Luận văn thạc sĩ khoa học

Mai Xuân Bách, 2011

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Tính cấp thiết của đề tài:
Nước ta với hơn 3000km bờ biển kéo dài từ bắc đến nam, hơn 20 tỉnh, thành
phố và gần 3000 hải đảo có nguy cơ chịu ảnh hưởng trực tiếp của sóng thần. Hàng
triệu người và nhiều công trình kinh tế và an sinh xã hội cũng bị ảnh hưởng nếu xảy
ra sóng thần ở Biển Đông. Vì vậy việc nghiên cứu động đất gây sóng thần và lan
truyền sóng thần là rất cần thiết nhằm phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại khi có thảm
họa xảy ra.
Mục tiêu của đề tài: Tìm hiểu nguyên lý lan truyền sóng thần và xây dựng một số
kịch bản mô phỏng lan truyền sóng thần đến bờ biển và hải đảo Việt Nam phục vụ
dánh giá thiệt hại, phòng tránh, giảm nhẹ thiên tai và quy hoạch xây dựng kinh thế
xã hội.
Để đạt được các mục tiêu đề trên, nhiệm vụ của đề tài tập trung giải quyết vấn đề
sau:
- Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc vùng nguồn có thể phát sinh sóng thần
- Nghiên cứu nguyên lý lan truyền sóng thần.
- Mô phỏng và tính toán thử nghiệm cho một số kịch bản sóng thần lan
truyền đến bờ biển và hải đảo Việt Nam.
Cấu trúc luận văn: Luận văn gồm 65 trang đánh máy vi tính với 40 hình và 3 biểu
bảng. Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo luận văn gồm 3
chương chính:
Chương 1. Tổng quan về nghiên cứu sóng thần ở Việt Nam
Chương 2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp luận về xây dựng mô hình và mô
phỏng lan truyền sóng thần .
Chương 3. Các kịch bản áp dụng mô phỏng tính toán lan truyền sóng thần đến
bờ biển và hải đảo việt nam


Các nhà địa chấn Việt Nam và thế giới đều khẳng định rằng nguy cơ sóng thần tác
động đến bờ biển và hải đảo Việt Nam chủ yếu là từ đới hút chìm Manila
(Philippin) và các động đất mạnh xảy ra trong phạm vị Biển Đông Việt Nam.
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu về sóng thần mới nhất ở Việt Nam cho thấy:
- Đới hút chìm Manila là nơi có nguy cơ xuất hiện động đất mạnh gây sóng
thần tác động đến bờ biển tiếp giáp với Biển Đông Việt Nam như bờ biển Nam

2


Luận văn thạc sĩ khoa học

Mai Xuân Bách, 2011

Trung Quốc, bờ biển Đông Việt Nam, Brunay và Malaysia. Mức độ ảnh hưởng của
sóng thần có nguồn Manila đến các điểm trên đường bờ của mỗi nước này sẽ khác
nhau, phụ thuộc vào độ mạnh của động đất gây ra sóng thần và khoảng cách từ chấn
tâm tới đường bờ quan sát sóng thần. Đới hút chìm tây Philippin (đới Manila) có
chiều dài trên 1000 km, có thể gây ra động đất có độ lớn 8,85 độ Richter (theo công
thức Well & Copersmith, 1994). Đây là nguồn xa có nguy cơ xuất hiện động đất
gây sóng thần ảnh hưởng đến hải đảo và bờ biển Việt Nam.
1.2. Nghiên cứu cổ sóng thần
1. Tài liệu lịch sử
Theo Đại Nam Thực lục chính biên 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 Ml =7,0 độ Richter, gây sóng
to. Liệu có phải động đất đã gây nên sóng thần địa phương hay không?.

Châu cũng như 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:
- Các sóng thần đã ghi nhận được trong khu vực Biển Đông Việt Nam và tây
Philippine là 62 lần
- Đới hút chìm Manila là nơi có nguy cơ xuất hiện động đất mạnh gây sóng
thần tác động đến bờ biển tiếp giáp với Biển Đông Việt Nam.

CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƢƠNG PHÁP LUẬN VỀ XÂY DỰNG MÔ
HÌNH VÀ MÔ PHỎNG LAN TRUYỀN SÓNG THẦN
2.1. Kích hoạt sóng thần bởi nguồn động đất, phƣơng pháp mô hình
Mô hình đơn giản của nguồn động đất được xem như là một cặp điểm ngẫu
lực. Là tổ hợp của hai cặp lực kép Mij, mỗi cặp gồm hai lực có độ lớn (magnitude) f
tách biệt nhau bởi khoảng cách d dọc theo trục J, chúng chuyển động theo phương
đối lập nhau  i.

4


Luận văn thạc sĩ khoa học

Mai Xuân Bách, 2011

Thông thường, nội lực (body forces) tương đương cho nguồn động đất
có hình dạng khác nhau được biểu diễn bằng moment tensor địa chấn M, tạo lập bởi
9 cặp ngẫu lực thành phần (Hình 2.1).
 M xx

M   M yx


Luận văn thạc sĩ khoa học

Mai Xuân Bách, 2011

 (hs ,  ,  ,  )  d 0  id1 sin   d 2 cos    d 3 sin 2  d 4 cos 2

(2.3)

Trong đó: d 0  Bhs sin  sin 2 ; d1  C hs sin  sin 2 ;
1
2

1
d 2  C hs cos  cos  ; d 3  Ahs cos  sin  ; và d 4   Ahs sin  sin 2 .
2

hs là độ sâu nguồn;  là góc tới, góc giữa phương dịch trượt của đứt gãy và đường
thẳng nối chấn tâm với điểm quan sát tính theo chiều ngược kim đồng hồ;  là góc
cắm (dip angle);  góc giữa phương phát triển của đứt gãy và phương dịch chuyển
cách treo của đứt gãy theo chiều ngược chiều kim đồng hồ (rake angle);
Hàm A, B và C được xác định bởi công thức:
Ahs   ikuhs 

 2 h    
Bhs   ikuhs  3  4 2 s   2
 hs    z

C hs  



W(X1 ,0,  )  w(0,  X 1 vI1 X 2  J 2



(2.18)

Nếu chúng ta bỏ qua sự thay đổi trong khoảng thời gian tới và khoảng không lan
truyền, công thức (2.18) trở thành:
H
W(X 2 ,0,  )
=4 1
H2
W(X1 ,0,  )

(2.22)

Biểu thức này là dạng đơn giản yếu tố biến động địa hình và được hiểu như
là định lý Green.
2.2. Phƣơng pháp hàm Green
Sự xáo động (disturbance) của đáy biển tạo nên cột nước và lan truyền theo
tất cả các phương. Trong trường 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 tương ứng

6


Luận văn thạc sĩ khoa học

Mai Xuân Bách, 2011

p u q  f 2u 2  eq x  x0 

(2.25)

eq là véc tơ đơn vị trong phương q.
Từ các công thức trên ta xác định được hàn Green trong tính toán trường
dịch chuyển thẳng đứng trên bề mặt nước như sau:
Wr,0 



i
4


K1
2k sin kH
1 
h2

_ 
2
2
4 2 H  g sinh 2 kH 0
h 2  r '2
 h  r'
8

k
r


e



i
4

e ikr e it
 0,  
R 1 h, ,  
8
kr
cuI 0

(2.70)

Trong đó (h,,) là một trong hai đại lượng: ss hoặc ds.

CHƢƠNG 3
CÁC KỊCH BẢN ÁP DỤNG MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN
SÓNG THẦN ĐẾN BỜ BIỂN VÀ HẢI ĐẢO VIỆT NAM
3.1. Xây dựng các kịch bản lan truyền sóng thần

Hình 3.1: Sơ đồ vị trí nguồn gây sóng thần (dấu sao) và vị trí xác định ảnh
hưởng của sóng thần trong các kịch bản.

8



sau 115 phút tại Đà Nẵng và trên 2,0 m tại Hoàng Sa.
- Nếu động đất mạnh 7,5 độ Richter xảy ra tại đứt gãy 1100 thì sẽ gây sóng
thần trên 1,0 m tại Vũng Tàu (khoảng cách 342 km). Trong khi nếu động đất tương
tự xảy ra tại đới Thuận Hải – Minh Hải thì độ cao của sóng thần đến tại Vũng Tàu
(khoảng cách 42 km) có thể trên 2,5 m chỉ sau 25 phút.

11


Luận văn thạc sĩ khoa học

Mai Xuân Bách, 2011

- Bờ biển tỉnh Bình Thuận sẽ chịu tác động của độ cao sóng thần đến từ đới
Phú Quý - Cảnh Dương (khoảng cách 132 km) và có độ lớn 7,5 độ Richter là xấp xỉ
1,5 m sau 100 phút. Cũng động đất như vậy sẽ gây sóng thần cao 0,5 m tại Trường
Sa (khoảng cách 574 km) sau 80 phút.
- Động đất 7,5 độ Richter xảy ra tại đới Palawan sẽ gây sóng thần cao 0,8 m
tại Vũng Tàu (khoảng cách 1030 km) sau 190 phút. Trong khi đó, nếu động đất 8,0
độ Richter sẽ có độ cao 1,4 m sau 190 phút.
- Đảo Trường Sa sẽ chịu tác động của sóng thần đến từ Palawan (khoảng
cách 304 km) với độ cao là 1,2 m (sau 35 phút) và 1,8 (sau 35 phút) tương ứng với
động đất 7,5 và 8,0 độ Richter.
- Độ sâu chấn tiêu nằm trong lớp rắn thư nhất sẽ có cường độ song thần lơn
hơn đối với trường hợp độ sâu chấn tiêu nằm trong lớp rắn thứ hai. Cường độ sóng
thần giảm nếu tăng khoảng cách chấn tâm và đề cập tới hiệu ứng địa phương (hiệu
ứng thay đổi độ sâu đáy biển). Bề dày của lớp nước tác động trực tiếp đến chiều cao
và thời gian tới của sóng đến: Bề dày lớp nước tăng thì vận tốc sóng tăng và thời
gian sóng đến sẽ giảm; Ngược lại, nếu bề dày lớp nước giảm thì thời gian đến của
sóng sẽ chậm hơn và độ cao song cũng yếu hơn.

3. Các đới đứt gãy sinh chấn trong phạm vi Biển Đông Việt Nam là những
đới có nguy cơ tiềm ẩn động đất gay sóng thần nguy hiểm. Ở khoảng cách rất gần
nên các đới như Bắc Hoàng sa, Kinh Tuyến 1100, Thuận Hải – Minh Hai, Cảnh
Dương – Phú Quý, Palawan có thể gây sóng cao tại đường bờ và thời gian tới của
sóng lại ngắn. Chẳng hạn: Động đất cấp độ mạnh 7,5 xảy ra tại đới Bắc Hoàng Sa
có thể tạo nên độ cao sóng thần trên 2,0 m tại Hoàng Sa; Động đất mạnh 7,5 độ
Richter xảy ra tại đứt gãy Thuận Hải – Minh Hải gây độ cao sóng thần tại Vũng Tàu
(khoảng cách 42 km) đạt 2,5 m chỉ sau 25 phút.
4. Nguy hiểm song thần lớn nhất, đạt độ cao trên 10 m tại vùng biển quảng
Ninh và Vinh nếu lấy kịch bản động đất xuất hiện tại Tây Hải Nam với độ lớn 7,5
độ Richter và trường hợp ba lớp.

13