ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Mai Xuân Bách ỨNG DỤNG HÀM GREEN TRONG MÔ PHỎNG LAN TRUYỀN SÓNG THẦN KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VIỆT NAM Chuyên ngành: Vật lý Địa cầu Mã số : 604415 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS CAO ĐÌNH TRIỀU Hà Nội - 2011 Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 Lời cảm ơn Đƣợc đồng ý khoa Địa chất trƣờng ĐH KHTN, ĐH QGHN dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Cao Đình Triều (Viện Vật lý Địa cầu,Viện KH&CN Việt Nam) đề tài luận văn tốt nghiệp em với tiêu đề: “Ứng dụng hàm Green mô lan truyền sóng thần khu vực Biển Đông Việt Nam” đến đƣợc hoàn thành Em xin chân thành cám ơn PGS.TS Cao Đình Triều, ngƣời trực tiếp tận tình hƣớng dẫn trình làm luận văn tốt nghiệp Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến thầy cô giáo khoa Vật Lý, Bộ môn Vật lý Địa cầu, trang bị cho em nhƣng kiến thức trình học tập Nhân dịp tác giả xin gửi lời cám ơn chân thành Ban lãnh đạo Viện Vật lý Địa cầu, Phòng Sau Đại Học, Trƣờng ĐHKHTN, cán công nhân viên nhà trƣờng, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ để hoàn thành luận văn tốt nghiệp Mặc dù cố gắng để hoàn thiện luận văn, nhƣng hạn chế kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm thực tế nên tránh khỏi thiếu sót, học viên cao học thành thực mong nhận đƣợc góp ý thầy, cô giáo bạn đồng nghiệp Xin chân thành cám ơn Hà nội, năm 2011 Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 MỤC LỤC MỞ ĐẦU …………………………………………………………………… CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU SÓNG THẦN Ở VIỆT NAM 1.1 Sơ lƣợc nghiên cứu sóng thần Việt Nam ………………………… 1.2 Nghiên cứu cổ sóng thần CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƢƠNG PHÁP LUẬN VỀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ MÔ PHỎNG LAN TRUYỀN SÓNG THẦN ……… 15 2.1 Kích hoạt sóng thần nguồn động đất, phƣơng pháp mô hình 15 2.1.1 Mô hình nguồn phát sinh sóng thần …………………………… 15 2.1.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp luận ………………………… 21 2.2 Phƣơng pháp hàm Green ……………………………………………… 25 2.2.1 Biểu diễn minh hoạ …………………………………………… 25 2.2.2 Hàm Green …………………………………………………… 27 2.2.3 Dịch chuyển đáy biển tác động điểm lực nửa không gian đàn hồi ……………………………………… 29 2.2.4 Kích hoạt sóng thần lớp nước vô hạn …………………… 31 2.2.5 Hàm kích hoạt tạo thuỷ triều ……………………………… 34 2.2.6 Kích hoạt sóng thần từ nguồn hữu hạn ………………………… 36 2.2.7 Kích hoạt sóng thần lớp nước nửa vô hạn (semi- infinite) 37 2.2.8 Mô hình phẳng phức tạp (không đồng nhất) …………………… 43 CHƢƠNG 3: CÁC KỊCH BẢN ÁP DỤNG MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN SÓNG THẦN ĐẾN BỜ BIỂN VÀ HẢI ĐẢO VIỆT NAM ……… 45 3.1 Xây dựng kịch lan truyền sóng thần ………………………… 45 3.2 Ảnh hƣởng sóng thần đến bờ biển hải đảo Việt Nam … 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……………………………………………… 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………… 59 Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Nƣớc ta với 3000km bờ biển kéo dài từ bắc đến nam, 20 tỉnh, thành phố gần 3000 hải đảo có nguy chịu ảnh hƣởng trực tiếp sóng thần Hàng triệu ngƣời nhiều công trình kinh tế an sinh xã hội bị ảnh hƣởng xảy sóng thần Biển Đông Vì việc nghiên cứu động đất gây sóng thần lan truyền sóng thần cần thiết nhằm phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại có thảm họa xảy Mục tiêu đề tài: Tìm hiểu nguyên lý lan truyền sóng thần xây dựng số kịch mô lan truyền sóng thần đến bờ biển hải đảo Việt Nam phục vụ dánh giá thiệt hại, phòng tránh, giảm nhẹ thiên tai quy hoạch xây dựng kinh xã hội Để đạt đƣợc mục tiêu đề trên, nhiệm vụ đề tài tập trung giải vấn đề sau: - Nghiên cứu đặc trƣng cấu trúc vùng nguồn phát sinh sóng thần - Nghiên cứu nguyên lý lan truyền sóng thần - Mô tính toán thử nghiệm cho số kịch sóng thần lan truyền đến bờ biển hải đảo Việt Nam Cơ sở tài liệu tham khảo sử dụng: Để hoàn thành nhiệm vụ đặt ra, học viên cao học tham khảo nguồn tài liệu nhƣ sau: 1/ Kết nghiên cứu nhiệm vụ hợp tác Khoa học Công nghệ theo nghị định thƣ Việt Nam - Italy “Nghiên cứu dự báo động đất mạnh khu vực đông nam châu có nguy gây sóng thần ảnh hƣởng đến bờ biển hải đảo việt nam” PGS TS Cao Đình Triều làm chủ nhiệm (có tham gia học viên cao học) 2/ Kết dự án “xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần cho vùng bờ biển việt nam”, TS Vũ Thanh Ca chủ nhiệm Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 3/ Kết nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu đánh giá độ nguy hiểm động đất sóng thần vùng ven biển hải đảo Việt Nam đề xuất giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ hậu quả”, GS TS Bùi Công Quế chủ nhiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Nghiên cứu động đất có nguy phát sinh sóng thần nguyên lý lan truyền sóng thần biển đối tƣợng khoa học phức tạp, kết nghiên cứu theo hƣớng đòi hỏi phải sử dụng nhiều liệu liên nghành nhƣ Địa chấn, Địa chất Hải dƣơng hoc, trình thực hoàn thành luận văn học viên cao học nâng cao đƣợc khả phân tích tông hợp tài liệu trình độ nghiên cứu Đặc biệt, học viên cao học tự xây dựng đƣợc chƣơng trình tính toán lan truyền sóng thần, sở phƣơng pháp hàm Green, dƣới giúp đỡ chuyên gia Italy Việt Nam Kết nghiên cứu trình bày luận văn làm rõ đƣợc: sở phƣơng pháp luận, nguồn động đất sinh sóng thần, nguyên lý lan truyền sóng thần mức độ ảnh hƣởng sóng thần đến bờ biển va hải đảo Việt Nam Thông qua luận văn cung cấp sở khoa học tài liệu tham khảo cho nhà hoạch định sách, nhà quản lý việc quy hoạch phát triển kinh tế vùng công tác quy hoạch kháng chấn xây dựng phục vụ phát triển bền vững quản lý đô thị khu vực nói chung Cấu trúc luận văn: Luận văn gồm 65 trang đánh máy vi tính với 40 hình biểu bảng Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục tài liệu tham khảo luận văn gồm chƣơng chính: Chương Tổng quan nghiên cứu sóng thần Việt Nam Chương Cơ sở lý thuyết phương pháp luận xây dựng mô hình mô lan truyền sóng thần Chương Các kịch áp dụng mô tính toán lan truyền sóng thần đến bờ biển hải đảo việt nam Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU SÓNG THẦN Ở VIỆT NAM 1.1 Sơ lƣợc nghiên cứu sóng thần Việt Nam Trƣớc xảy thảm hoạ sóng thần ngày 26-12-2004 gây động đất Mw=9,0 Sumatra, nghiên cứu sóng thần nƣớc ta chƣa đƣợc ý nhiều Lần việc khảo sát, đánh giá sóng thần đƣợc tiến hành cho vùng bờ biển Nghệ An-Hà Tĩnh phục vụ việc xây dựng khu gang thép Thạch Khê (Nguyễn Đình Xuyên cộng sự, 1984) Nghiên cứu đƣa kết luận sau: 1/ Ở vùng bờ biển có khả xảy sóng thần cao tới 3m nguyên nhân động đất mà nguồn gốc khí tƣợng, … 2/ Động đất có khả phát sinh đứt gãy vùng thềm lục địa gây sóng thần cao không 2m vùng bờ biển Tuy nhiên nhà nghiên cứu chƣa ý đến nguồn sóng thần vùng Biển Đông Muộn hơn, vào năm 90, vấn đề sóng thần đƣợc số nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Phạm Văn Thục (1995, 1998, 2000, 2001, 2007) dựa vào kết nghiên cứu sóng thần giới, đặc biệt khu vực Thái Bình Dƣơng, nghiên cứu hoạt động động đất vùng Biển Đông, đƣa số nhận định sóng thần vùng Biển Đông ảnh hƣởng đến vùng bờ biển nƣớc ta: Vùng quần đảo Philippinne vùng có hoạt động động đất cao, vùng Biển Đông dải ven bờ nƣớc ta chịu ảnh hƣởng nguồn sóng thần từ động đất thuộc trũng sâu vùng chồng gối (đới hút chìm) Manila Nguyễn Ngọc Thuỷ (2005) có nhận định định tính, sơ khả sóng thần vùng bờ biển nƣớc ta Gần đây, sau thảm hoạ sóng thần Sumatra, vấn đề sóng thần đƣợc đặc biệt ý Về quan điểm địa chấn khu vực Đông Nam Á bị bao bọc vành đai động đất lớn hành tinh: Ở phía Đông phần cuối vành đai Thái Bình Dƣơng, kéo dài hàng nghìn km từ Đài Loan qua quần đảo Philippin đến Đông Timo; phía Tây Nam phần cuối vành đai Địa Trung Hải-Hymalaya kéo dài hàng nghìn km từ vịnh Bengal đến Đông Timo, ôm lấy quần đảo Indonesia Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 Động đất mạnh mạnh xảy thƣờng xuyên vành đai Với chế dịch chuyển chờm nghịch, đới hút chìm nguyên nhân gây thảm hoạ sóng thần khu vực Đông Nam Á (Nguyễn Đình Xuyên nnk, 2007) Tuy khu vực Đông Nam Á quanh vành đai Thái Bình Dƣơng xảy nhiều động đất gây sóng thần lớn song nhờ che chắn cung đảo bao quanh nên sóng thần không gây ảnh hƣởng tới bờ biển hải đảo Việt Nam Các nhà địa chấn Việt Nam giới khẳng định nguy sóng thần tác động đến bờ biển hải đảo Việt Nam chủ yếu từ đới hút chìm Manila (Philippin) động đất mạnh xảy phạm vị Biển Đông Việt Nam Theo thống kê có đƣợc tính từ năm 1627 đến có đến 62 trận sóng thần ghi nhận đƣợc xảy phạm vị Biển Đông Việt Nam Tây, Tây Nam Philippin Đại đa số sóng thần (cụ thể 41 sóng thần) xuất biển Luzon, Sulu, Celebes Taal Số lại chủ yếu phân bố khu vực phía Bắc, Đông Bắc Đông Biển Đông Chỉ có sóng thần ngày 5/1/1992 nằm phía Tây Bắc Biển Đông (toạ độ: 18,00N; 108,00E) Hình 1.1: Vị trí xảy sóng thần khu vưc Đông nam châu Á Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 Hình 1.2: Vị trí chấn tâm động đất khu vực Đông nam châu Á Trên sở kết nghiên cứu sóng thần Việt Nam cho thấy: - Đới hút chìm Manila nơi có nguy xuất động đất mạnh gây sóng thần tác động đến bờ biển tiếp giáp với Biển Đông Việt Nam nhƣ bờ biển Nam Trung Quốc, bờ biển Đông Việt Nam, Brunay Malaysia Mức độ ảnh hƣởng sóng thần có nguồn Manila đến điểm đƣờng bờ nƣớc khác nhau, phụ thuộc vào độ mạnh động đất gây sóng thần khoảng cách từ chấn tâm tới đƣờng bờ quan sát sóng thần Đới hút chìm tây Philippin (đới Manila) có chiều dài 1000 km, gây động đất có độ lớn 8,85 độ Richter (theo công thức Well & Copersmith, 1994) Đây nguồn xa có nguy xuất động đất gây sóng thần ảnh hƣởng đến hải đảo bờ biển Việt Nam Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 - Các nguồn sóng thần đƣợc ghi nhận có toạ độ nằm sát với đƣờng bờ biển Nam Trung Quốc đặc biệt sát với đƣờng bờ biển Việt Nam lại trùng với đới động đất mạnh thuộc ven bờ Biển Đông Việt Nam Trung Quốc Nhƣ vậy, yếu tố sóng thần lan truyền tới từ nguồn Manila có yếu tố sóng thần vùng gần đƣờng bờ tác động đến bờ biển nƣớc ta Theo nhà địa chấn Việt Nam nguy xuất động đất gây sóng thần đới phát sinh vùng Biển Đông Việt Nam là: Đới Huyện Nhai - Văn Ninh – Châu Giang – Bắc Hoàng Sa; Đới đứt gãy kinh tuyến 1100; Đới Thuận Hải – Minh Hải – Nam Côn Sơn 1.2 Nghiên cứu cổ sóng thần Tài liệ u l ị ch sử Theo Đại Nam Thực lục biên (37 tập) trận động đất năm 1877 đƣợc ghi nhận nhƣ sau: tháng năm 1877, Bình Thuận, “Động đất, từ đến tháng 12 tất lần, lần đầu nƣớc sông lên, nhà ngói rung động, hai lần sau nhẹ hơn” Trận động đất đƣợc nhà địa chấn Viện Vật lý Địa cầu đánh giá có 5,1 độ Richter, theo số liệu NOAA có Ml =7,0 độ Richter, gây sóng to Liệu có phải động đất gây nên sóng thần địa phƣơng hay không? Tài liệu điề u tra nhân dân Kết điều tra sóng thần nhân dân dọc ven biển Việt Nam (Nguyễn Đình Xuyên nnk…, 2005; lƣu VLĐC) cho thấy sóng bão, thuỷ triều, nƣớc dâng, phát số tƣợng sóng lớn? mà tác giả gọi sóng thần có nguồn gốc khác: - “Năm 1978 sóng thần thực xuất vùng bờ biển Trà Cổ, Móng Cái Sóng cao 3-5 m tràn vào bờ nhiều đợt, làm nứt tƣờng nhà, đổ hàng phi lao ven bờ” -“Theo ghi chép TS Armand Krempt năm 1923 sóng thần phá hỏng chuồng ngựa bác sĩ Alexandre Yersin Vị trí chuồng ngựa cách bờ biển 5-6m Sự cố liên quan với phun trào núi lửa đào Hòn Tro Vùng biển nam Trung Bộ Nam Bộ vùng hoạt động núi lửa đại Năm 1923 phun trào núi lửa diễn đảo Hòn Tro quần đảo Phú Quý gây động đất núi lửa 6,1 độ Richter Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 Năm 1960, 1963 hoạt động núi lửa lại diễn nhƣng yếu Việc phun trào núi lửa Hòn Tro gây sóng thần cho thấy hoạt động núi lửa nguồn sóng thần đáng ý vùng biển Đông” -“Theo lời kể ngƣời cao tuổi, vào cuối kỷ 19 đầu kỷ 20, tƣợng sóng thần xảy Diễn Châu (Nghệ An) Sóng cao nhƣ sóng bão xảy năm 1984” (5-10 m) -“Một tƣợng đáng ý xảy Tuy Hoà, Nha Trang ngày 4/5 năm 1991, trƣớc ngày núi lửa Pinatubo, Philippin, phun trào Nƣớc biển rút xa, nhiều tàu nhỏ lộ bãi cát, ngƣời sợ hãi chạy vào bờ, không hiểu tƣợng xảy Một lúc sau nƣớc lại trở lại nhƣng đứng xa nên không rõ cao hay mực nƣớc ban đầu Ông Đỗ Minh Tiệp, ngƣời đoàn cán địa chất khảo sát, đào hố lấy mẫu bờ biển, ngƣời chứng kiến tƣợng, đánh giá: nƣớc rút 2m so với mức bình thƣờng Nhiều ngƣời dân chứng kiến tƣợng tỏ sợ hãi Sáng ngày 5/5 toàn vùng Khánh Hoà bị bao phủ lớp tro bụi dày vài mm đến vài cm, tro bụi từ núi lửa Pinatubo” Nguyễn Đình Xuyên đồng nghiệp (2005) lý giải kiện điều tra đƣợc nhƣ sau: - “Sự kiện Trà Cổ diễn không gian hẹp, có tính địa phƣơng, không liên quan với cố động đất Phân tích sơ dẫn đến kết luận, tƣợng sóng thần nguồn gốc khí tƣợng: vùng tâm bão hay lốc xoáy, xa vùng biển Trà Cổ, áp suất khí quỷên thấp, nƣớc biển dâng cao diện rộng Khi áp suất khí thay đổi đột ngột nguyên nhân khác nhau, đồi nƣớc xụp suống trọng lực gây sóng trọng lực, tức sóng thần” Nghi ngờ đƣợc đặt liệu có lốc xảy thời tiết đẹp không? sóng thần địa phƣơng, gắn với động đất gần mà ta chƣa điều tra đƣợc? Nếu nƣớc biển dâng cao diện rộng chắn gây ngập lụt diện rộng, chí quan sát thấy khu vực Hải Phòng, chí Thanh Hoá, Nghệ An hay xa phía Nam - Đối với sóng cao Diễn Châu tác giả cho nguyên nhân khí tƣợng song chƣa chứng minh đƣợc có tƣợng khí tƣợng 0 50 25 100 50 75 150 200 100 125 250 150 175 Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 Hình 3.7 Độ cao thời gian sóng lan truyền đến QĐ Hoàng Sa Việt Nam (3.7a, 3.7b kịch ứng với động đất xảy M= 8,0 8,5 độ Richter Trung tâm đới Manila, khoảng cách đến QĐ Hoàng Sa khoảng 714km) 1.2 4.0 0.9 3.0 0.6 2.0 0.3 1.0 0.0 0.0 200 -0.3 -0.6 -2.0 -0.9 -3.0 -1.2 -4.0 3.8a- Manila -1.0 25 50 75 10 125 150 200 175 3.8b- Manila Hình 3.8 Độ cao thời gian sóng lan truyền đến QĐ Trường Sa Việt Nam (3.8a, 3.8b kịch ứng với động đất xảy M= 8,0 8,5 độ Richter Trung tâm đới Manila, khoảng cách đến QĐ Trường Sa khoảng 697km) 1.0 2.0 0.8 1.5 0.6 1.0 0.4 0.5 0.2 0.0 0.0 -0.2 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 -0.4 -0.5 25 50 75 100 125 150 175 200 -1.0 -0.6 -1.5 -0.8 -1.0 -2.0 -1.2 -2.5 3.9a- Bắc Hoàng Sa 3.9b- Bắc Hoàng Sa Hình 3.9 Độ cao thời gian sóng lan truyền đến bờ biển Đà Nẵng (3.9a, 3.9b kịch ứng với động đất xảy M=7,5 8,0 độ Richter đứt gãy Bắc Hoàng Sa, khoảng cách đến bờ biển khoảng 785km) 3.0 1.5 2.0 1.0 1.0 0.5 0.0 0.0 125 -1.0 -0.5 -2.0 -1.0 -3.0 -1.5 -4.0 3.10a- Bắc Hoàng Sa 3.10b- Bắc Hoàng Sa 50 125 225 250 25 50 75 100 125 150 175 0 25 50 75 100 25 50 75 100 Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 Hình 3.10 Độ cao thời gian sóng lan truyền đến QĐ Hoàng Sa Việt Nam (3.10a, 3.10b kịch ứng với động đất xảy M=7,5 8,0 độ Richter đứt gãy Bắc Hoàng Sa, khoảng cách đến QĐ Hoàng Sa khoảng 366km) 1.2 3.0 1.0 2.5 0.8 2.0 0.6 1.5 0.4 1.0 0.2 0.5 0.0 0.0 -0.2 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 -0.5 -0.4 -1.0 -0.6 -1.5 3.11a- Kinh Tuyến 110 25 50 75 100 125 150 175 200 3.11b- Thuận Hải- Minh Hải Hình 3.11 Độ cao thời gian sóng lan truyền đến bờ biển Vũng Tàu bở biển tỉnh Bình Thuận (3.11a, 3.11b kịch ứng với động đất xảy M=7,5 độ Richter đứt gãy Kinh tuyến 1100 đứt gãy Thuận Hải- Minh hải, khoảng cách từ nguồn đến bờ biển 342km 42km) Động đất xảy hai đứt gãy có độ lớn M= 7,0 độ Richter, gây sóng thần lan truyền đến bờ biển Việt Nam nhỏ, không đáng kể 2.0 0.6 1.5 0.4 0.2 1.0 0.0 0.5 -0.2 0.0 -0.4 25 50 75 100 125 150 175 200 -0.5 -0.6 -1.0 -0.8 3.12a- Cảnh Dương- Phú Quý 3.12b- Cảnh Dương- Phú Quý Hình 3.12 Độ cao thời gian sóng lan truyền đến bờ biển tỉnh Bình Thuận QĐ Trường Sa Việt Nam (3.12a, 3.12b kịch ứng với động đất xảy M=7,5 độ Richter đứt gãy Cảnh Dương- Phú Quý, khoảng cách từ nguồn đến bờ biển đến QĐ Trường Sa 132km 574km) Động đất xảy hai đứt gãy có độ lớn M= 7,5 độ Richter gây sóng thần lan truyền đến bờ biển hải đảotương ứng 1,5 m 0,5 m 51 160 20 40 60 80 100 120 140 Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 1.0 1.5 0.8 1.0 0.6 0.5 0.4 0.2 0.0 0.0 -0.2 350 50 100 150 200 250 300 350 -0.5 400 -0.4 -1.0 -0.6 -1.5 -0.8 -2.0 -1.0 3.13a- Palawan 3.13b- Palawan Hình 3.13 Độ cao thời gian sóng lan truyền đến bờ biển Vũng Tàu (3.13a, 3.13b kịch ứng với động đất xảy M=7,5và 8,0 độ Richter đứt gãy Palawan, khoảng cách từ nguồn đến bờ biển Vũng Tàu khoảng 1030km) 2.0 1.5 1.5 1.0 1.0 0.5 0.5 0.0 0.0 -0.5 80 10 90 20 30 40 50 60 70 100 -0.5 25 50 100 75 -1.0 -1.0 -1.5 -1.5 -2.0 3.14a- Palawan 3.14b- Palawan Hình 3.14 Độ cao thời gian sóng lan truyền đến QĐ Trường Sa Việt Nam (3.14a, 3.14b kịch ứng với động đất xảy M=7,5và 8,0 độ Richter đứt gãy Palawan, khoảng cách từ nguồn đến QĐ Trường Sa khoảng 304km) 4.0 4.0 3.0 3.0 2.0 2.0 1.0 1.0 0.0 -1.0 0.0 100 200 300 400 -1.0 500 -2.0 -2.0 -3.0 -3.0 -4.0 -4.0 Manila- Quang Ninh 100 500 Manila- Hải Phòng 52 200 300 400 50 100 150 200 250 300 Luận văn thạc sĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 4.0 5.0 3.0 4.0 3.0 2.0 2.0 1.0 1.0 0.0 -1.0 0.0 100 200 300 400 -1.0 500 100 200 300 400 500 -2.0 -2.0 -3.0 -3.0 -4.0 -4.0 -5.0 Manila- Nghệ An Manila- Quảng Bình 6.0 5.0 5.0 4.0 4.0 3.0 3.0 2.0 2.0 1.0 1.0 0.0 0.0 -1.0 50 100 150 200 250 300 350 -1.0 50 100 150 200 250 300 350 400 -2.0 400 -2.0 -3.0 -3.0 -4.0 -4.0 -5.0 -5.0 Manila- Huế Manila- Đà Nẵng 6.0 6.0 4.0 4.0 2.0 2.0 0.0 -2.0 0.0 350 50 400 100 150 200 250 300 -2.0 -4.0 -4.0 -6.0 -6.0 Manila- Quảng Ngãi 400 50 100 150 200 250 300 Manila- Bình Định 6.0 5.0 4.0 4.0 3.0 2.0 2.0 1.0 0.0 -2.0 0.0 350 50 400 100 150 200 250 300 -1.0 50 100 150 -2.0 -3.0 -4.0 -4.0 -6.0 -5.0 Manila- Khánh Hoà Manila- Bình Thuận 53 200 250 300 350 400 350 Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 5.0 4.0 4.0 3.0 3.0 2.0 2.0 1.0 1.0 0.0 0.0 -1.0 -2.0 350 50 100 150 200 250 -1.0 300 400 -3.0 -3.0 -4.0 -4.0 Manila- Vũng Tàu 100 200 300 400 500 Manila- Cà Mau 8.0 8.0 6.0 6.0 4.0 4.0 2.0 2.0 0.0 -2.0 -2.0 0.0 50 100 150 -2.0 200 -4.0 -4.0 -6.0 -6.0 -8.0 -8.0 Manila- Hoàng Sa 50 100 200 Manila- Trường Sa Hình 3.15 Độ cao thời gian sóng lan truyền đến QĐ Trường Sa, QĐ Hoàng Sa ven biển Việt Nam (Nguồn Manila M=8,85) 3.2 Ảnh hƣởng sóng thần đến bờ biển hải đảo Việt Nam Bƣớc đầu áp dụng chƣơng trình tính lan truyền sóng thần 1d 2d tính toán cho số kịch động đất gây sóng thần ảnh hƣởng tới bờ biển hải đảo nƣớc ta cho thấy: - Đối với trận động đất có cấp độ mạnh 7,0 dù xảy sát đƣờng bờ biển không gây sóng thần đáng kể Các động đất có độ lớn 7,5 độ Richter trở lên xảy phạm vi Biển Đông, cách đƣờng bờ dƣới 1000 km gây sóng thần tác động tới bờ biển Hải đảo Vịêt Nam - Nếu xảy động đất đới Manila với cấp độ mạnh 8,0 độ Richter thì: Có thể gây sóng thần cao 0,8 m tài bở biển Quảng Ngãi (khoảng chách 1120 km), sau 150 phút kể từ xảy động đất; Tới Hoàng Sa (khoảng cách 714 km) sau 75 phút với độ cao tối đa 0,9 m; Tới Trƣờng Sa (khoảng cách 697 km) sau 75 phú với độ cao 0,9 m 54 150 Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 -Động đất cấp độ mạnh 8,5 độ Richter đới Manila có: Độ cao sóng tối đa đạt 2,5 m Quảng Ngãi sau 150 phút; Tại Hoàng Sa 2,5 m sau 75 phút; Trƣờng Sa 2,8 m sau 75 phút - Động đất cấp độ mạnh 8,85 độ Richter đới Manila tạo nên sóng thần có độ cao số vị trí bờ biển hải đảo Việt Nam nhƣ sau: Quảng Ninh, cao 3,2 m thời gian sóng tới sau động đất 240 phút (3,2 m 240 phút); Hải Phòng (3,3 m 235 phut); Nghệ An ( 3,4 m 230 phút); Quảng Bình ( 4,5 190 phút); Huế (4,5 m 170 phút); Đà Nẵng (4,2 m 160 phút); Quảng Ngãi (5,5 m 150 phút); Bình Định (5,4 m 120 phút); Khánh Hoà (4,8 m 120 phút); Bình Thuận (4,3 m 160 phút); Vũng Tàu (3,8 m 200 phút); Cà Mau (3,0 m 260 phút); QĐ Hoàng Sa (6,0 m 70 phút); QĐ Trƣờng Sa sóng cao gần 7,0 m sau 70 phút - Động đất cấp độ mạnh 7,5 xảy đới Bắc Hoàng Sa tạo nên độ cao sóng thần tại: Đà Nẵng xấp xỉ 0,8 m (khoảng cách 785 km) sau 120 phút; Hoàng Sa gần 1,0 m sau 40 phút Nếu cấp độ mạnh 8,0 độ Richter thì: 1,5 m sau 115 phút Đà Nẵng 2,0 m Hoàng Sa - Nếu động đất mạnh 7,5 độ Richter xảy đứt gãy 1100 gây sóng thần 1,0 m Vũng Tàu (khoảng cách 342 km) Trong động đất tƣơng tự xảy đới Thuận Hải – Minh Hải độ cao sóng thần đến Vũng Tàu (khoảng cách 42 km) 2,5 m sau 25 phút - Bờ biển tỉnh Bình Thuận chịu tác động độ cao sóng thần đến từ đới Phú Quý - Cảnh Dƣơng (khoảng cách 132 km) có độ lớn 7,5 độ Richter xấp xỉ 1,5 m sau 100 phút Cũng động đất nhƣ gây sóng thần cao 0,5 m Trƣờng Sa (khoảng cách 574 km) sau 80 phút - Động đất 7,5 độ Richter xảy đới Palawan gây sóng thần cao 0,8 m Vũng Tàu (khoảng cách 1030 km) sau 190 phút Trong đó, động đất 8,0 độ Richter có độ cao 1,4 m sau 190 phút - Đảo Trƣờng Sa chịu tác động sóng thần đến từ Palawan (khoảng cách 304 km) với độ cao 1,2 m (sau 35 phút) 1,8 (sau 35 phút) tƣơng ứng với động đất 7,5 8,0 độ Richter 55 Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 - Độ sâu chấn tiêu nằm lớp rắn thƣ có cƣờng độ song thần lơn trƣờng hợp độ sâu chấn tiêu nằm lớp rắn thứ hai Cƣờng độ sóng thần giảm tăng khoảng cách chấn tâm đề cập tới hiệu ứng địa phƣơng (hiệu ứng thay đổi độ sâu đáy biển) Bề dày lớp nƣớc tác động trực tiếp đến chiều cao thời gian tới sóng đến: Bề dày lớp nƣớc tăng vận tốc sóng tăng thời gian sóng đến giảm; Ngƣợc lại, bề dày lớp nƣớc giảm thời gian đến sóng chậm độ cao song yếu - Nguy hiểm song thần lớn nhất, đạt độ cao 10 m vùng biển quảng Ninh Vinh lấy kịch động đất xuất Tây Hải Nam với độ lớn 7,5 độ Richter trƣờng hợp ba lớp Kết phân tích bƣớc đầu chứng tỏ nguy song thần nguồn xa (đới Manila) nguồn ngần gây ảnh hƣởng đến bờ biển hải đảo Việt nam có khả Theo Vũ Thanh Ca với kịch động đất 9,0 đới Manila, sau động đất xảy độ cao sóng thần khu vực Huế, Đà Nẵng Khánh Hoà có độ cao ngần 7,0 m Kịch động đất 8,85 đạt độ cao tối đa Quảng Ngãi 5,5 m sau 150 phút Hai kết gần tƣơng đồng Các kết kết ban đầu với kịch mang tính giả thiết nhiều thực tế Vì cần đƣợc tiếp tục nghiên cứu tiếp, đặc biệt cần ý đến: vấn đề xác định xác nguồn gần, cấu trúc nguồn (cơ cấu chấn tiêu), động đất cực đại mô hình đáy biển vùng nƣớc nông Hơn ven biển nƣớc ta có nhiều đảo nhỏ nên gây hiệu ứng giảm cƣờng độ sóng thần ập vào đƣờng bờ 56 Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kế t luậ n Trên sở áp dụng toán hàm Green mô lan truyền sóng thần Biển Đông Việt Nam học viên cao học rút số kết luận sau: Đối với trận động đất có cấp độ mạnh 7,0 dù xảy sát đƣờng bờ biển không gây sóng thần đáng kể Các động đất có độ lớn 7,5 độ Richter trở lên xảy phạm vi Biển Đông, cách đƣờng bờ dƣới 1000 km gây sóng thần tác động tới bờ biển Hải đảo Vịêt Nam Đới động đất Manila nguồn sóng thần xa có ảnh hƣởng trực tiếp đến bờ biển hải đảo Việt Nam Động đất cấp độ mạnh 8,85 độ Richter tạo nên sóng thần có độ cao Quảng Ngãi 5,5 m 150 phút, giảm dần phía Cà Mau Quảng Ninh (dƣới 3,0 m); QĐ Hoàng Sa 6,0 m 70 phút; QĐ Trƣờng Sa sóng cao gần 7,0 m sau 70 phút Các đới đứt gãy sinh chấn phạm vi Biển Đông Việt Nam đới có nguy tiềm ẩn động đất gay sóng thần nguy hiểm Ở khoảng cách gần nên đới nhƣ Bắc Hoàng sa, Kinh Tuyến 1100, Thuận Hải – Minh Hai, Cảnh Dƣơng – Phú Quý, Palawan gây sóng cao đƣờng bờ thời gian tới sóng lại ngắn Chẳng hạn: Động đất cấp độ mạnh 7,5 xảy đới Bắc Hoàng Sa tạo nên độ cao sóng thần 2,0 m Hoàng Sa; Động đất mạnh 7,5 độ Richter xảy đứt gãy Thuận Hải – Minh Hải gây độ cao sóng thần Vũng Tàu (khoảng cách 42 km) đạt 2,5 m sau 25 phút Nguy hiểm song thần lớn nhất, đạt độ cao 10 m vùng biển quảng Ninh Vinh lấy kịch động đất xuất Tây Hải Nam với độ lớn 7,5 độ Richter trƣờng hợp ba lớp Kiế n ngh ị Trong ghi chép lịch sử qua điều tra nhân dân chƣa khẳng định đƣợc cách chắn phát song thần dọc ven biển nƣớc ta Do nhiệm vụ cấp thiết tiến hành nghiên cứu cổ sóng thần Để tiến hành đánh giá mức độ nguy hiểm sóng thần dự đoán cách chắn 57 Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 Kịch sóng thần báo cáo lấy 8,85 độ Richter động đất cực đại Manila, có số tác giả lại cho động đất lớn đới đạt 8,5 (Nguyễn Đình Xuyên), cao hơn, 9,0 (Vũ Thanh Ca) Việc khẳng định giá trị cực đại động đất cần thiết cần đƣợc nghiên cứu chi tiết Cũng tƣơng tự nhƣ vậy, việc thiết lập mô hình vùng nguồn cho chi tiết, thực tế sát với cấu chấn tiêu động đất đới vấn đề tƣơng lai Cấu trúc đƣờng bờ phức tạp, chƣơng trình tính đơn giản hoá chịu ảnh hƣởng tới thời gian sóng đến biên độ (cƣờng độ) sóng Vùng biển nƣớc ta có độ sâu chủ yếu dƣới 000 m đến hàng chục m nƣớc gây hiệu ứng nông (làm tăng biên độ) sử dụng hàm Green (tốt độ sâu 000 – 000 m) Cần thiết phải có biện pháp trƣớc mắt phòng chống tai biến động đất sóng thần công trình phạm vi dọc bờ biển duyên hải Việt Nam: Nền công trình trọng điểm phái có độ cao 10m so với mực nƣớc biển ven biển Trung Bộ Nam Trung Bộ Các công trình nằm sát biển nên có biện pháp phòng tránh sóng thần nhƣ: kết cấu theo khung chịu lực; tƣờng tầng (tầng trệt) nên thiết kế dạng lắp ghép, dễ bị phá sóng ập vào để tạo dòng chảy tránh làm sập công trình; xây dựng khu vực trú sóng thần có biển dẫn tránh sóng thần Các công trình có độ cao 15m cần tuân thủ tiêu chuẩn kháng chấn Công tác giáo dục cộng đồng dân cƣ tai biến động đất sóng thần cần thiết có ý nghĩa nhân văn sâu sắc Phải tuyên truyền đến ngƣời dân để họ nắm đƣợc vấn đề phòng tránh giải hậu động đất sóng thần gây 58 Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Thanh Ca, Nguyễn Đình Xuyên (2007), Rủi ro sóng thần vùng biển Việt nam khả dự báo Báo cáo KH Hội thảo ảnh hƣởng sóng thần cộng đồng dân cƣ ven biển Đề xuất số biện pháp phòng tránh Trang 42 – 59 Phạm Văn Thục (2000), Đánh giá độ nguy hiểm sóng thần Biển Đông Các công trình nghiên cứu địa chất địa vật lý biển T.4, NXB KHKT Hà Nội, 2000 Trang 31-46 Nguyễn Ngọc Thuỷ (2004), Nghiên cứu khả xảy sóng thần ven biển hải đảo Việt Nam Tạp chí khoa học trái đất tập 26, số Trang 289 – 294 Cao Đình Triều, Ngô Thị Lƣ, Mai Xuân Bách, Nguyễn Hữu Tuyên, Phạm Nam Hƣng, Thái Anh Tuấn (2007), Dự báo cực đại động đất phần đất liền lãnh thổ Việt Nam sở phân loại dạng vỏ Trái đất Tuyển tập báo cáo Hội nghị KHKT ĐVL Việt nam lần thứ 5, Tp Hồ Chí Minh, trang 159 - 171 Cao Đình Triều, Rogozhin E.A., Ngô Thị Lƣ, Nguyễn Hữu Tuyên, Mai Xuân Bách, Lê Văn Dũng, Nguyễn Thanh Tùng (2007), Sóng thần tác động đến bờ biển Việt Nam Tuyển tập báo cáo Hội nghị KHKT ĐVL Việt nam lần thứ 5, Tp Hồ Chí Minh, trang 172 - 181 Nguyễn Đình Xuyên nnk (2007), Nghiên cứu đánh giá độ nguy hiểm động đất sóng thần vùng bờ biển Việt Nam đề xuất giải pháp cảnh báo, phòng tránh Báo cáo Đề tài cấp Viện KH&CN VN Ben-Menhaem, A & Harkrider, D.G., (1964), Radiation patterns of seismic surface waves from buried dipolar point sources in flat stratified media Bull Seism Soc of Am., 69, 2605–2620 Bernard, E.N., Mofjeld, H.O., Titov, V., Synolakis, C.E & Gonz´ales, F.I., (2006), Tsunami: scientific frontiers, mitigation, forecasting and policy implications Phil Trans R Soc., 1989–2007 Comer, R (1984) The tsunami mode of a flat earth and its excitation by earthquake sources Geophys.J.astr.Soc, 1–27 10 Geist, E.L & Parson, T (2006) Probabilistic Analysis of Tsunami Hazard Natural Hazards, 277–314 59 Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 11 Meinig, C., Stalin, S., Nakamura, A., Gonzlez, F & Milburn, H., (2005), Technology Developments in Real-Time Tsunami Measuring, Monitoring and Forecasting In Oceans 2005 MTS/IEEE, Washington D.C 12 Tatsuo Ohmachi Hirashi Tsukiyama, Hiroyuki Matsumoto (2001), Simulation of tsunami introduced by dynamic displaycement of seabed due to seismic faulting Bulletin of the Seismological Society of America, v.91,№6, P.1898-1909 13 Tinti, S & Piatanesi, A., (1996), Numerical simulations of the tsunami induced by the 1627 earthquake affecting Gargano, Southern Italy Journal of Geodynamics 14 Titov, V & Gonzalez, F., (1997), Implementation and testing of the method of splitting tsunami (MOST) model NOAA technical memorandum ERL PMEL-112, Pacific Marine Environmental Laboratory, Pacific Marine Environmental Laboratory 7600 Sand Point Way NE - Seattle, WA 98115- 0070, Contribution No 1927 from NOAA/Pacific Marine Environmental Laboratory 15 Titov, V., Gonz´alez, F., Bernard, E., Eble, M., Mofjeld, H., Newman, J & Venturato, A., (2005), Real-Time Tsunami Forecasting: Challenges and Solutions Natural Hazards, 35, 34–41, Special Issue, U.S National Tsunami Hazard Mitigation Program 16 Wells, D.L and Coppersmith, K.J., (1994), "New Empirical Relationships Among Magnitude, Rupture Length, Rupture Width, and Surface Displacement", Bulletin of the Seismological Society of America, v 84, pp 974-1002 17 Yanovskaya, T., (1999), Report about the research within the framework of the SAND group: Tsunami generation by earthquakes near coastline, ICTP internal report 18 Yanovskaya, T., (2000), Report about the research within the framework of the SAND group: Tsunami generation by inland/coastal earthquakes, ICTP internal report 19 Yanovskaya, T.B., Romanelli, F & Panza, G.F (2003) Tsunami excitation by inland/coastal earthquakes: the Green function approach NHESS, 3, 353–365 60 [...]... tại ven biển Diễn Châu cũng nhƣ danh mục sóng thần khu vực Biển Đông và tây Philippine đã chứng tỏ có khả năng sóng thần đã tấn công vào bờ biển Việt nam Cơ sở cho nhận định này là: 1 Các sóng thần đã ghi nhận đƣợc trong khu vực Biển Đông Việt Nam và tây Philippine (Bảng 2, gồm 62 sóng thần) Danh mục này đã chứng tỏ: - Đới hút chìm Manila là nơi có nguy cơ xuất hiện động đất mạnh gây sóng thần tác... rằng các dấu tích điều tra của nhóm cán bộ Viện Vật lý Địa cầu về sóng thần ven biển Việt nam là có thật thì ngoài đới Manila ra, trong khu vực Biển Đông có thể còn tồn tại các đới động đất khá mạnh khác có thể gây nên sóng thần địa phƣơng tác động vào bờ biển nam Trung Quốc và Việt Nam Bảng 1.2 Danh mục động đất gây sóng thần khu vực Biển Đông và đới tây Philippine (Nguồn National Geophysical Data Center)... tần xuất xuất hiện sóng thần trong khu vực Biển Đông Việt Nam và tây Philippine là khá lớn Nguồn động đất gây sóng thần chủ yếu là đới tây Philippine (đới Manila), đƣợc biết nhƣ là đới hút chìm có biểu hiện hoạt động động đất mạnh nằm về phía đông Biển Đông Ngoài ra ta cũng còn thấy một số sóng thần xuất hiện tại bắc Biển Đông, sát với bờ biển phía nam Trung Quốc Hơn nữa, nếu chứng minh đƣợc rằng các... thần tác động đến bờ biển tiếp giáp với Biển Đông Việt Nam nhƣ bờ biển nam Trung Quốc, bờ biển đông Việt nam, Brunay và Malaysia Mức độ ảnh hƣởng của sóng thần có nguồn Manila đến các điểm trên đƣờng bờ của mỗi nƣớc này sẽ khác nhau, phụ thuộc vào độ mạnh của động đất gây ra sóng thần và khoảng cách từ chấn tâm tới đƣờng bờ quan sát sóng thần - Các nguồn sóng thần đƣợc ghi nhận trong bảng 2 có toạ độ... đất rất mạnh gây sóng thần làm thiệt hại lớn về ngƣời và của tại khu vực Đông Nam Châu Á (Bảng 1) Tuy vậy bờ biển bao quanh biển đông đã không chịu ảnh hƣởng của các trận sóng thần này vì chúng đã đƣợc che chắn bởi các vòng cung đảo nhƣ Philippine, Indonesia, Jawa, Thái Lan, Malaysia từ phía đông, đông nam, nam, tây và tây bắc Ví dụ: Động đất Chi Lê M9,5 ngày 22/51960 đã gây ra sóng thần rất lớn tràn... biển nam Trung Quốc và đặc biệt là sát với đƣờng bờ biển Việt Nam lại trùng với đới động đất mạnh thuộc ven bờ Biển Đông Việt Nam và Trung Quốc Nhƣ vậy, ngoài yếu tố sóng thần lan truyền tới từ nguồn Manila còn có yếu tố của sóng thần vùng gần đƣờng bờ tác động đến bờ biển nƣớc ta 14 Luận văn thạc s ĩ khoa học Mai Xuân Bách, 2011 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƢƠNG PHÁP LUẬN VỀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ MÔ... Nhật Bản, Hồng Kông sóng lên cao đến 5m, nhƣng ở ven biển nƣớc ta không thấy sóng thần xuất hiện Sóng thần rất lớn ở ấn Độ dƣơng gây ra bởi động đất Sumatra M9,0 ngày 26/12-2004 cũng không tràn vào đƣợc vùng Biển Đông Nhƣ vậy, dù động đất có mạnh bao nhiêu và gây sóng thần có độ cao lớn đi chăng nữa, nếu nằm ngoài khu vực Biển Đông thì cũng không thể tạo ra sóng thần ảnh hƣởng đến bờ biển và hải đảo nƣớc... Phƣơng pháp hàm Green Sự xáo động (disturbance) của đáy biển tạo nên cột nƣớc và lan truyền theo tất cả các phƣơng Trong trƣờng hợp mô hình là khối chất lỏng đồng nhất vô hạn trên khắp một nửa không gian đàn hồi, xuất phát từ biểu thức hàm Green tƣơng ứng với một điểm lực theo phƣơng thẳng ứng trên mặt tự do trong trƣờng hợp dịch chuyển của đáy biển theo phƣơng thẳng ứng và điểm lực nằm ngang trong nửa... hàng năm là ngày giỗ chung tại rất nhiều xã vùng ven biển Diễn Châu 3 sóng th ần có th ể đã tác động đế n bờ biể n Vi ệ t Nam Bảng 1.1 Danh mục các trận sóng thần gây thiệt hại lớn khu vực Đông Nam Châu Á Thời gian xảy Vùng nguồn Độ cao sóng Vị trí thần quan quan sát ra sóng thần Ghi chú sát thấy (m) 1 27/08/1883 2 3 Hoạt động 4 5 Java Hơn 36 000 chết Malang 222 ngƣời chết, núi lửa Krakatoa 03/06/1994... có yếu tố dịch trƣợt thẳng ứng (2.52) đƣợc biểu diễn trong hình 2.10 và 2.11 Ta thấy sự nâng cao nhất của đáy biển trong trƣờng hợp nguồn chờm nghịch Điều y chứng tỏ mối nguy hiểm của đới đứt gãy chờm nghịch trong nghiên cứu sóng thần 2.2.4 Kích hoạt sóng thần trong lớp nước vô hạn Từ các công thức trên ta xác định đƣợc hàn Green trong tính toán trƣờng dịch chuyển thẳng ứng trên bề mặt nƣớc nhƣ sau: