ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP HÀM GREEN
TRONG NGHIÊN CỨU SÓNG THẦN Ở VIỆT NAM

CAO ĐÌNH TRIỀU¹, FABIO R.², MAI XUÂN BÁCH¹, THÁI ANH TUẤN¹

¹Viện Vật lý Địa cầu, Viện KH&CN Việt Nam, 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội;
²Đại học tổng hợp Trieste, Italia

Tóm tắt: Trong khuôn khổ bài báo này các tác giả áp dụng phương pháp hàm Green trong nghiên cứu lan truyền sóng thần ở Biển Đông Việt Nam. Kết quả tính toán bước đầu cho thấy:

1. Với kịch bản chấn cấp 8,5 độ Richter xảy ra tại đới Manila sẽ gây sóng thần đạt 2,5 m tại Quảng Ngãi sau 150 phút; tại Hoàng Sa là 2,5 m sau 75 phút; tại Trường Sa là 2,8 m sau 75 phút. Động đất với chấn cấp 8,85 độ Richter có thể tạo nên sóng thần có độ cao lớn nhất tại Quảng Ngãi là 5,5 m và sau 150 phút, giảm dần về phía Cà Mau và Quảng Ninh (dưới 3,0 m); tại quần đảo Hoàng Sa là 6,0 m và sau 70 phút; và quần đảo Trường Sa sóng cao gần 7,0 m và xuất hiện sau 70 phút.

2. Ở khoảng cách rất gần nên các đới như Bắc Hoàng Sa, Kinh tuyến 110⁰, Thuận Hải - Minh Hải, Cảnh Dương - Phú Quý, Palawan có thể gặp sóng cao tại đường bờ và thời gian tới của sóng lại ngắn. Chẳng hạn, động đất với chấn cấp 7,5 xảy ra tại đới Bắc Hoàng Sa có thể tạo nên sóng thần có độ cao trên 2,0 m tại Hoàng Sa; động đất mạnh 7,5 độ Richter xảy ra tại đứt gãy Thuận Hải - Minh Hải sẽ gây sóng thần với độ cao 2,5 m tại Vũng Tàu chỉ sau 25 phút.

3. Nguy hiểm sóng thần lớn nhất, đạt độ cao trên 10 m xuất hiện tại vùng biển Quảng Ninh và Vinh nếu diễn ra kịch bản động đất tại Tây Hải Nam với chấn cấp 7,5 độ Richter và trong trường hợp ba lớp.

I. MỞ ĐẦU

Trước thảm họa sóng thần 26-12-2004 gây ra bởi động đất Mw9,0 ở Sumatra, chúng ta thấy việc nghiên cứu sóng thần ở nước ta chưa được chú ý nhiều. Lần đầu tiên việc khảo sát, đánh giá sóng thần đã được tiến hành cho vùng bờ biển Nghệ An - Hà Tĩnh phục vụ việc xây dựng Khu gang thép Thạch Khê [5]. Nghiên cứu này đã đưa ra các kết luận sau: 1) Ở vùng bờ biển Thạch Khê có khả năng từng xảy ra sóng thần cao tới 3 m, nguyên nhân không phải là động đất mà có thể là có nguồn gốc khí tượng; 2) Động đất phát sinh ở các đứt gãy trên vùng thềm lục địa có thể gây sóng thần cao không quá 2 m ở vùng bờ biển này. Tuy nhiên, những người nghiên cứu chưa chú ý đến các nguồn sóng thần trong vùng Biển Đông.

Muộn hơn, vào những năm 90, vấn đề sóng thần được một số nhà khoa học quan tâm nghiên cứu [6-9], đưa ra một số nhận định về sóng thần trong vùng Biển Đông và ảnh hưởng đến vùng bờ biển nước ta. Vùng quần đảo Philippines là một vùng có hoạt động động đất rất cao, nên vùng Biển Đông và dải ven bờ nước ta có thể chịu ảnh hưởng của nguồn sóng thần duy nhất từ các động đất thuộc trũng sâu và vùng chồng gối (đới hút chìm) Manila. Gần đây, sau thảm họa ở Sumatra, vấn đề sóng thần được đặc biệt chú ý. Trong khi Viện KH&CN Việt Nam cho triển khai việc nghiên cứu đề tài này, Bộ Tài nguyên và Môi trường cũng tiến hành một đề tài nghiên cứu phục vụ việc cảnh báo sóng thần ở nước ta. Trước đó, Vũ Thanh Ca và Trần Thục đã có một nghiên cứu đáng chú ý: đánh giá khả năng xảy ra sóng thần ở Việt Nam. Các tác giả đã sử dụng một mô hình số trị mô phỏng sự lan truyền sóng thần từ một nguồn M 8,7± 0,3 ở Tây Philippines đến bờ biển Việt Nam. Kết quả cho thấy, trong trường hợp ấy sóng thần ở vùng bờ biển từ Quảng Ngãi đến Phan Rang có thể đạt tới độ cao 3-5 m [12].

Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi giới thiệu một thuật toán mới nghiên cứu đánh giá mức độ ảnh hưởng của sóng thần tới bờ biển và hải đảo Việt Nam trên cơ sở giải phương trình lan truyền sóng thần, sử dụng hàm Green. Phần mềm mô phỏng lan truyền sóng thần được viết năm 2007 trên ngôn ngữ Fortran 77 [1-3, 13-15], theo nhiệm vụ hợp tác khoa học và công nghệ Việt Nam - Italia (2006-2008). Nó bao gồm 3 chương trình là Tsu.par, Tsu2d.par và Geosp.par. Thuật toán của ba chương trình này dựa trên phương pháp hàm Green.

- Tsu.par tính mô phỏng lan truyền sóng thần trong một vùng biên có mực nước sâu không thay đổi (H = const). Ưu điểm của chương trình này là tính được cả cho những vùng nước nông hoặc đối với những nguồn động đất ven bờ.

- Tsu2d.par tính mô phỏng lan truyền sóng thần trong điều kiện địa hình đáy biển không bằng phẳng. Nó cho phép chúng ta đưa vào bản đồ địa hình đáy biển khu vực sóng truyền qua.

- Geosp.par tính toán thời gian tới và độ cao sóng đến trên cơ sở mô hình 2D đáy biển.

Bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1/2.000.000 được đưa vào sử dụng trong tính toán. Các kịch bản động đất lấy đới hút chìm Manila là nguồn xa có nguy cơ phát sinh động đất gây sóng thần. Các nguồn gần nằm trong phạm vi Biển Đông.

II. PHƯƠNG PHÁP HÀM GREEN

Sự xáo động của đáy biển tạo nên cột nước và lan truyền đi 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 với một điểm lực theo phương thẳng đứng trên mặt tự do trong trường hợp dịch chuyển của đáy biển theo phương thẳng đứng và điểm lực nằm ngang trong nửa không gian. Mô hình nguồn đơn giản (nguồn điểm) sau đó được mở rộng ra mô hình nguồn có dạng hình hộp chữ nhật (phù hợp hơn với cơ cấu chấn tiêu) với nửa không gian giới hạn bởi đường biên là đường bờ [3, 13-15] là mô hình được áp dụng trong tính toán lan truyền sóng thần tại Biển Đông.

1. Kích hoạt sóng thần từ nguồn hữu hạn

Ta xét một đứt gãy hình hộp chữ nhật với chiều dài L và rộng W và xét một trong hai dịch trượt (Hình 1): trượt theo góc cắm (dip-slip) hoặc trượt bằng (strike-slip). Toạ độ x và h được xác định với tâm tại trung tâm đứt gãy, như vậy nguồn cơ sở tại một điểm (x, h) trên đứt gãy có toạ độ (x-xcosd, y-h, h-xsind) [2].

Để thu được hàm kích hoạt của nguồn hữu hạn phù hợp với x, y và h ta lấy tích phân theo x từ tới và theo h từ tới .

Giả sử khoảng cách r là rất lớn so với kích thước nguồn, ta thay thế r trong hàm mũ bằng . Khi đó ta thu được biểu thức của hàm kích hoạt cho cả nguồn dịch trượt theo góc cắm và trượt bằng:

(1)

trong đó g = ksind+ikcosdcosF.

Nếu đứt gãy dịch trượt theo phương trục y: δ là góc cắm của đứt gãy; Φ: góc giữa trục x và phương quan sát; k: hằng số;

Hệ số A và B của dịch trượt theo góc cắm:

Và đối với trượt bằng là:

Một vài ví dụ kết quả tính toán hàm kích hoạt nguồn mở rộng dịch trượt theo góc cắm được trình bày trong Hình 2 với độ sâu nguồn 10 km. Bề rộng W gần như không làm thay đổi biên độ trong khi chiều dài L gây nên suy giảm biên độ cực đại, song lại tăng tại tần số cao. Thực tế là khi L tăng thì một trong hai đầu mút của đứt gãy gần với bề mặt hơn và rút cục cắt thủng đáy biển làm tăng hàm lượng tần số cao.

Hình 1. Hình học của nguồn mở rộng

2. Kích hoạt sóng thần trong lớp nước nửa vô hạn

Để hiểu biết về tác động của sóng thần tới đường bờ biển, ta xét bài toán lan truyền sóng thần trong môi trường lớp nước nửa vô hạn.

Ta xét một vịnh nước được giới hạn bởi:

(2)

Hình dạng của mô hình được trình bày trong Hình 3. Một ranh giới của góc cắm là biên của vịnh tại . Sóng thần truyền dọc theo trục x, được sinh ra bởi một nguồn động đất dịch trượt theo góc cắm tại vị trí X_s= (0, 0 , H+h). Đối với nguồn như vậy, trục x mô tả một trục đối xứng và phương lan truyền cực đại.

Hình 2. Hàm kích hoạt của nguồn mở rộng. Chiều dài L và chiều rộng W biến đổi.

Trong trường hợp này trường sóng thần không tính toán được trên cơ sở sự khác biệt của lực giản đơn nằm ngang và thẳng đứng, bởi vì tích phân không thể tính toán được trong hình thái giới hạn khép kín mà phải sử dụng phép tích phân số. Việc lấy tích phân trong công thức lý thuyết được giới hạn bởi ranh giới nằm ngang, -X₀<x<¥, -¥<y<¥, z = H, và trên biên thẳng đứng, x = -X₀, -¥<y<¥, 0<z<H.

Thành phần pháp tuyến của dịch chuyển trên đáy biển có thể khác so với trường hợp mặt phẳng nằm ngang vô hạn, nhưng khi h ≤ H ta có thể cho rằng sự dịch chuyển trên biên nằm ngang là gần như trên mặt phẳng nằm ngang vô hạn.

Hình 3. Hình học mô hình lớp nước nửa vô hạn của vịnh với ranh giới bậc thẳng đứng

Trước hết ta xét trường sóng thần dịch chuyển trên biên ngang W(x,y). Điểm quan sát M ở khoảng cách r từ chấn tâm trên trục x. Nếu x là một điểm gần nguồn, ở đó W(x,y) không triệt tiêu, ta cho rằng r ≥ x, như vậy khoảng cách x từ M sẽ là r-x. Khi đó trường sóng thần lan truyền theo phương ngang có thể được viết như sau:

(3)

Tích phân bên trong có dạng:

(4)

Tích phân có thể định bằng số.

Trường sóng thần gây nên bởi dịch trượt ranh giới thẳng đứng có thể xác định bằng phương thức tương tự. Cho x₀ là toạ độ của ranh giới thẳng đứng, (x₀= - X₀) và U(x,y) là dịch chuyển ngang, ta có:

(5)

Tích phân trong cùng cũng có thể được tính trong hình thể đóng kín:

(6)

Cho rằng dịch chuyển ngang trên biên đứng ở độ sâu z xấp xỉ dịch chuyển ngang ở đáy từ nguồn có độ sâu h+H-z. Bởi vậy tích phân ngoài có dạng:

(7)

Tích phân này đã được tính bằng số.

Từ các công thức trên ta thu được:

(8)

(9)

Và hàm dao động thuỷ triều đầy đủ có dạng:

(10)

Hình 4. Hàm kích hoạt của nguồn dịch trượt theo góc cắm tại khoảng cách khác nhau từ bờ biển thẳng đứng được tính toán với từng bước mô hình.

Ghi chú: Khoảng cách từ đường bờ (km), vị trí trong đất liền. Nguồn dịch trượt theo góc cắm với góc nghiêng 45⁰ và momen địa chấn 10¹³Nm, bề dày của lớp chất lỏng 2 km.

Theo kết quả trên Hình 4, ta thấy nếu nguồn được di chuyển từ đại dương mở tới gần bờ biển, biên độ cực đại bị suy giảm, nhưng lượng tần số cao không đổi; khi nguồn được dịch chuyển từ đất liền biên độ cực đại giảm nhanh, nhưng lượng tần số cao được khuếch đại và có thể còn lớn hơn nguồn ngoài khơi. Trên thực tế, sóng thần được kích hoạt không chỉ bởi dịch chuyển đáy mà còn bởi dịch chuyển của ranh giới thẳng đứng trải dài từ đáy đến bề mặt.

Hình 5. Băng triều tổng hợp, được tính toán cho các khoảng cách khác nhau của nguồn tới bờ biển dạng bậc. Nguồn là một cặp ngẫu lực (double couple) dịch trượt theo góc cắm với góc nghiêng 45⁰ và momen địa chấn 10¹³Nm, bề dày lớp lỏng 2 km.

Một mô hình thực tế hơn mô tả một vịnh nước nửa vô hạn giới hạn bởi một ranh giới nghiêng, như độ sâu nước giảm dần và bằng 0 tại đường bờ (Hình 6). Đáy gồm hai mặt: một nửa không gian nằm ngang: X₀< x <¥, -¥< y <¥, z = H, và một mặt nghiêng: X₁< x < X₁+S,-¥< y <¥, 0< z <H.

Theo mô hình này thì tích phân trong được tính bằng số.

Từ đó ta có công thức cho mô hình mặt nghiêng:

(11)

Tích phân được tính bằng số.

Hình 6. Hình dạng của vịnh nước nửa vô hạn ranh giới nghiêng.

Hàm đầy đủ của dao động triều có dạng:

(12)

3. Mô hình phẳng phức tạp (không đồng nhất)

Mô hình sóng triều tổng hợp lan truyền trên cấu trúc phức tạp của đáy đại dương có dạng:

(13)

Chúng ta có thể thay thế biểu thức nguồn với bất kỳ hàm kích hoạt nào đã tính toán trước với phương pháp hàm Green.

Để biểu thức có giá trị, bề mặt độ sâu của biển trong lân cận của chấn tâm được coi là phẳng, cấu trúc rắn gần tâm đồng nhất giống như trong mô hình đã sử dụng cho tính toán hàm kích hoạt bằng phương pháp hàm Green.

III. NGUY CƠ SÓNG THẦN ẢNH HƯỞNG TỚI BỜ BIỂN VÀ HẢI ĐẢO VIỆT NAM

1. Kịch bản là các nguồn được dự báo trước có nguy cơ động đất gây sóng thần ảnh hưởng tới bờ biển và hải đảo Việt Nam

Trong khuôn khổ bài viết này, chúng tôi áp dụng thử nghiệm tính toán cho sáu nguồn phát sinh động đất với các kịch bản như sau:

1. Đới hút chìm Manila: với 3 độ lớn động đất là 8,0; 8,5 và 8,85 độ Richter;

2. Đứt gãy Bắc Hoàng Sa (7,5 và 8,0);

3. Đứt gãy Kinh tuyến 110⁰ (7,0 và 7,5);

4. Đứt gãy Thuận Hải - Minh Hải (7,0 và 7,5);

5. Đứt gãy Cảnh Dương - Phú Quý (7,0 và 7,5); và

6. Đứt gãy Palawan (7,5 và 8,0).

Kết quả cho thấy:

- Nếu xảy ra động đất tại đới Manila với chấn cấp 8,0 độ Richter thì có thể gây sóng thần cao 0,8 m tại bờ biển Quảng Ngãi (khoảng cách 1120 km) sau 150 phút kể từ khi xảy ra động đất; tới Hoàng Sa (khoảng cách 714 km) sau 75 phút với độ cao tối đa 0,9 m; tới Trường Sa (khoảng cách 697 km) sau 75 phút và với độ cao 0,9 m.

- Động đất với chấn cấp 8,5 độ Richter tại đới Manila thì sẽ có sóng thần tại Quảng Ngãi với độ cao tối đa là 2,5 m sau 150 phút; tại Hoàng Sa là 2,5 m sau 75 phút; tại Trường Sa là 2,8 m sau 75 phút.

- Động đất với chấn cấp 8,85 độ Richter tại đới Manila có thể tạo nên sóng thần có độ cao tại một số vị trí bờ biển và hải đảo Việt Nam như sau: Quảng Ninh, cao 3,2 m và thời gian sóng tới sau động đất là 240 phút; Hải Phòng – 3,3 m và 235 phút; Nghệ An – 3,4 m và 230 phút; Quảng Bình – 4,5 và 190 phút; Huế – 4,5 m và 170 phút; Đà Nẵng – 4,2 m và 160 phút; Quảng Ngãi – 5,5 m và 150 phút; Bình Định – 5,4 m và 120 phút; Khánh Hoà – 4,8 m và 120 phút; Bình Thuận – 4,3 m và 160 phút; Vũng Tàu – 3,8 m và 200 phút; Cà Mau – 3,0 m và 260 phút; quần đảo Hoàng Sa – 6,0 m và 70 phút; và quần đảo Trường Sa – 7,0 m và 70 phút.

- Động đất với chấn cấp 7,5 xảy ra tại đới Bắc Hoàng Sa có thể tạo nên độ cao sóng thần tại: Đà Nẵng (khoảng cách 785 km) là xấp xỉ 0,8 m, đến sau 120 phút; Hoàng Sa là gần 1,0 m sau 40 phút. Nếu chấn cấp là 8,0 độ Richter thì: tại Đà Nẵng sóng cao 1,5 m đến sau 115 phút và tại Hoàng Sa là trên 2,0 m.

- Nếu động đất với chấn cấp 7,5 độ Richter xảy ra tại đứt gãy Kinh tuyến 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 Vũng Tàu (khoảng cách 42 km) có thể trên 2,5 m chỉ sau 25 phút.

- Bờ biển tỉnh Bình Thuận chịu tác động của động đất từ đới Phú Quý - Cảnh Dương (khoảng cách 132 km) với chấn cấp 7,5 độ Richter sẽ gặp sóng thần có độ cao 1,5 m, đến 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 đến sau 35 phút và 1,8 m sau 35 phút, tương ứng với động đất 7,5 và 8,0 độ Richter.

- Độ sâu chấn tiêu nằm trong lớp rắn thứ nhất sẽ có cường độ sóng thần lớn 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 sóng cũng nhỏ hơn.

7a- Manila

7b- Manila

Hình 7. Độ cao và thời gian sóng lan truyền đến bờ biển tỉnh Quảng Ngãi (7a, 7b là các kịch bản ứng với động đất xảy ra với M = 8,0 và 8,5 độ Richter tại trung tâm đới Manila, khoảng cách đến bờ biển khoảng 1120 km).

2. Kịch bản là các trận động đất xảy ra và có chấn cấp được dự báo là có nguy cơ gây sóng thần ảnh hưởng tới bờ biển và hải đảo Việt Nam

Theo kịch bản này chúng tôi chọn 3 vùng nguồn là nơi đã xảy ra động đất (Bảng 1). Đối với mỗi vùng nguồn chúng tôi chọn 2 kịch bản: nguồn 2 lớp (độ sâu ranh giới phía dưới của lớp rắn lớn hơn độ sâu của điểm nguồn), 3 lớp (độ sâu của điểm nguồn lớn hơn độ sâu của ranh giới phía dưới của lớp rắn đầu tiên). Chấn cấp của động đất được lấy là 7,5 độ Richter và độ sâu nguồn điểm là 10 km.

Bảy vị trí tính giá trị thời gian sóng tới và độ cao của sóng được trình bày trong các Bảng 2 và 3 gồm: Quảng Ninh, Vinh, Đà Nẵng, Bình Định, Khánh Hoà, Vũng Tàu và Bạc Liêu.

Bảng 1. Toạ độ của nguồn và chấn cấp của động đất đã xảy ra

Thời gian	Vĩ độ (B)	Kinh độ (Đ)	Chấn cấp
21-7-1930	07,50	116,00	6,0
7-10-1965	12,46	114,45	5,8
13-1-1970	18,44	109,50	5,3

a. Đối với nguồn 1: Sử dụng bài toán lan truyền sóng thần trong trường hợp nguồn 1 có chấn cấp động đất 7,5 độ Richter và ở độ sâu chấn tiêu 10 km: 1D với hai mức bề dày lớp nước là 1 km và 2 km; 2D với độ sâu thực của đáy biển. Điểm sóng tới được xác định là Bạc Liêu, Vũng Tàu, Khánh Hoà và Quảng Ninh. Kết quả tính toán được trình bày trong Bảng 2.

Bảng 2. Kết quả tính toán đối với nguồn 1 (bài toán 2D)

Nguồn 1, trường hợp 3 lớp
Điểm đến	Độ lớn (Chấn cấp)	Độ sâu (km)	Khoảng cách chấn tâm (km)	Biên độ sóng (cm)	Thời gian tới (phút)
Bạc Liêu	7,5	10	930	120	160
Vũng Tàu	7,5	10	845	115	140
Khánh Hòa	7,5	10	785	130	130
Quảng Ninh	7,5	10	1722	70	310
Nguồn 1, trường hợp 2 lớp
Điểm đến	Độ lớn (Chấn cấp)	Độ sâu (km)	Khoảng cách chấn tâm (km)	Biên độ sóng (cm)	Thời gian tới (phút)
Bạc Liêu	7,5	10	930	245	160
Vũng Tàu	7,5	10	845	240	140
Khánh Hòa	7,5	10	785	270	130
Quảng Ninh	7,5	10	1722	155	310

b. Đối với nguồn 2: Chấn cấp động đất là 7,5 độ Richter và độ sâu chấn tiêu 10 km: trường hợp 1D với bể dày lớp nước là 3 km và 4 km, và trường hợp 2D với độ sâu lớp nước theo giá trị thực biến đổi địa hình đáy biển. Các điểm sóng đến là Khánh Hoà, Bình Định, Đà Nẵng và Vinh. Kết quả tính toán được trình bày trong Bảng 3.

Bảng 3. Kết quả tính toán đối với nguồn 2 (bài toán 2D)

Nguồn 2, trường hợp 3 lớp
Điểm đến	Chấn cấp	Độ sâu (km)	Khoảng cách chấn tâm (km)	Biên độ sóng (cm)	Thời gian tới (phút)
Khánh Hòa	7,5	10	556	65	100
Bình Định	7,5	10	570	60	105
Đà Nẵng	7,5	10	775	55	140
Vinh	7,5	10	1155	40	220
Nguồn 2, trường hợp 2 lớp
Điểm đến	Chấn cấp	Độ sâu (km)	Khoảng cách chấn tâm (km)	Biên độ sóng (cm)	Thời gian tới (phút)
Khánh Hòa	7,5	10	556	275	100
Bình Định	7,5	10	570	270	105
Đà Nẵng	7,5	10	775	245	140
Vinh	7,5	10	1155	180	220

c. Đối với nguồn 3: Độ sâu chấn tiêu 10 km, chấn cấp động đất 7,5 độ Richter và 1D với bề dày lớp nước là 50 m và 100 m, 2D với lớp nước nhỏ hơn 100 m. Điểm sóng đến là Đà Nẵng, Vinh và Quảng Ninh. Kết quả tính toán được trình bày trong Bảng 4.

Bảng 4. Kết quả tính toán nguồn 3 (bài toán 2D)

Nguồn 3, trường hợp 3 lớp
Điểm đến	Chấn cấp	Độ sâu (km)	Khoảng cách chấn tâm (km)	Biên độ sóng (cm)	Thời gian tới (phút)
Đà Nẵng	7,5	10	332	360	200
Vinh	7,5	10	271	400	150
Quảng Ninh	7,5	10	232	410	130
Nguồn 3, trường hợp 2 lớp
Điểm đến	Độ lớn (Chấn cấp)	Độ sâu (km)	Khoảng cách chấn tâm (km)	Biên độ sóng (cm)	Thời gian tới (phút)
Đà Nẵng	7,5	10	332	960	200
Vinh	7,5	10	271	1000	150
Quảng Ninh	7,5	10	232	1100	130

Các kết quả trên đây (Bảng 1-4) cho thấy nguy hiểm sóng 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 chấn cấp 7,5 độ Richter và trường hợp ba lớp.

IV. MỘT SỐ KẾT LUẬN SƠ BỘ VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

1. Chương trình lan truyền sóng thần Tsu1d và Tsu2d, sản phẩm hợp tác khoa học và công nghệ Việt Nam - Italia, tương đối hoàn thiện, dễ sử dụng và có thể áp dụng trong nghiên cứu lan truyền sóng thần trong phạm vi Biển Đông Việt Nam.

2. Đối với những trận động đất có chấn cấp bằng 7,0 dù xảy ra sát đường bờ biển cũng không gây sóng thần đáng kể. Các động đất có chấn cấp 7,5 độ Richter trở lên xảy ra trong phạm vi Biển Đông, cách đường bờ dưới 1000 km có thể gây sóng thần mức độ không cao, tác động tới bờ biển và hải đảo Việt Nam.

3. Đới động đất Manila là nguồn sóng thần xa có ảnh hưởng trực tiếp đến bờ biển và hải đảo Việt Nam. Với kịch bản chấn cấp 8,5 độ Richter có thể gây sóng thần đạt 2,5 m tại Quảng Ngãi sau 150 phút; tại Hoàng Sa là 2,5 m sau 75 phút; tại Trường Sa là 2,8 m sau 75 phút. Động đất với chấn cấp 8,85 độ Richter có thể tạo nên sóng thần có độ cao lớn nhất tại Quảng Ngãi là 5,5 m và sau 150 phút, giảm dần về phía Cà Mau và Quảng Ninh (dưới 3,0 m); tại quần đảo Hoàng Sa cao 6,0 m và sau 70 phút; và quần đảo Trường Sa sóng cao gần 7,0 m và đến sau 70 phút.

4. Các đới đứt gãy sinh chấn trong phạm vi Biển Đông là những đới có nguy cơ tiềm ẩn động đất gây sóng thần nguy hiểm. Ở khoảng cách rất gần, nên các đới như Bắc Hoàng Sa, Kinh tuyến 110⁰, Thuận Hải - Minh Hải, 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 với chấn cấp 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 với chấn cấp 7,5 độ Richter xảy ra tại đứt gãy Thuận Hải - Minh Hải gây sóng thần tại Vũng Tàu (khoảng cách 42 km) cao 2,5 m chỉ sau 25 phút.

5. Nguy hiểm sóng thần lớn nhất, đạt độ cao trên 10 m tại vùng biển Quảng Ninh và Vinh nếu xuất hiện kịch bản động đất tại Tây Hải Nam với chấn cấp 7,5 độ Richter và trường hợp ba lớp.

2. Kiến nghị

1. Mô hình hai chiều và một chiều trong tính toán biểu đồ triều tổng hợp dọc theo từng đoạn tia từ nguồn đến vị trí máy thu đã bỏ qua hiệu ứng ba chiều của đáy biển. Hiệu ứng này có thể gây khúc xạ, tán xạ và hội tụ sóng. Ngoài ra, sự tồn tại của đảo nhỏ và bán đảo cũng gây ra các hiệu ứng tương tự mà cần được đề cập tới trong phát triển chương trình tính lan truyền sóng thần trong tương lai.

2. Cấu trúc đường bờ, nhìn chung, rất phức tạp, trong chương trình tính này đã đơn giản hóa nó, vì vậy sẽ chịu ảnh hưởng tới thời gian sóng đến và biên độ (độ cao) sóng. Vùng biển nước ta có độ sâu chủ yếu dưới 1000 m đến hàng chục m nước sẽ gây ra hiệu ứng nông (làm tăng biên độ).

3. Kịch bản sóng thần trong chương này lấy 8,85 độ Richter đối với động đất cực đại tại Manila, trong khi có một số tác giả lại cho là động đất lớn nhất tại đới này chỉ đạt 8,5 [5], hoặc cao hơn, 9,0 [11]. Việc khẳng định chấn cấp cực đại động đất là cần thiết và cần được nghiên cứu chi tiết hơn. Cũng giống như vậy, việc thiết lập mô hình vùng nguồn sao cho sát hơn với cơ cấu chấn tiêu động đất tại đới này là cả một vấn đề trong tương lai.

4. Cực đại động đất của các đới phát sinh động đất mạnh trong phạm vị Biển Đông cần được nghiên cứu chi tiết hơn.

VĂN LIỆU

1. Cao Đình Triều (Chủ biên), 2006. Thiết lập những tiếp cận thích hợp để nghiên cứu dự báo động đất lãnh thổ Việt Nam. BC tổng kết nhiệm vụ HTQT về KH&CN theo Nghị định thư Việt Nam - Italia (2004-2006). Lưu trữ Viện VLĐC, Hà Nội, 169 trg.

2. Cao Đình Triều (Chủ biên), 2008. Nghiên cứu dự báo động đất mạnh khu vực ĐN Châu Á có nguy cơ gây sóng thần ảnh hưởng đến bờ biển và hải đảo Việt Nam. BC tổng kết nhiệm vụ HTQT về KH&CN theo Nghị định thư Việt Nam - Italia (2006-2008). Lưu trữ Viện VLĐC, Hà Nội. 222 trg.

3. IOC-IUGG International Workshop, 2000. Tsunami risk assessment beyond 2000: Theory, practice and plans. Pp. 34-43, Moscow.

4. Ngô Thị Lư, 2005. Đặc điểm hoạt động của động đất gây sóng thần Andaman- Nicobar (26.12.2004) và diễn biến dư chấn của nó. Tc. Địa chất, 286: 1-10. Hà Nội, 2005.

5. Nguyễn Đình Xuyên (Chủ biên), 2007. Nghiên cứu đánh giá độ nguy hiểm động đất và sóng thần ở vùng bờ biển Việt Nam và đề xuất các giải pháp cảnh báo, phòng tránh. BC Đề tài cấp Viện KH&CN VN. Lưu trữ Viện VLĐC, Hà Nội.

6. Nguyễn Ngọc Thuỷ, 2004. Nghiên cứu khả năng xảy ra sóng thần ở ven biển và hải đảo Việt Nam. TC Các khoa học về Trái đất, 26/4 : 289-294. Hà Nội.

7. Phạm Văn Thục, 1995. Bước đầu đánh giá ảnh hưởng của sóng thần ở Biển Đông đến bờ biển Việt Nam. Các công trình NC ĐC và ĐVL biển, 1 : 145-155. Nxb KH&KT, Hà Nội.

8. Phạm Văn Thục, 1998. Độ nguy hiểm động đất và sóng thần vùng quần đảo Trường Sa. Tt các công trình NC về điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên vùng QĐ Trường Sa, trg 127-143. Nxb KH&KT, Hà Nội.

9. Phạm Văn Thục, 2000. Đánh giá độ nguy hiểm của sóng thần ở Biển Đông. Các công trình NC ĐC và ĐVL biển, 4 : 31-46. Nxb KH&KT, Hà Nội.

10. Titov V., Gonzalez F., 1997. Implementation and testing of the method of splitting tsunami (MOST) model. NOAA techn. memorandum ERL PMEL-112, Pacific Marine Env. Lab. - Contribution No. 1927 from NOAA/PMEL.

11. Titov V., Gonzalez F., Bernard E., Eble M., Mofjeld H., Newman J. & Venturato A., 2005. Real-time tsunami forecasting: Challenges and Solutions. Natural Hazards, 35 : 34-41, Spec. Issue, US. Nat. Tsun. Haz. Mitig. Progr.

12. Vũ Thanh Ca, Nguyễn Đình Xuyên, 2007. Rủi ro sóng thần vùng biển Việt nam và khả năng dự báo. BCKH tại HT Ảnh hưởng của sóng thần đối với cộng đồng dân cư ven biển: Đề xuất một số biện pháp phòng tránh. Trg 42-59.

13. Yanovskaya T.B., 1999. Rep. within the framework of the SAND group “Tsunami generation by earthquakes near coastline”. ICTP internal report.

14. Yanovskaya T.B., 2000. Report within the framework of the SAND group: “Tsunami generation by inland/coastal earthquakes”. ICTP internal report.

15. Yanovskaya T.B., Romanelli F., Panza G.F., 2003. Tsunami excitation by inland/coastal earthquakes: The Green function approach. NHESS, 3 : 353-365.