Bài viết Áp dụng mô hình vịnh dạng parabolic xác định đường bờ biển ở trạng thái cân bằng tĩnh trình bày việc áp dụng mô hình vịnh dạng đường bậc hai (Parabolic Bay Shape Equation - PBSE) nhằm xác định dạng đường bờ biển ở trạng thái cân bằng tĩnh.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 ÁP DỤNG MƠ HÌNH VỊNH DẠNG PARABOLIC XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG BỜ BIỂN Ở TRẠNG THÁI CÂN BẰNG TĨNH Nguyễn Trường Duy1, Lê Hải Trung1 Trường Đại học Thủy lợi, email: duynt45@wru.vn GIỚI THIỆU CHUNG Việc xác định trạng thái bờ biển mang ý nghĩa thiết thực phục vụ cơng tác quản lí, qui hoạch khu vực ven biển xây dựng giải pháp bảo vệ Những phương pháp đo đạc địa hình, phân tích khơng ảnh hay ảnh vệ tinh bờ biển khơng phải lúc khả thi gặp nhiều khó khăn Ví dụ, liệu ảnh vệ tinh cần thu thập trình dài kĩ thuật phân tích tương đối phức tạp Kết thu cần số liệu đo đạc thực tế để hiệu chỉnh, kiểm định Bài báo trình bày việc áp dụng mơ hình vịnh dạng đường bậc hai (Parabolic Bay Shape Equation - PBSE) nhằm xác định dạng đường bờ biển trạng thái cân tĩnh [1] Yêu cầu số liệu đầu vào trình xử lí đánh giá đơn giản Phương pháp từ đời tới trở nên phổ biến ngành kĩ thuật bờ biển [vd, 2] Một số đoạn bờ biển dạng cong với mũi nhô phía lựa chọn để kiểm định áp dụng phương pháp gồm Tịnh Khê, thành phố Quảng Ngãi – Quảng Ngãi, Hải Châu, huyện Tĩnh Gia – Thanh Hóa; Quỳnh Thọ, huyện Quỳnh Lưu – Nghệ An cong đường bờ giảm dần Sự thay đổi tiếp diễn tới vị trí mà tiếp tuyến đường bờ có xu hướng song song với đường đỉnh sóng tới trước bị nhiễu xạ Điểm thường gọi điểm khống chế phía Như vậy, khoảng cách từ điểm nhiễu xạ (điểm khống chế phía trên) tới vị trí đường bờ phụ thuộc vào độ cong đường bờ vị trí Phương trình phương pháp sau: R ⎛β ⎞ ⎛β ⎞ = C + C1 ⎜ ⎟ + C ⎜ ⎟ Rβ ⎝θ ⎠ ⎝θ ⎠ (1) đó, Rβ : độ dài đường khống chế, khoảng cách từ điểm nhiễu xạ tới điểm khống chế phía dưới; β : góc nghiêng đường đỉnh sóng tới chủ đạo đường khống chế; C: số xác định từ phân tích hồi qui 27 trường hợp ngun mẫu mơ hình; θ : góc tạo thành đường đỉnh sóng tới chủ đạo bán kính R PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Hsu Evans [1] phát triển mơ hình vịnh dạng parabolic cho bờ biển mũi đất (đá) trạng thái cân tĩnh Đường bờ biển điểm khống chế - nơi sóng bắt đầu nhiễu xạ truyền tới cung bờ có dạng đường bậc hai liền (Hình 1) Khi khoảng cách từ điểm nhiễu xạ tăng lên độ 116 Hình Vịnh có dạng parabolic tham số Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Công thức (1) dùng để xác định cung đường bờ đường đỉnh sóng tới điểm nhiễu xạ đường khống chế Các tia với bán kính R xoay quanh điểm nhiễu xạ để tạo nên đường bờ cong với góc θ khác Tất giá trị C nằm khoảng < C < 2,5 với giá trị góc khoảng β ( 20° ~ 80° ) điều kiện nghiệm cho hầu hết khu vực Hệ số C xác định theo công thức sau: C0 = 0.0707 − 0.0047 β + 0.000349 β − 0.00000875 β + 0.00000004765 β (2) C1 = 0.9536 + 0.0078 β − 0.00004879 β + 0.0000182 β − 0.000001281 β (3) C2 = 0.0214 − 0.0078 β + 0.0003004 β − 0.00001183 β + 0.00000009343 β (4) Theo đó, hình dạng ổn định cung bờ xác định trường hợp vận chuyển bùn cát ven bờ Các ứng dụng thực tế trình bày với đường đỉnh sóng) vng góc với tiếp tuyến điểm khống chế phía dịch chuyển ngang phía mũi đất phía trên, cắt đường đỉnh sóng điểm khống chế Sự nhạy cảm vị trí điểm khống chế phía đo đạc cách thay đổi chút nhằm tăng giá trị Rβ tương ứng với giảm β, ngược lại Ví dụ minh họa thực với cung bờ biển phía bắc sơng Trà Khúc, Tịnh Nghĩa Tịnh Long thuộc tỉnh Quảng Ngãi Hình thể góc β = 220 tăng giảm 20 Tính tốn cho thấy đường bờ biển dường biến đổi không đáng kể ỨNG DỤNG THỰC TẾ Trong việc áp dụng công thức dạng bậc hai cho vịnh tự nhiên, khó khăn xác định điểm khống chế xi (theo hướng sóng tới) Việc ảnh hưởng tới giá chiều dài đường khống chế ( Rβ ) giá trị góc sóng tới ( β ) Tham số thứ hai đo đường khống chế tiếp tuyến điểm khống chế phía vịnh Đối với vịnh trạng thái cân động, tiếp tuyến theo hướng khác so với trạng thái cân tĩnh, khơng thay đổi nhiều mà xói lở xảy Lưu ý ước lượng ( β ), ta không nên sử dụng đường đỉnh sóng trực quan từ khơng ảnh hay ảnh vệ tinh Nhìn chung, điểm khống chế phía (upcoast) mà sóng nhiễu xạ xảy xác định dễ dàng Điểm khơng thuộc đất liền đảo nhỏ hay chí ám tiêu (đá ngầm) Trong trường hợp này, không ảnh thể đường đỉnh sóng sử dụng Khi tia sóng tới (pháp tuyến 117 Hình Ảnh hưởng góc β = 20, 22 240 đường bờ biển (tính tốn) Tịnh Khê phía bắc cửa Đại, sơng Trà Khúc, Quảnh Ngãi Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Tiếp theo, PBSE áp dụng để xác định đường bờ biển cân tĩnh cho số khu vực gồm bờ biển Hải Châu, huyện Tĩnh Gia – Thanh Hóa; bờ biển Quỳnh Thọ, huyện Quỳnh Lưu – Nghệ An Bảng thống kê tham số góc β chiều dài đường khống chế Rβ xác định cho ví dụ Có thể hiểu với góc β nhỏ chiều dài đường khống chế Rβ lớn ngược lại, góc β lớn Rβ nhỏ Bảng Các tham số xác định dạng bờ biển trạng thái cân tĩnh Góc β [0] Chiều dài Rβ [m] Tịnh Khê, TP Quảng Ngãi – Quảng Ngãi 22 1520 Hải Châu, H Tĩnh Gia Thanh Hóa 39 940 Quỳnh Thọ, H Quỳnh Lưu – Nghệ An 20 4420 Cung bờ biển từ hướng Đông Nam có tác dụng tạo nên dạng cân tĩnh hai cung bờ Khi đường bờ thực tế nằm phía biển so với đường bờ dự đốn bãi biển bị xói lở tới giới hạn Ngược lại, đường bờ thực tế nằm phía đường dự đoán Hải Châu Quỳnh Thọ bãi biển đạt trạng thái tương đối ổn định Hình thể sai khác vị trí điểm thuộc đường bờ đường cân tĩnh xác định theo PBSE Lausman & nnk [3] đề nghị nhiều chuyên gia (tự nguyện) lựa chọn điểm khống chế vịnh Taquaras – Taquarinhas Vịnh nằm phía Nam Brazil với độ rộng khoảng 1800m Kết cho thấy độ bất định việc áp dụng PBSE phụ thuộc vào vị trí cụ thể cung bờ biển Vì vậy, hành lang an tồn nhằm phịng ngừa xói lở tiềm tàng nên qui định với chiều rộng biến đổi, tùy thuộc vị trí cung đường bờ khơng nên sửu dụng giá trị thường thấy KẾT LUẬN Bài báo giới thiệu phương pháp dự đoán đường bờ cân tĩnh sử dụng đường cong phương trình bậc hai Ví dụ áp dụng thực với cung bờ biển miền Trung Kết thu được sử dụng làm sở phục vụ nghiên cứu giải pháp chống xói lở, ổn định bờ biển số khu vực có diễn biến đường bờ phức tạp Quảng Nam, Cà Mau, Bình Thuận TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Cung bờ biển Hải Châu, huyện Tĩnh Gia – Thanh Hóa (trái) Quỳnh Thọ, huyện Quỳnh Lưu – Nghệ An (phải) Hai cung bờ Hải Châu Quỳnh Thọ có hình dạng tương tự mà mũi đất nhơ che chắn phần lớn sóng tới từ hướng Đơng Bắc (Hình 3) Phần phía đoạn đường bờ có dạng cung tiếp tục kéo dài gần đường thẳng Sóng chiếm ưu tới [1] Hsu, J.R.C Evans, C 1989 Parabolic bay shapes and applications Proc Instn Civil Engrs 87: 557 – 70 [2] Lausman, R., Klein, A.H and Stive, M.J., 2010 Uncertainty in the application of the parabolic bay shape equation: Part Coastal Engineering, 57(2): 132-141 [3] To, D.V The equilibrium stages of headlandbay beaches in the coastal provinces of Vietnam Tạp chí KHKT TL& MT, 23(95): 95 – 102 118 ... đường bờ biển cân tĩnh cho số khu vực gồm bờ biển Hải Châu, huyện Tĩnh Gia – Thanh Hóa; bờ biển Quỳnh Thọ, huyện Quỳnh Lưu – Nghệ An Bảng thống kê tham số góc β chiều dài đường khống chế Rβ xác định. .. H Tĩnh Gia Thanh Hóa 39 940 Quỳnh Thọ, H Quỳnh Lưu – Nghệ An 20 4420 Cung bờ biển từ hướng Đơng Nam có tác dụng tạo nên dạng cân tĩnh hai cung bờ Khi đường bờ thực tế nằm phía biển so với đường. .. đường bờ dự đốn bãi biển bị xói lở tới giới hạn Ngược lại, đường bờ thực tế nằm phía đường dự đốn Hải Châu Quỳnh Thọ bãi biển đạt trạng thái tương đối ổn định Hình thể sai khác vị trí điểm thuộc đường