ĐẠI HỌC QUỐC GIA H À NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHI ÊN - Dương Công Điển TÍNH TOÁN VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH V À BIẾN ĐỘNG ĐÁY BIỂN TẠI VÙNG LÂN CẬN CÔNG TRÌNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG VÀ DÒNG CH ẢY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA H À NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHI ÊN - Dương Công Điển TÍNH TOÁN VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH V À BIẾN ĐỘNG ĐÁY BIỂN TẠI VÙNG LÂN CẬN CÔNG TRÌNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG VÀ DÒNG CH ẢY 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 c ứu …………………………………………… Chương – ĐIỀU KIỆN TỰ NHI ÊN VÀ HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH B ẢO VỆ BIỂN KHU VỰC NGHIÊN CỨU ……………………………… 2.1 Đặc điểm tự nhi ên, điều kiện khí tượng thủy văn khu vực cửa Thuận An ………………………………………………………………… 2.2 Hiện trạng công tr ình 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 s ố liệu, xây dựng kịch tính toán ……………………… 27 3.6 Thiết lập thông số hiệu chỉnh mô h ình …………………… 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) t ại 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 nư ớc 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 h ình 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 v đo đạc trạm MSP-1 thời gian: 10 12/2002 28 Hình 11 Đường đi, so sánh độ cao sóng tính toán v đo đạc bão frankie 7/1996 28 Hình 12 Đường đi, so sánh độ cao sóng tính toán v đo đạc bão Wukong 9/2000 28 Hình 13 Đường đi, so sánh độ cao sóng tính toán v đo đạc bão Linda 11/1997 29 Hình 14 Vị trí điểm lấy tham số sóng n ước sâu 29 Hình 15 Hoa sóng t ại trạm khơi nhi ều năm 30 Hình 16 Hoa sóng t ại trạm khơi mùa gió đông bắc mùa gió tây nam 31 Hình 17 Quy định hướng sóng mô h ình CMS-wave 32 Hình 18 Vị trí trạm quan trắc dao động mực n ước dòng chảy 21/4/2007 34 Hình 19 Thiết lập thông số CMS -wave 34 Hình 20 Điều kiện phổ sóng bi ên CMS-wave 35 Hình 21 Thiết lập thông số tron g 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 d òng chảy đo đạc tầng mặt, đáy trạm V1từ 10 ngày 21/4 đến 10 ngày 22/4/2007 38 Hình 27 So sánh hư ớng dòng chảy tính toán với h ướng 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 l ên 39 Hình 29 Trường dòng chảy khu vực cửa Thuận An pha triều xuống 39 Hình 30 Kết qủa tính toán bồ i xói sau 30 ngày v ới 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 ng ày tác động sóng có h ướng từ 120 đến 150 độ 41 Hình 32 Kết qủa tính toán bồ i xói sau 30 ngày với sóng tác động có h ướng từ 90 đến 120 độ 41 Hình 33 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ng ày tác động sóng có h ướng từ 90 đến 120 độ 42 Hình 34 Kết qủa tính toán bồ i xói sau 30 ngày với sóng tác động có h ướng từ 60 đến 90 độ 42 Hình 35 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ng ày tác động sóng có h ướng từ 60 đến 90 độ 43 Hình 36 Kết qủa tính toán bồ i xói sau 30 ngày với sóng tác động có h ướng từ 30 đến 60 độ 43 Hình 37 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ng ày tác động sóng có h ướng từ 30 đến 60 độ 44 Hình 38 Kết qủa tính toán bồ i xói sau 30 ngày với sóng tác động có h ướng từ đến 30 độ 44 Hình 39 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ng ày tác động sóng có h ướng từ đến 30 độ 45 Hình 40 Kết qủa tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có h ướng từ 330 đến độ 45 Hình 41 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ng ày tác động sóng có h ướng từ 330 đến độ 46 Hình 42 vị trí mặt cắt từ đến 47 Hình 43 So sánh bi ến động địa h ình mặt cắt số d ưới tác động hướng sóng khác 47 Hình 44 So sánh bi ến động địa hình mặt cắt số d ưới 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 h ướng sóng khác 48 Hình 46 So sánh biến động địa hình mặt cắt số d ưới 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 h ướng sóng khác 49 Hình 48 So sánh biến động địa hình mặt cắt số d ưới 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 h ướng sóng khác 50 Hình 50 So sánh biến động địa hình mặt cắt số d ưới 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 h ướng sóng khác 51 Hình 52 So sánh biến động địa hình mặt cắt số d ưới tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu 52 Hình 53 Kết đo đạc đ ường bờ Thuận An tháng năm 012 52 Hình 54 Ảnh chụp khu vực bồi cát phía nam k è 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 …………………… Bảng Bảng tần suất sóng trung b ình nhiều năm 30 Bảng3 Bảng tần suất sóng n ước sâu theo hướng tác động tới đ ường bờ 32 Bảng4 Kết phân tích yếu tố sóng theo h ướng tác động 33 Bảng Lượng trầm tích vận chuyển qua mặt cắt 55 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu SMS Giải nghĩa Surface-water Modeling System CMS – wave Coastal Model ing System - wave CMS – flow Coastal Model ing System - flow MỞ ĐẦU Sự biến động b ãi biển vùng nước nông ven bờ l kết qủa tác động trình t ự nhiên gió, sóng, d òng chảy, sóng thần v biến động mực nước biển Tuy nhi ên tác động ng ười có ảnh h ưởng đáng kể thông qua công trình nhân t ạo xây dựng kè, đê chắn sóng, tường đứng ven biển v trình nạo vét luồng nuôi bãi Do nghiên cứu biến động b ãi biển vùng ven bờ cần thiết v quan trọng công trình ven bờ như: xây dựng cảng, thiết kế luồng tầu v công trình b ảo vệ bờ Trong nghiên c ứu này, tiến hành phân tích số liệu thủy động lực học có tác động tới trình v ận chuyển trầm tích biến đổi đáy vùng nư ớc nông ven bờ Áp dụng mô hình số (CMS) tính toán mô biến động b ãi biển vùng cửa Thuận An sau xây dựng công tr ình kè biển Trong tr ình tính toán kiểm chứng mô h ình, Các tham số sóng dòng chảy hiệu chỉnh v kiểm chứng kỹ lưỡng Ngoài số liệu đo đạc biến động đ ường bờ khuôn khổ dự án VS\RDE-03 sử kiểm chứng với kết biến động b ãi biển mô hình Các kết mô rằng, b ước đầu công tr ình xây dựng kè biển với mục đích bảo vệ, ngăn chặn xói lở bờ biển khu vực Hải D ương – Thuận An – Hòa Duân có kết định Khu vực bờ biển Hải D ương 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 đ ưa tranh ph ù hợp với kết đo đạc thực tế Để hoàn thành lu ận văn xin bày t ỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới: Ban giám hiệu tr ường Đại học Khoa học tự nhi ên, Khoa Khí tư ợng - Thủy văn Hải dương học, phòng sau đại học tạo điều kiện giúp đỡ ho àn thành luận văn Viện Cơ học, Viện KH v CN Việt Nam (địa chỉ; 18 Hoàng Qu ốc Việt, Nghĩa Đô Cầu Giấy, H Nội), quan nơi công tác đ ã 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 h ướng dẫn, giúp đỡ v tạo điều kiện tr ình nghiên cứu hoàn thành b ản luận văn n ày Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Khí t ượng – 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 d ưới phát triển mạnh kinh tế nh phát triển nhanh ng ành du lịch dịch vụ, nhiều công tr ình ven bờ đê biển, kè chắn sóng, mỏ hàn xây dựng với mục đích chỉnh trị nhằm đạt đ ược mục tiêu phục vụ phát triển kinh tế, bảo vệ vùng dân cư kh ỏi xâm thực từ phía biển Khu vực cửa biển Thuận An – Thừa Thiên Huế cửa ng õ 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 v biển Thêm vào phía b ắc cửa khu dân cư thu ộc 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 t ượng xói lở mạnh gây t ình trạng nguy hiểm tới đời sống dân cư phát triển du lịch khu vực [3] Với chủ trương ngăn chặn bồi lấp luồng t àu Thuận An bảo vệ bờ hai phía bắc phía nam, đ ầu năm 2005 Ủy ban nhân dân Tỉnh Thừa Thi ên Huế định phê duyệt dự án xây dự ng “xử lý khẩn cấp khắc phục xói lở bờ biển H ải Dương chỉnh trị luồng cảng Thuận An, tỉnh Thừa Thi ên Huế” Giai đoạn xây dựng công trình chống xói lở bờ biển Hải D ương – Thuận An – Hòa Duân Công trình xây dựng vào đầu năm 2008 hoàn thành vào cu ối 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 x ã Hải Dương) có kè S1, S2 B bảo vệ cách ly khu vực bờ khỏi tác động sóng v dòng chảy nên trình xói lở bờ biển không c òn diễn Khu vực phía nam gần cửa (khu bờ biển Thuận An – Hòa Duân) tượng xói lở không c òn (đặc biệt bãi biển phía nam k è) thay vào tr ình bồi diễn mạnh mẽ d ưới 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 tr ình trình bồi xói diễn theo mùa tác động h ướng sóng khác gió mùa Đông Bắc gió mùa Tây Nam Như kết sau xây dựng k è biển giai đoạn dự án đ ã có tác động đến tr ình thủy động lực kết tác động đến tiến triển đường bờ bãi biển khu vực cửa Thuận An v vùng lận cận sau: - Quá trình sóng dòng chảy khu vực gần công tr ình 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 D ương – Thuận An – Hòa Duân, Các công trình kè phát huy tính hiệu vùng bờ biển lận cận công tr ình, 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 l tác động công tr ình Có nghiên cứu định lượng mô phỏng, đ ưa tranh vận chuyển trầm tích biến đổi đáy biển, từ có giải pháp khắc phục yếu điểm giai đoạn công trình đưa hư ớng giải giai đoạn Các mục tiêu nghiên cứu gồm có: - Nghiên cứu phân tích trình động lực (sóng dòng ch ảy) tác động đến trình vận chuyển trầm tích khu vực cửa Thuận An - Nghiên cứu ứng dụng mô h ình SMS (các mô đun CMS-flow CMS-wave) việc tính toán vận chuyển trầm tích khu vực cửa Thuận An d ưới tác động công tr ình 1.3 Giới hạn nghi ên cứu Trong nghiên c ứu này, tác giả tập trung nghi ên cứu vận chuyển trầm tích khu vực Thuận An, đặc biệt l khu vực lận cận công tr ình, tác động chủ yếu hai yếu tố sóng v dòng chảy Các thông số công tr ình đưa vào mô hình tính nh ằm mục đích mô đ ược tác động t ới vận chuyển trầm tích biến động đáy biển Do việc sử dụng mô h ình hai chiều trung bình theo độ sâu để mô trình thủy động lực v biến đổi đáy, k ết mô đ ược trình biến đổi đáy biển, biến đổi đ ường bờ không đ ược mô Tuy nhiên kết đo đạc biến động đ ường bờ sử dụng để so sánh t ương quan kết tính biến động đáy biển với biến động đ ường bờ Các kịch tính toán sử dụng kết phân tích sóng theo hướng tác động khác nhau, hướng tác động tiến h ành lấy trung bình tham số sóng theo khoảng thời gian Dao động mực nước áp dụng biên lấy biến động mực n ước chu kỳ triều đặc tr ưng Lưu lượng sông không sử dụng nghi ên cứu tính toán 1.4 Phương pháp nghiên c ứu Dựa đặc điểm khu vực nghi ên cứu vùng đầm phá Tam Giang – Cầu Hai vùng cửa sông lạch triều Thuận An , phương pháp nghiên c ứu hình thành s ở: - Nghiên cứu tài liệu liên quan tới vùng đầm phá, cửa sông v công trình Dựa vào thông tin phù h ợp 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 s ố liệu, văn có li ên quan - Thu thập số liệu c địa hình, đường bờ, thông số công tr ình, số liệu mực n ước, chế độ sóng tính chất trầm tích - Phân tích số liệu làm sở thiết lập mô h ình xây dựng kịch tính toán - Xác định mô hình phù hợp với nguồn số liệu v khu vực nghiên cứu - Thiết lập mô hình dựa số liệu bản, lựa chọn điều kiện tr ên biên điều kiện ban đầu - Hiệu chỉnh kiểm chứng mô hình - Mô mô hình theo kịch tính toán - Phân tích kết tính toán Hình 33 Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ngày tác động sóng có h ướng từ 90 đến 120 độ Hướng sóng 3(60 đến 90 độ): Các tham số sóng tính toán: Hmor=2.43, Tp =8.90, hướng trung bình =-19.11, tần suất=54.59 % dao động mực nước biên CMS-flow Hình 34 Kết tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có h ướng 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 h ướng từ 60 đến 90 độ Hướng sóng 4(30 đến 60 độ): Các tham số sóng tính toán: Hmor=2.34, Tp =7.53, hướng trung bình =12.17, tần suất=14.88% dao động mực nước biên CMS-flow Hình 36 Kết tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có h ướng 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 h ướng 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 Hình 38 Kết tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có h ướng 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 h ướng từ đến 30 độ Hướng sóng (330 đ ến 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 Hình 40 Kết tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có h ướng 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 h ướng từ 330 đến độ Như từ tính tr ên 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 h ướng 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 v ùng lân cận chân công trình Quá trình v ận chuyển trầm tích làm cho khu v ực luồng tàu trung tâm cửa có biến động lớn, trình bồi lắng cửa l àm cho tuyến luồng giảm độ sâu đáng kể Để có đánh giá rõ ràng xem xét đ ến biến động mặt cắt đặc trưng 3.7.2 Phân tích kết tính toán biến động b ãi đáy biển qua số mặt cắt đặc trưng Năm mặt cắt chọn để đánh giá mức độ biến động tr ên đáy biển bao gồm: mặt cắt phía tr ước công trình kè bi ển phía nam v mặt cắt phía cửa Thuận An Các mặt cắt từ đến có gốc nằm tr ên bờ biển, mặt cắt số gốc nằm bờ phía nam Sơ đồ mặt cắt khu vực cửa Thuận An đ ược 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 v ẽ: Hình vẽ biểu diễn biến động đáy biển mặt cắt d ưới tác động h ình hướng sóng Hình vẽ so sánh địa hình đáy trước sau tính toán bi ến động đáy biển d ưới tác động tổng hợp tất h ình 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 củ a mặt cắt d ưới tác động tổng hợp hình hướng sóng Giá trị độ sâu mặt cắt trước sau tính toán cho th trang biến động đáy biển mặt cắt 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 d ưới tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu 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 d ưới tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu 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 d ưới tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu 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 d ưới tác động tổng hợp tất hướng sóng với độ sâu ban đầu Hình 51 So sánh biến động địa hình mặt cắt số tác động hướng sóng khác Hình52 So sánh biến động địa h ình mặt cắt số d ưới 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 tr ình kè biển độ bồi lắng gần bờ biển giảm dầ n, lớn mặt cắt số , độ bồi lắng lên tới 300m tính t đường bờ Tiếp theo mặt cắt độ bồi tụ l 200m m ặt cắt số 50 m Các kết tính toán n ày phù hợp với số liệu đo đặc biến động đ ường bờ Hình 53 Kết đo đạc đ ường bờ Thuận An tháng năm 2012 Tại vị trí mặt cắt số có bồi lập mạnh phía ngo ài xói lở vùng gần bờ Tại mặt cắt số 5, mặt cắt ngang luông v cửa Thuận An, có bồi lắng mạnh phía luông t àu Các kết lần minh chứng tính sát thực kết tính toán l phù hợp với thực tế diễn vùng Từ hình vẽ 53 ta thấy phần bờ phía bắc công tr ình kè mỏ hàn có xâm thực mạnh, bờ biển bị xói lở tiến sâu v đất liền Nhưng hạn chế mô h ình nên không th ể mô bi ến 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 k è mỏ hàn bồi tụ tạo vùng nước nông phía cửa nằm gần k è phía nam tạo nên số bar cát lớn vị trí trung tâm luồng v cửa Hình 54 Ảnh chụp khu vực bồi cát phía nam k è cửa Thuận An 6/2012 Hình 55 Ảnh chụp vị trí bar cát ngầm cửa Thuận An 6/2012 Hình 56 Ảnh chụp bar cát trung tâm luồ ng vào cửa Thuận An 6/2012 3.7.3 Phân tích đánh giá đ ịnh lượng Kết tính toán lượng trầm tích vận chuyển đơn vị bề rộng bãi biển năm mặt cắt đ ược trình bày b ảng 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 2638.52 30÷ 360 ÷330 SW Tổng NE 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 m ặt cắt 1, 2, có hướng từ phía nam lên phía bắc Mặt cắt số có xu h ướng ngược lại từ phía bắc xuống phía nam KẾT LUẬN Đã sử dụng mô h ình tính toán sóng, dòng c hảy, mực nước vận chuyển trầm tích biến động đáy để tính toán chế độ động lực v biến đổi đáy khu vực cửa Thuận An v khu vực lận cận với có mặt công tr ình chỉnh trị Qua phân tích tài li ệu kết tính toán, tr ình động lực học, vận chuyển trầm tích biến đổi đáy biển có thay đổi có mặt công tr ình chỉnh trị cửa Thuận An Trong thời gian đầu công tr ình kè bờ nam cửa Thuận An gây biến động lớn địa h ình đáy bờ biển khu vực lân cận (bồi phía nam xói phía bắc k è) Tuy nhiên theo thời gian bờ phía nam tiến dần biển khả ngăn cát k è giảm dần tác động mùa yếu tố động lực biển bờ biền khu vực Thuận An trở lại trạng thái ban đầu ch ưa có công trình Các công trình b ước đầu phát huy tác d ụng bảo vệ vùng bờ biển lận cận khỏi trạng thái xói lở, đặc biệt hiệu với k è phía nam Tuy nhiên v ấn đề tránh bồi lấp luồng tàu chưa thể khắc phục đ ược Sự phù hợp kết tính toán v số liệu đo đạc biến động b ãi biển đường bờ cho thấy kh ả mô mô h ình SMS khu v ực xác Qua có th ể sử dụng tính toán khả biến động t ương lai, lập phương án khả thi xây dựng k è biển giai đoạn khu vực TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước KHCN-06ở khoa học đặc trưng đới bờ phục vụ yêu cầu xây dựng công tr ình bi học, Hà Nội, 2000 Nguyễn Mạnh Hùng, Phạm Văn Ninh, D ương Công Đi ển, Mô hình tính c ặp đồng thời yếu tố sóng, dòng chảy mực nước phục vụ nghi ên cứu biến động bờ biển v ùng châu thổ sông Hồng, Tuyển tập công tr ình Hội nghị Khoa học Cơ học Thủy khí To àn quốc năm 2005 Tiếng Anh Modelling for Thuan An inlet, Vietnam” Marcel J F 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 Internation al 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 Emirate 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 10 Shore Protection Manual Coastal Engineering Research Center, US Navy, 1984 11 Van Rijn Leo C Principles of Fluid Flow and Waves in Rives, Estuaries, Seas and Ocean Aqua Publications, the Netherlands, 1989 [...]... độ gió tại độ cao 10 m như sau: / Phương trình tính toán v n chuyển trầm t ch v biến đổi đáy biển: Trong CMS-flow các hệ phương trình tính toán v n chuyển trầm t ch v biến đổi đáy biển được tính toán theo ba công thức : - Công thức của Wantanabe (1987), tính toán v n chuyển trầm t ch tổng cộng bao gồm: tính toán v n chuyển trầm t ch lơ lửng v di đáy - Công thức tính v n chuyển trầm t ch của Lund-CIRP... v n chuyển trầm t ch là: Mô hình tính toán v ận chuyển trầm t ch tổng cộng của Wantanabe ( 1997), tính toán v n chuyển trầm t ch kết hợp tính toán trầm t ch lơ lửng v di đáy theo công thức của Lund-CIRP (Camenen v Larson 2006) v tính toán v n chuyển trầm t ch lơ lửng theo công thức của Van Rijn kết hợp v i công thức v n chuyển trầm t ch di đáy của Lund-CIRP Trong trường hợp này các tác giả lựa ch n... (Camenen v Larson 2006) Công thức tính lượng trầm t ch tổng cộng kết hợp từ c ông thức tính v n chuyển trầm t ch lơ lửng v công thức tính v n chuyển trầm t ch di đáy - Tính toán v n chuyển trầm t ch tổng cộng dựa theo c ông thức tính v n chuyển trầm t ch lơ lửng của VanRijn kết hợp công thức tính v n chuyển trầm t ch di đáy của Lund-CIRP Trong báo cáo này các tác gi ả sử dụng công t hức tính toán v n chuyển. .. v n chuyển trầm t ch đáy Công thức tính toán v n chuyển trầm t ch đáy qb dưới tác động của sóng v à dòng ch y được Camenen v Larson (2005) đưa ra như sau: 1 , (48) , Trong đó ch số w v n tương ứng theo hướng của sóng v hướng vuông góc v i hướng truyền sóng, a v b là các h ệ số, θcw,m v θcw là các giá trị của tham số Shield trung bình v c ực đại dưới tác động đồng thời của sóng v à dòng ch y ch a... là mô hình tính toán tr ường dòng ch y v v n chuyển trầm t ch Mô hình tính toán v ận chuyển cá c ch t hòa tan (muối) v trầm t ch dưới tác động của thủy triều, gió v à sóng Mô hình động lực dựa trên phương trình bảo toàn trong v ng nước nông v các thành ph ần lực Coriolis, ứng suất gió, ứng suất sóng, ứng suất đáy, ma sát do v t cản, ảnh hưởng của đáy v à khuy ch tán rối Có ba phương pháp tính toán. .. mặt cả sóng v à dòng ch y được tính theo công thức của Madsen v à Grant (1976) như sau: (52) 1 V i dòng ch y v sóng. | |/ | | v fc , fw là hệ số ma sát trong tr ường hợp ch có V n chuyển trầm t ch lơ lửng: Công thức tính v n chuyển trầm t ch lơ lửng qs dựa trên giả thiết sự phân bố nồng độ trầm t ch theo hàm mũ dọc theo mặt cắt theo ph ương thẳng đứng v tốc độ dòng ch y là đồng nhất Công thức của Camenem... Biến động đường bờ 6 12/2009 Biến động đường bờ 7 03/2010 Biến động đường bờ 8 04/2010 Biến động đường bờ 9 08/2010 Biến động đường bờ 10 05/2011 Biến động đường bờ 11 11/2011 Biến động đường bờ 12 06/2012 Biến động đường bờ Ch ơng 3 - MÔ HÌNH V N CHUYỂN TRẦM T CH V À CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN Hệ thống mô hình ven bờ là tổ hợp của các mô h ình tính toán sóng, dòng ch y, v n chuyển trầm t ch v biến động. .. 0.3 (56) 1 / công / Hệ số khuy ch tán tính theo thức / (57) Trong đó D e là hệ số thực nghiệm, xác định bằng (58) Trong đó k c,kw,kb là các hệ số Phương trình bình lưu khuy ch tán V n chuyển trầm t ch tổng cộng gồm ha i thành phần, v n chuyển trầm t ch l ơ lửng v v n chuyển trầm t ch di đáy Các c ông thức tính v n chuyển trầm t ch lơ lửng v di đáy dựa trên ứng suất trượt tại từng v trí Tuy nhi... lượng v n chuyển trầm t ch lơ lửng biến đổi mạnh nh ư tại các cửa sông, l ch triều, luồng tàu v tại các ch n công tr ình, khi đó không thể tính v n chuyển trầm t ch dựa v o các lực tác động tại ch Trong tr ường hợp này phương trình bình lưu khuy ch tán được sử dụng Trong CMS -flow, phương trình bình lưu khuy ch tán thu được từ t ch phân li ên tục trung bình theo độ sâu của thành phần v n chuyển trầm t ch. .. số khuy ch tá n của trầm t ch theo hướng x, Ky – hệ số khuy ch tán của trầm t ch theo hướng y, P – lượng trầm t ch đến, D – lượng trầm t ch bị mất đi Phương trình thay đổi đáy được viết như sau: (60) Ở đây: qbx – Suất v n chuyển trầm t ch di đáy theo hư ớng trục x, qby – Suất v n chuyển trầm t ch di đáy theo hư ớng trục y, p – độ xốp của trầm t ch Lượng trầm t ch bị nhấc lên v lắng đọng được tính như