Địa mạo là một khoa học liên ngành và hệ thống, nghiên cứu địa hình và các cảnh quan của chúng, cũng như các quá trình tạo ra và làm thay đổi chúng (Báo cáo khoa học)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

BÁO CÁO KHOA HỌC

BƯỚC ĐẦU TÌM HIỂU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Vũ Văn Phái
Sinh viên:

Lê Thị Hồng Phượng

Lớp:

K54 Địa lý – môi trường biển

Hà Nội, 04/2013


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS.TS. Vũ Văn Phái –
người thầy đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện
báo cáo.
Em cũng xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới tất cả các thầy cô trong khoa Địa
lý, đặc biệt là các thầy trong bộ môn Địa mạo đã dạy dỗ và cho em những
kiến thức vững chắc trong suốt thời gian học tập tại trường.
Cuối cùng em xin có lời cảm ơn với các anh chị Nghiên cứu sinh trong
bộ môn Địa mạo đã có những sự giúp đỡ và lời động viên em trong suốt thời
gian qua.
Vì thời gian và kiến thức bản thân còn hạn chế nên bài báo cáo không

thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng
góp của các thầy, cô cùng các anh, chị để bài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 04 /2013
Sinh viên

Lê Thị Hồng Phượng

2


MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................. 3
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA MẠO TRUYỀN THỐNG. ................... 8
1.1.

Phân tích hình thái - động lực. ...................................................................... 8

1.2.

Phân tích trắc lượng hình thái. ...................................................................... 8

1.3.

Phân tích hình thái – thạch học. .................................................................... 9

1.4.

Ưu điểm và hạn chế của địa mạo truyền thống. ............................................ 9

CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYÊN NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG
ĐƯỜNG BỜ............................................................................................................ 10
2.1.

Phương pháp công nghệ. ............................................................................. 10

2.2.

Nhóm phương pháp định lượng và bán định lượng. ................................... 11

2.2.1. MÔ HÌNH BRUUN....................................................................................... 11
2.2.2. XÂY DỰNG CHỈ SỐ MỨC ĐỘ TỔN THƯƠNG BỜ BIỂN – CVI. ........................ 17
2.2.3. MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG DỄ BỊ TỔN THƯƠNG BỜ MỜ (FUZZY
COASTAL VULNERABILITY ASSESSMENT MODEL-FCVAM) ................................... 20

KẾT LUẬN ............................................................................................................. 22
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 23

3


MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết
Bờ biển là một môi trường đa dạng và nhạy cảm nhất trong các đới cảnh
quan bởi lẽ nơi đây có sự giao lưu, tiếp xúc của tất cả các quyển có trên Trái
Đất: thủy quyển, thạch quyển, khí quyển và sinh quyển, trong đó bao gồm cả
con người. Nó tạo ra không gian sống, sinh hoạt, sản xuất, vui chơi giải trí
cho con người từ những công trình xây dựng như nhà cửa, cảng biển, khu du
lịch nghỉ mát, khu bảo tồn thiên nhiên... Ngày nay, sức ép lên đới bờ biển

ngày một gia tăng bởi nhiều tác nhân, bao gồm cả tự nhiên và nhân sinh, gây
ra sự biến động đường bờ ngày càng lớn mà hiện tượng chính là sự xói lở bồi tụ bờ. Những hoạt động làm gia tăng nguy cơ và tốc độ xói lở của đường
bờ, chẳng hạn khai thác khoáng sản ven biển, xây dựng các công trình trên bờ
biển, xây dựng đập, hồ chứa trên sông làm giảm nguồn trầm tích đưa ra
biển... Tác nhân tự nhiên bao gồm nhiều yếu tố như sóng, gió, thủy triều...
Bài toán về sự biến động đường bờ chưa bao giờ hết nóng, đặc biệt là sự xói
lở bờ bởi nó gây ra những tổn thất lớn về kinh tế - xã hội như bồi lấp cửa
sông, cảng biển, phá hủy nhiều công trình kinh tế ven bờ, phá vỡ nhiều cấu
trúc hệ sinh thái ven biển như rừng ngập mặn, gây khó khăn cho hoạt động
sản xuất, đời sống người dân vùng ven biển… Các nhà khoa học đã đưa ra rất
nhiều những phương pháp nghiên cứu nhằm theo dõi, dự báo chính xác hơn
mức độ, quy mô xói lở bờ, từ đó có kế hoạch quản lý đới bờ hợp lý, phục vụ
cho sự phát triển bền vững, ổn định cả về mặt tự nhiên lẫn nhân sinh. Để áp
dụng những phương pháp này một cách chính xác và mang lại hiệu quả cần
phải hiểu được nội dung, cách thực hiện cũng như ưu, nhược điểm của từng
phương pháp. Trong khuôn khổ một bài báo cáo khoa học “Bước đầu tìm
hiểu một số phương pháp nghiên cứu biến động đường bờ” sinh viên xin tổng
hợp và trình bày một số phương pháp nghiên cứu thường được sử dụng và
mang lại hiệu quả cao cùng những ưu, nhược điểm của chúng, bao gồm nhóm
các phương pháp truyền thống và nhóm các phương pháp định lượng và bán
định lượng hiện nay đang được sử dụng rất phổ biến.
4


Cơ sở phương pháp luận.
Đến nay, cùng với sự phát triển theo thời gian của khoa học địa mạo, đã
có một số định nghĩa về lĩnh vực khoa học này. Gần đây, Hội Địa mạo Quốc
tế đã đưa ra định nghĩa như sau: Địa mạo là một khoa học liên ngành và hệ
thống, nghiên cứu địa hình và các cảnh quan của chúng, cũng như các
quá trình tạo ra và làm thay đổi chúng.

Từ định nghĩa trên cho thấy, nghiên cứu sự biến đổi địa hình mặt đất nói
chung và nghiên cứu biến đổi địa hình bờ biển nói riêng là một trong những
nội dung không thể thiếu trong địa mạo học nói chung và địa mạo bờ biển nói
riêng. Do đó, trong nghiên cứu biến động đường bờ không thể tách khỏi
nghiên cứu địa mạo.
Xem đối tượng nghiên cứu, cụ thể ở đây là đới bờ, như một hệ thống
hoàn chỉnh mà mỗi thành phần trong hệ thống ấy đều có mối liên quan mật
thiết với nhau, tác động đến một thành phần này thì sẽ làm thay đổi cả hệ
thống. Tiếp cận hệ thống cũng là một trong những cách tiếp cận cơ bản nhất
trong nghiên cứu địa mạo học và đây sẽ là cơ sở phương pháp luận được sử
dụng xuyên suốt quá trình làm việc. Phân tích hệ thống cho phép ta có cái
nhìn toàn diện và đầy đủ hơn về đối tượng, vấn đề đang nghiên cứu nhưng
cũng bắt buộc chúng ta phải xem xét đầy đủ về đối tượng, tránh bỏ qua một
mối liên hệ nào đó của đối tượng với những khách thể khác.
Theo cơ sở phương pháp luận này, đới bờ được xem như một hệ thống
mở nằm trong hệ thống khoa học Trái Đất. Trong quá trình tiến hóa, đới bờ
luôn chịu tác động tương hỗ qua lại giữa các thành phần của hệ (chủ quan)
cũng như sự trao đổi của cả hệ đối với các hệ lân cận khác (khách quan).
Theo sơ đồ khái quát về mối quan hệ giữa các yếu tố ở đới bờ, muốn quản lý
thống nhất đới bờ cần hiểu rõ những biến động của quá trình bờ đã, đang và
sẽ xảy ra ở đây như thế nào. Và biểu hiện cụ thể của những biến đổi này
chính là hoạt động xói lở và bồi tụ. Sự phát triển của địa hình bờ phụ thuộc
vào sự tương tác của nhiều nhân tố cả từ phía biển và phía lục địa. Các nhân
5


tố này phải được phân tích và đánh giá một cách đầy đủ theo đúng tinh thần
của phân tích hệ thống.

Hình 3. Sơ đồ khái quát mối quan hệ giữa các yếu tố ở đới bờ biển

Như vậy, nhìn nhận một cách tổng quan nhất ta có thể xếp các phương
pháp vào 2 nhóm lớn như sau:

6


Hình thái – động
lực

Nhóm phương pháp
địa mạo truyền
thống

Trắc lượng hình
thái

Hình thái – thạch
học

Phương pháp
nghiên cứu

Nhóm phương pháp
chuyên nghiên cứu
biến động

Phương pháp công
nghệ: viễn thám GIS

Các mô hình toán

định lượng và bán
định lượng

Hình 2. Sơ đồ các nhóm phương pháp nghiên cứu biến động đường bờ
Mục tiêu
Nêu lên một số phương pháp nghiên cứu đường bờ truyền thống và hiện
đại cùng những ưu điểm và hạn chế.
Nội dung
Báo cáo được trình bày theo các mục chính như sau:
-

Mở đầu

-

Các nhóm phương pháp nghiên cứu biến động đường bờ
+ Nhóm địa mạo truyền thống
+ Nhóm chuyên nghiên cứu biến động

-

Kết luận

7


Chương 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA MẠO TRUYỀN THỐNG
1.1.

Phân tích hình thái - động lực.

Thực chất đây là phương pháp hình thái – nguồn gốc, nhưng do địa hình

bờ biển đều được hình thành chủ yếu do các tác nhân động lực của biển, như
sóng và dòng chảy do nó sinh ra, thủy triều, hoặc có sự kết hợp của cả sóng
và thủy triều hoặc giữa biển và sông. Giữa hình thái địa hình bờ biển và các
nhân tố động lực thành tạo chúng có mối liên quan rất mật thiết với nhau theo
quan hệ nhân – quả. Chẳng hạn nếu có một đoạn bờ nào đó từ tích tụ chuyển
sang xói lở thì hằn dòng vật chất ở đó đã giảm đi so với khả năng vận chuyển
của dòng năng lượng hoặc dòng năng lượng được tăng lên... Trong trường
hợp đó thường được gọi là thiếu hụt trầm tích.
Đặc điểm hình thái của chúng sẽ cho phép ta đoán được một số đặc
điểm về nguồn gốc, sự phát triển cũng như động lực địa hình. Chẳng hạn,
hướng của dòng bồi tích có thể phán đoán theo hướng phát triển của các mũi,
doi cát, sự lệch của các cửa sông không lớn, sự lấp đầy các góc lõm vào của
đường bờ hay sự tăng chiều rộng của dải tích tụ...

1.2.

Phân tích trắc lượng hình thái.
Đây là một trong những phương pháp nghiên cứu địa mạo truyền thống

và mang lại hiệu quả cao. Tài liệu sử dụng trong phương pháp này là các bản
đồ địa hình và năm xuất bản khác nhau của vùng nghiên cứu. Dựa vào bản đồ
địa hình và quan sát thực tế có thể cho ta thấy bờ biển dốc hay thoải. Trên cơ
sở độ mau – thưa của các đường bình độ có thể thấy được hình dạng của địa
hình. Vì độ chia cắt của địa hình bờ biển rất yếu nên độ nghiêng rất nhỏ,
thường được tính bằng %. Dựa vào độ nghiêng của bãi biển có thể chia ra các
mức:
Nghiêng: tan  > 0,01
Nghiêng thoải: tan  = 0,01 – 0,001

8


Hơi nghiêng: tan  = 0,001 – 0,0001
Gần nằm ngang: tan  < 0,0001

1.3.

Phân tích hình thái – thạch học.
Cơ sở của phương pháp này dựa trên mối liên quan chặt chẽ giữa đặc

điểm hình thái với các tính chất của vật liệu (đất đá gắn kết hay bở rời, kích
thước hạt...) tạo nên chúng. Chẳng hạn độ dốc của bãi phụ thuộc rất nhiều
vào kích thước hạt. Hạt càng thô độ dốc của bãi càng lớn.
- Độ dốc 20 tương ứng đường kính trung bình Md = 0,12mm
- Độ dốc 80 tương ứng đường kính trung bình Md = 0,5mm
- Độ dốc 120 tương ứng đường kính trung bình Md = 2mm
- Độ dốc 150 tương ứng đường kính trung bình Md = 5mm
- Độ dốc  200 tương ứng đường kính trung bình Md = 64mm
Mặt khác, nếu năng lượng sóng càng lớn, vật liệu trầm tích có kích
thước càng lớn và độ nghiêng của bãi cũng càng lớn.

1.4.

Ưu điểm và hạn chế.
Đặc điểm chung của nhóm phương pháp truyền thống này là đánh giá,

nghiên cứu sự biến động đường bờ trên cơ sở phân tích, mô tả định tính các
yếu tố hình thái, nguồn gốc, động lực của đới bờ. Những phân tích, mô tả này

đều đã được đúc kết từ những quan niệm lý thuyết được công nhận là đúng
đắn của địa mạo truyền thống, từ kinh nghiệm của những nhà nghiên cứu địa
mạo. Do đó, những phương pháp này vẫn có một chỗ đứng vững chắc về mặt
lý thuyết. Tuy nhiên, trong nghiên cứu biến động đường bờ, lý thuyết đôi khi
không được áp dụng triệt để vào thực tiễn. Nếu chỉ dựa vào những nhận định
của địa mạo truyền thống thì sẽ không thể có cái nhìn tổng quát và đầy đủ về
quá trình biến động từ bồi tụ dẫn đến xói lở hoặc ngược lại của đường bờ.
Đây chính là điểm hạn chế của các phương pháp địa mạo truyền thống.
9


Chương 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYÊN NGHIÊN CỨU

BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ
Đây là nhóm phương pháp sử dụng các mô hình toán để đưa ra mức độ
biến động đường bờ, tiêu biểu có hai phương pháp:

2.1.

Phương pháp công nghệ.
Nhờ sự phát triển của công nghệ viễn thám – GIS mà địa mạo bờ biển

nói chung và nghiên cứu biến động đường bờ nói riêng đã phát triển lên một
bậc.
Viễn thám một khoa học sử dụng bức xạ điện từ như một phương tiện
để nghiên cứu, điều tra, đo đạc những thuộc tính cơ bản của đối tượng
nghiên cứu trên bề mặt Trái Đất mà không cần tiếp xúc trực tiếp tới đối
tượng. Viễn thám được biết đến với những tính năng ưu việt như chụp ảnh
đa thời gian, đa phổ và đa không gian.

Hình 3. Phương pháp chập bản đồ để nghiên cứu biến động đường bờ
(Internet)
Tuy nhiên phương pháp này cũng có những điểm hạn chế nhất định,
trước hết là ở cơ sở dữ liệu đầu vào. Như chúng ta đã biết, dữ liệu đầu vào
của viễn thám được thu thập từ các vệ tinh được phóng lên không gian theo
quỹ đạo và thường bị hạn chế chất lượng do các yếu tố khách quan như mây,
10


thời tiết, ánh sáng... Có thể nói viễn thám là một công cụ hỗ trợ đắc lực cho
công tác nghiên cứu biến động đường bờ. Vì nó là một công cụ nên đương
nhiên sẽ phải có người sử dụng công cụ đó. Và đây chính là điểm hạn chế của
viễn thám. Bở lẽ, kết quả đầu ra có chính xác hay không và chính xác như thế
nào phụ thuộc 50% vào khả năng của người sử dụng. Một người giỏi về công
nghệ viễn thám và có khả năng xử lý dữ liệu tốt, điều khiển được “công cụ”
theo ý mình sẽ cho ra một sản phẩm tốt, ngược lại, nếu người sử dụng không
am hiểu và thông thạo về các phần mềm viễn thám thì dù phần mềm ấy có
hiện đại đến đâu đi chăng nữa kết quả đầu ra vẫn không thể thỏa mãn yêu cầu
được.

2.2.

Nhóm phương pháp định lượng và bán định lượng.

2.2.1. Mô hình Bruun.
a. Mô hình Bruun.
Được đưa ra để dự báo biến động bờ biển do sự dâng lên của mực nước
biển do Bruun đưa ra vào năm 1962 và 1988. Mô hình này xem xét sự phản
ứng đường bờ theo hai chiều (thằng đứng và nằm ngang) đối với dâng lên của
mực nước biển. Giả định cơ bản của mô hình này là theo thời gian, hình dạng

trắc diện ngang của bãi sẽ có sự cân bằng động và dịch chuyển lên trên cũng
như về phía đất liền do sự dâng lên của mực nước biển. Kèm theo đó là 4 giả
định:
- Bãi biển phía trên bị xói lở do sự dịch chuyển về phía đất liền.
- Vật liệu bị xói lở từ phần trên của bãi được vận chuyển ra ngoài khơi và
tích tụ ở đó, khối lượng vật liệu bị xói lở của bãi bằng khối lượng vật liệu
tích tụ ở phía dưới.
- Sự nâng lên của đáy biển gần bờ do tích tụ bằng sự dâng lên của mực nước
biển để duy trì độ sâu của nước.
- Gradient trong vận chuyển dọc bờ là không đáng kể.
11


Về mặt toán học, mô hình này có công thức:
𝑅=

Lz + hz
𝑆
𝐵

R : mức giật lùi đường bờ theo chiều nằm ngang (m)
hz : độ sâu mà tại đó sự trao đổi trầm tích giữa mặt bãi (bờ) và thềm lục địa
phía trong được coi là cực tiểu.
Lz : chiều dài của trắc diện bãi tới hz.
S : sự dâng lên thằng đứng của mực nước biển (m)
B : độ cao của bờ (m).

Hình 4. Sơ đồ minh họa mô hình Bruun
Từ hình và các giả định, ta thấy B và hz có mối liên hệ với độ nghiêng
của bãi. Vì thế nếu lấy giá trị độ nghiêng của bãi để dự báo sự thay đổi

đường bờ biển thì có thể biểu diễn như sau:
𝑅=

𝑆
tan 𝛼

12


Trong đó,  là góc nghiêng của bãi biển tính từ mực nước cao nhất
đến mực nước thấp nhất (độ nghiêng của mặt bãi).
Tuy nhiên mô hình Bruun đã bỏ qua thành phần di chuyển bồi tích dọc
bờ – một phần quan trọng trong quá trình tiến hóa đường bờ biển. Hơn nữa
giả thiết 2, 3 cũng rất khó xác định ngoài thực địa.
b. Độ sâu kết thúc (Depth of Closure).
Độ sâu kết thúc là một khái niệm được đưa ra từ phương trình
Hallermeier nhằm xác định độ sâu cho ba khu vực: vùng ven biển, vùng
đệm hoặc bãi cát ngầm và vùng ngoài khơi. Gọi theo cách khác nơi đó là
hàng rào ngăn cách trầm tích. Tại vị trí này, độ sâu của nước được coi là đủ
để sự vận chuyển trầm tích bằng năng lượng sóng là không đáng kể. Trong
phạm vi đới gần bờ nằm trong ranh giới độ sâu kết thúc, sự vận chuyển
trầm tích dọc bờ và từ bờ ra ngoài khơi là cực tiểu.
Định nghĩa này được áp dụng cho bờ biển mở, nơi sóng gần bờ và có
những dòng trầm tích do sóng vận chuyển gây ra chiếm ưu thế, cũng như
khu vực không có sóng, chẳng hạn như những bãi biển có đê chắn sóng dài,
đó là nơi mà sự vận chuyển trầm tích được thực hiện chủ yếu là nhờ vào sự
lên xuống của thủy triều. Trong mô hình Bruun, độ sâu kết thúc được thể
hiện qua tham số hz.
Việc xác định tham số hz được thực hiện dựa theo hai phương pháp:
tính toán theo đặc điểm sóng và tính toán theo dữ liệu trầm tích.

-

Tính toán theo đặc điểm sóng.
Độ sâu này được thể hiện qua phương trình Hallermeier 1981 (1):

Trong đó: Hs là chiều cao sóng hiệu quả tác động trên 12h mỗi năm
g là gia tốc trọng trường

13


T là chu kỳ sóng
Các nhà nghiên cứu thuộc tổ chức WorleyParsons của Úc đã tiến hành
tính toán độ sâu kết thúc cho bờ biển ở Sydney theo phương trình này. Số
liệu đo được tại Sydney cho Hs là khoảng 5.6m và Ts là khoảng 17s, suy ra
độ sâu kết thúc bên trong là khoảng 12m.
Ngoài cách tính toán trên, vào năm 1987, Bộ Cơ sở hạ tầng và môi
trường Hà Lan – Rijkswaterstaat, đã đề ra một cách ước tính đơn giản cho
việc tìm độ sâu kết thúc bằng công thức (2):

dc = 1.75Hs
Nếu theo công thức này, độ sâu kết thúc của bờ biển Sydney sẽ vào
khoảng xấp xỉ 10m.
-

Tính toán theo dữ liệu về trầm tích.
Trong nghiên cứu tại New South Wales (NSW), dữ liệu trầm tích luôn

cho thấy thay đổi rõ rệt trong những đặc điểm của trầm tích với ngoài khơi
nước sâu (Nielsen, 1994). Những thay đổi này bao gồm sự thay đổi trong

kích thước hạt, phân loại, thành phần carbonate và màu sắc. Có hai đơn vị
trầm tích đặc biệt là cát gần bờ và cát trong phạm vi thềm lục địa. Bruun
(1988) đã đề nghị độ sâu kết thúc nên lấy tại ranh giới giữa cát gần bờ và
cát trong phạm vi thềm lục địa. Theo nghiên cứu tại Sydney, phạm vi có thể
tìm thấy cát gần bờ ở khoảng độ sâu từ 11 – 15m (so với AHD – Australian
Height Datum, mốc độ cao của Úc). Trong khi phạm vi thềm lục địa cát
được tìm thấy ở độ sâu khoảng 18 – 26m. Ranh giới của cát gần bờ và cát
trong thềm lục địa tương ứng với những bộ phận của đáy biển với đặc điểm
chế độ động lực là bộ phận “hoạt động”, tức là chế độ sóng tương đối mạnh
và bộ phận “tích tụ”, tức là chế độ sóng yếu hơn. Tại ranh giới đó, nước trở
nên quá sâu để sóng di chuyển vật liệu có kích thước là hạt thô như trên bãi.

14


Hình 5. Xác định ranh giới các đơn vị trầm tích điển hình của bờ cát
Nielsen (1994) dựa trên những nghiên cứu đã tổng hợp lại độ sâu kết
thúc cho bãi biển ở Sydney như sau:
+ 12m  4m: là giới hạn độ sâu của đới sóng hoạt động, tương ứng
với ranh giới của cát gần bờ trong – bờ ngoài và độ sâu kết thúc bên
trong theo như phương trình của Hallermeier.
+ 22m  4m: là giới hạn tuyệt đối của vận chuyển trầm tích khi có
tác động của sóng bão, tương ứng với ranh giới trầm tích trong
thềm lục địa.
Như vậy có thể thấy rằng việc xác định độ sâu kết thúc – tham số hz
cho phương trình của quy tắc Bruun là một công đoạn vô cùng khó khăn
bởi lẽ trên thực tế không phải khi nào và ở bờ cát nào cũng có thể tìm được
một độ sâu kết thúc thỏa mãn điều kiện không có sự di chuyển trầm tích
dọc bờ. Mặt khác, ở nhiều nơi độ sâu kết thúc không có ý nghĩa gì bởi vì
không thể xác định giới hạn độ sâu sóng tác động khi gió lớn hoặc có bão.

c. Những hạn chế của quy tắc Bruun.
Những hạn chế của quy tắc Bruun được thể hiện qua 3 mặt.
15


- Thứ nhất là sự hạn chế của các giả định. Để áp dụng được quy tắc
Bruun đòi hỏi đầu tiên là bờ biển đó phải có một trắc diện cân bằng mà trắc
diện này đòi hỏi phải kín, bởi vì nó được giới hạn bằng một hàng rào ngăn
cản trầm tích (sediment fence) xác định tại ranh giới độ sâu kết thúc (Depth
of Closure). Trên thực tế, bờ biển đáp ứng được điều này chỉ có một số rất
ít. Hơn nữa, theo quan điểm của Bruun khi mực nước biển dâng lên thì đều
gây ra sự rút lui bờ. Tuy nhiên, trong thực tế đã có nhiều bằng chứng chứng
minh điều ngược lại. Trong một nghiên cứu của về sự dâng lên và thoái lui
bờ biển ở khu vực đông nam Australia, B.G.Thom (1983) đã chi ra rằng có
những đoạn bờ vẫn được bồi tụ mặc dù mực nước biển tăng lên do ở đó có
sự dồi dào của lượng trầm tích.
- Thứ hai, quy tắc Bruun đã bỏ qua một số biến số quan trọng của địa
chất và hải dương học. Đầu tiên là thành phần di chuyển dọc bờ bị bỏ qua
và coi như một điều kiện để áp dụng công thức Bruun. Rõ ràng đó là một
thiếu sót cực kỳ nghiêm trọng vì di chuyển bồi tích dọc bờ cũng đóng góp
quan trọng đối với sự tiến hóa của bờ. Một tham số nữa cũng bị Bruun bỏ
qua, đấy là thành phần và độ hạt cấu tạo bờ. Theo quan điểm hình thái –
thạch học, thành phần vật liệu liên quan đến khả năng găn kết của bờ, tức là
khả năng bị xói khó hay dễ, trong khi đó độ hạt ảnh hưởng rất nhiều đến độ
dốc của bãi, thông thường kích thước hạt càng lớn thì độ dốc cũng càng lớn.
- Thứ ba, hạn chế của Bruun thể hiện trên nền tảng các quan niệm lỗi
thời. Quy tắc Bruun dựa vào hình dạng của bãi được mô tả bằng một trắc
diện cân bằng qua phương trình toán học. Tiềm ẩn trong quy tắc Bruun cho
rằng địa chất cơ bản không có tác dụng kiểm soát sự biến đổi đường bờ. Có
thể nói rằng vì quy tắc Bruun được đưa ra từ giữa thế kỷ XX, là mô hình

định lượng đầu tiên nên những quan điểm nền tảng khi đó đến bây giờ đã là
lỗi thời và thậm chí là những quan điểm sai lầm. Tuy nhiên, trên thế giới
mô hình này vẫn còn được sử dụng tương đối nhiều bởi lẽ mô hình này đơn
giản và so với các mô hình định lượng khác nó dễ thực hiện hơn rất nhiều.
Đặc biệt mô hình Bruun rất có ý nghĩa đối với các nhà quản lý vì cách làm
dễ thực hiện và có thể cho thấy một bức tranh toàn cảnh về xu hướng biến
16


đổi đường bờ để có thể áp dụng các phương pháp quản lý có hiệu quả, đối
phó với những biến cố có thể xảy ra.

2.2.2. Xây dựng chỉ số mức độ tổn thương bờ biển – CVI.
a. Công thức tính CVI.
Đây là một phương pháp để đánh giá khả năng biến động bờ biển được
đưa ra từ đầu những năm 1990 và gần đây được sử dụng rộng rãi ở nhiều
nước trên thế giới. Chỉ số mức độ tổn thương bờ biển (Coastal Vulnerability
Index – CVI) được tính toán theo 6 biến số là: địa mạo, biến động đường bờ,
độ nghiêng của bờ, thay đổi mực nước biển tương đối, độ cao sóng có ý nghĩa
và độ lớn thủy triều. Công thức:

𝐶𝑉𝐼 = √

𝑎∗𝑏∗𝑐∗𝑑∗𝑒∗𝑓
6

a: địa mạo;
b: tốc độ biến động đường bờ (m);
c: độ nghiêng của bờ (%);
d: thay đổi mực nước biển tương đối (mm);

e: độ cao sóng có ý nghĩa (m);
f: độ cao trung bình của thủy triều (m).
- Biến số địa mạo (a): địa mạo ở đây chính là hình thái và các thành tạo
thạch học cấu tạo nên đường bờ tại mỗi khu vực. Trên cơ sở các tài liệu
về địa chất, địa hình của khu vực để đánh giá và cho trọng số. Nếu bờ có
cấu tạo rắn chắc, bền vững và tại nơi động lực sóng yếu thì cho trọng số
nhỏ nhất, ngược lại nếu khu vực có những đặc điểm dễ dẫn đến nguy cơ
xói lở cao như vật liệu cấu tạo là cát, động lực sóng mạnh thì cho trọng
số cao.
17


- Tốc độ biến động đường bờ (b): cụ thể ở đây là đi xác định mức độ xói
lở - bồi tụ của khu vực nghiên cứu tính bằng mét. Dựa trên cơ sở tài liệu
về ảnh vệ tinh của các năm, các giai đoạn khác nhau của khu vực, nắn
chỉnh, giải đoán để đưa ra số liệu cụ thể về tốc độ xói – bồi của đoạn bờ
cần nghiên cứu. Sau khi có được đánh giá về tốc độ xói, bồi tiến hành
tính điểm trọng số, nơi bồi tụ sẽ cho trọng số nhỏ nhất, tức bằng 1, sau
đó cho tăng dần trọng số tương ứng với những khu vực nhạy cảm có mức
độ xói mạnh.
- Độ nghiêng của bờ (c): độ nghiêng, hay độ dốc của bờ được tính toán
theo hai cách là sử dụng lát cắt ngang hoặc lát cắt dọc. Cách thực hiện
hai cách này tương tự như nhau. Đối với lát cắt dọc, tiến hành bằng cách
lấy 1 điểm trên bờ biển làm điểm chính giữa, xác định 2 điểm về hai phía
của điểm chính giữa, một điểm lấy về phía lục địa còn một điểm lấy về
phía biển sao cho khoảng cách ngang của 2 điểm này đến điểm chính
giữa là bằng nhau. Tiếp theo tiến hành các bước đo đạc để tính ra tan của
góc dốc. Vì giá trị tan rất nhỏ nên đơn vị đo độ dốc được quy về %. Đối
với lát cắt ngang, cách làm cũng tương tự, chỉ khác là lấy lát cắt song
song với đường bờ. Do độc dốc lớn thì bờ sẽ bớt nguy cơ bị ngập, do đó

giảm thiểu khả năng bị xói lở. Bởi vậy, độ dốc lớn nhất sẽ được quy về
trọng số là 1, tăng dần cho đến độ dốc nhỏ nhất.
- Thay đổi mực nước biển tương đối (d): được tính bằng đơn vị milimet và
lấy theo số liệu tại trạm đo của khu vực nghiên cứu.
- Độ cao sóng có ý nghĩa (e): chính là độ cao sóng trung bình của vùng
biển nghiên cứu, tính bằng mét.
- Độ cao trung bình của thủy triều (f): lấy tại trạm nghiệm triều của khu
vực nghiên cứu, tính theo mét. Nếu biên độ triều càng nhỏ thì cho điểm
trọng số càng cao. Khi khu vực có chế độ nhật triều, trong ngày có một
lần lên và một lần xuống thì biên độ triều (mức triều chênh lệch giữa lần
triều lên và triều xuống) sẽ thấp. Khi đó, phạm vi triều tác động sẽ là
rộng nhất và trong thời gian lâu nhất (so với chế độ bán nhật triều). Do

18


đó, khả năng bị xói của bờ sẽ cao hơn so với khu vực có biên độ triều
cao.
Sau khi có giá trị cho từng trắc diện, tiến hành tính các tham số khác
như giá trị trung bình, độ lệch chuẩn, các giá trị ứng với 25%, 50% và 75%
cho toàn bộ đoạn bờ nghiên cứu. Trên cơ sở giá trị tích lũy ứng với các phần
trăm nêu trên tiến hành đánh giá mức độ rủi ro: thấp ứng với giá trị < 50%,
trung bình là 25 – 50%, cao là từ 50 – 75% và rất cao là trên 75%. Kết quả
cuối cùng sẽ thu được bản đồ rủi ro cho đoạn bờ nghiên cứu. Bởi vì đây là chỉ
số mức độ tổn thương bờ đối với sự dâng lên của mực nước biển nên dựa vào
kịch bản về mực nước biển dâng có thể sẽ dự báo được rủi ro trong tương lai.
b. Ưu điểm, hạn chế của CVI.
CVI hiện nay là một trong những phương pháp đang được sử dụng
phổ biến bởi ưu điểm là cho kết quả tương đối đánh giá tốt về mức độ tổn
thương đường bờ bởi quy trình đánh giá tham số đầu vào được tổ chức có

hệ thống. Mặt khác, CVI có thể áp dụng cho bất cứ loại bờ nào vì tham số
địa mạo được đưa vào để xem xét trên tất cả các loại vật liệu, do đó CVI
được áp dụng rộng rãi.
Ngoài những ưu điểm trên, mô hình CVI cũng có những nhược điểm
nhất định. Một nhược điểm dễ thấy của CVI là để có được các tham số đầu
vào cần phải trải qua quá trình nghiên cứu, đánh giá kỹ lưỡng từng yếu tố.
Hơn nữa, việc đánh giá, cho điểm trọng số các tham số này cũng mang tính
chất chủ quan của người làm mà không có một biểu chung cho tất cả các
nghiên cứu sử dụng mô hình CVI, bởi vậy kết quả của các báo cáo, nghiên
cứu cũng chỉ mang tính chất tương đối. Bên cạnh đó, 6 tham số đầu vào
cũng chưa đầy đủ bởi chưa tính đến tham số ảnh hưởng của con người và
các yếu tố xã hội. Đây là một thiếu sót lớn của mô hình chỉ số tổn thương
đường bờ.

19


2.2.3. Mô hình đánh giá khả năng dễ bị tổn thương bờ mờ (Fuzzy
Coastal Vulnerability Assessment Model-FCVAM)
FCVAM là một mô hình đã được Ozyurt phát triển năm 2007 từ mô
hình CVI và được cập nhật vào năm 2010, sử dụng hệ thống chuyên môn mờ
để tích hợp các đặc trưng tự nhiên với các họat động của con người cho cả
quy mô dọc và ngang của vùng bờ biển (Ozyurt, 2010). Mô hình sử dụng
tổng số 20 tham số (13 tham số tự nhiên và 7 tham số liên quan tới hoạt động
của con người) để xác định như các quá trình xói lở bờ, ngập úng, lũ do nước
dâng trong bão và xâm nhập mặn đối với các nguồn nước ngọt (nước ngầm
và nước sông) dọc theo các vùng bờ biển. FCVAM đánh giá các vùng khác
nhau thông qua khả năng dễ bị tổn thương bờ được kết hợp. Đồng thời, một
khu vực có thể được đánh giá vì khả năng dễ bị tổn thương của nó đối với
nhiều tác động khác nhau.Thêm vào đó, khả năng dễ bị tổn thương của các

tham số nhân sinh được đánh giá cho các tác động riêng lẻ.
Các tham số vật lý đối với xói lở bờ biển tích hợp tác động của biến đổi
khí hậu thông qua mực nước biển dâng, địa mạo thông qua địa hình và các
quá trình bờ thông qua sóng, cán cân trầm tích và thủy triều.
Các tham số sẽ được đánh giá và xây dựng tạo nên một ma trận.
Các tham số vật lý

Các tham số ảnh hưởng của
con người

Xói lở bờ biển

1. Tốc độ dâng mực nước 1. Giảm cung cấp trầm tích
biển
2. Yếu tố địa mạo bờ
3. Độ dốc bờ

2. Cơ chế dòng chảy sông
3. Khoảng trống phía trước công
trình

4. Lượng trầm tích

4. Bảo vệ suy thoái tự nhiên

5. Độ lớn thủy triều

5. Các cấu trúc bảo vệ bờ

20

do

Ngập

nước 1. Tốc độ dâng mực nước 1. Khoảng trống phía trước công

dâng trong bão

biển

trình

2. Độ dốc bờ

2. Bảo vệ suy thoái thiên nhiên

3. Độ cao nước dâng trong 3. Các cấu trúc bảo vệ bờ
bão
4. Độ lớn thủy triều
Ngập úng

1. Tốc độ dâng mực nước 1. Bảo vệ suy thoái thiên nhiên
2. Các cấu trúc bảo vệ bờ

biển
2. Độ dốc bờ
3. Độ lớn thủy triều

Xâm nhập mặn 1. Tốc độ dâng mực nước 1. Tiêu thụ nước ngầm
vào các nguồn biển
nước ngầm

2. Phương thức sử dụng đất

2. Khoảng cách tới bờ
3. Loại nước ngầm
4. Thủy lực
5. Chiều sâu lớp nước ngầm

Xâm nhập mặn 1. Tốc độ dâng mực nước 1. Cơ chế dòng chảy của sông
vào

sông

estuary

và biển

2. Khoảng trống phía trước công

2. Độ lớn thủy triều

trình

3.Độ sâu khu vực hạ lưu

3. Phương thức sử dụng đất

4. Lưu lượng
Bảng 1. Các tham số để đánh giá khả năng dễ bị tổn thương do nước dâng
trong bão
Mô hình FCVAM cũng mang những ưu điểm của CVI là khả năng áp
dụng rộng rãi cho tất cả các loại bờ và đưa ra kết quả tương đối chính xác.
Hơn nữa, FCVAM đã khắc phục được một thiếu sót lớn của CVI là đưa vào
các tham số liên quan đến hoạt động nhân sinh. Tuy nhiên, vì lượng tham số
đầu vào khá lớn nên việc sử dụng mô hình này cũng bị hạn chế một phần vì
không phải nơi nào cũng có đủ khả năng điều tra, nghiên cứu được đầy đủ
toàn bộ các tham số đó.
21


KẾT LUẬN
Qua những tìm hiểu bước đầu về một số phương pháp nghiên cứu biến
động đường bờ, bao gồm cả truyền thống và hiện đại, định tính và định
lượng có thể rút ra một số điều như sau:
- Các phương pháp địa mạo truyền thống vẫn là những phương pháp cơ bản
vì cơ sở lý thuyết vững chắc của chúng, hơn nữa chúng có thể dùng để
đánh giá tổng quát tình hình và xu hướng biến động trên một vùng bờ rộng
lớn, tuy rằng những đánh giá này là dựa trên cơ sở định tính.
- Hiện nay trên thế giới nhóm phương pháp định lượng đã trở nên phổ biến
và được trọng dụng hơn cả nhờ tính chính xác của nó. Vấn đề đặt ra là để
áp dụng được những mô hình hiện đại này (FCVAM) cần phải có sự đầu
tư, nghiên cứu các tham số đầu vào một cách kỹ lưỡng. Việc áp dụng mô
hình này ở Việt Nam sẽ khả thi nếu chúng ta có đủ điều kiện và tiềm lực
để đầu tư vào việc tìm ra các tham số đầu vào một cách nghiêm túc.

22

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1.

Nguyễn Vi Dân, 2003. Phương pháp nghiên cứu địa mạo. NXB Đại
học Quốc Gia Hà Nội, 328 trang.

2.

Vũ Văn Phái. Giới thiệu về địa mạo bờ biển. Tập bài giảng.

3.

Vũ Văn Phái, 2007. Cơ sở địa lý tự nhiên biển và đại dương. NXB
Đại học Quốc Gia Hà Nội, 240 trang.

4.

Vũ Văn Phái, 2012. Đề tài “Nghiên cứu biến động bờ biển trong mối
quan hệ với mực nước biển dâng phục vụ quy hoạch và quản lý môi
trường đới bờ biển các tỉnh cực Nam Trung Bộ - Đông Nam Bộ”.

5.

Vũ Văn Phái, Nguyễn Hoàn, Nguyễn Hiệu, 2003. Nghiên cứu mối
tương tác đất – biển phục vụ quản lý thống nhất đới bờ vịnh Bắc Bộ.
Tạp chí khoa học – Đại học Quốc Gia Hà Nội, phụ trương “Ngành:
Địa lý – Địa chính”.

Tiếng Anh
6.

Cooper J.A.G, Pilkey O.H, 2004. Sea-level rise and shoreline retreat:
time to abandon the Bruun Rule. Journal Global and Planetary Change
43 (2004), 157–171.

7.

Özyurt G. and Ergin E., 2012. Spatial and Time Balancing Act:
Coastal Geomorphology in View of Integrated Coastal Zone
Management

(ICZM).

Studies

on

Enviromental

and

applied

geomorphology, publish by Intech.
8.

Özyurt G. and Ergín A., 2009. Application of Sea Level Rise
Vulnerability Assessment Model to Selected Coastal Areas of Turkey.

Journal of Coastal Research, SI 56 (Proceedings of the 10th
International Coastal Symposium), 248 – 251. Lisbon, Portugal, ISSN
0749-0258.

23


9.

Leontyev O.K., Nikiforov L.G., Xafianov G.A., 2002. Địa mạo bờ
biển. Do tập thể tác giả bộ môn Địa Mạo - Địa Lý Biển khoa Địa Lý
trường ĐHKHTN biên dịch.

10. Worley Parson, 2012. Appendix E: Estimation of Depth of Closure for
Use in the Bruun Rule. Economics.
Website: />
24