ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Dương Công Điển TÍNH TOÁN VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÀ BIẾN ĐỘNG ĐÁY BIỂN TẠI VÙNG LÂN CẬN CÔNG TRÌNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG VÀ DÒNG CHẢY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Dương Công Điển TÍNH TOÁN VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÀ BIẾN ĐỘNG ĐÁY BIỂN TẠI VÙNG LÂN CẬN CÔNG TRÌNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG VÀ DÒNG CHẢY Chuyên ngành: Hải dương học Mã số: 60 44 97 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Nguyễn Minh Huấn Hà Nội - 2012 MỤC LỤC MỞ ĐẤU ………………………………………………………………………… Chương – TỔNG QUAN ……………………………………………………… 1.1 Đặt vấn đề ………………………………………………………… 1.2 Mục tiêu nghiên cứu ……………………………………………… 1.3 Giới hạn nghiên cứu ……………………………………………… 1.4 Phương pháp nghiên cứu …………………………………………… 3 Chương – ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BIỂN KHU VỰC NGHIÊN CỨU ……………………………… 2.1 Đặc điểm tự nhiên, điều kiện khí tượng thủy văn khu vực cửa Thuận An ………………………………………………………………… 2.2 Hiện trạng công trình bảo vệ bờ cửa Thuận An………………… Chương – MÔ HÌNH VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÀ CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ……………………………………………………………… 3.1 Cơ sở lý thuyết CMS-flow………………………………………… 3.2 Cơ sở lý thuyết CMS-wave ………………………………………… 19 3.3 Kết nối CMS-flow CMS-wave …………………………… 22 3.4 Thiết lập lưới tính, điều kiện biên, điều kiện ban đầu ……………… 22 3.5 Phân tích số liệu, xây dựng kịch tính toán……………………… 27 3.6 Thiết lập thông số hiệu chỉnh mô hình …………………… 33 3.7 Kết tính toán …………………………………………………… 40 KẾT LUẬN ……………………………………………………………………… 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………… 56 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình1: Bản đồ khu vực phá Tam Giang – Cầu Hai ……………………………… Hình2 Hệ thống kè biển cửa Thuận An ……………………………………… Hình Chi tiết kết cấu kè (S1, S2 B) phía bờ bắc cửa Thuận An………… Hình Chi tiết kết cấu kè (N) bờ nam cửa Thuận An……………………… Hình Lưới tính CMS-wave với biên sóng nước sâu vị trí kè biển 23 Hình Lưới tính CMS-flow với biên mực nước vị trí kè biển 24 Hình Lưới tính CMS-flow khu vực cửa Thuận An với địa hình đáy biển 25 Hình Vị trí kè miền tính 26 Hình Dao động mực nước chu kỳ triều Thuận An 27 Hình 10 So sánh độ cao sóng tính toán đo đạc trạm MSP-1 thời gian: 10 -12/2002 28 Hình 11 Đường đi, so sánh độ cao sóng tính toán đo đạc bão frankie 7/1996 28 Hình 12 Đường đi, so sánh độ cao sóng tính toán đo đạc bão Wukong 9/2000 28 Hình 13 Đường đi, so sánh độ cao sóng tính toán đo đạc bão Linda 11/1997 29 Hình 14 Vị trí điểm lấy tham số sóng nước sâu 29 Hình 15 Hoa sóng trạm khơi nhiều năm 30 Hình 16 Hoa sóng trạm khơi mùa gió đông bắc mùa gió tây nam 31 Hình 17 Quy định hướng sóng mô hình CMS-wave 32 Hình 18 Vị trí trạm quan trắc dao động mực nước dòng chảy 21/4/2007 34 Hình 19 Thiết lập thông số CMS-wave 34 Hình 20 Điều kiện phổ sóng biên CMS-wave 35 Hình 21 Thiết lập thông số mô hình CMS-flow 35 Hình 22 Các thông số tính toán vận chuyển trầm tích 36 Hình 23 Điều kiện biên dao động mực nước 36 Hình 24 Giao diện điều khiển tính toán cặp đồng thời hai mô hình 37 Hình 25 So sánh mực nước tính toán đo đạc trạm V1từ 10 ngày 21/4 đến 10 ngày 22/4/2007 37 Hình 26 So sánh tốc độ dòng chảy tính toán với tốc độ dòng chảy đo đạc tầng mặt, đáy trạm V1từ 10 ngày 21/4 đến 10 ngày 22/4/2007 38 Hình 27 So sánh hướng dòng chảy tính toán với hướng dòng chảy đo đạc tầng mặt, đáy trạm V1từ 10 ngày 21/4 đến 10 ngày 22/4/2007 38 Hình 28 Trường dòng chảy khu vực cửa Thuận An pha triều lên 39 Hình 29 Trường dòng chảy khu vực cửa Thuận An pha triều xuống 39 Hình 30 Kết qủa tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 120 đến 150 độ 40 Hình 31 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ngày tác động sóng có hướng từ 120 đến 150 độ 41 Hình 32 Kết qủa tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 90 đến 120 độ 41 Hình 33 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ngày tác động sóng có hướng từ 90 đến 120 độ 42 Hình 34 Kết qủa tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 60 đến 90 độ 42 Hình 35 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ngày tác động sóng có hướng từ 60 đến 90 độ 43 Hình 36 Kết qủa tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 30 đến 60 độ 43 Hình 37 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ngày tác động sóng có hướng từ 30 đến 60 độ 44 Hình 38 Kết qủa tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ đến 30 độ 44 Hình 39 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ngày tác động sóng có hướng từ đến 30 độ 45 Hình 40 Kết qủa tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 330 đến độ 45 Hình 41 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ngày tác động sóng có hướng từ 330 đến độ 46 Hình 42 vị trí mặt cắt từ đến 47 Hình 43 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động hướng sóng khác 47 Hình 44 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu 48 Hình 45 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động hướng sóng khác 48 Hình 46 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu 49 Hình 47 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động hướng sóng khác 49 Hình 48 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu 50 Hình 49 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động hướng sóng khác 50 Hình 50 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu 51 Hình 51 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động hướng sóng khác 51 Hình 52 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu 52 Hình 53 Kết đo đạc đường bờ Thuận An tháng năm 2012 52 Hình 54 Ảnh chụp khu vực bồi cát phía nam kè cửa Thuận An 6/2012 53 Hình 55 Ảnh chụp vị trí bar cát ngầm cửa Thuận An 6/2012 54 Hình 56 Ảnh chụp bar cát trung tâm luồng vào cửa Thuận An 6/2012 54 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng1: Các đợt đo đạc cửa Thuận An từ 1/2007 đến nay…………………… Bảng Bảng tần suất sóng trung bình nhiều năm 30 Bảng3 Bảng tần suất sóng nước sâu theo hướng tác động tới đường bờ 32 Bảng4 Kết phân tích yếu tố sóng theo hướng tác động 33 Bảng Lượng trầm tích vận chuyển qua mặt cắt 55 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Giải nghĩa SMS Surface-water Modeling System CMS – wave Coastal Modeling System - wave CMS – flow Coastal Modeling System - flow MỞ ĐẦU Sự biến động bãi biển vùng nước nông ven bờ kết qủa tác động trình tự nhiên gió, sóng, dòng chảy, sóng thần biến động mực nước biển Tuy nhiên tác động người có ảnh hưởng đáng kể thông qua công trình nhân tạo xây dựng kè, đê chắn sóng, tường đứng ven biển trình nạo vét luồng nuôi bãi Do nghiên cứu biến động bãi biển vùng ven bờ cần thiết quan trọng công trình ven bờ như: xây dựng cảng, thiết kế luồng tầu công trình bảo vệ bờ Trong nghiên cứu này, tiến hành phân tích số liệu thủy động lực học có tác động tới trình vận chuyển trầm tích biến đổi đáy vùng nước nông ven bờ Áp dụng mô hình số (CMS) tính toán mô biến động bãi biển vùng cửa Thuận An sau xây dựng công trình kè biển Trong trình tính toán kiểm chứng mô hình, Các tham số sóng dòng chảy hiệu chỉnh kiểm chứng kỹ lưỡng Ngoài số liệu đo đạc biến động đường bờ khuôn khổ dự án VS\RDE-03 sử kiểm chứng với kết biến động bãi biển mô hình Các kết mô rằng, bước đầu công trình xây dựng kè biển với mục đích bảo vệ, ngăn chặn xói lở bờ biển khu vực Hải Dương – Thuận An – Hòa Duân có kết định Khu vực bờ biển Hải Dương bảo vệ khỏi tác động gây xói lở, khu vực phía nam cửa Thuận An chuyển từ trạng thái xói lở sang bồi tụ Các kết tính toán đưa tranh phù hợp với kết đo đạc thực tế Để hoàn thành luận văn xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới: Ban giám hiệu trường Đại học Khoa học tự nhiên, Khoa Khí tượng - Thủy văn Hải dương học, phòng sau đại học tạo điều kiện giúp đỡ hoàn thành luận văn Viện Cơ học, Viện KH CN Việt Nam (địa chỉ; 18 Hoàng Quốc Việt, Nghĩa Đô Cầu Giấy, Hà Nội), quan nơi công tác cử đào tạo tạo điều kiện mặt thời gian, kinh phí thủ tục hành suốt trình học tập Ban giám đốc, đồng nghiệp Trung tâm Khảo sát Nghiên cứu Tư vấn Môi trường Biển dự án hợp tác Việt Nam – Thụy Điển VS\RDE-03 góp ý, cung cấp số liệu, tạo điều kiện khảo sát đo đạc khu vực cửa biển Thuận An PGS TS Nguyễn Minh Huấn - người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Khí tượng – Thủy văn Hải dương Học tận tính dạy dỗ truyền thụ kiến thức cho năm học vừa qua Chương - TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Trong năm gần phát triển mạnh kinh tế phát triển nhanh ngành du lịch dịch vụ, nhiều công trình ven bờ đê biển, kè chắn sóng, mỏ hàn xây dựng với mục đích chỉnh trị nhằm đạt mục tiêu phục vụ phát triển kinh tế, bảo vệ vùng dân cư khỏi xâm thực từ phía biển Khu vực cửa biển Thuận An – Thừa Thiên Huế cửa ngõ quan trọng giao thông đường thủy kết nối hầu hết sông tỉnh Thừa Thiên Huế khu vực đầm phá Tam Giang – Cầu Hai có cảng Thuận An với Biển Đông Đây cửa tiêu thoát lũ mùa mưa kênh trao đổi nước đầm phá biển Thêm vào phía bắc cửa khu dân cư thuộc xã Hải Dương với số lượng dân cư lớn phía nam cửa khu du lịch bãi tắm biển Thuận An Đây hai khu vực có tượng xói lở mạnh gây tình trạng nguy hiểm tới đời sống dân cư phát triển du lịch khu vực [3] Với chủ trương ngăn chặn bồi lấp luồng tàu Thuận An bảo vệ bờ hai phía bắc phía nam, đầu năm 2005 Ủy ban nhân dân Tỉnh Thừa Thiên Huế định phê duyệt dự án xây dựng “xử lý khẩn cấp khắc phục xói lở bờ biển Hải Dương chỉnh trị luồng cảng Thuận An, tỉnh Thừa Thiên Huế” Giai đoạn xây dựng công trình chống xói lở bờ biển Hải Dương – Thuận An – Hòa Duân Công trình xây dựng vào đầu năm 2008 hoàn thành vào cuối năm 2010 Với mục tiêu bảo vệ vùng bị xói lở, công trình bước đầu có số hiệu định Khu vực phía bắc (khu bờ biển xã Hải Dương) có kè S1, S2 B bảo vệ cách ly khu vực bờ khỏi tác động sóng dòng chảy nên trình xói lở bờ biển không diễn Khu vực phía nam gần cửa (khu bờ biển Thuận An – Hòa Duân) tượng xói lở không (đặc biệt bãi biển phía nam kè) thay vào trình bồi diễn mạnh mẽ che chắn công trình Khu vực phía cửa Thuận An, trình bồi xói biến động bãi biển đường bờ diễn phức tạp Khu vực phía nam xa công trình trình bồi xói diễn theo mùa tác động hướng sóng khác gió mùa Đông Bắc gió mùa Tây Nam Như kết sau xây dựng kè biển giai đoạn dự án có tác động đến trình thủy động lực kết tác động đến tiến triển đường bờ bãi biển khu vực cửa Thuận An vùng lận cận sau: - Quá trình sóng dòng chảy khu vực gần công trình cửa Thuận An có thay đổi Các công trình cách ly ngăn cản dòng vận chuyển trầm tích dọc bờ, làm thay đổi tranh vận chuyển trầm tích - Với mục tiêu bước đầu ngăn cản xói lở bờ biển Hải Dương – Thuận An – Hòa Duân, Các công trình kè phát huy tính hiệu vùng bờ biển lận cận công trình, nhiên chưa giải bồi lấp luồng tàu xói lở khu vực bờ phía cửa 1.2 Mục tiêu nghiên cứu: - Để hiểu rõ quy luật trình vận chuyển trầm tích biến động đáy biển, cần có nghiên cứu chi tiết trình động lực gây trình vận chuyển trầm tích khu vực cửa Thuận An, đặc biệt tác động công trình Có nghiên cứu định lượng mô phỏng, đưa tranh vận chuyển trầm tích biến đổi đáy biển, từ có giải pháp khắc phục yếu điểm giai đoạn công trình đưa hướng giải giai đoạn Các mục tiêu nghiên cứu gồm có: Nghiên cứu phân tích trình động lực (sóng dòng chảy) tác động đến trình vận chuyển trầm tích khu vực cửa Thuận An - Nghiên cứu ứng dụng mô hình SMS (các mô đun CMS-flow CMS-wave) việc tính toán vận chuyển trầm tích khu vực cửa Thuận An tác động công trình 1.3 Giới hạn nghiên cứu - Trong nghiên cứu này, tác giả tập trung nghiên cứu vận chuyển trầm tích khu vực Thuận An, đặc biệt khu vực lận cận công trình, tác động chủ yếu hai yếu tố sóng dòng chảy Các thông số công trình đưa vào mô hình tính nhằm mục đích mô tác động tới vận chuyển trầm tích biến động đáy biển Do việc sử dụng mô hình hai chiều trung bình theo độ sâu để mô trình thủy động lực biến đổi đáy, kết mô trình biến đổi đáy biển, biến đổi đường bờ không mô Tuy nhiên kết đo đạc biến động đường bờ sử dụng để so sánh tương quan kết tính biến động đáy biển với biến động đường bờ Các kịch tính toán sử dụng kết phân tích sóng theo hướng tác động khác nhau, hướng tác động tiến hành lấy trung bình tham số sóng theo khoảng thời gian Dao động mực nước áp dụng biên lấy biến động mực nước chu kỳ triều đặc trưng Lưu lượng sông không sử dụng nghiên cứu tính toán 1.4 Phương pháp nghiên cứu Dựa đặc điểm khu vực nghiên cứu vùng đầm phá Tam Giang – Cầu Hai vùng cửa sông lạch triều Thuận An, phương pháp nghiên cứu hình thành sở: - - Nghiên cứu tài liệu liên quan tới vùng đầm phá, cửa sông công trình Dựa vào thông tin phù hợp với vùng nghiên cứu Dựa thông tin, số liệu kết nghiên cứu, công trình khoa học đề tài, dự án tiến hành khu vực Xem xét phân tích số liệu, văn có liên quan Thu thập số liệu địa hình, đường bờ, thông số công trình, số liệu mực nước, chế độ sóng tính chất trầm tích Phân tích số liệu làm sở thiết lập mô hình xây dựng kịch tính toán Xác định mô hình phù hợp với nguồn số liệu khu vực nghiên cứu Thiết lập mô hình dựa số liệu bản, lựa chọn điều kiện biên điều kiện ban đầu Hiệu chỉnh kiểm chứng mô hình Mô mô hình theo kịch tính toán Phân tích kết tính toán Chương – HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BIỂN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 10 Hình 32 Kết tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 90 đến 120 độ Hình 33 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ngày tác động sóng có hướng từ 90 đến 120 độ Hướng sóng 3(60 đến 90 độ): Các tham số sóng tính toán: H mor=2.43, Tp =8.90, hướng trung bình =-19.11, tần suất=54.59 % dao động mực nước biên CMS-flow 46 Hình 34 Kết tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 60 đến 90 độ Hình35 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ngày tác động sóng có hướng từ 60 đến 90 độ Hướng sóng 4(30 đến 60 độ): Các tham số sóng tính toán: H mor=2.34, Tp =7.53, hướng trung bình =12.17, tần suất=14.88% dao động mực nước biên CMS-flow 47 Hình 36 Kết tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 30 đến 60 độ Hình 37 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ngày tác động sóng có hướng từ 30 đến 60 độ Hướng sóng 5(0 đến 30 độ): Các tham số sóng tính toán: Hmor=1.76, Tp =6.99, hướng trung bình =42.67, tần suất=4.14 % dao động mực nước biên CMS-flow 48 Hình 38 Kết tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ đến 30 độ Hình 39 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ngày tác động sóng có hướng từ đến 30 độ Hướng sóng (330 đến độ): Các tham số sóng tính toán: Hmor=1.06, Tp =5.81, hướng trung bình = 72.57, tần suất = 1.58% dao động mực nước biên CMS-flow 49 Hình 40 Kết tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 330 đến độ Hình 41 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ngày tác động sóng có hướng từ 330 đến độ Như từ tính ta thấy, hướng sóng có tác động mạnh đến trình vận chuyển trầm tích biến đổi đáy hướng sóng trường hợp 2, tương ứng với trường sóng có hướng Đông Đông bắc Các hướng sóng chiếm tới 92.58 % chuỗi sóng Các tác động sóng tới trình vận chuyển trầm tích đáng kể Phía trước sau công trình kè bờ phía nam cửa Thuận An có biến động lớn có xu bồi lắng vùng lân cận chân công trình Quá trình vận chuyển trầm tích làm cho khu vực luồng tàu trung tâm cửa có biến động lớn, trình bồi lắng cửa làm cho tuyến luồng giảm độ sâu đáng kể Để có đánh giá rõ ràng xem xét đến biến động mặt cắt đặc trưng 3.7.2 Phân tích kết tính toán biến động bãi đáy biển qua số mặt cắt đặc trưng Năm mặt cắt chọn để đánh giá mức độ biến động đáy biển bao gồm: mặt cắt phía trước công trình kè biển phía nam mặt cắt phía cửa Thuận An Các mặt cắt từ đến có gốc nằm bờ biển, mặt cắt số gốc nằm 50 bờ phía nam Sơ đồ mặt cắt khu vực cửa Thuận An mô tả hình 42 Hình 42 vị trí mặt cắt từ đến Kết tính toán cho hình hướng sóng mặt cắt trình bày hai hình vẽ: Hình vẽ biểu diễn biến động đáy biển mặt cắt tác động hình hướng sóng Hình vẽ so sánh địa hình đáy trước sau tính toán biến động đáy biển tác động tổng hợp tất hình sóng Dựa phân bố tần suất phần trăm hình hướng sóng theo bảng tần suất (bảng 4) tính toán mức độ biến động tổng cộng mặt cắt tác động tổng hợp hình hướng sóng Giá trị độ sâu mặt cắt trước sau tính toán cho thấy trang biến động đáy biển mặt cắt 51 Hình 43 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động hướng sóng khác Hình 44 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu 52 Hình 45 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động hướng sóng khác Hình 46 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu 53 Hình 47 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động hướng sóng khác Hình 48 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu 54 Hình 49 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động hướng sóng khác Hình 50 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu 55 Hình 51 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động hướng sóng khác Hình52 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu Từ hình 44, 46 48 ta thấy mặt cắt 1, có bồi lắng trầm tích mạnh sát đường bờ Theo thứ tự tự gần đến xa công trình kè biển độ bồi lắng gần bờ biển giảm dần, lớn mặt cắt số 1, độ bồi lắng lên tới 300m tính từ đường bờ Tiếp theo mặt cắt độ bồi tụ 200m mặt cắt số 50 m Các kết tính toán phù hợp với số liệu đo đặc biến động đường bờ Hình 53 Kết đo đạc đường bờ Thuận An tháng năm 2012 56 Tại vị trí mặt cắt số có bồi lập mạnh phía xói lở vùng gần bờ Tại mặt cắt số 5, mặt cắt ngang luông vào cửa Thuận An, có bồi lắng mạnh phía luông tàu Các kết lần minh chứng tính sát thực kết tính toán phù hợp với thực tế diễn vùng Từ hình vẽ 53 ta thấy phần bờ phía bắc công trình kè mỏ hàn có xâm thực mạnh, bờ biển bị xói lở tiến sâu vào đất liền Nhưng hạn chế mô hình nên mô biến đổi đường bờ Các ảnh chụp trường vào thời gian tháng 6/2012 (xem hình 54, 55 56) lần minh chứng, cho thấy có bồi tụ mạnh đầu kè mỏ hàn bồi tụ tạo vùng nước nông phía cửa nằm gần kè phía nam tạo nên số bar cát lớn vị trí trung tâm luồng vào cửa Hình 54 Ảnh chụp khu vực bồi cát phía nam kè cửa Thuận An 6/2012 57 Hình 55 Ảnh chụp vị trí bar cát ngầm cửa Thuận An 6/2012 58 Hình 56 Ảnh chụp bar cát trung tâm luồng vào cửa Thuận An 6/2012 3.7.3 Phân tích đánh giá định lượng Kết tính toán lượng trầm tích vận chuyển đơn vị bề rộng bãi biển năm mặt cắt trình bày bảng Bảng Lượng trầm tích vận chuyển qua mặt cắt (m3/năm) Hướn g sóng Mặt cắt Mặt cắt Mặt cắt Mặt cắt Mặt cắt 150÷12 120 ÷ 90 90 ÷60 60 ÷30 30÷ 2638.52 360 ÷330 SW NE Tổng 145.91 29.57 -13360.37 -144.29 -17.22 -10900.46 -6587.12 -959.21 1311.61 53.46 15.94 -6427.39 2463.03 1120.72 1242.21 1106.14 1844.22 5855.86 742.97 45.70 2952.03 6644.53 25430.90 1957.34 -54971.25 3983.98 384.63 61.70 -53009.27 4430.30 -48578.97 2.05 -2385.73 -10976.68 -1.50 -1757.05 -9141.92 1.86 157.88 1.66 4.64 -15823.41 -12021.18 -7669.60 Theo quy ước hướng vận chuyển trầm tích, đường bờ Thuận An hướng dương hướng trầm tích từ bắc xuống nam, hướng âm hướng trầm tích từ nam lên bắc Như xu hướng trầm tích nói chung mặt cắt 1, 2, có hướng từ phía nam lên phía bắc Mặt cắt số có xu hướng ngược lại từ phía bắc xuống phía nam KẾT LUẬN Đã sử dụng mô hình tính toán sóng, dòng chảy, mực nước vận chuyển trầm tích biến động đáy để tính toán chế độ động lực biến đổi đáy khu vực cửa Thuận An khu vực lận cận với có mặt công trình chỉnh trị Qua phân tích tài liệu kết tính toán, trình động lực học, vận chuyển trầm tích biến đổi đáy biển có thay đổi có mặt công trình chỉnh trị cửa Thuận An Trong thời gian đầu công trình kè bờ nam cửa Thuận An gây biến động lớn địa hình đáy bờ biển khu vực lân cận (bồi phía nam xói phía bắc kè) Tuy nhiên theo thời gian bờ phía nam tiến dần biển khả ngăn cát kè giảm dần tác động mùa yếu tố động lực biển bờ biền khu vực Thuận An trở lại trạng thái ban đầu chưa có công trình Các công trình bước đầu phát huy tác dụng bảo vệ vùng bờ biển lận cận khỏi trạng thái xói lở, đặc biệt hiệu với kè phía nam Tuy nhiên vấn đề tránh bồi lấp luồng tàu chưa thể khắc phục 59 Sự phù hợp kết tính toán số liệu đo đạc biến động bãi biển đường bờ cho thấy khả mô mô hình SMS khu vực xác Qua sử dụng tính toán khả biến động tương lai, lập phương án khả thi xây dựng kè biển giai đoạn khu vực TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước KHCN-06-10 “Cơ sở khoa học đặc trưng đới bờ phục vụ yêu cầu xây dựng công trình biển ven bờ” Viện Cơ học, Hà Nội, 2000 Nguyễn Mạnh Hùng, Phạm Văn Ninh, Dương Công Điển, Mô hình tính cặp đồng thời yếu tố sóng, dòng chảy mực nước phục vụ nghiên cứu biến động bờ biển vùng châu thổ sông Hồng, Tuyển tập công trình Hội nghị Khoa học Cơ học Thủy khí Toàn quốc năm 2005 Tiếng Anh Lam Tien Nghiem, “Modelling for Thuan An inlet, Vietnam” Marcel J F 10 11 Stive, Henk Jan Verhagen and Zheng Bing Wang, 2003 Morphodynamic Modelling for Thuan An inlet, Vietnam Nghiem Tien Lam, A preliminary study on hydrodynamics of the Tam Giang – Cau Hai lagoon and tidal inlet system in Thua Thien Hue province, Vietnam Master thesis International Institute for Infrastructural Hydraulic and Environmental Engineering (IHE) Delft, Netherlands, 2002 Tran Thanh Tung, Vu Minh Cat, Le Dinh Thanh, 2006, conceptual model of seasonal opening/closure of tidal inlets and estuaries at the Central coast, Viet nam Proceeding of Vietnam- Japan Extuary Workshop 2006 August 22nd-24th , Hanoi, Vietnam Tung, T.T., Stive, M.J.F, Graaff J.v.d (2008): Strategy for stabilization tidal inlets in the Central Coast of Vietnam Proc Of the COPEDEC-2008, Dubai, United Arab Emirates CMS User Manual, Envinronment Modeling Research Laboratory 03/2012 Coastal Engineering Manual Chapter Hydrodynamic of tidal inlets U.S Army Crops Of Engineers Washington DC 2001 SMS Surface Water Modeling System – Tutorials Version 10.1 Brigham Young University – Envinronment Modeling Research Laboratory 03/2011 Shore Protection Manual Coastal Engineering Research Center, US Navy, 1984 Van Rijn Leo C Principles of Fluid Flow and Waves in Rives, Estuaries, Seas and Ocean Aqua Publications, the Netherlands, 1989 60 [...]... thức của Wantanabe (1987), tính toán vận chuyển trầm tích tổng cộng bao gồm: tính toán vận chuyển trầm tích lơ lửng và di đáy - Công thức tính vận chuyển trầm tích của Lund-CIRP (Camenen và Larson 2006) Công thức tính lượng trầm tích tổng cộng kết hợp từ công thức tính vận chuyển trầm tích lơ lửng và công thức tính vận chuyển trầm tích di đáy - Tính toán vận chuyển trầm tích tổng cộng dựa theo công. .. hình, dòng chảy và dao động mực nước Biến động đường bờ Biến động đường bờ Biến động đường bờ Biến động đường bờ Biến động đường bờ Biến động đường bờ Biến động đường bờ Biến động đường bờ Biến động đường bờ Biến động đường bờ Chương 3 - MÔ HÌNH VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÀ CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN Hệ thống mô hình ven bờ là tổ hợp của các mô hình tính toán sóng, dòng chảy, vận chuyển trầm tích và biến động. .. vận chuyển trầm tích là: Mô hình tính toán vận chuyển trầm tích tổng cộng của Wantanabe (1997), tính toán vận chuyển trầm tích kết hợp tính toán trầm tích lơ lửng và di đáy theo công thức của Lund-CIRP (Camenen và Larson 2006) và tính toán vận chuyển trầm tích lơ lửng theo công thức của Van Rijn kết hợp với công thức vận chuyển trầm tích di đáy của Lund-CIRP Trong trường hợp này các tác giả lựa chọn... trầm tích đáy Công thức tính toán vận chuyển trầm tích đáy q b dưới tác động của sóng và dòng chảy được Camenen và Larson (2005) đưa ra như sau: (48) Trong đó chỉ số w và n tương ứng theo hướng của sóng và hướng vuông góc với hướng truyền sóng, a và b là các hệ số, θ cw,m và θcw là các giá trị của tham số Shield trung bình và cực đại dưới tác động đồng thời của sóng và dòng chảy chưa kể đến độ nhám của. .. theo công thức tính vận chuyển trầm tích lơ lửng của VanRijn kết hợp công thức tính vận chuyển trầm tích di đáy của Lund-CIRP 18 Trong báo cáo này các tác giả sử dụng công thức tính toán vận chuyển trầm tích của Lund-CIRP Công thức Lund – CIRP sử dụng trong CMS-flow theo hai phương thức: Thứ nhất, tính toán lượng vận chuyển tổng cộng dựa vào sự kết hợp của vận chuyển trầm tích lơ lửng và di đáy Cách thức... hình tính toán trường dòng chảy và vận chuyển trầm tích Mô hình tính toán vận chuyển các chất hòa tan (muối) và trầm tích dưới tác động của thủy triều, gió và sóng Mô hình động lực dựa trên phương trình bảo toàn trong vùng nước nông và các thành phần lực Coriolis, ứng suất gió, ứng suất sóng, ứng suất đáy, ma sát do vật cản, ảnh hưởng của đáy và khuyếch tán rối Có ba phương pháp tính toán vận chuyển trầm. .. gió tại độ cao 10 m trên mặt biển có thể tính theo Hsu 1988 như sau: (31) W10 – tốc độ gió tại độ cao 10 m trên mặt biển Theo thực nghiệm có thể áp dụng công thức tính tốc độ gió tại độ cao 10 m như sau: (32) Phương trình tính toán vận chuyển trầm tích và biến đổi đáy biển: Trong CMS-flow các hệ phương trình tính toán vận chuyển trầm tích và biến đổi đáy biển được tính toán theo ba công thức: - Công. .. số Phương trình bình lưu khuyếch tán Vận chuyển trầm tích tổng cộng gồm hai thành phần, vận chuyển trầm tích lơ lửng và vận chuyển trầm tích di đáy Các công thức tính vận chuyển trầm tích lơ lửng và di đáy dựa trên ứng suất trượt tại từng vị trí Tuy nhiên trong một số trường hợp lượng vận chuyển trầm tích lơ lửng biến đổi mạnh như tại các cửa sông, lạch triều, luồng tàu và tại các chân công trình, khi... khi sóng truyền vào bờ biển hoặc công trình Năng lượng này được tính toán dựa trên góc của sóng đến và sóng phản xạ Mật độ năng lượng tác động của sóng phản xạ biểu thị bằng một hàm tuyến tính của mật độ tác động của sóng đến (72) Trong đó K là hệ số phản xạ của sóng K=0 – không tính đến phản xạ sóng K=1 – tính đến phản xạ sóng Sóng đổ do địa hình đáy: Khi sóng truyền vào vùng nước nông, độ cao của sóng. .. ra dòng chảy thủy triều không lớn, khi đó các yếu tố sóng đóng vai trò chính trong quá trình vận chuyển trầm tích và biến đổi đáy biển Do vậy các kết quả phân tích chế độ các yếu tố sóng cho chúng ta thấy được bức tranh khái quát về chế độ vận chuyển trầm tích dưới sự tác động của sóng Từ các kết quả phân tích chế độ sóng là cơ sở hình thành các kịch bản tính toán vận chuyển trầm tích và biến đổi đáy