Địa chất đới bờ ( ĐH Quốc Gia HN ) - Chương 2 ppt

Chơng 2
Các thuật ngữ khoa học và môi trờng địa
chất đới bờ

2-1. Khái quát chung
Hình thái và cấu trúc đới bờ hiện đại là sản phẩm tơng tác của nhiều quá
trình phức tạp, trong đó có sự biến động không ngừng của đá gốc và trầm tích.
Việc mô tả các đặc điểm địa chất đới bờ thờng gặp khó khăn do thiếu sự thống
nhất trong việc sử dụng các thuật ngữ chuyên môn và những khái niệm liên
quan đến các qúa trình địa chất nói chung và nói riêng. Mục 2-2 và 2-3 của
chơng sẽ khái quát các đặc điểm chung của đới bờ và giải thích một số khái
niệm thông dụng nh bờ biển và đờng bờ. Mục 2-4 đề cập đến các thuật ngữ
liên quan đến mực nớc và thủy triều. Các mục còn là các quan điểm khác nhau
của các nhà địa chất, hải dơng học và sinh học đối với qúa trình phát triển và
hình thành cấu trúc địa mạo dải ven biển, trong đó có các yếu tố tác động của
con ngời. Để giúp ngời đọc có thể hình dung và nắm bắt nhanh chóng cơ sở lý
thyết ban đầu, các tác giả của cuốn sách đã lựa chọn một số khu vực đặc trng
trên thế giới làm ví dụ minh họa.
2-2. Định nghĩa đới bờ và các yếu tố hình thành đới bờ
a. Giới thiệu
1. Có rất nhiều các yếu tố đới bờ và qúa trình địa chất thành tạo khó xác
định đợc ranh giới vì bản thân chúng luôn biến động theo không gian và thời
gian. Hơn nữa, do cha có sự chuẩn hóa về thuật ngữ chuyên môn chung, nên
khi đi vào mô tả các đặc điểm, mỗi một nhà nghiên cứu lại sử dụng một thuật
ngữ khoa học riêng. Điều này dẫn đến sự bất đồng lớn trong công tác nghiên cứu
khoa học. Đặc biệt là trong việc định nghĩa hai khái niệm dải ven bờ và dải ven
biển. Việc xây dựng một hệ thống thuật ngữ chuyên môn thống nhất sẽ giúp cho
các nhà nghiên cứu dễ dàng trao đổi kinh nghiệm và thuận lợi trong việc xuất
bản các công trình nghiên cứu của mình.
2. Để phân loại và mô tả các cấu trúc hình thái, địa chất đới bờ, trớc tiên

cần có sự thống nhất một số định nghĩa liên quan. ở đây, chúng tôi có sử dụng
một số định nghĩa riêng đợc xây dựng dựa trên các nguyên tắc tổng hợp từ
nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau, trong đó bao gồm cả địa chất, vì vậy cách
phân loại của chúng tôi có thể không hoàn toàn trùng với cách phân loại trong
địa chất hay địa mạo, v.v Nh chúng ta đã biết, đới bờ là một khu vực có sự
phân dị lớn về mặt địa hình, sự khác nhau của chúng có thể gặp ở nơi này hoặc
nơi khác. Mỗi một dạng hoặc kiểu địa hình đợc mô tả không phải lúc nào cũng
đại diện cho tất cả các khu vực. Chẳng hạn, các đảo atoll san hô thờng không có
đờng bờ nhng vẫn có thềm lục địa, trong khi các biển nội lục hay biển hồ có bờ
biển nhng không có thềm lục địa. Vì vậy việc xây dựng một hệ thống phân loại
đầy đủ các đơn vị địa hình đới bờ sẽ giúp cho việc mô tả cấu trúc địa chất của
khu vực nghiên cứu đợc dễ dàng hơn và tạo cơ sở cho các nghiên cứu mở rộng
khác.
b. Đới bờ
Theo định nghĩa riêng của chúng tôi, đới bờ là khu vực chuyển tiếp giữa lục
địa và biển, đó là nơi chịu ảnh hởng trực tiếp của các qúa trình thủy động lực
sông, biển. Giới hạn ngoài của khu vực là ranh giới kết thúc thềm lục địa, giới
hạn trong là phần lục địa chịu ảnh hởng của sóng bão, trong đó bao gồm các
vùng cửa sông delta ven biển vì đây là các khu vực có hình thái và cấu trúc phụ
thuộc vào các qúa trình tơng tác động lực giữa sông và biển. Với cách xác định
này, khu vực đới bờ đợc phân chia nh sau (hình 2.1):
Phần bờ biển
Phần ven bờ
Sờn bờ ngầm
Thềm lục địa
c. Phần bờ biển
Là dải lục địa nằm ven biển đợc tính từ đờng bờ lui vào trong lục địa tới vị
trí bắt đầu xuất hiện sự biến đổi đột ngột về địa hình, ví dụ nh các vách biển,
các dải cồn cát hoặc một ranh giới xác định nào đó của thảm thực vật. Nằm
trong phần này còn có các hệ thống đầm lầy, vũng vịnh và bãi triều. Tuy nhiên ở

những khu vực có vùng cửa sông delta lớn nh Mississipi thì việc xác định ranh
giới trong (phía lục địa) thờng gặp khó khăn nhng với những khu vực có chế
độ thủy triều ổn định thì lại khá thuận lợi. Ranh giới ngoài (về phía biển) chính
là đờng bờ, nơi chịu ảnh hởng mạnh mẽ của sóng bão. Đờng bờ và định nghĩa
về bờ biển luôn đợc xem là cơ sở cho việc thành lập và đo vẽ bản đồ, vì vậy phần
này sẽ đợc đề cập thêm ở chơng 5, mục e. Đối với các bờ đá, phần lục địa và
đờng bờ gần nh trùng nhau, đối với khu vực bờ nhân tạo do xây dựng đê kè
ranh giới đờng bờ khó xác định hơn nhng ranh giới trong vẫn thể hiện rõ ràng
dựa vào những biến đổi tự nhiên của địa hình.
d. Phần ven bờ
Là vùng biển nằm trong giới hạn từ đờng bờ tới vị trí mực nớc thấp. ở
những khu vực bờ có bãi cát, thì phần ven bờ đợc chia ra làm 2 đới: đới trớc và
đới sau. Đới trớc đợc xác định từ ranh giới ngoài của phần ven bờ đến giới hạn
của mép nớc ở mực thủy triều cao nhất, đới sau là phần còn lại của vùng ven
bờ. Về mặt hình thái, đới sau có dạng địa hình khá bằng phẳng nhng đới trớc
có dạng địa hình nghiêng về phía biển. Vị trí tại đó có sự thay đổi đột ngột về độ
dốc chính là điểm tiếp giáp giữa 2 đới và đợc gọi là các gờ biển (rìa bậc thềm).
Phần mô tả chi tiết đặc điểm hình thái bãi biển và các thuật ngữ liên quan sẽ
đợc trình bày ở chơng 3.

e. Sờn bờ ngầm
Là khu vực kế tiếp phần ven bờ với giới hạn bên trong là đờng mực nớc
thấp nhất, giới hạn bên ngoài là ranh giới kết thúc của thềm lục địa. Đây là khu
vực có độ dốc giảm dần so với đới trớc. Vị trí chuyển tiếp sang phần thềm lục
địa chính là chân của sờn bờ ngầm, vị trí này có thể đợc xác định một cách
tơng đối dựa vào sự biến đổi độ dốc. Mặc dù sờn bờ ngầm là một trong những
đặc điểm cấu trúc chung của khu vực đới bờ, nhng không phải lúc nào chúng
cũng có mặt đầy đủ ở tất cả các đới bờ, ví dụ nh các vùng bờ có năng lợng thấp
hay các khu vực có đờng bờ cấu tạo bởi các vật liệu bền vững. Sờn bờ ngầm thể
hiện rất rõ qua các mặt cắt ngang và biểu đồ độ sâu. Đây cũng là khu vực diễn

ra các hoạt động vận chuyển trầm tích mạnh mẽ, đặc biệt là phần nằm gần giới
hạn trên.
f. Thềm lục địa
Là phần đáy biển nông bao quanh lục địa (hình 2-2) với giới hạn ngoài là vị
trí bắt đầu có sự thay đổi đột ngột về độc dốc để chuyển sang sờn lục địa. Thềm
lục địa cũng đợc phân chia thành 3 đới, đới trong, đới ngoài, đới giữa mặc dù
ranh giới giữa các đới khó xác định vì không có những đặc điểm địa chất địa mạo
đặc trng để làm cơ sở phân định nhng chúng vẫn đợc sử dụng khá rộng rãi
trong qúa trình nghiên cứu đới bờ. Tuỳ thuộc vào mỗi nghiên cứu cụ thể và điều
kiện địa chất khu vực, các đới có thể đợc phân chia theo những ranh giới tạm
thời trên cơ sở những quy định riêng. Tuy nhiên, nh đã nói ở trên, không phải
khu vực đới bờ nào cũng có thềm lục địa.
2-3. Thang tuổi địa chất
a. Tuổi hóa thạch.
Trong thang tuổi địa chất, các nhà khoa học đã phân chia thành bốn đơn vị
thời gian lớn là nguyên đại, kỷ, thế, kỳ (hình 2-3). Trên cơ sở những nghiên cứu
hóa thạch ở nhiều vùng địa chất khác nhau, các nhà địa tầng học (1800) đã phát
hiện ra sự xuất hiện và biến mất của một số loài hóa thạch trong các tầng trầm
tích. Điều này cho phép so sánh và liên hệ tuổi các hóa thạch trên diện rộng. Ví
dụ, ranh giới của 2 nguyên đại Mezoizoi và Cenozoi đợc đánh dấu bởi sự biến
mất của hàng trăm loài, trong đó có khủng long, nhng đồng thời xuất hiện
nhiều loài khác với sự phát triển mạnh mẽ (Stanley, 1986). Tuy nhiên, thang
tuổi hóa thạch chỉ mang tính chất so sánh niên đại của các tầng đá mà cha
định ra đợc giá trị tuổi tuyệt đối. Mãi đến giữa thế kỷ thức 20, nhờ sự ra đời
của phơng phâp phân tích phóng xạ các nhà khoa học mới tính toán đợc tuổi
tuyệt đối của các tầng đá và xây dựng thang tuổi địa chất (hình 2-3), với đơn vị
thời gian là triệu năm.
b. Tuổi địa chất của đới bờ
Đối với các nhà nghiên cứu đới bờ, tuổi các địa tầng Pleitocen và Holocen
đợc quan tâm nhiều nhất, với niên đại cách đây khoảng chừng 1,8 triệu năm.

Ngoài ra các tầng trầm tích tuổi đệ tứ cũng khá phổ biến ở khu vực đới bờ.
(1) Trong kỳ Pleitocen đã xảy ra những biến đổi lớn về khí hậu ở Bắc bán
cầu, đã đánh dấu cho thời kỳ băng hà hiện đại. Những dòng sông băng xuất hiện
trên khắp các lục địa phía Bắc, kèm theo các qúa trình địa chất băng hà diễn ra
trong thời gian dài. Nghiên cứu các đặc điểm địa mạo ở khu vực Bắc Mỹ sẽ cho
thấy những dấu ấn của thời kỳ này, thể hiện qua các tầng trầm tích đợc hình
thành bởi các tảng băng (xem chơng 3). Trong cuốn sách Địa chất kỷ đệ tứ và
thời kỳ băng hà của Flint (1971) bạn đọc có thể tìm thấy nghiên cứu toàn diện
về địa chất vùng Bắc Mỹ trong thời kỳ Pleitocen.
(2) Giai đoạn biển tiến Holocen bắt đầu xuất hiện cách đây khoảng chừng 15
18 nghìn năm với sự dâng cao mực nớc biển trên toàn cầu. Đồng thời với sự
kiện này là dấu hiệu suy yếu của thời kỳ băng hà, nguyên nhân gây ra là sự
nóng lên của khí hậu toàn cầu. Điều này đã tác động lớn đến hình thái động lực
của môi trờng đới bờ trong thời kỳ này, tuy nhiên dấu vết của các thời kỳ địa
chất trớc vẫn còn lu lại ở nhiều nơi và rất dễ nhận thấy. Chẳng hạn, các đồi
băng còn sót lại ở Boston Harbor hay các đảo băng ở phía nam nớc Anh (Long
Island, Marthas Vineyard, Block và Nantucket Island), đó là sản phẩm của các
con sông băng trong thời kỳ băng hà Wisconsin (Woodsworth và Wigglesworth
1934), nhng các bãi biển hay các doi chắn ven bờ thì lại đợc hình thành trong
thời kỳ Holocen.
(3) Thời kỳ băng hà ở Bắc Mỹ, sự biến đổi khí hậu toàn cầu kèm theo các
giai đoạn đóng băng và gian băng đan xen nhau trong suốt kỷ đệ tứ đã ảnh
hởng rất lớn tới diện mạo bề mặt trái đất và tính đa dạng sinh học trên toàn
thế giới. Hoạt động của các sông băng trong lục địa vào thời kỳ này cũng bị suy
yếu dần dần do các chấn động địa tĩnh và sự biến đổi của mực nớc biển. Dựa
vào kết quả phân tích đồng vị oxy trầm tích biển sâu, các nhà khoa học phát
hiện ra rằng, có ít nhất 9 giai đoạn gian băng và đóng băng đã xảy ra trong
khoảng thời gian 700.000 năm(Kraft và Chrzastowski 1985). Bảng 2.1 cho thấy,
giai đoạn đóng băng gần đây nhất là Wisconsin (bắc Mỹ) va Wrm (châu Âu) ,
vào hai giai đoạn này, mực nớc biển đã bị hạ thấp xuống 100m so với bây giờ.

Ngày nay, tại các vùng bờ ở vĩ độ Bắc, chúng ta có thể bắt gặp rất nhiều các vết
tích địa chất, địa mạo của giai đoạn Wisconsin, nhng những dấu tích của các
thời kỳ trớc thì còn lại rất ít, ngoại trừ dấu hiệu dễ nhận biết nhất là sự nâng
lên của đờng bờ ở vùng bờ biển Đại Tây Dơng của nớc Mỹ và một số các vịnh
biển (Winkler 1977; Winkler và Howard 1977).


Hình 2-1: Các dạng địa hình đới bờ


Hình 2-2: Thềm lục địa và đáy đại dơng (hình phóng đại vùng ven bờ Đại Tây Dơng của nớc
Mỹ)

Hình 2-3: Thang tuổi địa chất (nguồn Stanley, 1986)
2-4. cao độ chuẩn của mực nớc và các khái niệm liên quan
Cơ sở để xây dựng các bản đồ biến động đờng bờ và đánh giá những biến
đổi của các số liệu mực nớc và các cao độ chuẩn. Do những biến động theo
không gian và thời gian của mực nớc nên việc xác định các đờng độ sâu và độ
cao phải dựa vào các cao độ chuẩn.
Thủy triều là sự dao động có chu kỳ của nớc biển (dâng và rút) do tơng tác
của lực hút giữa trái đất, mặt trời và mặt trăng.
Mực nớc là sự thay đổi vị trí của mặt nớc trong các thủy vực do hoạt động
của dòng chảy, băng tan và các nguồn nớc nớc ngầm đổ ra thủy vực (EM 1110-
2-1003).
a. Các cao độ thủy triều chuẩn
ở vùng ven bờ, khi độ cao của mực nớc đợc lấy theo mặt phẳng quy chuẩn
của thủy triều thì giá trị trung bình của mực nớc thấp nhất thờng đợc sử
dụng làm cao độ chuẩn (EM 1110-2-1003). Nhng tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể,
ngời ta có thể sử dụng các giá trị mực nớc khác nh: mực nớc trung bình
thấp, mực nớc biển trung bình, mực nớc triều trung bình, mực nớc trung

bình cao độ chuẩn, trung bình của mực nớc cao (hình 2-4 và bảng 2-2). Các giá
trị cao độ chuẩn đợc thiết lập từ giá trị thủy triều và tính giá trị trung bình
bằng phơng pháp NOS với chu kỳ là 19 năm (National Tidal Datum Epoch).
Do sự biến động nhiều năm của mực nớc tơng đối. Một số khu vực ở Châu Mỹ,
ngời ta thờng có cao độ chuẩn riêng cho từng vùng, trong đó các số liệu đợc
tổng hợp từ nhiều nguồn khác nhau (ví dụ giá trị trung bình thủy triều thấp của
các vịnh nh vịnh Mexico) hoặc từ các số liệu quan trắc mực nớc địa phơng ở
nhiều giai đoạn khác nhau. Theo quy ớc, trên bản đồ các cao độ thủy triều phải
đợc quy chiếu rõ ràng về các cao độ khảo sát quốc gia (ví dụ cao độ địa chính
quốc gia, số liệu chỉnh lý năm 1929 (NGVD 29) hoặc cao độ Bắc Mỹ 1983 (NAD
83)). Quy định về cao độ và tơng quan với các cao độ địa chính đợc trình bày
trong Harris (1981), EM 1110-2-141 và trong phần tham khảo của NOS. EM
1110-2-1810 31/1/95
Bảng 2-1: Các giai đoạn đóng băng và gian băng trong Pleistocenne Bắc Mỹ
Tuổi xấp xỉ (năm )
1
Các giai đoạn băng hà và
gian băng
Tuổi xấp xỉ (năm)
2

12.000 - hiện tại Gần đây (Holocen) 10.000 - hiện tại
150.000-12.000 Wisconsin 100.000-10.000
350.000-150.000 Sangamon (gian băng) 300.000-100.000
550.000-350.000 Lllinoisan 450.000-300.000
900.000-550.000 Yarmouth (gian băng) 1.100.000-450.000
1.400.000-900.000 Kansan 1.300.000-1.100.000
1.750.000-1.400.000 Aftonian (gian băng) 1.750.000-1.300.000
>2.000.000-1.750.000 Nebraskan 2.000.000-1.750.000
>2.000.000 Giai đoạn băng hà suy yếu

1
Tuổi theo đờng cong tổng quát nhiệt độ nớc đại dơng đợc diễn giải theo các nghiên cứu về loài
trùng lỗ trong đáy biển sâu (Strahler 1981)
2
Tuổi theo Young (1975) (nguồn gốc không thống kê ở đây)

b. Dữ liệu mực nớc của Great Lakes vùng Bắc Mỹ (hồ Superior,
Huron, Michigan, Erie và Ontario)
(1) Cao độ chuẩn theo mực nớc thấp đợc sử dụng cho Great Lakes và các
tuyến đờng thủy liên thông hiện tại đều đợc quy chiếu về cao độ IGLD, 1985
(International Great Lakes Datum). Đây là nguồn số liệu do ủy ban hợp tác
quản lý dữ liệu thủy động lực Great Lakes cung cấp, để thay thế nguồn số liệu
cũ (IGLD 1955) và bắt đầu sử dụng từ tháng giêng năm 1992. Sự khác nhau
giữa hai nguồn số liệu là việc hiệu chỉnh lại mốc mặt nớc (bảng 2-3). Với các
chuỗi số liệu năm 1985, mực của mặt chuẩn đợc điều chỉnh theo sự vận động
của lớp vỏ trái đất. Nhờ tính chính xác đợc nâng cao và sự phát triển của hệ
thống mạng lới quan trắc. Vị trí mực 0 của IGLD 1985 đợc đặt tại Rimouski,
Québec (hình 2-5). Nguồn dữ liệu năm 1985 là kết qủa của hàng loạt các cuộc
khảo sát đợc tiến hành liên tục trong khoảng thời gian từ năm 1982 đến năm
1988. IGLD 1985 đợc quy chiếu về cao độ chuẩn Bắc Mỹ (NAVD) 1988 nhng
cần chú ý IGLD không hoàn toàn tơng đồng với NGVD 29 hay NADV 1988 do
tính chất biến đổi thờng xuyên của mực nớc trong các hồ, do các công trình
thủy và các tuyến giao thông đờng thủy.
(2) Khu vực Great Lakes ít chịu ảnh hởng của thủy triều thiên văn, thực tế
những dao động ngắn hạn xảy ra trong khu vực là do các nguyên nhân nh gió
và sự biến đổi khí áp. Những dao động kéo dài chỉ xảy ra khi có những biến đổi
lớn điều kiện khí tợng thủy văn của khu vực, ví dụ nh lợng ma, dòng chảy
nhiệt độ, độ bốc hơi, tuyết tan hoặc lợng băng bao phủ (Great Lakes
Commission 1986), song các yếu tố này lại chịu ảnh hởng của những biến đổi
khí hậu toàn cầu. Ngoài ra sự vận động của lớp vỏ trái đất cũng có thể gây ra

những biến đổi mực nớc, chẳng hạn sự giảm mực nớc ở phía tây của hồ
Superior tại Duluth do vận động nâng của vỏ trái đất phía đông nhanh hơn phía
tây tới 25cm/ thế kỷ. Vai trò của thực vật thủy sinh và của con ngời đều là
những yếu tố có ảnh hởng không nhỏ tới những biến đổi phức tạp của mực
nớc trong hồ. Vì vậy việc xác định mực nớc trung bình cho hồ là rất khó khăn
cho nên công tác dự báo nớc dâng cũng khó có thể thực hiện.
2-5. Các yếu tố ảnh hởng đến địa chất đới bờ
Bờ biển là khu vực thờng xuyên biến động do những thay đổi phức tạp của
các qúa trình động lực, điều này thể hiện rất rõ ở tất cả các vùng biển trên thế
giới. Các yếu tố quyết định hình thái đờng bờ và bảo toàn chúng rất đa dạng
bao gồm địa lý, vật lý, sinh học và hoạt động của con ngời. Các tầng đá, các thể
trầm tích đợc hình thành trong nhiều thời kỳ cổ địa chất đã tạo nên cấu trúc
địa chất nền móng của đới bờ hiện đại. Trải qua thời gian, những dấu ấn của cấu
trúc cổ dần dần bị phá hủy bởi các qúa trình vật lý, sau đó là qúa trình bào mòn
và phá hủy bề mặt. Dựa vào lực tác động, ngời ta phân làm hai loại: các qúa
trình tức thời là những hoạt động ngắn nhng xảy ra liên tục nh sóng, thủy
triều; các qúa trình dài là những biến đổi toàn cầu có ảnh hởng trên quy mô
thời gian lớn.


Bảng 2-2 : Bảng phân loại các dạng số liệu thủy triều và định nghĩa liên quan, Yaquina Bay,
Oregon
1

Mã nhóm

Tên số liệu và định nghĩa
4.42 Mực triều cao cực trị: là vị trí cao nhất mà thủy triều đạt có thể đạt tới, giá trị này bằng tổng giá trị
mực nớc triều cao theo dự báo và mực nớc cao nhất đợc ghi nhận khi có bão, các hiện tợng
này có chu kỳ trở lại rất dài. ở một vài khu vực giá trị này còn liên quan đến các hoạt động của

dòng chảy do ảnh hởng của lợng mua trong lực địa. Giá trị triều cao cực trị đợc sử dụng cho
việc thiết kế cầu cảng
3.85 Mực nớc triều cao theo quan trắc: là kết qủa triều cao nhất quan trắc từ các trạm đo đạc
3.14 Mực nớc trièu cao theo dự báo : là kết qủa tính toán theo bảng thủy triều
2.55 Mực trung bình của nớc cờng cao: là độ cao trung bình của mực nớc cờng cao đợc đo đạc
trong một khoảng thời gian nhất định, theo chu kỳ thiên văn của mặt trăng từ 28 ngày đến 18,6
năm. Quãng thời gian đợc lựa chọn phụ thuộc vào mức độ chi tiết cần thiết. Nguồn số liệu này
thờng đợc sử dụng cho các bản đồ khảo sát Quốc gia để đảm bảo an toàn hàng hải theo yêu
cầu.
2.32 Mực triều cao trung bình: là giá trị trung bình của mực nớc triều cao theo quan trắc, bao gồm giá
trị nớc cờng cao và nớc cờng thấp đợc ghi nhận hàng ngày theo một chu kỳ triều. Các giá
trị này đợc xem là ranh giới phân định giữa phần lục địa ngập nớc và phần bãi triều và đợc sử
dụng cho việc thành lập các sơ đồ địa.
1.40 Mực nớc triều trung bình: là giá trị trung bình của các mực nớc khác nhau, bao gồm các giá trị
triều cao và triều thấp. So sánh mực nớc triều trung bình với mực nớc biển trung bình và mực
nớc trung bình khu vực sẽ cho thấy tính bất đối xứng của thủy triều trong khu vực.
1.37 Mực nớc trung bình địa phơng: là giá trị trung bình của mực nớc tại một trạm quan sát nào đó,
số liệu đợc ghi nhận theo từng giờ.
1.25 Mực nớc biển trung bình: là cao độ chuẩn dựa trên các số liệu đo đạc liên tục đợc thu thập
trong khoảng thời gian một vài năm tại các trạm quan trắc phân bố dọc theo bờ biển phía đông
của nớc Mỹ và Canada. Đây là cao độ chuẩn Sea Level Datum 1929, hiệu chỉnh 1947. Cao độ
chuẩn này thờng đợc sử dụng chính thức cho các nghiên cứu về sự biến đổi mực nớc.
0.47 Mực triều thấp trung bình: là giá trị trung bình mực nớc ròng theo kết quả quan trắc hàng ngày,
trong đó bao gồm giá trị đo đạc mực nớc ròng thấp và cao trong một chu kỳ triều. Đây là đờng
phân biệt giữa bãi triều và vùng ngập nớc.
0.00 Mực trung bình nớc ròng thấp: là giá trị trung bình mực nớc ròng thấp đợc ghi nhận trong một
khoảng thời gian nhất định. Cao độ chuẩn này đợc sử dụng cho việc vẽ hải đồ vùng bờ biển Thái
Bình Dơng.
-88 Mực triều thấp theo dự báo: là mực nớc triều thấp nhất theo bảng thủy triều.
-96 Mực triều thấp theo quan trắc: là mực nớc triều thấp nhất quan sát trên thực tế.

-1.07 Mực triều thấp cực trị: là giá trị theo tính toán đợc sử dụng trong Hải quân và hoạt động của các
bến cảng.
1
Kết quả nghiên cứu trong 6 năm của Trung tâm khoa học biển, trờng đại học Oregon
Nguồn : Oregon (1973)

Hình 2-4 : Đồ thị biểu diễn mực thuỷ triều của vịnh Yaquina, Oregon (dựa trên kết quả quan sát
trong 6 năm). Theo định nghĩa, điểm 0 đợc lấy theo mựctrung bình nớc ròng (theo Oregon,
1973)
a. Cấu tạo địa chất và hình thái địa mạo
1

(
1
hình thái địa mạo là những nghiên cứu về đặc điểm hình thái tự nhiên và các
dạng địa hình trên bề mặt trái đất, trong đó bao gồm cả phần lục địa và phần
đáy biển)
Tại vùng ven bờ, các tầng địa chất bên dới có ý nghĩa quyết định tới hình
thái bề mặt, kiểu trầm tích và độ dốc của khu vực. Ngoài tác động của các qúa
trình vật lý (sóng, thủy triều), sinh học và hoạt động của con ngời, về cơ bản
cấu tạo địa chất vùng bờ vẫn phụ thuộc vào yếu tố thạch học và kiến tạo. Vấn đề
này sẽ đợc tiếp tục bàn luận ở những phần sau.
(1) Thạch học là khái niệm liên quan đến đặc tính của các loại đá và trầm
tích cấu thành nên đới bờ hiện đại. Đó là các thông số về độ bền của đá đối với
quá trình ăn mòn, độ hoà tan của khoáng vật và mức độ gắn kết. Điều này thể
hiện rất rõ giữa các khu bờ có cấu tạo đá gốc khác nhau. Đối với các vật liệu kém
kết dính vai trò của các qúa trình động lực ven bờ có tác động rất lớn, chúng sẽ
đợc chọn lọc phân loại, phân dị và trạm trổ thành hình dạng cân bằng động với
trạng thái năng lợng riêng.
(2) Bờ gắn kết đợc hình thành trên các đá gắn kết có cấu tạo bởi các khoáng

vật rắn, độ kết dính cao. Tại khu bờ có cấu trúc này, dạng địa hình phổ biến là
đồi núi, vì vậy qúa trình xói mòn luôn chiếm u thế. Với các bờ đá, mức độ phá
hủy do qúa trình phong hóa và bào mòn phụ thuộc vào độ gắn kết của chúng.
Tùy thuộc vào loại hình phong hóa (hóa học hay cơ học), độ cứng, độ hòa tan của
thành phần khoáng vật, xi măng kết dính, độ xốp và điều kiện khí hậu khu vực
mỗi loại đá có mức độ bền vững riêng. Ngoài ra các đặc điểm về địa tầng, thớ
chẻ, hớng đổ cũng có ý nghĩa rất lớn trong việc quyết định cấu trúc hình thái
của khu bờ (hình 2-6). Các ví dụ minh họa có thể thấy ở vùng bờ biển của Lakes
Superoir, Huron, Ontario, đờng bờ ở đây có cấu tạo bởi loại đá rắn chắc thể
hiện rõ cấu tạo của nền địa chất
- Phong hóa cơ học là qúa trình phá hủy các đá mà không làm thay đổi
thành phần hóa học và khoáng vật của chúng. Quá trình này xảy ra do sự dao
động nhiệt độ giữa ngày và đêm (gây ra sự co dãn liên tục trong các đá), sự kết
tinh của muối và nớc trong thành phần khoáng vật, sự biến đổi của thời tiết
giữa các mùa, sự nén ép và hoạt động của sinh vật.
- Phong hóa hóa học là qúa trình phá hủy do sự thay đổi thành phần hóa học
của đá bởi các cơ chế thủy phân, hoà tan, hydrat hóa, oxy hóa-khử, cacbonat và
những phản ứng sinh hóa khác.
Bảng 2-3: Số liệu mực nớc thấp trong các hồ và cảng theo IGLD 1955 và IGLD 1985
Số liệu mực nớc thấp (m) Vị trí
IGLD 1955 IGLD 1985
Hồ Superior 182.9 183.2
Hồ Michigan 175.8 176.0
Hồ Huron 175.8 176.0
Hồ St. Clair 174.2 174.4
Hồ Erie 173.3 173.5
Hồ Ontario 74.0 74.2
Hồ St. Lawrence ở Long Sault, Ontario 72.4 72.5
Hồ St. Francis ở Summerstown, Ontario 46.1 46.2
Hồ St. Louis ở pointe Claire, Québec 20.3 20.4

Cảng Montréal ở Jetty Number1 5.5 5.6
Nguồn : Uỷ ban quản lý số liệu thủy lực Great Lake (1992)
(b) Bờ kém gắn kết, khác với bờ gắn kết, tại vùng bờ kém gắn kết các quá
trình xói lở và bồi tụ luôn chiếm u thế, nhất là ở khu vực bồi tụ cửa sông và
vùng đồng bằng ven biển. Kiểu bờ này thờng có đờng bờ bằng phẳng ít khúc
khuỷu do quá trình xói lở, bồi tụ và lắng đọng trầm tích làm các mũi đất bị bào
mòn, các doi cát đợc hình thành và xuất hiện vũng vịnh khi có đảo chắn. Dọc
theo đới ven bờ luôn tồn tại các nguồn trầm tích lớn, dới tác động của sóng và
dòng chảy môi trờng trầm tích bị xáo trộn liên tục khiến các đơn vị hình thái
vùng ven bờ biến đổi nhanh chóng. Hình 2-7 mô phỏng các dạng địa hình đợc
hình thành trong môi trờng trầm tích vùng bờ gắn kết yếu. Tiêu biểu cho kiểu
bờ này là vùng bờ Đại Tây Dơng và ven vịnh Mexico của nớc Mỹ (ngoại trừ
một số ít khu vực có kiểu bờ đá giống ở New England).


Hình 2-5: Mối tơng quan mực nớc giữa các hồ theo cao độ chuẩn (điểm 0) của IGLD 1985 đặt
tại Rimouski, Québec. Giá trị mực nớc thấp tính theo đơn vị m. (nguồn Uỷ ban quản lý số liệu
thủy lực Great Lake, 1992)


H×nh 2-6: MÆt c¾t h×nh th¸i cña c¸c bê g¾n kÕt vµ kÐm g¾n kÒt (nguån Mossa, Meisberger vµ
Morang 1992).

Hình 2-7: Các dạng địa hình dợc hình thành trong môi trờng trầm tích ven bờ. vùng bờ kém
gắn kết. Trầm tích ở đây chủ yếu là các vật liệu rời rạc (nguồn Komar, 1976).
(2) Yếu tố kiến tạo là các lực đợc sinh ra trong vỏ trái đất và lớp manti có
khả năng làm biến dạng, phá hủy đới bờ và thành tạo các vật liệu mới. Dấu hiệu
của chúng trên bề mặt trái đất là các đứt gãy, uốn nếp (bao gồm nếp lồi và nếp
lõm) (hình 2-8) và các chuyển động nâng trồi hoặc sụt lún trên quy mô lớn. Một
ví dụ điển hình là vùng bờ biển phía tây của nớc Mỹ, cấu trúc đới bờ ở đây thể

hiện rất rõ ảnh hởng của các hoạt động kiến tạo, vì vậy đờng bờ có hình thái
khác hẳn với phần phía đông nơi đợc hình thành do các qúa trình bào mòn và
lắng đọng trầm tích. Theo cách phân loại bờ biển của Shepards (1973), đặc điểm
vùng bờ nằm trên các đứt gãy là sờn rất dốc và phần chân đế nằm sâu dới
mực nớc, nguyên nhân là do nhiều khối tảng đã bị đứt gãy cắt rời khỏi sờn bờ
và lăn xuống biển để lại những khối đá dốc đứng nằm ven bờ (hình 2-9). Kiểu bờ
này đợc tìm thấy ở vùng biển California, do hoạt động của các đứt gãy khối
tảng nh Inglewood-Rose, một đới địa hào đã đợc hình thành nằm giữa vịnh
Newport và San Diego, cánh của địa hào là những bậc thềm biển đã đợc nâng
lên với các vách biển dựng đứng còn lu lại những hóa thạch minh chứng cho các
thời kỳ hoạt động kiến tạo khác nhau đã diễn ra liên tục trong một thời gian dài
(Orme 1985).
(3) Bờ núi lửa, nh chúng ta đã biết, khi núi lửa phun trào, các dòng dung
nham sẽ lan toả trên mặt đất tạo thành các gối dung nham chồng lên nhau,
nhng khi chúng bùng nổ thì toàn bộ khối núi sẽ bị sụp đổ nhanh chóng và có
thể để lại những vết lõm lớn trên bề mặt trái đất tạo thành các bồn trũng sâu.
Vì vậy, ở những vùng bờ có hoạt động núi lửa, đờng bờ thờng có hình dạng lồi
lõm (Shepard 1973). Kiểu đờng bờ này khá phổ biến ở những quần đảo núi lửa
nh Aleut (hình 2-10). Hình thái địa mạo của chúng sẽ đợc mô tả chi tiết ở
chơng 3.
b. Các qúa trình động lực tần số cao
Là các qúa trình cung cấp nguồn năng lợng cho đới bờ theo chu kỳ lặp đi
lặp lại hoặc liên tục. Trong bất cứ một cuộc điều tra khảo sát nào, vấn đề này
luôn đợc xem xét nghiêm túc vì nó liên quan đến một loạt các hoạt động diễn ra
ở ven bờ nh xói mòn, di chuyển và lắng đọng trầm tích, đồng thời chúng cũng là
nguyên nhân làm biến đổi các dạng địa hình ven bờ và những dao động tức thời
của mực nớc biển. Sự biến đổi dài hạn của mực nớc biển đợc xem xét trong
mục 2-6
(1) Sóng
(a) Sóng biển (sóng trọng lực) là nguồn năng lợng chủ yếu sinh ra các qúa

trình động lực ven bờ ở các vùng bờ biển hở. Theo cuốn Hớng dẫn bảo vệ bờ
biển, tại vùng đới bờ sóng biển có một vai trò rất quan trọng :
- Nó là một trong những yếu tố chính quyết định hình thái và thành phần
cấu tạo của bờ biển. Các nghiên cứu về sóng có ý nghĩa lớn trong công tác lập
quy hoạch, thiết kế cầu cảng, giao thông trên biển và giúp tìm ra các giải pháp
để bảo vệ bờ biển và những hoạt động liên quan đến đới bờ. Các sóng chuyển
động trên mặt nớc chủ yếu tiếp nhận nguồn năng lợng của gió, tuy nhiên
phần lớn nguồn năng lợng này sẽ bị tiêu tan ở vùng gần bờ và trên các bãi biển.
- Các con sóng là nguồn cung cấp năng lợng chính cho các qúa trình sau:
hình thành các bãi biển phân dị trầm tích trên sờn bờ ngầm, vận chuyển trầm
tích dọc bờ, xa bờ và dọc bờ. Ngoài ra hoạt động của sóng còn gây ra những lực
phá huỷ có khả năng tác động tới các công trình tại đới bờ. Để nghiên cứu bản
chất các qúa trình vật lý cơ bản liên quan đến sóng và sự lan truyền của chúng,
chúng ta cần phải tìm hiểu rõ cơ chế chuyển động của các phân tử nớc trong
khu vực ven bờ. Đây đợc xem là yêu cầu tiên quyết đối với hoạt động quản lý,
quy hoạch và thiết kế các công trình ven bờ.
(b) Năng lợng vùng ven bờ xuất hiện trên một dải tần số rộng trong đó sóng
trọng lực nằm trong giới hạn từ 1 - 30 giây (hình 2-11). Những con sóng xuất
hiện do tác động của gió địa phơng trong khu vực thờng có chu kỳ ngắn hơn 5
hoặc 6 giây, đợc gọi là sóng gió. Những con sóng có chu kỳ dài và đều hơn, có
khả năng vuợt ra ngoài vùng xuất hiện đợc gọi là sóng cờng, so với sóng gió,
sóng bão có ngọn sóng dẹt hơn. Sóng sinh ra các dòng chảy có khả năng vận
chuyển trầm tích ra xa bờ hoặc vào gần bờ hoặc song song với bờ.
(c) Chế độ sóng nói chung thay đổi theo mùa, vì vậy trắc diện của bờ biển
cũng bị biến đổi theo. Vào mùa đông, dọc theo vùng bờ biển của California và
một vài nơi khác, có thể quan sát thấy qúa trình xói lở bờ mạnh mẽ của sóng
biển, các vật liệu xói mòn sau đó đợc vận chuyển tới phần trên của sờn bờ
ngầm, gặp điều kiện thuận lợi chúng tích đọng hình thành doi cát ngầm. Đến
mùa hè, khi khí hậu bắt đầu trở nên ôn hòa và ấm hơn, những con sóng sẽ lại
đa những vật liệu bào mòn trở lại bờ bồi tụ những nơi xung yếu tạo nên các bãi

cát (Bascom 1964).
(d) Do giới hạn nội dung của cuốn sách, trong phần này chúng tôi không đi
sâu vào trình bày những nghiên cứu chi tiết về sóng biển. Nếu bạn đọc muốn tìm
hiểu thêm về vấn đề này, xin đợc giới thiệu cuốn Sóng biển và Bờ biển của
Bascom, 1964. Những mô tả khái qúat về cơ chế hoạt động của sóng biển sẽ đợc
đề cập ở phần EM 1110-2-1502, ngoài ra độc giả có thể tìm đọc các cuốn sách
của Kinsman (1965), Horikawa (1988) và Le Méhauté (1976). Phơng pháp xử lý
và sử dụng số liệu sóng và mực nớc sẽ đợc trình bày trong phần EM 1110-2-
1414. Các vấn đề liên quan đến việc đánh giá chất lợng số liệu sóng đối với
những ngời sử dụng sẽ đợc đề cập ở chơng 5 của cuốn sách.
(2) Thủy triều
(a) Một trong những nguyên nhân chính làm biến đổi mực nớc biển là do
hiện tợng thủy triều thiên văn. Thủy triều là hiện tợng nâng lên và hạ xuống
có chu kỳ của mực nớc do ảnh hởng của các lực hút giữa trái đất, mặt trăng và
mặt trời. Nh chúng ta đã biết, trái đất của chúng ta không hoàn toàn là biển và
đại dơng cho nên những dao động triều theo chu kỳ ở mỗi một nơi lại khác
nhau và phụ thuộc vào các chu kỳ dao động tự nhiên của thủy vực chứa nớc
(Komar 1976). Dựa vào chu kỳ dao động, thuỷ triều đợc phân làm 3 loại : nhật
triều (một lần nớc lên và nớc xuống trong ngày), bán nhật triều (hai lần nớc
lên nớc xuống trong ngày), thủy triều hỗn hợp (hai lần nớc lên nớc xuống với
độ cao của mực triều khác nhau) (hình 2-12). ở khu vực đới bờ, do có sự đa dạng
về địa hình, độ sâu, kiểu trầm tích và các lớp biên nên thủy triều tại các vùng
bờ diễn biến rất phức tạp. Dựa vào các hằng số điều hòa thiên văn, ngời ta có
thể dự đoán độ cao của thủy triều. Hàng năn Cục khảo sát Biển Quốc gia đều
cho ra đời các cuốn bảng thủy triều của phần bán cầu Tây (phụ lục F). Để tự
trang bị thêm các kiến thức đại cơng và lý thuyết về thủy triều, đọc giả có thể
tìm đọc các cuốn sách giáo khoa về vật lý biển nh của Von Arx (1962) hay
Knauss (1978), các phơng pháp phân tích thủy triều của Dronkers (1964) và
Godin (1972)
(b) Đối với các qúa trình địa chất ven bờ, thủy triều có vai trò quan trọng

gấp 3 lần. Thứ nhất, nó ảnh hởng gián tiếp thông qua các dao động của mực
nớc đến các vùng bờ chịu tác động của năng lợng sóng. Tại những vùng có dao
động triều lớn, độ chênh lệch giữa hai con nớc (nớc lớn và nớc ròng) có thể
đạt tới 10m và sự di chuyển đờng bờ có thể đạt tới vài km. Hiện tợng này có ý
nghĩa lớn về mặt sinh học do hệ sinh thái của các bãi triều phụ thuộc vào số lần
ngập và phơi của chúng. Theo quan điểm địa chất, các dao động triều có ảnh
hởng đến sự hình thành, tồn tại và phát triển của các bãi triều.
(c) Thứ hai, các dòng triều bản thân chúng cũng có khả năng gây xói mòn và
vận chuyển trầm tích, càng gần bờ dòng triều trở nên mạnh hơn và chúng chiếm
vai trò quan trọng trong hoàn lu của khu vực. Do tính chất xoay chiều của sóng
thủy triều ở nhiều khu vực (nhất là các biển nội lục và biển kín), các dòng chảy
sinh ra khi triều lên và triều xuống thờng theo những hớng khác nhau, sinh
ra các chuyển động d liên quan tới qúa trình vận chuyển và lắng đọng trầm
tích (Carter 1988). Tại các vùng cửa sông hay lạch triều, sự bất đối xứng trong
không gian của triều lên và triều xuống có thể gây ra qúa trình vận chuyển tịnh
của nớc và trầm tích.
(d) Thứ ba, thủy triều tạo ra qúa trình lu thông nớc trong vịnh triều, ngay
cả ở những vùng bờ biển có thủy triều thấp nh vịnh Mexico, ngời ta vẫn tìm
thấy các vịnh triều. Đây là một qúa trình khá quan trọng bởi nó liên quan đến
sự ngắt quãng và đổi hớng của các lạch triều đồng thời hình thành nên các bãi
triều ngầm ven bờ. Sự trao đổi của nớc trong các vịnh có ý nghĩa lớn đối với các
chu trình sống của nhiều loài sinh vật biển.

Hình 2-11: Sự phân bố năng lợng sóng trên đại dơng (Kinsman 1965)
(3) Sự phân loại đờng bờ theo nguồn gốc năng lợng
(a) Davies (1964) dã áp dụng cách phân loại này cho các vùng bờ biển khác
nhau dựa trên các dao động thủy triều đặc trng. Trên cơ sở sự phân loại của
Davies, Hayes (1979) đã phát triển và phân chia thành 5 loại triều đặc trng
cho đới ven bờ :
- Triều nhỏ : <1m

- Triều thấp trung bình : 1-2m
- Triều cao trung bình : 2- 3,5m
- Triều lớn thấp : 3,5 5m
- Triều lớn : >5m
Tuy nhiên, cách phân loại này chỉ phù hợp với vùng bờ có năng lợng sóng
yếu và bờ bồi tụ
(b) Nh đã nói ở trên, sóng đợc xem là một trong những nguồn năng lợng
quan trọng chi phối sự biến đổi hình thái đờng bờ, do vậy các nhà nghiên cứu
đã cố gắng đa yếu tố này vào xem xét trong qúa trình phân loại đờng bờ. Theo
đó, dựa vào mối tơng quan giữa dao động thủy triều với chiều cao trung bình
của sóng, các nhà khoa học đã đa ra 5 kiểu đờng bờ (hình 2-13) (Nummerdal
và Fischer 1978; Hayes 1979; Davis và Hayes 1984).
- Kiểu 1 : Đờng bờ có chế độ thủy triều chiếm u thế (cao)
- Kiểu 2 : Đờng bờ có chế độ thủy triều chiếm u thế (thấp)
- Kiểu 3: Đờng bờ có nguồn năng lợng hỗn hợp (trong đó năng lợng thủy
triều chiếm u thế)
- Kiểu 4 : Đờng bờ có nguồn năng lợng hỗn hợp (trong đó năng lợng sóng
chiếm u thế)
- Kiểu 5 : Đờng bờ có chế độ sóng chiếm u thế
(c) Theo cách phân loại trên, các vùng đảo ven bờ đợc xếp vào kiểu 3, trong
đó thủy triều chiếm u thế, chú ý rằng, loại bờ này bao trùm các dải sóng và
thủy triều khác nhau. Trên thực tế, ở quy mô năng lợng nhỏ vẫn luôn tồn tại sự
cân bằng mỏng manh giữa các lực, và sự phân loại theo mối tơng quan năng
lợng giữa sóng và thủy triều nhìn chung không có sự khác biệt lớn về các thông
số liên quan. Ngoài ra, các lạch triều đôi khi cũng đợc phân loại theo cách này.
(d) Theo nhiều nghiên cứu khác nhau đợc thực hiện sau đó, phơng pháp
phân tích dựa trên đặc điểm sóng và thủy triều của khu vực còn cha đầy đủ bởi
ngoài các yếu tố thủy lực, hình thái đờng bờ và tính chất hoạt động của các lạch
triều còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nh (Davis và Heyes 1984;
Nummerdal và Fischer 1978):

- Cấu tạo địa chất và điều kiện tự nhiên
- Thể tích triều
- Nguồn trầm tích
- ảnh hởng của dòng chảy sông
- Độ sâu của các vịnh biển
- Điều kiện khí tợng và ảnh hởng của front bão

Hình 2-12: Đồ thị biểu diễn các kiểu triều
(4) Khí tợng
Khí tợng là những nghiên cứu về sự biến đổi của các hiện tợng khí quyển
theo không gian và thời gian. Khí hậu là các yếu tố khí tợng diễn ra trong thời
gian dài tại một khu vực nào đó đợc đánh giá dựa trên những số liệu thống kê
và trung bình, ví dụ nh gió, nhiệt độ, độ ẩm, lợng ma, độ bay hơi, mức độ
phong hóa hóa học và các tính chất của nớc biển. Các điều kiện khí hậu luôn có
ảnh hởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới đới bờ, chẳng hạn nh sự hình thành sóng
gió hoặc sóng bão (do các cơn bão xa hàng nghìn km). Năm 1976 Fox và Davis đã
giới thiệu một số mô hình thời tiết và các quá trình động lực đới bờ. Sau đó,
Chơng trình nghiên cứu Sóng biển (Wave Information Studies Program WIS)
do USACE thực hiện đã đa ra những phân tích về trờng gió và trờng khí hậu
trên biển (phụ lục D). Năm 1988 Hsu đã tổng quan cơ sở đại cơng khí tợng đới
bờ.
(a) Gió : gió đợc sinh ra do sự biến đổi áp suất và sự chênh lệch theo
phơng ngang của khí áp khác nhau trong một khu vực. Hoạt động của gió diễn
ra trên quy mô khác nhau từ toàn cầu đến địa phơng, hoặc kéo dài một cách ổn
định hoặc chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn khi xảy ra giông bão.
(b) Những tác động trực tiếp đó là vai trò tác nhân của gió trong qúa trình
bào mòn, di chuyển và tích tụ trầm tích ở đới ven biển. Theo Bagnold (1954) giữa
tốc độ gió và tốc độ vận chuyển trầm tích có mối quan hệ tỉ lệ, những nghiên cứu
ban đầu về sự phân dị và độ lớn của trầm tích đã cho thấy, có hai dạng địa hình
đới ven bờ là sản phẩm của các qúa trình do gió gây ra. Loại thứ nhất là các cồn

cát ven biển, đây là dạng địa hình đợc hình thành do qúa trình di chuyển và
tích đọng trầm tích của gió (Pethick 1984), loại này có nhiều hình dạng khác
nhau tuỳ thuộc vào một số yếu tố nh kiểu trầm tích, địa hình, hớng gió, tốc độ
gió và thời gian thổi. Loại thứ hai là các dạng địa hình thổi mòn, thờng xuất
hiện ở các khu vực có lớp phủ thực vật kém dễ chịu tác động bào mòn của gió
(xem chơng 3).
(c) Những tác động gián tiếp chính là ứng suất của gió lên khối nớc trong
biển và đại dơng sinh ra sóng và các dòng hải lu.
(d) Gió đất/biển. Sự thay đổi các loại gió khác nhau trong thời gian một ngày
đêm là do sự chênh lệch về nhiệt độ giữa biển và lục địa. Vào ban ngày, nhất là
vào mùa hè, nhiệt độ trong lục địa thờng tăng nhanh làm làm không khí bị
giãn nở bay lên cao và hình thành khu vực có tầng áp suất thấp so với tầng khí
áp trên biển và đại dơng. Sự chênh lệch áp suất này đã tạo ra hớng gió từ biển
thổi vào lục địa . Đến đêm, khi nhiệt độ trong lục địa giảm thì nhiệt độ trên biển
và đại dơng lại giảm chậm hơn nên khối không khí trên mặt biển bị dâng cao
và xuất hiện hớng gió mới thổi từ lục địa ra biển. Tốc độ của những cơn gió này
ít khi lớn hơn 8m/s (15knots) vì vậy chúng không có ảnh hởng nhiều tới hình
thái đờng bờ mặc dù đôi chỗ chúng ta vẫn có thể quan sát thấy một vài hoạt
động di chuyển trầm tích, nhất là trên các bãi biển, nhng cờng độ hoạt động
không đáng kể (Komar 1976).
(e) Sự lên xuống của mực nớc. Do tác động của gió ở khu vực gần bờ lớp
nớc trên mặt biển và đại dơng có xu hớng dồn về phía bờ trong khi lớp nớc
dới sâu lại có xu hớng chuyển động ra biển. Nếu tác động của gió kéo dài với
cờng độ lớn có thể dẫn đến qúa trình dâng cao của mực nớc ven bờ và ngợc
lại khi gió hớng ra khơi, mực nớc gần bờ sẽ bị giảm xuống.
(d) Thủy triều giả (seiches). Đây là một hiện tợng dao động đứng thờng
xuất hiện ở biển hồ, cửa sông và các vùng biển nhỏ do sự biến đổi đột ngột áp
suất của không khí hay khi xuất hiện giông bão và thủy triều trong khu vực, lúc
đó khối nớc trong thủy vực sẽ bị dao động theo kiểu một bát nớc bị sóng sánh.

Hình 2-13: Sự phân loại đờng bờ theo nguồn gốc năng lợng (Hayes 1979)

(5) Bão nhiệt đới
Theo định nghĩa, sự di chuyển của các cơn gió xoáy theo chiều kim đồng hồ
(ở bán cầu Nam) hoặc ngợc chiều kim đồng hồ (ở bán cầu Bắc) về vùng trung
tâm áp thấp đợc gọi là lốc (Gove 1986). Bão nhiệt đới là cách gọi chung của hiện
tợng áp thấp nhiệt đới và gió xoáy trên quy mô lớn (quy mô Synop- là một hệ
thống thời tiết trên quy mô lớn khác với các hiện tợng thời tiết mang tính địa
phơng nh các cơn giông) xảy ra ở vùng nhiệt đới. Theo đó, lốc nhiệt đới là
những cơn bão mạnh có cờng độ lớn với tốc độ gió trong cơn bão có thể vợt qúa
90m/s (175 knots hoặc 200mph) và kèm theo ma xối xả (Huschke 1959). Theo
quy ớc, khi tốc độ gió đạt 33m/s (74mph) bão nhiệt đới đợc gọi là cuồng phong
nếu xảy ra ở vùng Đại Tây Dơng và đông Thái Bình Dơng hoặc là bão nhiệt
đới nếu xảy ra ở vùng tây Thái Bình Dơng (Philippin và biển Đông) hoặc là lốc
nếu xảy ra ở ấn Độ Dơng
(a) ảnh hởng của bão nhiệt đới có thể gây xói mòn bờ biển, phá hủy đờng
bờ do sự dâng cao của mực nớc, sức gió và sự suy giảm áp suất không khí kéo
dài trên hàng trăm km hoặc gây những thiệt hại nặng nề về tài sản, con ngời
và làm di chuyển khối lợng lớn trầm tích ven bờ. Ví dụ nh cơn bão xảy ra ở
vịnh Mexico năm 1900 đã làm ngập lụt toàn bộ đảo Galveston và cớp đi sinh
mạng của 6.000 ngời. Tháng 9/1938, một cơn bão lớn đã đổ bộ vào đảo Long
Island và New England làm chết 600 ngời, đồng thời phá hủy toàn bộ các vùng
dân c ven biển phía nam của đảo Rhode Island (Minsinger 1988), những ngời
sống sót kể lại các con sóng cao 50 feet đã quét sạch các đê chắn sóng của vùng
Rhode Island (Allen 1976). Ngày 21 tháng 9 năm 1989, một cơn cuồng phong đã
tràn vào phần lục địa của Mỹ, gần vùng Charleston, SC gây thiệt hại tới 4 triệu
đô la, làm xói mòn nhiều vùng đê biển và thay đổi cấu tạo địa chất của một vùng
rộng lớn (kéo dài 180km về phía bắc và 50km phía nam) (Davidson, Dean và
Edge 1990; Finkl và Pilkey 1991). Theo điều tra nghiên cứu của Simpson và
Riehl (1981) và của Neumann và nnk (1987) về ảnh hởng của những cơn bão

nhiệt đới ở Mỹ, một danh mục các khu vực có nguy cơ xảy ra trợt đất ở vùng
ven biển đã đợc thành lập. Việc xác định vị trí của các tâm bão xảy ra trong
khoảng thời gian xảy ra từ năm 1971 đến 1986 đã đợc Neumann và nnk (1987)
thực hiện, trớc đó Tennehill (1956) đã xác định đợc vị trí các tạm bão xảy ra
trớc những năm 50 ở tây bán cầu. Trên cơ sở đó sơ đồ hớng đi của bão nhiệt
đới đợc xác lập (hình 2-14).
(b) Tại Trung tâm khí tợng Quốc gia của Mỹ, Quy mô Saffir-Simpson đợc
sử dụng trong 20 năm cho việc so sánh cờng độ của lốc nhiệt đới (bảng 2-5).
Theo tốc độ gió cực đại, lốc nhiệt đới đợc chia làm 5 loại.
(c) Trong thời gian bão xuất hiện và có những xáo động bất thờng về thời
tiết, mực nớc biển bị biến đổi do hai nguyên nhân:
- áp suất của khí quyển. áp suất của khí quyển có mối quan hệ ngợc chiều
với mực nớc biển. Khi áp suất tăng thì mực nớc hạ để áp lực trên đáy biển
luôn đợc duy trì cân bằng, vì vậy khi áp suất giảm, thì mực nớc tăng. Tỉ lệ
tơng quan là 0.01m cho mỗi millibar chênh lệch áp suất và ở những khu vực
chịu ảnh hởng của bão nhiệt đới và cuồng phong, sự tăng giảm áp suất có thể
làm nớc biển dâng cao tới 1,5m (Carter 1988).
Nớc dâng do bão: ở những vùng nớc nông, hoạt động của gió có thể đẩy các
khối nớc di chuyển vào gần bờ hoặc kéo ra xa bờ. Sóng bão sinh ra do sự kết
hợp giữa gió và khí áp thấp, làm mực nớc ven bờ có thể dâng cao một vài mét,
gây ngập lụt các vùng ven biển. Cơ quan cứu hộ Liên bang Mỹ (FEMA) xác định
mực lũ có thể xảy ra tại các khu vực ven biển, trong đó bao gồm sự dâng cao mực
nớc do sóng bão với chu kỳ trở lại 100 năm. Với những trờng hợp mực nớc
dâng không đáng kể, các bản đồ phòng chống thiên tai vẫn nên thờng xuyên
đợc cập nhật (National Research Council 1987). Nh vậy, ngoài sức gió, ảnh
hởng sóng bão có thể làm mực mớc ven bờ bị dâng cao tạm thời tới hàng chục
centimét. Những phân tích dự báo về độ cao của sóng sẽ đợc trình bày chi tiết
trong phần EM 1110-2-1412.
Bảng 2-4: Những khoản tiền bảo hiểm thiên tai lớn mà các công ty bảo hiểm Mỹ phải chi trả từ
năm 1938 đếm năm 1992

Thời gian Thiên tai (vùng và các khu vực chịu ảnh hởng lớn) Thiệt hại tính bằng tiền (triệu đô la)

8/1992 Cơn cuồng phong Andrrew (Florida, Louisiana) 16.500
9/1989 Cơn cuồng phong Hugo (S.Carolina) 4.195
3/1993 Bão mùa đông (24 bang, đới ven biển California) 1.750
10/1991 Oakland, CA 1.700
9/1992 Cơn cuồng phong Iniki (Hawaiian Is) 1.600
10/1989 Loma Prieta, Ca, Động đất 960
12/1983 Bão mùa đông, 41 bang 880
4-5/1992 Los Angeles 775
4/1992 Gios, ma đá, lốc xoáy, bão, ngập lụt (Texas và
Oklahoma)
760
9/1979 Cơn cuồng phong Frederic (Long Island, Rhode Island) 753
9/1938 Cơn cuồng phong Great New England (Long Island,
Rhode Island, Connecticut, Massachusett)
400
Nguồn : thời báo New york, 28/12/1993


Hình 2-14: Hớng đi của các cơn bão nhiệt đới trên thế giới (Cole 1980)
Bảng 2-5: Quy mô cờng độ Saffir-Simpson
Số kiểu áp suất trung
tâm (mllibar)
Tốc độ gió
(mile/giờ)
Tốc độ gió
(m/giây)
Sức bão
(ft)

Sức bão
(m)
Mức phá hủy

1
980
74 95 33 42 4 5 ~ 1.5 Rất nhỏ
2 965 979 96 110 13 49 6 8 ~ 2 2.5 Trung bình
3 945 964 11 130 50 58 9 12 ~ 2.6 3.9 Mạnh
4 920 944 131 155 59 69 13 18 ~ 4 5.5 Rất mạnh
5 < 920 > 155 > 69 > 18 > 5.5 Gây thảm
họa
Nguồn Hsu (1998) và Simpson, Riehl (1981)
(6) Bão ngoại nhiệt đới
Bão ngoại nhiệt đới là những cơn lốc liên quan đến sự di chuyển của front
khí ở những vùng vĩ độ cao và trung bình (Hsu 1988).
Mặc dù các trận cuồng phong đổ bộ vào bờ biển Đại Tây Dơng của nuớc Mỹ
đều là những cơn bão mạnh nhng các cơn bão cực nhiệt đới xảy ra vẫn yếu hơn,
tuy nhiên chúng vẫn có khả năng phá hủy tàu thuyền, gây xói lở bờ và ảnh
hởng đến tính mạng con ngời, tên thờng gọi là bão mùa đông hoặc bão đông
bắc. Những cơn bão này rất khó xác định, tốc độ gió của chúng cũng không lớn
bằng các cơn cuồng phong, chúng di chuyển khá chậm vì vậy thờng sinh ra
những con sóng cao vợt qúa độ cao của các con sóng do bão nhiệt đới (Dolan và
Davis 1992).
(a) Phần lớn các cơn bão đông bắc xuất hiện ở vùng biển Đại Tây Dơng vào
tháng 12 cho tới tháng 4. Theo những nghiên cứu của Dolan và Davis (1992) về
lịch sử bão cực nhiệt đới, các cơn bão xảy ra vào khoảng tháng 10 và tháng giêng
tại vùng bờ đông bắc là những cơn bão mạnh nhất.
b) Tháng 10 năm 1991 cơn bão đông bắc có tên gọi là bão Halloween xảy ra ở
vùng bờ biển Đại Tây Dơng đợc biết đến là một cơn bão ngoại nhiệt đới có sức

phá hủy lớn nhất. Vào ngày 30 tháng 10, một luồng không khí áp suất thấp cha
từng có 972mb đã tràn vào vùng bờ biển với sức gió 40-60knot và thổi liên tục
không ngừng trong suốt 48 tiếng đồng hồ khiến biển động mạnh, nớc dâng tàn
phá nhiều khu vực rộng lớn (Dolan và Davis 1992). Một cơn bão nổi tiếng khác là
Ash Wednesday xảy ra vào năm 1962 đã cớp đi sinh mạng của 33 ngời và gây
nhiều thiệt hại lớn về tài sản.
(c) Đầu năm 1983, vùng bờ biển phía nam của California đã chịu sự công
phá của một cơn bão lớn cha từng xảy ra trong vòng 100 năm, toàn bộ vùng bờ
biển đã bị phá hủy và xói lở mạnh mẽ. Đúng vào thời điểm xảy ra cơn bão, tháng
1 năm 1983 cũng là thời kỳ triều lên khiến các vách biển ở SanDiego bị lùi sâu
vào lục địa tới 5m. Theo lập luận của Kuhn và Shepard (1984), nguyên nhân
chính dẫn đến sự biến đổi thời tiết bất thờng này là do ảnh hởng của hoạt
động phun trào của núi lửa El Chichon ở bán đảo Yucatan vào tháng 3 năm 1982
và đây là cơn bão lớn nhất kể từ năm 1884.
(d) Vào thời gian đó, những thông tin dự báo thời tiết về ảnh hởng của bão
ngoại nhiệt đới còn rất hạn chế do thiếu các phơng tiện kỹ thuật hiện đại. Vì
vậy, việc dự báo các cơn bão xa luôn là một yêu cầu tất yếu để phục vụ cho
những công tác quản lý và quy hoạch đới bờ, phòng chống thiên tai và bảo vệ tài
sản và sinh mạng con ngời.
c. Các yếu tố sinh học
Đới ven bờ là khu vực diễn ra nhiều hoạt động sống của sinh vật. Các hoạt
động này có thể giữ vai trò quan trọng trong cấu tạo địa chất của một vài khu
vực, song cũng có thể chẳng có ý nghĩa gì ở một vài khu vực khác. Ví dụ sự phát
triển của các rạn san hô ven bờ vừa bảo vệ bờ biển vừa mở rộng bờ hay hoạt động
sống của những tổ chức sinh vật ở chân vách có thể làm phá hủy các vách biển.
Một số loài sinh vật khác do có cấu tạo xơng là canxi khi chết xác của chúng trở
thành nguồn trầm tích vụn cung cấp cho các qúa trình trầm tích ven bờ, đôi khi
chúng trở thành nguồn trầm tích chính cho các hoạt động trầm tích ngay tại khu
vực đó. Ngoài ra sự có mặt của các loài thực vật nh rong, tảo, cỏ biển cũng góp
phần xây dựng và bảo vệ bờ biển nhờ khả năng lu giữ và ổn định trầm tích của

chúng. ở các vùng đất ngập nớc hay vùng cửa sông ven biển, sự phát triển của
các loài thực vật thủy sinh đã trở thành các bẫy trầm tích mịn, cản trở qúa trình
di chuyển trầm tích và làm lấp đầy thủy vực (nếu có sự cân bằng ổn định giữa
nguồn cung cấp trầm tích và sự biến đổi của mực nớc biển). Đặc biệt, sự xuất
hiện của một số loài tảo có kích thớc lớn có thể trở thành nguyên nhân gây ra
xói lở và làm di chuyển các vật liệu hạt thô nh cuội, sỏi. Với các khu bờ đợc
hình thành do hoạt động của sinh vật sẽ đợc đề cập cụ thể ở chơng 3. Chơng
4 là các qúa trình cửa sông, delta do ảnh hởng của các yếu tố sinh học.
2-6. Sự biến đổi của mực nớc biển
a. Các khái niệm cơ bản
(1) Khái quát