ Ngươi hÃy yêu quí bờ bÃi biển Ngươi hÃy bảo vệ khỏi xói lở Ngươi hÃy bảo vệ cách khôn ngoan, chân thực theo quy luật thiên nhiên Ngươi hÃy tránh mà thiên nhiên quay trở lại chống Ngươi hÃy suy tính kỹ đến lợi ích lợi ích người xung quanh Ngươi hÃy yêu quý bÃi biển người hàng xóm Ngươi không lấy cải hàng xóm làm tổn hại đến cải việc bảo vệ cải thân Ngươi hÃy hợp tác với người hàng xóm họ hợp tác với với người hàng xóm khác, điều mạnh Ngươi hÃy bảo quản đà dựng nên 10 Ngươi hÃy tha thứ cho tội lỗi khứ hÃy chôn cát Trời phù hộ cho 208 ... Bruhn (1 97 2) đà đề xuất 10 kiến nghị cần áp dụng địa mạo bờ Các kiến nghị dẫn sau với số sửa chữa biên tập không đáng kể dạng 31. 1 Những kiến nghị kết thúc thảo luận địa mạo bờ Địa mạo bờ chủ đề tập. .. số nguyên lý trình bày tập III sách (thiết kế công trình phá sóng ) áp dụng cho công việc bảo vệ bờ 30.2 Các dạng bờ xói bồi Các loại bờ xói bồi khác có đặc điểm khác biệt Những bờ lở thường... bờ chủ đề tập II sách Phần lại tập tiếp tục chương với phần giới thiệu vấn đề liên quan tới kỹ thuật biển khơi Bảng 31. 1 Mười kiến nghị bảo vệ bờ Ngươi hÃy yêu quí bờ bÃi biển Ngươi hÃy bảo vệ