(LUẬN văn THẠC sĩ) ứng dụng mô hình SWASH tính toán trường sóng và dòng chảy phát sinh do sóng ven bờ phục vụ tính toán dòng vận chuyển bùn cát do sóng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -o0o - Nguyễn Thị Khang ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWASH TÍNH TỐN TRƯỜNG SĨNG VÀ DỊNG CHẢY PHÁT SINH DO SĨNG VEN BỜ PHỤC VỤ TÍNH TỐN DỊNG VẬN CHUYỂN BÙN CÁT DO SÓNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2019 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -o0o - Nguyễn Thị Khang ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWASH TÍNH TỐN TRƯỜNG SĨNG VÀ DỊNG CHẢY PHÁT SINH DO SĨNG VEN BỜ PHỤC VỤ TÍNH TỐN DỊNG VẬN CHUYỂN BÙN CÁT DO SÓNG Chuyên ngành: Hải dương học Mã số: 8440228.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Cán hướng dẫn: PGS.TS Phùng Đăng Hiếu Hà Nội - 2019 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Lời cảm ơn Với lịng biết ơn sâu sắc tình cảm chân thành cho phép em gửi lời cảm ơn tới thầy, cô giáo Bộ môn Khoa học công nghệ biển thầy, giáo Khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên dạy, hướng dẫn hỗ trợ em năm học qua Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Phùng Đăng Hiếu - giáo viên hướng dẫn người tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ, động viên em suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành đề tài nghiên cứu Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Lãnh đạo Viện Nghiên cứu biển hải đảo, lãnh đạo phòng Khoa học biển Biến đổi khí hậu – nơi em công tác - tạo điều kiện cho em trình học tập Cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp ln khích lệ, động viên giúp đỡ em học tập nghiên cứu Cảm ơn đề tài TNMT.2016.06.09 “Nghiên cứu xây dựng mô hình tính tốn trường động lực khu vực vùng sóng đổ phục vụ đánh giá dịng chảy nguy hiểm ven bờ; áp dụng thí điểm cho bãi biển Cửa Lò – Nghệ An” cung cấp số liệu để học viên hoàn thành luận văn Mặc dù cố gắng nhiều, luận văn không tránh khỏi thiếu sót; em mong nhận thơng cảm đóng góp ý kiến q thầy cơ, nhà khoa học đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2019 Học viên Nguyễn Thị Khang TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG iii DANH MỤC HÌNH iv Mở đầu Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Sóng dịng chảy sóng ven bờ 1.2 Vận chuyển bùn cát 1.3 Mơ hình mơ sóng ven bờ Chương 2: Cơ sở lý thuyết mơ hình SWASH số thử nghiệm 2.1 Cơ sở lý thuyết mơ hình SWASH 2.1.1 Giới thiệu mơ hình SWASH 2.1.2 Phương trình tiến triển điều kiện biên 2.2 Một số ứng dụng thử nghiệm 13 2.2.1 Lựa chọn điều kiện mô 14 2.2.2 Tính tốn mơ kết 15 2.2.3 Đánh giá 26 Chương Ứng dụng thực tiễn cho bãi biển Cửa Lò-Nghệ An 27 3.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu 27 3.1.1 Vị trí địa lý 27 3.1.2 Địa hình địa mạo 28 3.1.3 Điều kiện khí tượng hải văn 29 3.2 Số liệu phương pháp nghiên cứu 32 3.2.1 Số liệu 32 i TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3.2.2 Phương pháp 35 3.3 Ứng dụng mơ hình SWASH tính tốn trường sóng dịng chảy phát sinh sóng cho khu vực Cửa Lị - Nghệ An 37 3.3.1 Miền tính lưới tính tốn 37 3.3.2 Hiệu chỉnh kiểm định 38 3.3.3 Kịch tính tốn 40 3.3.4 Kết tính tốn 40 Kết luận kiến nghị 49 Tài liệu tham khảo 50 ii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC BẢNG Bảng 1.Chi tiết trạm đo sóng 33 Bảng Thống kê sóng nhiều năm Nghệ An (1979-2017) 40 Bảng Kịch tính tốn 40 Bảng Kết tính toán bùn cát vận chuyển qua mặt cắt 48 iii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC HÌNH Hình Mơ tả thí nghiệm Ting Kirby (1994) 16 Hình So sánh kết mơ số liệu thí nghiệm thí nghiệm sóng lan truyền qua bãi nghiêng thoải (Ting Kirby 1994) 17 Hình Mơ tả thí nghiệm Van Gent Doorn (2000) .19 Hình So sánh kết mơ số liệu thực đo thí nghiệm sóng lan truyền bãi thoải có xuất bar ngầm (Van Gent Doorn 2000) 19 Hình Mơ tả thí nghiệm Haller nnk (2002) 21 Hình Kết phân bố trường dòng chảy (Haller nnk 2002) 22 Hình Phân bố thành phần vận dòng chảy ngang bờ dọc bờ mặt cắt x = 10m 23 Hình Phân bố thành phần vận dòng chảy ngang bờ dọc bờ mặt cắt x = 11,2 m 23 Hình Phân bố thành phần vận dịng chảy ngang bờ dọc bờ mặt cắt x = 12,2 m 24 Hình 10 Phân bố thành phần vận dòng chảy ngang bờ dọc bờ mặt cắt x = 13m 24 Hình 11 Bản đồ hành tỉnh Nghệ An .27 Hình 12 Khu vực biển Cửa Lị - Nghệ An .28 Hình 13 Hoa sóng tháng (theo số liệu sóng NOAA) 31 Hình 14 Hoa sóng tháng (theo số liệu sóng NOAA) 31 Hình 15 Khu vực đo địa hình chi tiết .33 Hình 16 Trạm đo sóng 34 Hình 17 Trạm số liệu sóng NOAA 34 iv TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình 18 Khu vực tính tốn .37 Hình 19 Kết hiệu chỉnh mơ hình .39 Hình 20 Kết kiểm định mơ hình 39 Hình 21 Trường sóng kịch sóng hướng NE 41 Hình 22 Trường sóng kịch sóng hướng E 42 Hình 23 Trường sóng kịch sóng hướng SE .43 Hình 24 Trường dịng chảy kịch sóng hướng NE .44 Hình 25 Trường dịng chảy kịch sóng hướng E 45 Hình 26 Trường dịng chảy kịch sóng hướng SE 46 Hình 27 Mặt cắt tính tốn vận chuyển bùn cát 47 v TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Mở đầu Sóng biển q trình động lực có vai trị quan trọng biến đổi địa hình khu vực ven bờ Đặc biệt, khu vực phía vùng sóng đổ, trường động lực diễn phức tạp động lực chuyển động sóng chuyển đổi sau sóng đổ hình thành hệ thống dịng chảy phát sinh sóng bao gồm dòng chảy dọc bờ dòng chảy ngang bờ Chính hệ thống dịng chảy phát sinh sóng nguồn lực mang vật chất ven bờ dịch chuyển tạo nên khu vực bồi tụ xói lở phức tạp Do đó, việc mơ xác trường sóng dịng chảy phát sinh sóng khu vực ven bờ điều kiện quan trọng để tính toán vận chuyển bùn cát phục vụ đánh giá biến động đường bờ Để mơ xác trường sóng dịng chảy phát sinh sóng khu vực ven bờ, mơ hình cần thiết phải mơ trình chủ đạo khu vực Là mơ hình phát triển dựa hệ phương trình nước nơng phi thủy tĩnh với mục đích tính tốn cho khu vực ven bờ, mơ hình SWASH có thực tốt hay khơng? Có phù hợp để tính tốn có khả ứng dụng vào thực tiễn hay khơng? Để trả lời cho câu hỏi đó, luận văn lựa chọn tiến hành kiểm nghiệm mô hình SWASH thơng qua tốn chuẩn, sau đó, ứng dụng mơ hình SWASH để tính tốn trường sóng dịng chảy phát sinh sóng cho khu vực Cửa Lò - Nghệ An Luận văn cấu trúc gồm phần mở đầu, kết luận ba chương sau: Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2: Cơ sở lý thuyết mơ hình SWASH số thử nghiệm Chương 3: Ứng dụng thực tiễn cho bãi biển Cửa Lò - Nghệ An TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Sóng dịng chảy sóng ven bờ Đối với sóng ngồi khơi để phát triển nhờ lượng gió có ba nhân tố trường gió phải thỏa mãn là: Tốc độ gió lớn giá trị tới hạn đó, khoảng đà gió thời gian gió thổi phải đủ dài Sau dời khỏi vùng gió tác động, sóng gió phát triển truyền biển, phân tán phía phần nhỏ lượng bị ma sát nhớt Khi sóng tiếp cận tới vùng bờ chúng chuyển thành sóng lừng có dạng hai chiều với chu kỳ đồng đỉnh sóng tạo thành luống Do độ sâu giảm theo hướng vào bờ, sóng lừng mang đặc tính sóng nước nơng tương tự sóng có chu kỳ không đổi Vùng nước nông xem bắt đầu sóng cảm nhận đáy đáy biển ảnh hưởng lên q trình truyền sóng, ngược lại, đáy biển chịu ảnh hưởng tác động từ chuyển động sóng Nếu trường gió tác động thổi qua vùng bờ mặt biển sóng gồm nhiều đỉnh sóng khơng đồng tiến vào bờ, biến dạng sóng vùng nước nơng phức tạp Những đặc tính bật q trình chuyển hóa sóng vùng nước nơng biến dạng sóng khúc xạ sóng Khúc xạ sóng kết thay đổi tốc độ tuyền sóng hàm độ sâu nước, tốc độ dòng chảy chu kỳ sóng Các sóng bị khúc xạ thay đổi hướng lan truyền làm cho dải đỉnh sóng có xu song song với đường đẳng sâu Biến dạng sóng kết thay đổi tốc độ truyền dòng lượng sóng, độ sâu nơng tốc độ dịng lượng giảm đi, độ cao sóng tỷ lệ thuận với bậc hai lượng sóng nên độ cao sóng phải tăng lên sóng tiến đến vùng nước nông để đảm bảo lượng sóng bảo tồn cuối sóng bị vỡ điểm mà độ cao sóng xấp xỉ độ sâu Điểm gọi điểm sóng đổ Nhìn chung, điểm đổ chuỗi sóng khơng phải điểm cụ thể mà vùng điểm sóng đổ bị dịch chuyển theo sóng tới đo khơng sóng tới phản xạ bờ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3.3.2 Hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình a Hiệu chỉnh mơ hình Trên sở giá trị hệ số sử dụng tính tốn ứng dụng thử nghiệm cho tốn phịng thí nghiệm chương 2, tiến hành hiệu chỉnh với hệ số bao gồm: hệ số nhớt rối ngang theo công thức Smagorinsky với giá trị khoảng [0,1-0,3], hệ số ma sát đáy sử dụng theo công thức số Manning với giá trị khoảng [0,01-0,04], hệ số sóng vỡ 𝛼 khoảng [0,3-0,7], 𝛽 khoảng [0,15-0,4] Quá trình hiệu chỉnh tiến hành sau: giữ nguyên tham số, thay đổi tham số lại, đánh giá độ nhạy xác định giá trị phù hợp tham số Sau có giá trị tham số đầu tiên, trình tiếp tục với tham số cịn lại Q trình tiếp diễn để xác định giá trị phù hợp với khu vực tham số Trong tham số lựa chọn để hiệu chỉnh, tham số có ảnh hưởng nhiều đến kết mô hệ số nhớt, tham số có ảnh hưởng hệ số sóng vỡ Việc thay đổi giá trị hệ số sóng vỡ khơng làm thay đổi nhiều kết tính tốn, vậy, tính tốn này, sử dụng giá trị mặc định mơ hình giá trị sử dụng chương cho kết tốt trường hợp địa hình có hình dạng kích thước gần giống với thực tế thí nghiệm lan truyền sóng bãi có bar ngầm Trong hai tham số lại, thay đổi giá trị tham số làm cho kết biến đổi nghịch biến, giá trị tham số tăng lên dẫn đến kết độ cao sóng giảm xuống ngược lại Trong tính tốn, sử dụng giá trị mặc định mơ hình dẫn đến kết thiên cao, vậy, cần tăng giá trị tham số Trong hai tham số này, tham số có ảnh hưởng nhiều đến kết hệ số nhớt, việc thay đổi giá trị hệ số ma sát làm kết biến đổi Trên sở tính tốn chương với trình hiệu chỉnh xác định tham số cho khu vực Cửa Lò – Nghệ An sau: hệ số ma sát = 0,025, hệ số nhớt = 0,25, hệ số sóng vỡ 𝛼 = 0,6, 𝛽 = 0,3 38 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình 19 Kết hiệu chỉnh mơ hình Kết tính tốn trường sóng hiệu chỉnh với chuỗi số liệu thực đo trạm gần bờ thời gian từ 7h ngày 20/3/2019 đến 7h ngày 23/3/2019 Kết hiệu chỉnh mơ hình đánh giá số Nash, với giá trị 0,74 cho thấy mức độ phù hợp số liệu thực đo tính tốn b Kiểm định mơ hình Với tham số xác định, tiến hành tính tốn kiểm định mơ hình với số liệu thực đo từ 1h ngày 20/6/2018 đến 1h ngày 24/6/2018 Kết kiểm định cho hệ số Nash = 0,62 Kết cho thấy tham số phù hợp cho khu vực tính tốn Hình 20 Kết kiểm định mơ hình 39 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Do số liệu thực đo dòng chảy kết dòng chảy tổng cộng khơng tách riêng dịng cho sóng nên q trình hiệu chỉnh kiểm định dịng chảy khơng thực hiện, nhiên, qua kết tính tốn chương khẳng định mơ hình phù hợp để tính tốn trường dịng chảy khu vực ven bờ 3.3.3 Kịch tính tốn Qua thống kê số liệu sóng từ NOAA cho ngồi khơi khu vực Cửa Lị Nghệ An thấy rằng: khu vực sóng ảnh hưởng chủ yếu sóng hướng NE (32,83%), SE (41,94%) E (19,88%) Do vậy, tiến hành tính tốn theo kịch hướng sóng với độ cao sóng chu kì sóng đưa vào tính tốn độ cao sóng có nghĩa chu kì sóng tương ứng hướng Bảng Thống kê sóng nhiều năm Nghệ An (1979-2017) Hướng H1/3 (m) T1/3 (s) Tần suất (%) N 1.42 4.89 0.77 NE 1.57 6.89 32.83 E 0.98 5.72 19.88 SE 0.95 5.72 41.94 S 0.66 3.47 1.25 SW 0.62 3.32 2.52 W 0.56 3.18 0.47 NW 0.60 3.12 0.36 Kịch tính toán đưa bảng Bảng Kịch tính tốn Kịch Hướng Độ cao (m) Chu kì (s) NE 1,57 6,89 E 0,98 5,72 SE 0,95 5,72 3.3.4 Kết tính tốn Với tham số phù hợp cho khu vực tính tốn, kịch bản, điều kiện tính tốn đưa ra, tiến hành mô nhận kết sau: 40 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Kết tính tốn trường sóng Hình 21 Trường sóng kịch sóng hướng NE Với kịch hướng sóng đầu vào hướng NE, sóng lan truyền từ ngồi khơi vào vùng ven bờ độ cao sóng tương đối lớn khơng có cản trở đảo hay cơng trình, khu vực nhỏ sát bờ độ cao sóng nhỏ, q trình lan truyền sóng bị phân tán tạo nên vực sóng khơng Tại khu vực uốn gần đảo Lan Châu độ cao sóng nhỏ, sóng hướng NE lan truyền đến đảo Lan Châu khu vực bờ đá, đón sóng trực tiếp nên độ cao sóng khu vực lớn vào khoảng 0,6-0,7m, với kịch hướng sóng xuất khu vực nhỏ lặng sóng dọc bờ biển, nơi có nguy xảy dòng rip gây nguy hiểm cho người tắm biển Với hướng sóng có xu hướng vng góc với bờ tạo vùng hội tụ phân kì lượng lượng sóng nguyên nhân gây dịng rip 41 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình 22 Trường sóng kịch sóng hướng E Đối với sóng hướng E, việc tính tốn cho kết có sai số hướng sóng khơng vng góc với biên nhỏ Tương tự kịch sóng hướng NE, khu vực ven bờ độ cao sóng nhỏ Q trình lan truyền sóng từ ngồi khơi vào làm xuất vệt sóng có độ cao lớn nhỏ xen kẽ Độ cao sóng kịch tương đối nhỏ vào khoảng 0,5m Với kịch sóng hướng SE, sóng lan truyền từ ngồi khơi vào độ cao sóng giảm, hướng sóng có xu hướng chuyển thành sóng hướng E đảo Hịn Ngư chắn phía ngồi Độ cao sóng tương đối nhỏ kịch 42 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình 23 Trường sóng kịch sóng hướng SE Có thể thấy kết tính tốn mơ hình SWASH cho kết trường sóng khác so với mơ hình thường dùng trước mơ hình Mike 21 SW Nếu q trình lan truyền sóng từ ngồi khơi vào vùng ven bờ tính mơ hình Mike độ cao sóng suy giảm theo độ sâu, tính mơ hình SWASH phân tán tần số, độ cao sóng suy giảm q trình truyền sóng tạo nên những sóng có độ cao lớn nhỏ xen kẽ Nhiều q trình tính đến làm cho kết mô sát với thực tế Trong ba kịch tính tốn, khu vực sát bờ có độ cao sóng nhỏ, khu vực mũi đảo Lan Châu có độ cao sóng tương đối lớn khu vực đón sóng trực tiếp, khu vực uốn cong chỗ gần đảo Lan Châu vùng khuất sóng nên chỗ sóng nhỏ tất trường hợp Kết tính tốn trường dịng chảy Các hướng sóng khác lan truyền vào bờ có tác động khác đến khu vực bãi tắm Cửa Lò, Nghệ An Với sóng NE, sóng lan truyền trực tiếp vào khu 43 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com vực bãi tắm, hiệu ứng nước nơng khúc xạ có tác động đến phân bố trường sóng vùng gần bờ Các hướng sóng E, SE bị tác động chắn đảo Hịn Ngư nên bị suy giảm độ lớn nhiều tiếp cận bãi biển Các trình khúc xạ, nhiễu xạ, biến dạng có ý nghĩa lớn việc phân bố trường sóng khu vực ven bờ Do đó, trường dịng chảy ven bờ sóng hướng E, SE khác so với trường dịng chảy sóng hướng NE gây Hình 24 Trường dịng chảy kịch sóng hướng NE Đối với sóng hướng NE, trường dịng chảy có biến đổi mạnh, dịng chảy co xu men theo sườn nam đảo Lan Châu, dọc bờ biển xuất dòng ngang bờ 44 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình 25 Trường dịng chảy kịch sóng hướng E Với kịch sóng hướng E SE, dòng chảy chủ yếu dòng dọc bờ, dịng ven bờ có hướng từ Nam lên Bắc men theo bờ biển tồn khoảng phía vùng sóng đổ chủ yếu Duy có khu vực khúc uốn gần đảo Lan Châu, có hội tụ hai dịng chảy phía đầu đảo xuống dòng dọc bờ lên dẫn đến khu vực thường tồn dòng tách bờ nguy hiểm Dịng hướng khơi phía đảo đá nhỏ chắn phía ngồi có độ lớn vận tốc cỡ 0,5m/s 45 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình 26 Trường dịng chảy kịch sóng hướng SE Thử nghiệm ứng dụng kết mô hình SWASH để tính tốn vận chuyển bùn cát Q trình vận chuyển trầm tích đóng vai trị quan trọng ổn định bờ biển Rất nhiều vấn đề liên quan tới xây dựng cơng trình bờ địi hỏi cung cấp số liệu tính tốn định lượng bồi tụ, xói lở ổn định đường bờ Sóng, dịng chảy với tính chất vật lý vật liệu đáy nhân tố quan trọng định cho trình Việc tính tốn vận chuyển bùn cát biển phức tạp trình vận chuyển bùn cát biển khơng chịu tác động dịng chảy mà cịn chịu ảnh hưởng dao động mực nước thủy triều, tác động sóng vơ số lực tạo thành dòng chảy khác liên tục biến đổi Trong tự nhiên, sóng đóng vai trị khuấy trầm tích lên tạo dịng chảy mang vật chất Vận chuyển bùn cát sóng thường tạo thành biến đổi địa hình, đường bờ, di chuyển bùn cát dọc bờ có vai trị quan trọng biến động đường bờ Trong luận văn này, học viên sử dụng kết mô hình SWASH để thử nghiệm tính tốn lượng bùn cát vận chuyển qua số mặt cắt để chứng minh cho 46 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com việc sử dụng kết mơ hình SWASH cho việc tính tốn dịng vận chuyển bùn cát mà chưa sâu nghiên cứu biến động đường bờ Để phục vụ tính tốn vận chuyển bùn cát, số liệu sóng dòng chảy số mặt cắt đại diện trích xuất Kết tính tốn lượng bùn cát vận chuyển qua mặt cắt thể bảng Hình 27 Mặt cắt tính tốn vận chuyển bùn cát Tại khu vực bãi biển Cửa Lò – Nghệ An với sóng có hướng chủ đạo hướng SE E, dòng chảy chủ yếu hướng từ Nam lên Bắc làm cho dòng bùn cát có xu hướng vận chuyển từ Nam lên Bắc Có thể thấy với kịch sóng hướng E, tần suất xuất nhỏ nên lượng vận chuyển bùn cát qua mặt cắt theo hướng tương đối nhỏ Chủ yếu gây vận chuyển bùn cát khu vực sóng hướng SE NE Nếu sóng hướng NE có xu hướng làm bùn cát vận chuyển xuống phía Nam sóng hướng SE có xu hướng làm bùn cát vận chuyển lên phía Bắc Có thể thấy định lượng lượng bùn cát vận chuyển lên phía Bắc có xu hướng lớn phía Nam Từ kết tính tốn nhận thấy dịng bùn cát có xu hướng vận chuyển lên phía Bắc 47 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Bảng Kết tính tốn bùn cát vận chuyển qua mặt cắt Hướng MC1 MC2 MC3 MC4 MC5 Q (m3/năm) NE -29.88 E -1.83 SE 75.25 NE 332.68 E -0.03 SE 17.88 NE -249.61 E -4.50 SE 133.85 NE -33.71 E 0.02 SE 0.00 NE -190.96 E 0.14 SE 478.58 Ghi 43.54 350.53 (+) hướng lên phía bắc -120.25 (-) hướng xuống phía Nam -33.69 287.76 Bùn cát có xu hướng vận chuyển từ phía Nam lên phía Bắc, q trình di chuyển, hạt có kích thước lớn khơng bị di chuyển di chuyển quãng đường nhỏ bị lắng đọng lại, hạt mịn tiếp tục bị di chuyển tác động sóng dịng chảy, q trình tiếp tục diễn Tại khu vực uốn gần đảo Lan Châu nơi có dịng chảy yếu, q trình vận chuyển bùn cát di đáy diễn Bùn cát từ phía nam di chuyển lên thường lắng đọng vị trí Tại đây, cát thường cát mịn có độ chọn lọc cao, hạt lớn bị lắng đọng trình di chuyển, đến vị trí tạo thành bãi cát mịn Điều làm cho nhiều du khách chọn vị trí làm nơi vui chơi tắm biển Tuy nhiên, vị trí uốn cong gần đảo Lan Châu có hội tụ dịng chảy từ phía Nam lên dịng chảy từ phía đầu đảo xuống thường tạo dịng tách bờ nguy hiểm, dịng người tắm biển gây nhiều vụ đuối nước thương tâm Do vậy, cần có cảnh báo cho người dân, du khách biết để tránh gặp phải tai nạn đáng tiếc 48 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Kết luận kiến nghị Mơ hình SWASH kiểm nghiệm qua ba tốn: lan truyền sóng bãi nghiêng thoải, lan truyền sóng bãi có bar ngầm điều kiện bão, dịng chảy sóng địa hình có cồn ngầm Kết khẳng định mơ hình SWASH phù hợp để tính tốn vùng ven bờ Tính tốn cho trường hợp thực tế Việt Nam kết cho thấy trường sóng mơ tốt, thể hiện tượng sóng vùng nước nông khúc xạ, nhiễu xạ… Việc mô tốt trường sóng điều kiện quan trọng cho việc mơ tốt trường dịng chảy, từ ứng dụng tính tốn vận chuyển bùn cát Qua tính tốn thực tiễn cho khu vực biển Cửa Lị Nghệ An nhận thấy: Mơ hình có khả liên kết với mơ hình SWAN thơng qua biên liên kết tính tốn mở khả mơ tốt trường sóng lan truyền sóng từ ngồi khơi đến vùng ven bờ; Đối với mơ hình SWASH thời gian tính tốn tương đối nhanh, nhiên, mơ hình chạy chưa ổn định thay đổi tham số mơ hình; Trong tham số mơ hình, hệ số nhớt rối tham số có ảnh hưởng nhiều đến kết mơ hình Nghiên cứu luận văn dừng lại việc ứng dụng kết mơ hình SWASH để tính tốn thử nghiệm lượng bùn cát vận chuyển qua số mặt cắt mà chưa sâu nghiên cứu biến động đường bờ Đây điểm hạn chế luận văn, nhiên, qua việc tính tốn chứng minh khả sử dụng kết mơ hình cho việc tính tốn dịng vận chuyển bùn cát, phục vụ cho nghiên cứu SWASH mơ hình tính sóng đại, có độ xác cao phù hợp với mơ tính tốn sóng ven bờ, nơi có tổng hợp nhiều q trình thủy động lực phức tạp sóng đổ, sóng leo, sóng tương tác phi tuyến với vật cản, cơng trình, địa hình, sóng phản xạ, nhiễu xạ… Do đó, cần có kiểm nghiệm thêm thực tiễn để đưa SWASH vào ứng dụng nghiên cứu tính tốn sóng khu vực cảng, cửa sơng hay có cơng trình chỉnh trị 49 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tài liệu tham khảo Tiếng Việt Báo cáo kinh tế - xã hội thị xã Cửa Lò, 2015 Phùng Đăng Hiếu (2016), “Thuyết minh đề tài TNMT.2016.06.09 Nghiên cứu xây dựng mơ hình tính tốn trường động lực khu vực vùng sóng đổ phục vụ đánh giá dịng chảy nguy hiểm ven bờ; áp dụng thí điểm cho bãi biển Cửa Lò – Nghệ An”, Viện Nghiên cứu biển hải đảo Phùng Đăng Hiếu, Lê Đức Dũng (2018), “Báo cáo khảo sát đo địa hình khu vực Cửa Lò – Nghệ An tỷ lệ 1:2000”, Báo cáo chuyên đề thuộc đề tài TNMT.2016.06.09 Phùng Đăng Hiếu, Lê Đức Dũng (2019), “Báo cáo kết đo mực nước, sóng, dịng chảy khu vực Cửa Lị – Nghệ An năm 2018 (số liệu đo mùa Đông Bắc)”, Báo cáo chuyên đề thuộc đề tài TNMT.2016.06.09 Phùng Đăng Hiếu, Nguyễn Thị Khang (2019), “Phân tích, tính tốn chế độ sóng, hoa sóng trung bình tháng từ số liệu NOAA cho khu vực Cửa Lò – Nghệ An sở đầu vào cho tính tốn dịng chảy nguy hiểm” Báo cáo chuyên đề thuộc đề tài TNMT 2016.06.09 Phùng Đăng Hiếu, Vũ Sinh Khiêu (2017), “Thu thập tài liệu, số liệu điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội, khí tượng thủy văn, địa hình khu vực biển Cửa LòNghệ An”, Báo cáo chuyên đề thuộc đề tài TNMT.2016.06.09 Phùng Đăng Hiếu, Trần Đức Trứ (2018), “Báo cáo kết đo mực nước, sóng, dòng chảy khu vực Cửa Lò – Nghệ An năm 2018 (số liệu đo mùa hè)”, Báo cáo chuyên đề thuộc đề tài TNMT.2016.06.09 Phùng Đăng Hiếu, Nguyễn Thị Khang, Lê Đức Dũng, Trần Đức Trứ (2018) “Mô dòng rip dòng chảy ven bờ phát sinh sóng theo phương pháp khác phần mềm Mike 21” Tạp chí Khoa học Thủy lợi Mơi trường - Số 61 (6/2018) 50 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Vũ Như Hoán (2000), “Thủy triều ven biển Việt Nam”, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội 10 Đinh Văn Ưu, Nguyễn Thọ Sáo, Phùng Đăng Hiếu (2006), “Thủy lực biển”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh 11 Blayo, E and Debreu, L., (2005), “Revisiting open boundary conditions from thepoint of view of characteristic variables”, Ocean Model., 9: 231–252 12 Haller, M.C., Dalrymple, R.A and Svendsen, I.A., (2002), “Experimental studyof nearshore dynamics on a barred beach with rip channels” J Geophys Res.,107 (C6), doi:10.1029/2001JC000955 13 Holthuijsen, L.H., (2007), “Waves in oceanic and coastal waters” Cambridge University Press, Cambridge 14 Kennedy A.B., Chen Q., Kirby J.T and Dalrymple R.A (2000), “Boussinesq modeling of wave transformation, breaking and runup Part I One dimension” Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering 126, pp 39-47 15 Lam, D.C.L and Simpson R.B., (1976), “Centered differencing and the box schemefor diffusion convection problems” J Comput Phys., 22: 486-500 16 Madsen P.A., Sorensen O.R., Schaffer H.A (1997a), “Surf zone dynamics simulated by Boussinesq type model Part I Model description and crossshore motion of regular waves” Coastal Engineering, 32, 255-287 17 Madsen P.A., Sorensen O.R., Schaffer H.A (1997b), “Surzone dynamics simulated by Boussinesq-type model Part II: Surfbeat and swash oscillations for wave groups and irregular waves” Coastal Engineering, Vol 32, pp 289319 18 Schaffer H.A., Madsend P.A., Diegaard R (1993), “A Boussinesq model for wave breaking in shallow water”, Coastal Engineering Vol 20, No 3-4, pp 185202 51 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 19 Stelling, G and Zijlema, M., (2003),“An accurate and efficient finitedifferencealgorithm for non-hydrostatic free-surface flow with application to wavepropagation”, Int J Numer Meth Fluids, 43: 1–23 20 SWASH user manual 21 Ting F.C.K and Kirby (1994), “Observation of undertow and turbulence in a laboratory surfzone”, Coastal Engineering 24, pp 51-80 22 Van Gent, M.R.A and Doorn, N., (2000),“Numerical model investigations oncoastal structures with shallow foreshores; Validation of numerical models basedon physical model tests on the Petten Sea-defence” Report H3351, WL|Delft Hydraulics, Delft, The Netherlands 23 Van Rijn L.C., “Simple general formulate for sand transport in rivers, estuaries and coastal waters”, www.leovanrijn-sediment.com 24 Zijlema, M and Stelling, G.S., (2008), “Efficient computation of surf zone wavesusing the nonlinear shallow water equations with non-hydrostatic pressure”, Coastal Engineering, 55: 780–790 25 Zijlema, M., Stelling, G and Smit, P., (2011), “SWASH: An operational public domain code for simulating wave fields and rapidly varied flows in coastal waters”, Coastal Engineering, 58, 992-1012 52 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -o0o - Nguyễn Thị Khang ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWASH TÍNH TỐN TRƯỜNG SĨNG VÀ DỊNG CHẢY PHÁT SINH DO SĨNG VEN BỜ PHỤC VỤ TÍNH TỐN DỊNG VẬN CHUYỂN BÙN CÁT DO SÓNG... chất ven bờ dịch chuyển tạo nên khu vực bồi tụ xói lở phức tạp Do đó, việc mơ xác trường sóng dịng chảy phát sinh sóng khu vực ven bờ điều kiện quan trọng để tính toán vận chuyển bùn cát phục vụ. .. tạp động lực chuyển động sóng chuyển đổi sau sóng đổ hình thành hệ thống dịng chảy phát sinh sóng bao gồm dòng chảy dọc bờ dòng chảy ngang bờ Chính hệ thống dịng chảy phát sinh sóng nguồn lực